《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世紀必需的技能納入各自的教育計劃時，需要準確定義“人工智能能力”，而不是基本的信息和通信技術能力，從而使學習者能夠使用計算方法和技術識別來解決問題。主要發(fā)達國家相繼發(fā)布人工智能相關教育創(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應用能力標準基礎上，添加人工智能技術帶來的新要素和新指標，以引領教師信息素養(yǎng)提升的方向，給出提升培訓的內(nèi)容和策略建議。

一、人工智能技術為核心的新一代信息素養(yǎng)內(nèi)涵解析

信息素養(yǎng)是建立在信息技術基礎上的一個多元化、有層次的概念范疇，是集信息技術知識與技能、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)涵的主要構成要素經(jīng)過了圖書情報、計算機及網(wǎng)絡、多種素養(yǎng)歸于元素養(yǎng)的不同發(fā)展階段，進入了當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)主要關注“圖書情報為基礎的信息檢索技術和能力”，20世紀90年代計算機和網(wǎng)絡的普及應用期開始關注“通過計算機和網(wǎng)絡獲取、評價、處理、利用信息在解決問題和決策中的作用”。21世紀“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，信息素養(yǎng)不僅關注技術應用，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)一的術語，也沒有公認的定義。歐美發(fā)達國家多用數(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)，認為“數(shù)字能力指能夠通過數(shù)字設備和網(wǎng)絡技術，安全、適當?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)濟和社會生活。它包括各種素養(yǎng)，即計算機素養(yǎng)、信息技術素養(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。

當前，人工智能技術引發(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。技術不再是游離于人類個體之外的輔助和補充，而是以智慧和普惠的形式，人機共存，虛實并行，形成人、物理世界、智能機器、虛擬信息世界構成的四元空間。未來公民的信息素養(yǎng)也需要從數(shù)字化、網(wǎng)絡化向智能化升級，既要具備熟悉人機深度協(xié)作的意識觀念，又要能夠利用人工智能技術解決問題的思維及行為，具備對智能化社會的深度認知，應對由此引發(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)從強調(diào)技術本身發(fā)展到重視綜合素養(yǎng)或跨學科素養(yǎng)的階段。人工智能視域下，面對人、物理世界、智能機器、虛擬信息世界構成的四元世界，信息素養(yǎng)應以人工智能素養(yǎng)為核心，是人機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)框架指標的優(yōu)化

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

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

從我國實際情況出發(fā)，結合國內(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人工智能賦能教育的政策文件，考慮我國中小學現(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教師信息素養(yǎng)框架的二級指標，同時，鑒于人工智能技術帶來的四元空間的復雜度以及技術給人類帶來的風險，添加了安全與倫理維度，結果見表1。

表1人工智能視域下中小學教師信息素養(yǎng)相關維度和二級指標簡表

續(xù)表

人工智能視域下，教師信息素養(yǎng)的內(nèi)涵要素構成發(fā)生了新變化，對教師信息素養(yǎng)之技術與知識、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、信息與通信技術（ICT）、組織與管理、教師專業(yè)學習、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)的指標擴充，主要是指向人工智能技術和人工智能技術應用于教育的能力，教師首先要掌握人工智能技術的本體性知識，然后是面向人工智能技術重組學習環(huán)境并提供有效教學策略的能力：構建四元空間智能化教學環(huán)境、進行相互協(xié)作、互相賦能，并能在具體課程中有效融合智能技術的教學。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)研結果所呈現(xiàn)的強勁信息技術需求，以及時代趨勢與國家政策對教師信息素養(yǎng)需求的基礎上，充分考慮以往信息素養(yǎng)提升培訓中的問題，提出“以研究帶實踐，以實踐促研究，支持與發(fā)展陪伴，引領與跨越提升”的教師信息素養(yǎng)提升策略：以STEM項目式學習為實施試點，注重發(fā)掘技術在教育中應用的各種潛力，將教師使用技術以及培訓使用技術的能力與具體的教與學實踐緊密結合，通過支持與發(fā)展取得認同，通過引領與跨越提升教師的信息素養(yǎng)，并最終落腳于學生信息素養(yǎng)的提升。

三、人工智能視域下教師信息素養(yǎng)提升培訓的內(nèi)容和策略

（一）實踐應用導向的技術和理論學習

人工智能技術能夠幫助重建和提升師生關系、重塑學習和協(xié)作方式、縮小長期存在的平等和可用性鴻溝，并提供適應性學習體驗以滿足所有學習者的個性化需要。在人工智能驅(qū)動的未來社會，強化教師對以人工智能為核心的新技術的學習和應用，幫助教師跟上技術發(fā)展與應用的步伐，促進教師職業(yè)身份的升級與發(fā)展，使教師在技術賦能的教學環(huán)境下成為具有創(chuàng)造性、適應性、合作性的問題解決者，這些問題既包括人工智能技術的實踐和體驗，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與教育教學融合的理論，如學習支架、以學生為中心、跨學科、STEM教育、人機協(xié)作學習、TPACK等。

技術賦能的時代，技術的學習必須融入具體的教育教學活動中，在應用中學習，才能夠及時滿足教師需求，達到熟悉技術的目的。由此設計的教師信息素養(yǎng)提升培訓要能夠深刻反映并有效應對教育信息化時代的學習挑戰(zhàn)和難題，要基于教學中的真實情景和真實問題。

（二）延伸與拓展人工智能技術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來促進學生的學科學習，還需要重新思考教學內(nèi)容的延伸和拓展，及與跨學科教學的融合。依據(jù)框架指標，對教師信息素養(yǎng)的基本要求是能夠整合在四元空間學習的問題、資源、工具、活動和評價，培養(yǎng)學生利用人工智能技術解決問題的思維和行為習慣，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)學最短路徑問題教學為例。傳統(tǒng)教學（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)學生數(shù)學知識和用數(shù)學思維解決問題的學科素養(yǎng)，是人和物理世界的二元關系。站在人工智能視域下，教師應當能夠把學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，教師成功設置了人、物理世界、智能機器和虛擬世界的四元情境，解決這樣的復雜大問題必須借助于計算機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加入學科問題解決之中，延伸了學科教學內(nèi)容，拓展了學生解決問題的思路，從而達到培養(yǎng)學生面對線索龐雜、限制條件多樣善變的真實問題，尋求人工智能技術解決問題的思維和習慣，同時引導學生體驗人的智能和機器智能解決問題的不同模式，鼓勵學生發(fā)展人工智能所不具備的能力，真正獲得適應人機協(xié)同社會的數(shù)字勝任力。

圖1初中數(shù)學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的學習和作為教學輔助技術的認識階段，而是教師能有意識地使用技術解決問題并能設計出相應的學習內(nèi)容以培養(yǎng)學生使用人工智能解決問題的思維模式，并能準確地評價這種技術和效果。

（三）人工智能技術賦能的教與學設計、實施與評價

對教師進行技術賦能的教學能力培養(yǎng)，幫助教師掌握如何應用人工智能為代表的信息技術支持學習。人工智能技術賦能教育，讓教師成為學生的學習伙伴的同時，還能夠幫助教師評估技術與學習需求之間的關系、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，教師必須認識數(shù)據(jù)隱私和安全的重要性。余勝泉曾提出人機協(xié)同的教與學環(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、學習診斷及反饋分析師、素質(zhì)提升教練、心理輔導師、保健醫(yī)生、班主任、個性化智能教學指導顧問、智能導師、生涯規(guī)劃師、精準教研同伴、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，把教師從繁重的重復勞動中解放出來，所以人工智能視域下，教師必須掌握這種與人工智能技術協(xié)同工作的能力，并能清醒地認識人工智能的能與不能，發(fā)揮人類教師關愛、情感、交互、創(chuàng)造性等機器所不具備的功能優(yōu)勢。同時，教師對人工智能技術工具的使用助推了技術在教學中應用的深度和廣度，形成相互賦能的關系。

為了達到人工智能技術和教育教學的深度融合，必須變革傳統(tǒng)的講授式課堂教學模式，發(fā)揮人工智能技術的優(yōu)勢，在四元空間中開展以學生為中心的問題解決模式的學習，將學生從知識的消費者轉(zhuǎn)變?yōu)橹R的生產(chǎn)者。STEM教育以項目學習為主要方式，注重科學探究與工程技術實踐的能力培養(yǎng)，鼓勵以解決真實問題、以學生為中心、以產(chǎn)品為導向的學習和評價，是實現(xiàn)人工智能視域下教與學變革的一個有力抓手，也是國際教改領域首推的教學模式。STEM教育強調(diào)將新興技術與學生學習的各個環(huán)節(jié)進行無縫融合，增強學生的技術應用意識，可實現(xiàn)培養(yǎng)學生人工智能視域下科技人文融合創(chuàng)新能力，提高學生的信息素養(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，如人工智能技術支持下的STEM跨學科融合模式、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)提升培訓中，建議以STEM教育模式為抓手，開展“學科教學與跨學科教學相結合、學生為中心學習、解決真實問題、提升學生科學探究和工程技術實踐能力”的項目式教學，促進教師在設計和實施項目學習過程中應用以人工智能為代表的新一代信息技術，改變傳統(tǒng)解決問題的思維方式，提升教師的信息素養(yǎng)，促進教師專業(yè)發(fā)展，最終提升學生適應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)

隨著技術發(fā)展和教育變革不斷升級，信息素養(yǎng)作為一個跨學科、多維度、具有發(fā)展性的概念，其相關模型和框架還會繼續(xù)發(fā)展。人工智能視域下，教學環(huán)境向四元空間轉(zhuǎn)型，知識和學習的內(nèi)涵發(fā)生了深刻變化，為適應這種變革，教師的思想觀念、心智結構、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。由于人工智能技術進入教育的時間有限，雖然有巨大的應用潛力，但是要定義準確的智能化時代的教師信息素養(yǎng)模型，還需要假以時日進行深度研究與實踐。

第一，教師與人工智能協(xié)作教學的挑戰(zhàn)。人工智能的發(fā)展關乎全社會、全人類及環(huán)境的未來，但是任何技術都不會主動對教育產(chǎn)生積極作用，人工智能技術的產(chǎn)生也不是專門為教育發(fā)明的，將人工智能技術應用于教育，不僅要關注技術本身，更重要的是關注技術帶來的教育潛在能力和問題，例如技術如何促進學生的學習，技術怎樣增強師、生、資源三者的互動，技術對學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與教學深度融合的要求，即使排除掌握新技術的難度，如何提升教師對技術的敏感度，提升對自身學科的深刻理解，并結合豐富的實踐經(jīng)驗，將新技術以一種建設性的方式應用在課堂教學，仍是很大的挑戰(zhàn)。人工智能在提供個性化教育和自適應教育的同時，面臨個人數(shù)據(jù)集中、責任歸屬、數(shù)據(jù)隱私和數(shù)據(jù)饋送算法的所有權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、透明度和安全性等方面展開深入討論。

第二，學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，技術對教育的影響來自學習、教學、領導力、評價和基礎設施等多個方面，要克服過往教師培訓中過分關注技術的問題，更加重視教師本身和學校整體推進的資源建設這兩個重要的影響因素。必須透過技術表象和教師日常真實環(huán)境的教與學實踐相結合，并時刻警惕技術雙刃劍，引導教師具備立足教與學實踐理解、評價和確定新技術的適用性和成功之處的能力。培訓能夠勝任人工智能教育的教師、注重教學資源建設、關注相關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)。技術的學習和應用，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的認同度，第二種需求在初期往往會帶來一線教師認知沖突，引發(fā)排斥和不信任。人工智能技術進入教育教學，目前屬于第二種需求，要非常小心謹慎，要通過對于教師應用信息技術支持教與學的幫助，獲得認同，然后要注重人工智能視域下教師信息素養(yǎng)新要求，從技術上引領教師提升，實現(xiàn)教與學變革的跨越。

可以預期，教育領域?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變革與技術的適切性，將學習轉(zhuǎn)向知識、能力、素質(zhì)、人格“四位一體”的全人教育。推進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)。