劳静仪:AI时代基础数学教育的去向

继千禧年数学难题的破解,OpenAI于今年10月6日公布一批由内部人工智能(AI)模型生成的数学研究结果,最初包括722篇数学手稿,分为372组研究成果,并发布在GitHub平台上。可是,它于10月7日立刻撤回三篇,现为719篇,372组。这些成果仍有待进一步检验。但很多人不禁要问:数学界正在经历什么?当答案变得廉价,人类真正值钱的能力是什么?AI能尽信吗?还是必须谨慎使用?

谷歌DeepMind的联合创始人德米斯·哈萨比斯(Demis Hassabis)认为,通用人工智能(AGI)可能在2030年前后到来,并认为AI将成为“科学的终极工具”,加速基础科学的突破。OpenAI的首席执行官萨姆·奥尔特曼(Sam Altman)也认为,AI不再只是未来的事,而是正在进入加速发展阶段。很多媒体已经开始用“AI海啸”来形容这个时代。

对普通大众来说,最大的影响,不是AI突然取代所有人,而是人的知识、技能和工作经验可能快速贬值。我们是否应该先教孩子“用手”或“用脑”做计算,然后才给他们计算机?我们的数学基础教育应该做哪些准备?当年的教学工具是粉笔黑板、白板、投影机和透明胶片、电脑软件如PowerPoint、数码实物投影仪、互动白板,过渡到现在的平板电脑。现在是否应该把AI变成日常教学和工作的工具?

经济合作与发展组织(OECD)2025年举办每三年一次的国际学生评估项目(PISA),对来自91个国家和经济体、超过76万名15岁学生的阅读、科学及数学能力进行测试,新加坡随机选派6600名学生参加。今年9月公布的PISA成绩显示,新加坡学生的数学表现排名第二,成绩得来不易,但仍有进步空间。我们不必沾沾自喜,也不应在AI浪潮的冲击下,迷失基础数学教育的方向。

让我用三个习题,来说明数学可以怎么教:

例一:“如果5件T裇在阳光下晾晒,晾干时间需要5分钟,30件T裇需要多长时间?”

假设有足够的晾衣空间,所有衣服都能同时在相同的阳光和天气条件下晾晒。若AI只用小学生程度来解题,可能会这样计算:

30 ÷ 5 = 6

6 × 5 = 30分钟。

答案错在哪里?教师可以让学生想一想:增加衣服的数量,是否一定会增加晾干的时间?

例二:A到餐馆吃饭。结账时,服务员告诉他,餐馆正在进行20%折扣促销,然后给出账单。假设A消费100元,A的脑子快速转动:减掉20%,再加上9%消费税,就是减掉11%,于是100 × 89% = 89元。

但这是错的,账单上的金额是87.20元

教师可以将学生分成小组讨论,建议学生:

a. 列出不同的数学算式,找出正确答案。

b. 餐馆不可能出错,那么A错在哪里?

c. 问题的本质是什么?

d. 如果再加上10%的服务费,分别用A的方法和餐馆的计算方法,会得到什么结果?两者相差多少?

e. 再举一个生活中的例子,用批判性思维验证自己的判断。

让我们再看看最后一个例子。

一个机器人从数轴上的位置0出发。每一秒,它向前移动的步数等于当前的秒数,即第1秒移动1步,第2秒移动2步,第3秒移动3步,依此类推。

a. 6秒后,机器人在什么位置?

b. 找出机器人经过n秒后的位置规律,可以用文字描述或数学公式表示。

c. 使用你的规律,预测20秒后机器人的位置,不可逐秒相加。

d. 再举一个类似的例子,验证你找出的规律是否成立。

这类涉及模式、数列和早期代数思维的问题,不常出现在一般课本的练习中。要解答这些问题,学生须要运用不同的数学概念、逻辑推理、批判性思维、质疑与验证,以及数学语言表达能力。孩子也不一定一看就能发现答案错在那里。因此,教师该如何设计问题,好让孩子即使面对一个看似正确的答案,也懂得追问“为什么”。这是在AI迅速发展的时代,我们迫切需要培养的能力。

我们又是否应该以更大胆的方式思考,让教师提出数学问题,与同行分享,一起讨论解题方法和答案,为下一代建设一套适应AI时代的数学基础教育体系?

当AI越来越擅长给出答案,我们应该如何重新理解学习的价值?过去,我们用解题的速度和准确率来衡量学生的数学能力。但在AI时代,这些能力不再是人类独有的优势。相比之下,发现问题、提出有价值的问题,以及探索未知的能力,或许会变得更加重要。但这不意味着我们可以忽略基础知识和解题训练。提出好问题的前提,往往是对一个领域有足够深入的理解;判断AI给出的答案是否可靠,这同样需要扎实的知识基础和独立思考能力。如果没有经历学习、推导和犯错的过程,为自己增添输得起的底气,我们又如何培养真正的判断力和创造力?

教育须要重新思考的,不只是教什么,而是如何教,以及我们是否应该保留那些看似“没用”,却能锻炼思维的探索过程。AI可以帮助人类更快抵达已知的答案,但教育更重要的使命是什么?是不是该培养有独立思考的能力、真诚、善良、有好奇心,敢做梦和走向未知的孩子?

作者是退休中学教师

中学数学课本及小学奥数书籍作者

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