《人工智能視域下教師信息素養(yǎng)內(nèi)涵解析及提升策略研究》

隨著人工智能與教育的融合發(fā)展逐漸深入，對教師的信息素養(yǎng)提出了前所未有的高要求。聯(lián)合國教科文組織倡議各國在將21世紀(jì)必需的技能納入各自的教育計劃時，需要準(zhǔn)確定義“人工智能能力”，而不是基本的信息和通信技術(shù)能力，從而使學(xué)習(xí)者能夠使用計算方法和技術(shù)識別來解決問題。主要發(fā)達(dá)國家相繼發(fā)布人工智能相關(guān)教育創(chuàng)新戰(zhàn)略，我國也提出開展“人工智能素質(zhì)教育”的行動規(guī)劃。本研究通過對比信息素養(yǎng)發(fā)展不同階段的內(nèi)涵和主要關(guān)注點，研究人工智能視域下教師信息素養(yǎng)升級變化的主要內(nèi)容，在教師信息和通信技術(shù)應(yīng)用能力標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，添加人工智能技術(shù)帶來的新要素和新指標(biāo)，以引領(lǐng)教師信息素養(yǎng)提升的方向，給出提升培訓(xùn)的內(nèi)容和策略建議。

一、人工智能技術(shù)為核心的新一代信息素養(yǎng)內(nèi)涵解析

信息素養(yǎng)是建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上的一個多元化、有層次的概念范疇，是集信息技術(shù)知識與技能、信息觀念與意識、信息倫理與道德、利用信息技術(shù)解決問題的思維與創(chuàng)新技能于一身的綜合素養(yǎng)，其內(nèi)涵具有動態(tài)性和發(fā)展性。自1974年保羅·澤考斯基（Paul Zurkowski）首次提出信息素養(yǎng)這一概念以來，信息素養(yǎng)內(nèi)涵的主要構(gòu)成要素經(jīng)過了圖書情報、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)、多種素養(yǎng)歸于元素養(yǎng)的不同發(fā)展階段，進(jìn)入了當(dāng)前所處的向人工智能時代轉(zhuǎn)型階段。圖書情報時期的信息素養(yǎng)主要關(guān)注“圖書情報為基礎(chǔ)的信息檢索技術(shù)和能力”，20世紀(jì)90年代計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及應(yīng)用期開始關(guān)注“通過計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)獲取、評價、處理、利用信息在解決問題和決策中的作用”。21世紀(jì)“互聯(lián)網(wǎng)+”的深入廣泛影響，人工智能得到迅猛發(fā)展并影響深遠(yuǎn)，信息素養(yǎng)不僅關(guān)注技術(shù)應(yīng)用，而且更加注重“能力和方法的數(shù)據(jù)素養(yǎng)、媒介素養(yǎng)等元素養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)利用信息創(chuàng)造新知識，注重信息交流的能力和解決問題能力”。

對信息素養(yǎng)的表征，社會、媒體、教育等領(lǐng)域依據(jù)自身特征已經(jīng)衍生出信息能力、媒介素養(yǎng)、數(shù)字能力、互聯(lián)網(wǎng)素養(yǎng)、信息技術(shù)素養(yǎng)、數(shù)字素養(yǎng)、數(shù)字能力等類似概念，到目前為止沒有統(tǒng)一的術(shù)語，也沒有公認(rèn)的定義。歐美發(fā)達(dá)國家多用數(shù)字素養(yǎng)（Digital Competence）取代信息素養(yǎng)（Information Literacy）；聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）用數(shù)字能力（Digital Competence）囊括前述各種素養(yǎng)，認(rèn)為“數(shù)字能力指能夠通過數(shù)字設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，安全、適當(dāng)?shù)卦L問、管理、理解、集成、交流、評估和創(chuàng)建信息，以參與經(jīng)濟(jì)和社會生活。它包括各種素養(yǎng)，即計算機(jī)素養(yǎng)、信息技術(shù)素養(yǎng)、信息素養(yǎng)和媒介素養(yǎng)”。 UNESCO曾建議每種新環(huán)境都需要一種新的信息素養(yǎng)表述。本研究與我國教育部發(fā)布的系列政策文件相統(tǒng)一，運用信息素養(yǎng)這一表述，除非談到某個具體框架才使用其他表述。

當(dāng)前，人工智能技術(shù)引發(fā)科技變革，推動人類社會從信息時代轉(zhuǎn)型至智能時代，知識獲取和能力培養(yǎng)的方式發(fā)生顛覆性變化。技術(shù)不再是游離于人類個體之外的輔助和補(bǔ)充，而是以智慧和普惠的形式，人機(jī)共存，虛實并行，形成人、物理世界、智能機(jī)器、虛擬信息世界構(gòu)成的四元空間。未來公民的信息素養(yǎng)也需要從數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向智能化升級，既要具備熟悉人機(jī)深度協(xié)作的意識觀念，又要能夠利用人工智能技術(shù)解決問題的思維及行為，具備對智能化社會的深度認(rèn)知，應(yīng)對由此引發(fā)的倫理和道德問題的能力。

從信息素養(yǎng)概念和內(nèi)涵的發(fā)展歷程，可以發(fā)現(xiàn)信息素養(yǎng)已經(jīng)從強(qiáng)調(diào)技術(shù)本身發(fā)展到重視綜合素養(yǎng)或跨學(xué)科素養(yǎng)的階段。人工智能視域下，面對人、物理世界、智能機(jī)器、虛擬信息世界構(gòu)成的四元世界，信息素養(yǎng)應(yīng)以人工智能素養(yǎng)為核心，是人機(jī)共存且虛實并行的知識、能力、素養(yǎng)和人格的全方位綜合素養(yǎng)。

二、人工智能視域下教師信息素養(yǎng)框架指標(biāo)的優(yōu)化

我國自2014年開始發(fā)布了一系列與中小學(xué)教師信息素養(yǎng)提升密切相關(guān)的政策文件，要求對從事基礎(chǔ)教育工作的教師進(jìn)行智能教育素養(yǎng)培訓(xùn)，幫助教師把握人工智能技術(shù)進(jìn)展，推動教師積極運用人工智能技術(shù)，改進(jìn)教育教學(xué)、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，抓住智能時代新機(jī)遇實現(xiàn)與國際前沿發(fā)展并跑，培養(yǎng)適應(yīng)未來的智能型人才。我國對于人工智能進(jìn)入教育領(lǐng)域給予了足夠的重視，但內(nèi)容指標(biāo)的充分性、可操作性不強(qiáng)。

從各國發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)看，教師信息素養(yǎng)分為信息技術(shù)能力和信息技術(shù)應(yīng)用能力兩部分，其中應(yīng)用能力除關(guān)注教師使用信息技術(shù)開展課堂教學(xué)的能力，更加關(guān)注教與學(xué)變革的全部內(nèi)容。如2018年更新的《UNESCO教師信息和通信技術(shù)能力框架》（UNESCO ICT-CFT）中，強(qiáng)調(diào)人工智能為核心的新一代信息技術(shù)對于教育的支持表現(xiàn)，要求教師將數(shù)字技術(shù)融入專業(yè)實踐，以培養(yǎng)學(xué)生的批判性知識和意識的能力。

從我國實際情況出發(fā)，結(jié)合國內(nèi)外成熟經(jīng)驗的基本思路，依據(jù)我國提出的一系列有關(guān)人工智能賦能教育的政策文件，考慮我國中小學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展前景，本研究提出了人工智能視域下我國中小學(xué)教師信息素養(yǎng)框架的二級指標(biāo)，同時，鑒于人工智能技術(shù)帶來的四元空間的復(fù)雜度以及技術(shù)給人類帶來的風(fēng)險，添加了安全與倫理維度，結(jié)果見表1。

表1人工智能視域下中小學(xué)教師信息素養(yǎng)相關(guān)維度和二級指標(biāo)簡表

續(xù)表

人工智能視域下，教師信息素養(yǎng)的內(nèi)涵要素構(gòu)成發(fā)生了新變化，對教師信息素養(yǎng)之技術(shù)與知識、意識與倫理、思維與創(chuàng)新提出了新要求。教師信息素養(yǎng)提升的新框架包括了以人工智能為核心的七個方面，即理解教育中的ICT、課程與評估、教與學(xué)、信息與通信技術(shù)（ICT）、組織與管理、教師專業(yè)學(xué)習(xí)、安全與法律、倫理與道德。

對于人工智能視域下教師信息素養(yǎng)的指標(biāo)擴(kuò)充，主要是指向人工智能技術(shù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用于教育的能力，教師首先要掌握人工智能技術(shù)的本體性知識，然后是面向人工智能技術(shù)重組學(xué)習(xí)環(huán)境并提供有效教學(xué)策略的能力：構(gòu)建四元空間智能化教學(xué)環(huán)境、進(jìn)行相互協(xié)作、互相賦能，并能在具體課程中有效融合智能技術(shù)的教學(xué)。最后要具有警惕和防范人工智能引發(fā)的安全與法律、倫理道德等問題的意識和能力。

在對一線教師信息素養(yǎng)調(diào)研結(jié)果所呈現(xiàn)的強(qiáng)勁信息技術(shù)需求，以及時代趨勢與國家政策對教師信息素養(yǎng)需求的基礎(chǔ)上，充分考慮以往信息素養(yǎng)提升培訓(xùn)中的問題，提出“以研究帶實踐，以實踐促研究，支持與發(fā)展陪伴，引領(lǐng)與跨越提升”的教師信息素養(yǎng)提升策略：以STEM項目式學(xué)習(xí)為實施試點，注重發(fā)掘技術(shù)在教育中應(yīng)用的各種潛力，將教師使用技術(shù)以及培訓(xùn)使用技術(shù)的能力與具體的教與學(xué)實踐緊密結(jié)合，通過支持與發(fā)展取得認(rèn)同，通過引領(lǐng)與跨越提升教師的信息素養(yǎng)，并最終落腳于學(xué)生信息素養(yǎng)的提升。

三、人工智能視域下教師信息素養(yǎng)提升培訓(xùn)的內(nèi)容和策略

（一）實踐應(yīng)用導(dǎo)向的技術(shù)和理論學(xué)習(xí)

人工智能技術(shù)能夠幫助重建和提升師生關(guān)系、重塑學(xué)習(xí)和協(xié)作方式、縮小長期存在的平等和可用性鴻溝，并提供適應(yīng)性學(xué)習(xí)體驗以滿足所有學(xué)習(xí)者的個性化需要。在人工智能驅(qū)動的未來社會，強(qiáng)化教師對以人工智能為核心的新技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，幫助教師跟上技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的步伐，促進(jìn)教師職業(yè)身份的升級與發(fā)展，使教師在技術(shù)賦能的教學(xué)環(huán)境下成為具有創(chuàng)造性、適應(yīng)性、合作性的問題解決者，這些問題既包括人工智能技術(shù)的實踐和體驗，如語音識別、圖像識別、視頻行為分析、無人駕駛、大數(shù)據(jù)的采集與分析、知識圖譜等，也包括一些人工智能視域下的技術(shù)與教育教學(xué)融合的理論，如學(xué)習(xí)支架、以學(xué)生為中心、跨學(xué)科、STEM教育、人機(jī)協(xié)作學(xué)習(xí)、TPACK等。

技術(shù)賦能的時代，技術(shù)的學(xué)習(xí)必須融入具體的教育教學(xué)活動中，在應(yīng)用中學(xué)習(xí)，才能夠及時滿足教師需求，達(dá)到熟悉技術(shù)的目的。由此設(shè)計的教師信息素養(yǎng)提升培訓(xùn)要能夠深刻反映并有效應(yīng)對教育信息化時代的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)和難題，要基于教學(xué)中的真實情景和真實問題。

（二）延伸與拓展人工智能技術(shù)解決問題的思維培養(yǎng)和能力養(yǎng)成

人工智能視域下教師不僅要利用技術(shù)來促進(jìn)學(xué)生的學(xué)科學(xué)習(xí)，還需要重新思考教學(xué)內(nèi)容的延伸和拓展，及與跨學(xué)科教學(xué)的融合。依據(jù)框架指標(biāo)，對教師信息素養(yǎng)的基本要求是能夠整合在四元空間學(xué)習(xí)的問題、資源、工具、活動和評價，培養(yǎng)學(xué)生利用人工智能技術(shù)解決問題的思維和行為習(xí)慣，并能夠利用人工智能的評價積極調(diào)整各自的分工。

以初中數(shù)學(xué)最短路徑問題教學(xué)為例。傳統(tǒng)教學(xué)（如圖1（a）（b））只在有限的幾個點之間求取最短路徑，主要培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)知識和用數(shù)學(xué)思維解決問題的學(xué)科素養(yǎng)，是人和物理世界的二元關(guān)系。站在人工智能視域下，教師應(yīng)當(dāng)能夠把學(xué)生的視野和思維推向更廣闊情境：多城市間旅行的時間代價和經(jīng)濟(jì)代價問題（如圖1（c）），或者例如線路板打孔問題（如圖1（d）），甚至節(jié)點無限增加的情境。此時，教師成功設(shè)置了人、物理世界、智能機(jī)器和虛擬世界的四元情境，解決這樣的復(fù)雜大問題必須借助于計算機(jī)模擬以及智慧搜索的算法。從此例可以看出，以人工智能為核心的技術(shù)加入學(xué)科問題解決之中，延伸了學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，拓展了學(xué)生解決問題的思路，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生面對線索龐雜、限制條件多樣善變的真實問題，尋求人工智能技術(shù)解決問題的思維和習(xí)慣，同時引導(dǎo)學(xué)生體驗人的智能和機(jī)器智能解決問題的不同模式，鼓勵學(xué)生發(fā)展人工智能所不具備的能力，真正獲得適應(yīng)人機(jī)協(xié)同社會的數(shù)字勝任力。

圖1初中數(shù)學(xué)最短路徑問題延伸和拓展到人工智能四元空間示例

可見，人工智能視域下的教師信息素養(yǎng)提升，重點是不局限在技術(shù)的學(xué)習(xí)和作為教學(xué)輔助技術(shù)的認(rèn)識階段，而是教師能有意識地使用技術(shù)解決問題并能設(shè)計出相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生使用人工智能解決問題的思維模式，并能準(zhǔn)確地評價這種技術(shù)和效果。

（三）人工智能技術(shù)賦能的教與學(xué)設(shè)計、實施與評價

對教師進(jìn)行技術(shù)賦能的教學(xué)能力培養(yǎng)，幫助教師掌握如何應(yīng)用人工智能為代表的信息技術(shù)支持學(xué)習(xí)。人工智能技術(shù)賦能教育，讓教師成為學(xué)生的學(xué)習(xí)伙伴的同時，還能夠幫助教師評估技術(shù)與學(xué)習(xí)需求之間的關(guān)系、提升評價數(shù)據(jù)使用素養(yǎng)以及利用數(shù)據(jù)的意識能力。同時，教師必須認(rèn)識數(shù)據(jù)隱私和安全的重要性。余勝泉曾提出人機(jī)協(xié)同的教與學(xué)環(huán)境下人工智能教師的十二種角色：個性化命題和批改助教、學(xué)習(xí)診斷及反饋分析師、素質(zhì)提升教練、心理輔導(dǎo)師、保健醫(yī)生、班主任、個性化智能教學(xué)指導(dǎo)顧問、智能導(dǎo)師、生涯規(guī)劃師、精準(zhǔn)教研同伴、實現(xiàn)從人找資源到資源找人的轉(zhuǎn)變、扮演數(shù)據(jù)驅(qū)動的教育決策助手等。人工智能的這些作用可以幫助教師更好地教學(xué)，把教師從繁重的重復(fù)勞動中解放出來，所以人工智能視域下，教師必須掌握這種與人工智能技術(shù)協(xié)同工作的能力，并能清醒地認(rèn)識人工智能的能與不能，發(fā)揮人類教師關(guān)愛、情感、交互、創(chuàng)造性等機(jī)器所不具備的功能優(yōu)勢。同時，教師對人工智能技術(shù)工具的使用助推了技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用的深度和廣度，形成相互賦能的關(guān)系。

為了達(dá)到人工智能技術(shù)和教育教學(xué)的深度融合，必須變革傳統(tǒng)的講授式課堂教學(xué)模式，發(fā)揮人工智能技術(shù)的優(yōu)勢，在四元空間中開展以學(xué)生為中心的問題解決模式的學(xué)習(xí)，將學(xué)生從知識的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的生產(chǎn)者。STEM教育以項目學(xué)習(xí)為主要方式，注重科學(xué)探究與工程技術(shù)實踐的能力培養(yǎng)，鼓勵以解決真實問題、以學(xué)生為中心、以產(chǎn)品為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)和評價，是實現(xiàn)人工智能視域下教與學(xué)變革的一個有力抓手，也是國際教改領(lǐng)域首推的教學(xué)模式。STEM教育強(qiáng)調(diào)將新興技術(shù)與學(xué)生學(xué)習(xí)的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行無縫融合，增強(qiáng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用意識，可實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生人工智能視域下科技人文融合創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。國內(nèi)外在“STEM+”人工智能教育方面已經(jīng)有了一些研究和探索，如人工智能技術(shù)支持下的STEM跨學(xué)科融合模式、基于“STEM+計算思維”的課程、人大附中的“STEAM+人工智能”課程體系。

在新一輪的教師信息素養(yǎng)提升培訓(xùn)中，建議以STEM教育模式為抓手，開展“學(xué)科教學(xué)與跨學(xué)科教學(xué)相結(jié)合、學(xué)生為中心學(xué)習(xí)、解決真實問題、提升學(xué)生科學(xué)探究和工程技術(shù)實踐能力”的項目式教學(xué)，促進(jìn)教師在設(shè)計和實施項目學(xué)習(xí)過程中應(yīng)用以人工智能為代表的新一代信息技術(shù)，改變傳統(tǒng)解決問題的思維方式，提升教師的信息素養(yǎng)，促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展，最終提升學(xué)生適應(yīng)未來社會的信息素養(yǎng)。

四、人工智能視域下教師信息素養(yǎng)提升面臨的挑戰(zhàn)

隨著技術(shù)發(fā)展和教育變革不斷升級，信息素養(yǎng)作為一個跨學(xué)科、多維度、具有發(fā)展性的概念，其相關(guān)模型和框架還會繼續(xù)發(fā)展。人工智能視域下，教學(xué)環(huán)境向四元空間轉(zhuǎn)型，知識和學(xué)習(xí)的內(nèi)涵發(fā)生了深刻變化，為適應(yīng)這種變革，教師的思想觀念、心智結(jié)構(gòu)、生活方式和角色意識需要近乎顛覆性的改變，信息素養(yǎng)的內(nèi)涵也會有革命性變化。由于人工智能技術(shù)進(jìn)入教育的時間有限，雖然有巨大的應(yīng)用潛力，但是要定義準(zhǔn)確的智能化時代的教師信息素養(yǎng)模型，還需要假以時日進(jìn)行深度研究與實踐。

第一，教師與人工智能協(xié)作教學(xué)的挑戰(zhàn)。人工智能的發(fā)展關(guān)乎全社會、全人類及環(huán)境的未來，但是任何技術(shù)都不會主動對教育產(chǎn)生積極作用，人工智能技術(shù)的產(chǎn)生也不是專門為教育發(fā)明的，將人工智能技術(shù)應(yīng)用于教育，不僅要關(guān)注技術(shù)本身，更重要的是關(guān)注技術(shù)帶來的教育潛在能力和問題，例如技術(shù)如何促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，技術(shù)怎樣增強(qiáng)師、生、資源三者的互動，技術(shù)對學(xué)生解決問題的思維方式和行為模式產(chǎn)生什么樣的影響等。面對國家提出的信息技術(shù)與教學(xué)深度融合的要求，即使排除掌握新技術(shù)的難度，如何提升教師對技術(shù)的敏感度，提升對自身學(xué)科的深刻理解，并結(jié)合豐富的實踐經(jīng)驗，將新技術(shù)以一種建設(shè)性的方式應(yīng)用在課堂教學(xué)，仍是很大的挑戰(zhàn)。人工智能在提供個性化教育和自適應(yīng)教育的同時，面臨個人數(shù)據(jù)集中、責(zé)任歸屬、數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)饋送算法的所有權(quán)方面等許多倫理問題。如何完善人工智能監(jiān)管法律還需要圍繞倫理、問責(zé)、透明度和安全性等方面展開深入討論。

第二，學(xué)校等外部因素的挑戰(zhàn)。教育現(xiàn)代化的首要問題就是教育信息化，教師信息素養(yǎng)提升是教育信息化的重要部分，技術(shù)對教育的影響來自學(xué)習(xí)、教學(xué)、領(lǐng)導(dǎo)力、評價和基礎(chǔ)設(shè)施等多個方面，要克服過往教師培訓(xùn)中過分關(guān)注技術(shù)的問題，更加重視教師本身和學(xué)校整體推進(jìn)的資源建設(shè)這兩個重要的影響因素。必須透過技術(shù)表象和教師日常真實環(huán)境的教與學(xué)實踐相結(jié)合，并時刻警惕技術(shù)雙刃劍，引導(dǎo)教師具備立足教與學(xué)實踐理解、評價和確定新技術(shù)的適用性和成功之處的能力。培訓(xùn)能夠勝任人工智能教育的教師、注重教學(xué)資源建設(shè)、關(guān)注相關(guān)倫理道德仍充滿挑戰(zhàn)。

第三，國家愿景和教師現(xiàn)實需求落差的挑戰(zhàn)。技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，對于教師信息素養(yǎng)的提升可以從兩種需求來源著手：一是自下向上生發(fā)于一線教師的需求；二是自頂向下生發(fā)于時代和國家的需求。第一種需求表明了教師對技術(shù)的認(rèn)同度，第二種需求在初期往往會帶來一線教師認(rèn)知沖突，引發(fā)排斥和不信任。人工智能技術(shù)進(jìn)入教育教學(xué)，目前屬于第二種需求，要非常小心謹(jǐn)慎，要通過對于教師應(yīng)用信息技術(shù)支持教與學(xué)的幫助，獲得認(rèn)同，然后要注重人工智能視域下教師信息素養(yǎng)新要求，從技術(shù)上引領(lǐng)教師提升，實現(xiàn)教與學(xué)變革的跨越。

可以預(yù)期，教育領(lǐng)域?qū)θ斯ぶ悄艿难芯繉⒃谖磥韼啄觑@著增加，但教育系統(tǒng)為了促進(jìn)實踐和決策而大力推動教育研究評估時仍存在諸多問題。人機(jī)系統(tǒng)工作的四元空間的規(guī)律性、系統(tǒng)性隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展還在日新月異地變化，必須不斷重新考慮和審視教學(xué)變革與技術(shù)的適切性，將學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向知識、能力、素質(zhì)、人格“四位一體”的全人教育。推進(jìn)人工智能視域下教師信息素養(yǎng)和專業(yè)水平的提高，仍然是今后長期面臨的挑戰(zhàn)。