1605年，弗朗西斯·培根 于1605年出版了《學(xué)術(shù)的進(jìn)展》(The Advancement of Learning) 著作，雄心勃勃用一張名為“人類知識的整體分布（the general distribution of human knowledge）”的樹狀圖，第一次勾勒了其所處時代的人類知識全貌，其中出現(xiàn)了閱讀?？保╰he art of criticism）和學(xué)校教育（school of learning）兩個知識領(lǐng)域。從此，教育學(xué)從哲學(xué)知識體系中分解出來，成為一門專門的科學(xué)。1891年哈佛大學(xué)哲學(xué)家喬賽亞·羅伊斯(Josiah Royce)在《教育評論》(Educational Review)創(chuàng)刊號上發(fā)表了名為“教育是一門科學(xué)嗎？（is there a science of education）”文章，引起了人們對教育學(xué)作為一門科學(xué)研究的思考。

2022 年10 月22 日，在教育部科學(xué)技術(shù)與信息化司、國家自然科學(xué)基金委信息學(xué)部和中國工程院信息與電子工程學(xué)部指導(dǎo)下，由中國人工智能學(xué)會主辦，中國人工智能學(xué)會教育工作委員會承辦，上海人工智能實驗室，浙江大學(xué)中國科教戰(zhàn)略研究院，上海浙江大學(xué)高等研究院，北京工業(yè)大學(xué)北京人工智能研究院，浙江大學(xué)人工智能協(xié)同創(chuàng)新中心，華為，科大訊飛作為支持單位舉辦的“智行中國”系列論壇啟動儀式暨第一期“邁向教育科學(xué)研究新范式”線上論壇成功舉辦。

王懷民院士應(yīng)邀做了《關(guān)于計算教育學(xué)問題：教育科學(xué)研究的實驗新范式》報告。這個報告從“計算 教育”角度，對教育學(xué)科學(xué)研究屬性、挑戰(zhàn)和未來進(jìn)行了思考。報告內(nèi)容包括計算教育學(xué)內(nèi)涵、科學(xué)價值、定位、基于在線教育大數(shù)據(jù)的教育科學(xué)研究等，同時分析了由于人在研究對象中、因果溯源和適應(yīng)性給計算教育學(xué)帶來的挑戰(zhàn)。最后指出從觀察現(xiàn)象、到提出假設(shè)、到邏輯推理、到科學(xué)實驗的經(jīng)典研究范式難以適應(yīng)計算教育學(xué)研究，需要從復(fù)雜系統(tǒng)科學(xué)角度，以整體論思維來建立計算教育學(xué)的科學(xué)研究新范式。

為了深入貫徹教育、科研和人才三位一體的新理念，為了促進(jìn)學(xué)術(shù)交流，征得王懷民院士同意，現(xiàn)將王懷民院士報告中關(guān)鍵ppt內(nèi)容發(fā)布，以便共同思考教育科學(xué)下一步理論突破方向、途徑和手段。

“智行中國”系列論壇第一期

王懷民院士的《關(guān)于計算教育學(xué)問題：教育科學(xué)研究的實驗新范式》報告

第一部分：計算教育學(xué)的實踐

計算教育學(xué)是融合信息科學(xué)、教育學(xué)、社會學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域的新興交叉學(xué)科，它關(guān)注三個關(guān)鍵問題：教育過程的網(wǎng)絡(luò)化組織機(jī)制、教育質(zhì)量的定量化測度和分析模型與教育過程的持續(xù)性改進(jìn)方法。

在大數(shù)據(jù)背景下，在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)為研究教育科學(xué)提供實驗平臺，為計算教育學(xué)提供了寶貴的實踐經(jīng)驗。

計算教育學(xué)源起國內(nèi)外MOOC浪潮，在李未院士主持的一份咨詢報告中提到，“計算教育學(xué)是以計算機(jī)和先進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段，構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)新模式，定量收集學(xué)習(xí)過程中的海量數(shù)據(jù)，并以此為基礎(chǔ)研究人的學(xué)習(xí)行為、改進(jìn)教育過程、提高教育質(zhì)量的一門新興交叉科學(xué)?！?/p>

計算教育學(xué)的內(nèi)涵包括：

研究對象：研究人的學(xué)習(xí)行為和受教育過程

研究目標(biāo)：理解學(xué)習(xí)行為、改進(jìn)教育過程、提高教育質(zhì)量

研究手段：以計算機(jī)和先進(jìn)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段

研究方法：構(gòu)建基于網(wǎng)絡(luò)的在線交互學(xué)習(xí)新模式；定量收集和分析學(xué)習(xí)過程中的海量數(shù)據(jù)

計算教育學(xué)的科學(xué)價值主要體現(xiàn)在為教育科學(xué)研究提供了實驗手段。

在基于在線教育大數(shù)據(jù)的教育科學(xué)研究中，教育者與教育科學(xué)研究者們通過分析學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)行為來設(shè)計在線教育平臺或在線學(xué)習(xí)平臺，以充分利用學(xué)習(xí)者在平臺上的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步開展教育科學(xué)研究。

教育信息科學(xué)的研究得到了國家政策的支持，基金委2015年支持了兩個教育信息科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)項目，2018年增設(shè)了教育信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)科代碼（F0701），將自然科學(xué)研究范式引入教育研究，資助若干項目；科技部在科技創(chuàng)新2030-“新一代人工智能”重大項目和教育研究領(lǐng)域重點(diǎn)研發(fā)計劃中陸續(xù)設(shè)置了有關(guān)教育科學(xué)研究的項目。

教育信息科學(xué)也在教育領(lǐng)域進(jìn)行了充分的實踐，2021年吳巖司長的報告中提到，截至2021年10月底，我國上線慕課數(shù)量超過4.75萬門；注冊用戶3.64億，選課人次達(dá)7.55億，在校生獲得慕課學(xué)分人數(shù)2.91億人次；中國慕課數(shù)量和慕課學(xué)習(xí)人數(shù)均居世界第一，并保持快速增長趨勢。

在大數(shù)據(jù)時代下，我們要重視數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能教育服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)計算讓人們看到了持續(xù)成長的人工智能系統(tǒng)，這個持續(xù)成長的人工智能系統(tǒng)似乎超越了圖靈機(jī)。

我們該如何認(rèn)知人類文明與超級心智呢？超級心智指的是人工智能技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù)將持續(xù)改善人與人、人與機(jī)器、人與物理世界、機(jī)器與機(jī)器的關(guān)系，將產(chǎn)生人機(jī)混合的群體智能。人類開始用數(shù)字化和人工智能讓沒有生命的物體活起來，并把它們與人類自身編織進(jìn)云端網(wǎng)絡(luò)智能這張巨網(wǎng)中。這個過程持續(xù)演進(jìn)，將形成一個可能超越先前任何文明所能感知和認(rèn)知的超級心智，我們?nèi)祟悢?shù)十億心智與這個超級心智緊密相連。這個超級心智也是矛盾沖突的承載體，是一種超級生命形態(tài)。

總體來看，人類智能與人工智能相互持續(xù)賦能現(xiàn)實可期，我們要充分利用這一點(diǎn)，將人機(jī)混合的群體智能運(yùn)用到計算教育領(lǐng)域，用人類學(xué)習(xí)的行為給機(jī)器智能貢獻(xiàn)行為數(shù)據(jù)，用機(jī)器智能支撐教育科學(xué)研究，實現(xiàn)人機(jī)相互賦能的潛移默化與學(xué)習(xí)演化。

第二部分：計算教育學(xué)的挑戰(zhàn)

與經(jīng)典自然科學(xué)與計算科學(xué)相比，計算教育學(xué)的研究具有人在研究對象中、使用關(guān)聯(lián)關(guān)系、解決適應(yīng)性問題等特點(diǎn)，這其中面臨的種種挑戰(zhàn)意味著計算教育學(xué)已經(jīng)超出了經(jīng)典自然科學(xué)的研究范式。

在經(jīng)典科學(xué)與計算科學(xué)的研究中，我們關(guān)注的是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀規(guī)律，即人在研究對象外，我們往往使用連接符號的形式系統(tǒng)，這本質(zhì)上是一個關(guān)于算法設(shè)計的問題。反觀計算教育學(xué)的研究，人本身就處在我們需要研究的對象中，我們要做的是構(gòu)造連接教育者與學(xué)習(xí)者的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而人的復(fù)雜性給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的機(jī)制設(shè)計帶來了挑戰(zhàn)。

在經(jīng)典自然科學(xué)的研究中，我們會利用因果關(guān)系將高層的、復(fù)雜的對象分解為較低層的、簡單的對象來處理，而在計算教育學(xué)領(lǐng)域我們則通過關(guān)聯(lián)關(guān)系來進(jìn)行切入，需要思考如何選取合適的變量、如何利用這些變量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系來解決大數(shù)據(jù)問題。

最后，經(jīng)典自然科學(xué)往往是在某一特定情境下研究某一問題的最優(yōu)解，但教育問題是一個持續(xù)演化的問題，我們需要關(guān)注學(xué)生的變化與成長，這為我們的研究帶來了挑戰(zhàn)，我們需要關(guān)注該如何使用網(wǎng)絡(luò)思維去解決這一適應(yīng)性問題。

第三部分：超越經(jīng)典科學(xué)范式

西方科學(xué)的兩個重要傳統(tǒng)是希臘哲學(xué)家發(fā)明的形式邏輯體系與通過系統(tǒng)的實驗找出事物間的因果關(guān)系，但隨著科學(xué)研究的發(fā)展，傳統(tǒng)的科學(xué)研究理論的已然面臨著來自各個方面的挑戰(zhàn)，我們應(yīng)在新科學(xué)的視角下來看待復(fù)雜性問題，開創(chuàng)多學(xué)科前沿交叉探索研究，在大數(shù)據(jù)的時代背景下，使用新的科學(xué)研究范式來解決計算教育學(xué)問題。

西方經(jīng)典科學(xué)研究范式為觀察現(xiàn)象，然后提出假說，進(jìn)行一定邏輯推理后通過系統(tǒng)的實驗來進(jìn)行驗證，這一過程面臨著歸納推理的局限性、哥德爾不完備性、實驗驗證的可能性、海森堡不確定性等挑戰(zhàn)，科學(xué)的發(fā)展呼喚新的科學(xué)研究范式。

在新科學(xué)的視角下，復(fù)雜系統(tǒng)不再是簡單的1 1=2，而是1 1>2，復(fù)雜系統(tǒng)是矛盾糾纏的非一致系統(tǒng)，是非線性的復(fù)雜生命系統(tǒng)，人與自然界二元融合，個體被其在系統(tǒng)中的關(guān)系所定義，我們將使用成長的關(guān)聯(lián)演化論來認(rèn)識這一系統(tǒng)。中國文化中“合”的系統(tǒng)辯證思維基因可能成為新科學(xué)的文化來源。

在大數(shù)據(jù)與新科學(xué)的背景下，我們將結(jié)合整體論與還原論的方法，開創(chuàng)多學(xué)科前沿交叉探索研究，使用大數(shù)據(jù)輔助傳統(tǒng)科學(xué)的研究，使用新的科學(xué)研究范式來解決計算教育學(xué)問題。

小結(jié)

?

計算教育學(xué)源起于國內(nèi)外MOOC浪潮，它是一門融合信息科學(xué)、教育學(xué)、社會學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域的新興交叉學(xué)科。在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)為研究教育科學(xué)提供了實驗平臺與寶貴的實踐經(jīng)驗，人機(jī)混合的群體智能將發(fā)揮重要作用，人類智能與人工智能相互持續(xù)賦能現(xiàn)實可期。

計算教育學(xué)的研究具有人在研究對象中、使用關(guān)聯(lián)關(guān)系、解決適應(yīng)性問題等特點(diǎn)，計算教育學(xué)超出了經(jīng)典自然科學(xué)的研究范式。

從西方經(jīng)典科學(xué)研究范式到新科學(xué)視角，我們對復(fù)雜系統(tǒng)的認(rèn)知越來越深入，在大數(shù)據(jù)與新科學(xué)的背景下，計算教育學(xué)呼喚新的科學(xué)研究范式。