今天小編分享的科學經驗:執教10年46枚美國IMO金牌!對話前總教練羅博深:不看好AI教育,不建議AI輔助學數學,歡迎閱讀。
在中國奧數隊歷史性五連冠被美國隊終結後,一個名字被反復談起。
羅博深(Po-shen Loh)。
他是前美國奧數功勳教練,執教十年間四次帶隊獲得團隊冠軍,隊員們累計獲得 46 枚 IMO 金牌。
此前他被媒體評價為帶領美國奧數隊伍重回巅峰,迎現在「黃金時期」。
盡管去年已從領隊職位卸任,今年美國隊的奪金,他同樣功不可沒。
應美國數學協會 MAA 之邀,羅博深在今夏最後一次主持主辦了 MOP 夏訓,并和其他負責人一起,選出了代表美國隊參加 IMO 的六名隊員。
在學術生涯上,羅博深專注于組合數學、概率論和計算機科學領網域,自 2010 年在普林斯頓大學取得博士學位後,便加入卡内基梅隆大學任職數學教授,并在 2013 年至 2023 年期間擔任美國 IMO 教練。
如今,他也向我們透露了他下一段旅程,一個創業新項目:
還是與教育有關,但不止數學教育,與 AI 也可以說不無關系。
"AI 注定超越奧賽選手,不建議用 AI 來學數學 "
就拿最近這次「谷歌 AI 斬獲 IMO 銀牌」的表現來說,羅博深坦言就受到了不小的衝擊,甚至表示過不了多久 AI 注定會超越人類選手。
谷歌 AI 成功解出四道 IMO 題目,總分直接差一分就達到金牌标準,這成績超越了當年羅博深參加 IMO 的競賽成績(剛好銀牌标準超一分)。
年初,谷歌 DeepMind 的 Alpha Geometry 解出 IMO 幾何題,許多數學家們并不十分意外。因為理論上來說,幾何類題目涵蓋的定理内容确實相對有限,讓 AI 足以通過題庫搜索調用定理來解題。
令羅博深意外的是,最新 AI 已經能解決數學證明題,尤其是今年 IMO 比賽中最難的第六題,這并非依靠簡單的題庫搜索就能解決。
來看看這道題,它有個特别的" 與 "/"or",跟以往題型只包含一個等式很不一樣,難倒了不少學生,最僅有五位選手拿下滿分。
他告訴我們,當時題目一出來,他就認為 AI 肯定做不了。
結果出乎意料,AI 不僅解出了這道題,甚至還拿到了滿分。再結合 IMO 一貫的選題特點,他甚至将這一突破與1957 年第一次人造衛星相提并論。
在訪談中,羅博深也提到了 IMO 出題人的一個永遠的執念:奧賽題,應該是集思廣益創造出的、人們從沒見過的題目。
一般來說,在 IMO 開始前三天,所有國家隊領隊都會聚在一起參加會議。他們的任務是從眾多候選題目中匯總篩選出最終的題目。
具體怎麼選呢?
羅教授提到,每年的 IMO 候選題目名單包含大約 30 到 40 道有趣且新奇數學題目,經過探讨和論證,各國領隊會從這個名單中确定最終的 6 題。
在評選過程中,一個非常重要的标準是:
如果一道題目與過去某次競賽中出現的題目過于相似,那這道題目就會被排除。
因此經常會出現這樣一種情況,一些經驗豐富的領隊會發現,某道題目在 15 年前曾在某個不太知名的數學競賽中出現過,所以我們不能再用它。
IMO 題目通常不會着重于大量計算,也并非如大家所想的那樣需要運用極為高深的數學知識。實際上,IMO 所運用的數學知識主要還是高中階段所涉及的内容,甚至都未涉及到微積分,很多時候,其難度在于别具一格的形式和獨具匠心的解題思路。
羅教授覺得,過去,AI 大模型本質上是個概率盒子,通過計算單詞出現的概率來進行輸出,所以很難有辦法解決人類從未找到解法的問題。
" 人類文明需要進入高度戒備狀态 "
如今,AI 模型已經能夠解決 IMO 數學題,這意味着 AI 已經能夠處理那些以往人們認為難以處理的問題,這是一個極其重大的進步。
羅博深對于人類的處境并不樂觀,他覺得,随着 AI 的進一步發展,人類需要高度警惕在教育上對 AI 的使用。
在這個時代,我們需要保護人類,需要通過人的教育,而非 AI 的教育,讓人性與文明得以傳承。
與其依賴人工智能來教育出更多的 " 機器人 ",我們應該更加重視培養優秀的人類老師和教練來助力我們的下一代,因為這些人類老師,不僅能夠教授學術知識,還能夠教導人性。
但AI 的發展,也的确推動了對傳統教育模式的思考。
具體到數學教育的變革,羅博深認為,在孩子的思維培養訓練方式方面,我們或許應沿用傳統方法。我們依然期望孩子們能認同獨立思考以及與他人思維碰撞的價值,持續激發并鼓勵孩子的好奇心與求知欲,使孩子喜歡上通過自身努力和與他人協作,以創造性的方式解決問題所帶來的興奮感與滿足感。
羅博深指出,當前許多教培機構或者科技教育平台都在嘗試利用 AI 來培養人才。它們的模式大體上是由 AI 出題、提供解題思路,然後讓學生不斷練習。對于這些公司而言,使用 AI 能夠降低成本并提高效率,然而其教育理念仍延續傳統的練題刷題模式,并未有本質的改變。這是極不可取的。
在他四處講學過程中,他發現要想真正教好一個學生,第一最重要的就是讓學生想學。如果學生不想學,那麼用什麼樣的工具,什麼樣的 AI 都沒有用。
因此在被問到給學生用 AI 來學數學、學奧數的一些建議時,羅博深直截了當地回答:
我認為我們并不需要依賴人工智能來輔助學習。現有的學習方法已經到足夠。
更重要的是,随着人工智能的出現,我們現在面臨的一個核心挑戰是,所有人都必須學習如何解決問題——特别是那些從未見過的問題。
過去,可能只有準備參加高難度、復雜數學競賽的人會花時間去培養這種能力,他們投入大量時間來學習如何解決具有挑戰性的問題。
而其他學生在學校裡往往只是照本宣科地去學習,比如,這種題目應該這樣解,那種題目應該那樣解……
學生依靠記憶力,記住各種題目的解法,以期在考試過程中遇到類似題目時能夠快速解答。
這是大家準備考試的普遍方式,但羅博深認為,現在這種方式實際上是在浪費資源,人們不應該在寶貴的學習期間僅僅做這樣的練習。
尤其現在,對于重復性解題,AI 無疑可以完成的更快更好。
羅博深一直都在強調,數學最根本的意義在于思考和邏輯。教育的本質是使人學會思考、學會探索,而不是為了準備考試,考試永遠只是一種手段,而非最終目的。這也是他一直推崇競賽數學的緣由。
因為在他眼中,數學競賽絕不是升學途中的點綴,除了能讓孩子接觸到更復雜、更有趣的數學題目,更為重要的是在解題過程中培養孩子思考和解決問題的膽量。
解答競賽數學題目,需要孩子切實學會調動自身的積極性,不斷去嘗試,運用不同的知識,從不同的角度和思路與問題進行碰撞,而競賽成績,或許是最微不足道的附加值。
讓 " 人類智慧 " 在 AI 時代茁壯成長
也正是基于對 AI 與教育的思考,在 IMO 競賽教練生涯的後期,羅博深開展了一個新穎的教育項目:
讓頂尖高中生為更小的學生(9 - 13 歲)直播講授數學課。
其最為獨特的地方在于,每一位高中生 " 講師 ",不僅數學能力出眾,還都接受了專業影視演員、喜劇演員和戲劇演員的表達與表演訓練。
相較于常規的數學課,LIVE 的教學風格更像是一種即興表演,注重交流讨論、實時反饋,再加上遊戲直播間般專業的燈光布置,以及線上的各種視覺特效,使得數學教育更像是充滿趣味的社交媒體直播,而非枯燥無趣的傳統線上課堂。
讓數學課變成孩子愛看的 B 站、小紅書(在國外對應 Twitch 和 Instagram)那樣。
這些高中小講師對于聽課的更小學生來說,更像是身邊的一種榜樣。
當然也不是光有娛樂性,課程難度其實也不低,覆蓋 MATHCOUNTS、AMC 8-12 和 AIME 競賽内容。
那麼參與項目的高中生獲得了什麼呢?
LIVE 不僅為選中的高中生老師們提供免費且專業的表演、演講輔導,還能接受來自羅博深教授的指導。同時,能夠被選中加入這個社區,也從側面反映了老師在學術、表達、人際交往,甚至責任感等許多方面能力的優秀。今年項目裡剛剛畢業的 30 名高中生中,就有 6 人獲得哈佛的 offer。
在羅博深創建這個社區時,他最看重的是對學生情商和人性的培養:讓這些學術上十分優秀的孩子,成為能夠理解旁人、激勵旁人、幫助旁人的人。
今年,讓羅博深印象最為深刻的高中生老師之一,是一位考上了 MIT,并積極主動參與組織活動,成為整個新生 Discord 頻道管理員(類似于新生群群主)的人。之所以印象深刻,是因為羅博深非常認可這位同學,其能主動抓住機會,成為新一屆學生中影響力最大的人。
LIVE 就是希望培養老師們這樣的能力,讓孩子們一進大學,就能成為最會說話的人,成為同年齡段中最有影響力的人。
所以總結一下,羅博深認為自己實際上是發明了一個生态系統,在這之中教、學兩方得到雙赢:
9 - 13 歲的學生因興趣而踏入數學競賽的大門,學好數學;高中生無需參與無意義的内卷,也能升入心儀的學校,還能獲得更出色的表達能力和共情能力,通過成就他人,進而成就自己。
此外,為老師們進行表演和表達訓練的演員們也能得到一份兼職工作機會。羅博深期望這樣一種有機的生态,能夠助力學生和老師,數理和藝術,相互成就,達成多赢的局面。
這也是他從博弈論的理論出發,設計這個 " 非零和遊戲 " 系統的目的。相比只能助力少數精英成長的 " 金牌教練 ",羅博深希望自己能夠幫助更廣泛的青少年成為更優秀的人。
他所創建的這個系統,也如同 AI 系統一般擁有令人驚嘆的 "Scaling Power"(規模化能力):
每一個演員能培訓出 20 個高中生講師,每一個高中生給 20 個初中生講課。
如果能夠達成階段性目标,使全美國高中生中的 1%,也就是十萬名高中生參與其中,相應地,就能助力 15 至 20 倍數量的初中生獲得更優質的教育。
而這些初中生長大後,或許有一部分會再次以高中生講師的身份加入 LIVE,真正實現 " 初初高高 " 的無窮循環。
對于整個教育系統來說,也加快了迭代速度。
以前可能每二三十年才換一波新老師、換一波教材,在新體系下更新速度現在提升到了 4 年。
那麼,是什麼驅使羅博深開創這樣一個項目?
在當他還擔任國際數學奧林匹克(IMO)教練時,就看到不少學生,數學能力超群,情商表達不足。
他知道,這些數學天才們未來往往會進入非常頂尖的企業,成為管理者,領導者,甚至成為創始人。而羅博深希望,除了讓這些聰穎的腦袋能發揮才智,也要讓這些孩子學會關注世界,關心旁人,關愛人類,這樣,當這些孩子成長為能夠獨當一面的人,也會從事對人類有益的事業。
尤其 AI 大模型的時代,羅博深感到這個任務更加緊迫了。
如果 AI 研究員都不關心人類,訓練出來的 AI 就更不會幫助人類了。
其實在 AI 研究界,也有不少與他持相似觀點的人,曾有人提出 " 要是 OpenAI、Anthropic 這些前沿機構的 AI 研究員自己都有孩子,AI 對齊問題就能更容易解決了 "。
不過身處教育界的羅博深,發現了自己的另一個使命:
把有潛力成為未來學術精英和商業領袖的人,盡量培養成關心人類的人。
LIVE 項目自 2021 年啟動以來,最早的一批高中生老師如今已經踏入大學校門,許多人目前是高校大一大二的學生。這樣的教育模式,能否如羅博深所期望的那樣,培養出更加傑出的人才?我們拭目以待。