人工智能教育应用的认知外包陷阱及其跨越

作 者:

作者简介:
余胜泉(1973- ),男,江西鄱阳人,北京师范大学未来教育高精尖创新中心教授,博士,主要从事人工智能教育应用、教育大数据、移动教育与泛在学习、区域性教育信息化等研究,E-mail:yusq@bnu.edu.cn;汪凡淙,北京师范大学未来教育高精尖创新中心(北京 102206)。

原文出处:
电化教育研究

内容提要:

在智能时代,爆炸式增长的信息与人脑有限的认知能力之间的鸿沟日益扩大,人们需要借助外部设备来增强自身的认知能力,以更好地适应复杂的现代社会,认知外包成为时代发展的必然。文章阐述了认知外包的机理及其关键过程,并根据认知外包过程中外部设备在计算、感知、认知和社会化上不同层次提供的支持将认知外包分为了四种类型。而有效认知外包的核心在于内外部认知网络的平衡与有效连接,以及意义的理解和生成,这需要人们具备一些关键能力。在教育领域,如果学生自身头脑缺乏足够完备的知识和相应的关键能力,认知外包可能会导致其陷入典型教育陷阱:思维懒惰与幼稚化、认知地位边缘化、发展主体性丧失、认知肤浅与碎片化、认知偏见与极端化。为了帮助学生跨越这些陷阱,需要推进核心素养导向的深度教学变革。


期刊代号:G1
分类名称:教育学
复印期号:2024 年 03 期

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       一、引言

       随着科技的不断进步,人工智能已经成为社会发展的一个重要方向。ChatGPT作为一种先进的自然语言处理技术,一经问世,便引起了社会的广泛关注和热烈讨论。它的核心技术是利用大量的语言数据来训练深度神经网络,从而使得机器能够根据人类语言的上下文背景信息,生成与之相关的回复内容,回复内容的相关性与逻辑性均超出一般预期。ChatGPT是对人的又一次重大的赋能,突破了人类资源整合与利用上的能力边界,每个人在理论上均可以具备良好的语义表达和资源动员能力[1]。ChatGPT等生成式人工智能对于人的赋能本质的机制是认知外包,即将人类思维和认知过程中的某些部分外包给机器,从而扩展人类的认知能力。当前,各种智能技术的涌现和应用使得人类的认知能力得到了拓展,促进了人类认知方式的变革,认知外包成为必然。然而,这种变革也面临着一系列的挑战,如人类认知主体性丧失等问题,这些问题给人类的认知发展带来了新的陷阱和风险。

       二、认知外包成为时代发展的必然

       信息时代,社会发展日新月异,新技术、新科学的快速涌现使得整个社会变得越来越复杂,随之而来的是知识与信息的爆炸式增长,这种爆炸式的增长不仅仅是数据量的增加,更是信息形态、分布方式和知识内容的多元化和复杂化。信息的爆炸式增长对个人的认知能力要求越来越高,然而人类个体头脑的信息处理与加工能力是有限的,当个体头脑已经无法处理外部越来越多、变化越来越快的海量信息时,我们必然需要转变传统的以个人为主的认知方式,采用人机协同的思维方式,将部分认知外包给外部智能设备等工具。

       工具的使用一直以来都是推动人类进步的重要驱动力。实际上,利用工具来延伸人体机能,可以说是人类智慧的重要表现形式。早在荀子的《劝学》中,他就强调了工具在人类发展中的重要性,提出“假舆马者,非利足也,而致千里;假舟楫者,非能水也,而绝江河。君子生非异也,善假于物也”[2]。在智能时代,人工智能在一定程度上代替和放大了人的身体功能,使人能够“看”得更广更高、“听”得更远更清、“想”得更明更深[3]。各种智能技术、智能装备、智能设备不再只是无关紧要的工具,它们已然成为人类大脑的一种延伸,是辅助人类思考和认知的重要工具,能够帮助人类超越个体认知能力的极限,提高信息处理与加工的效率。这种借助外部设备的思考和认知的方式便是分布式认知,其外在表现是“认知外包”。认知外包是将人类部分思维活动和认知任务外包给外部智能设备或其他组织,以完成某个任务或达成某个目标的一种认知分工方式。这种方式旨在通过利用外部的智力和资源,弥补人类自身认知能力的不足,从而提高任务完成的效率和质量。

       认知外包的理论基础是分布式认知。分布式认知认为,认知是通过内部表征(个体头脑中的知识和结构,如个体的记忆)与外部表征(外部环境中的知识和结构,如计算机表征的信息)之间的传播和转移来发生的[4],认知过程不局限于个体的大脑,而是分布于个体内、个体间,以及环境、媒体等之中。分布式认知理论最重要的原理为认知组块化,即将外部一个复杂的信息处理过程打包成一个认知组块。认知心理学家George A.Miller研究发现,人类短时记忆加工信息具有一定的局限性,人脑最佳的状态能够记忆7±2项信息块[5]。认知组块化有助于简化认知复杂性,人不需要对组块化系统内部的复杂信息有过多了解,而只需要将组块外部的接口作为一个整体来进行理解、编码和再组织,进而在长度上、深度上和广度上均扩展了人的认知链条,使得认知主体具备更强的驾驭复杂事物的能力。

       人脑和计算机皆为信息处理工具,人脑凭借经验积累及形象思维,擅长不精确的、定性的把握,计算机则以极快的运算速度,擅长准确的、定量的计算,两者各具所长,互为补充,相互结合既可达到集智慧之大成,又可通过反馈机制提高人的思维效率,从而增强人的智慧[6]。认知外包本质上就是一种人机协同的思维方式,外部智能提供信息、组织信息、加工信息,而人脑内部认知实现意义生成,外部认知效率的提升能够降低人的认知负荷,让人的思维更聚焦整体、结构与价值,从而整体提升人处理复杂问题的能力。近年来,人工智能技术的发展为认知外包提供了更多的可能性。例如,通过人机协同,ChatGPT系统可以在极短的时间内为教师生成一份高质量的教学方案。教师只需要输入教学内容、教学目标、学生特征、教学模式等信息,ChatGPT便能快速生成符合要求的个性化教学方案,这使得教学方案的设计过程更加高效,让教师的思维更聚焦于教学的整体规划和教学价值,从而进一步提高教学的效率和质量。

       在智能时代,人类的认知方式必然会发生深刻的改变。现代社会爆炸式增长的信息与个体头脑有限的认知能力之间的鸿沟日益扩大,人类要很好地适应越来越复杂的社会,人类认识世界、驾驭世界的认知方式将会越来越依赖于人与智能设备的分布认知、协同思维[7]。当手机、平板、计算机等外部智能设备无处不在时,通过认知外包实现的人机协同的思维体系,将会逐步取代传统以个人为主的思维体系。人与外部智能设备的有效协同,人机协同的思维方式是现代人适应现代复杂社会的基本认知方式[8],认知外包将是增强人的认知能力的基本途径,也是基本的思维方法。

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