人工智能时代教育教学改革（师范生智能教育素养的内涵）

来源 ｜ 现代教育技术杂志

摘要：智能教育素养是教师信息技术素养在智能时代的新表征，它是对教师信息技术素养的内涵更新与结构拓展。在人工智能时代各种智能技术与教育深度融合的背景下，探讨教师智能教育素养的构成及其培育问题显得尤为必要。文章认为，智能教育素养是一种集AI知识、整合AI的教学能力以及AI教育伦理与信念为一体的综合素养，在此基础上，文章由此构建出了三维四阶的教师智能教育素养“冰山结构模型”。最后，文章探讨了师范生智能教育素养的培养路径，认为职前教师教育可以通过更新优化教师教育课程、增加案例教学的层次性、创建智能化教学环境以及多元主体协同提升教师教育者的专业素养等路径，推动师范生智能教育素养培育的有效落地。

关键词：智能教育；人工智能；教师信息技术素养；师范生；教师教育

随着“智能化 5G”时代的到来，人工智能、大数据和虚拟仿真等技术的教育应用推动着教与学的方式发生深刻变革，教师的专业素养亟需在智能时代被重新审视和界定。在此背景下，世界各国和组织机构纷纷就这一问题展开研究。我国政府也高度重视这一问题，如教育部于2018年发布《教育部办公厅关于开展人工智能助推教师队伍建设行动试点工作的通知》，最早提出“教师智能教育素养”这一概念[1]。那么，何谓教师智能教育素养？它的构成如何？职前教师教育怎样为师范生智能教育素养的培育奠定坚实基础？本研究将就以上问题展开探讨。

一 时代诉求：聚焦智能时代教师培养的新需求

1 智能时代教师的专业素养亟待更新

智能技术对人类生活的全方位渗透，已成不可逆转的时代趋势。新技术与教育的纵深融合给教育教学工作带来许多前所未有的新变化，教师的专业素养需要不断升级才能胜任智能时代提出的挑战。一方面，技术的迭代发展要求社会成员的信息素养保持更新。国外研究者指出，智能技术的广泛应用不断拓宽个体信息素养的边界，在智能时代我们需要具备更加敏锐的数据安全意识、高效筛选和使用数据的能力，以及对智能技术应用造成的伦理问题进行审慎反思的能力[2]。另一方面，作为专业的教育工作者，新技术的应用为教师的日常教学工作创造出诸如智能课程的开发与实施、基于数据的定制化学习服务及评估、人机协同的教与学等一系列全新课题。教师只有不断更新信息技术素养，才能胜任智能时代的教育教学工作[3]。

2 智能教育的发展面临挑战

2017年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，提出以人工智能为引擎发展智能教育[4]。智能教育是一项系统工程，教师是其中的关键要素和核心保障[5]。从目前来看，教师的专业能力尚不能满足智能教育的发展要求。钟绍春等[6]指出，面对“互联网 ”、多媒体、人工智能及大数据的教育应用，如何优化教学过程、调整教学节奏、提升学生思维水平、更好地进行人机协同并为学生提供适切的指导和评价，以及防止技术应用可能带来的数字鸿沟扩大等问题，教师尚未做好准备。可见，为使智能技术真正在教育教学上发挥作用，必须首先解决教师的智能教育素养培育这一瓶颈性问题。职前教师教育作为教师专业成长的起点和奠基阶段，有必要就此做出主动适应和有效应对。

二 内涵界定：何谓“教师智能教育素养”

1 相关概念辨析

教师智能教育素养是一个新概念，它与常见的“教师信息技术素养”、“教师数据素养”等概念既有联系又有区别。教师信息技术素养是指教师在教育教学中应用信息技术的意识、知识、能力和道德[7]。技术环境不同，对人的素养结构要求也就不同。国外学者Gallardo等[8]对学习型社会公民“信息技术素养”的相关概念进行了梳理，发现，概念发展呈现出一条从“计算机素养”、“ICT素养”、“信息素养”到“数据和媒介素养”的演化脉络。可以说，信息技术素养的概念演变史，映射着社会技术的发展史。由此可以认为，教师的计算机素养、ICT素养、信息素养以及数据素养等，是教师信息技术素养在不同技术发展阶段的不同表征。在教育信息化初期，要求教师需具备计算机的相关知识与操作技能，以及应用计算机辅助教学的能力。迈入二十一世纪，联合国教科文组织提出教师“信息与通信技术（ICT）能力”[9]，并构建了《教师信息与通信技术能力标准》。大数据的教育应用纵深化，随后教师的数据素养受到国内外学者的广泛关注。欧盟委员会于2017年发布《教师数据素养框架》，以其为蓝本，几乎所有欧洲国家都研制了本国的《教师数据素养框架》[10]。相较于教师的ICT能力，数据素养更强调教师通过获取和分析处理数据以改进教学、提升学生学习效果并促进自身专业发展的能力[11]。进入智能时代，许多研究者指出，我们有必要在教师数据素养框架的基础上，培养教师的数字公民意识、网络安全意识和智能伦理意识、在线合作学习的能力和人机协同有效教学的能力[12]。基于此，可将教师智能教育素养视为教师信息技术素养在智能时代的新表征，它是对教师信息技术素养的内涵更新和结构拓展。

2 教师智能教育素养的内涵界定

梳理相关概念的演化脉络，能帮助我们纵向把握智能教育素养在教师信息技术素养概念谱系中的位置。我们还有必要将其与人工智能素养和教师专业素养两个概念进行横向对比，以进一步明晰其内涵。关于人工智能素养，目前研究者尚无统一的定义。综合已有研究来看，本研究认为人工智能素养一般是指胜任智能时代社会生产生活与个体发展的品格和能力，它包括与人工智能有关的知识、技能、能力以及伦理态度。面对智能技术对各个领域的广泛渗透，人类只有掌握算法、机器学习等智能技术的基本原理，具备有效与合乎伦理地应用智能技术的能力与态度，才能真正在智能时代占据主动。因此，智能素养是智能时代公民应具备的基本素养，教师自然也不例外。

教师专业素养是“教师专业化运动”背景下出现的概念。1966年，联合国教科文组织与国际劳工组织共同发表《关于教员地位的建议》，其中明确提出要“将教师作为一项专门职业来看待”[13]。20世纪80年代，美国教师教育“三大报告”相继发表，将“教师专业化运动”推向高潮，教师专业素养也由此成为教师教育研究的焦点。一般认为，教师专业素养是教师的教育理念、专业知识结构和专业能力的综合。综合以上，本研究认为教师的智能教育素养是指教师胜任智能时代教育教学工作的一种综合素养，是智能社会公民的人工智能素养在教育专业工作中的具体化。它既具有人工智能素养的基本规定性，又体现教师的专业特性。图1较为直观地描述智能教育素养与人工智能素养、教师专业素养的关系。

图1 智能教育素养与人工智能素养、教师专业素养的关系

由此可见，智能教育素养是教师作为智能时代的社会公民以及教育专业工作者所必备的一种素养，它是教师信息技术素养在智能时代的升级和拓展。

三 要素构成：“以人为本”的智能教育素养结构

1 建构智能教育素养框架的逻辑

从理论上来说，对教师智能教育素养的界定存在技术本位和人本位两种价值立场。其中，技术本位的界定逻辑是以技术为核心，强调教师对智能技术的原理以及各种硬件的掌握，故智能教育素养是一种单纯的技术素养。人本位的界定逻辑则坚持以人为主导，让人工智能赋能教师。从这一逻辑起点出发，一个具备良好智能教育素养的教师不仅应具备应用智能技术的能力，同时还要能正确认识其潜力与局限，在有效利用智能技术的同时对其进行有效治理，防止其应用可能引发的社会和伦理问题。因而，人本位的智能教育素养超越了单纯的技术维度，成为一种集技术应用、历史眼光、社会关切和伦理道德为一体的综合素养。

教育的根本目标是促进学生的全面发展。我们顺应时代发展的要求，强调教师智能教育素养的培育，其终极目标是为了提升教师在智能时代的胜任力，最终仍然落脚于促进学生的发展。因此，我们应始终秉持“以人为本”的价值取向来界定和培育教师的智能教育素养，不是让教师被人工智能裹挟和捆绑，而是让智能技术赋能教师，助力教师的生活、教学和专业发展，最终惠及学生发展。

2 教师智能教育素养的能力框架

基于已有的各种教师信息技术素养的概念框架，结合智能时代的特点，秉持“以人为本”的价值取向，我们构建了教师智能教育素养的“冰山模型”，（如图2所示）。

图2 教师智能教育素养的“冰山结构模型”

与欧盟委员会对素养概念的界定保持一致，我们在教师智能教育素养的“冰山模型”中将教师的智能教育素养分成知识与技能、能力、伦理信念三个基本维度。在这三个维度下又涵盖了四个由显到隐的素养要素层次：

①第一层是AI本体知识，主要涉及人工智能技术的基本知识和基本原理，这部分是教师入门AI的基本要求。2018年1月，《中共中央国务院关于全面深化新时代教师队伍建设改革的意见》中“提倡教师驾驭人工智能”[14]。如果教师缺乏对人工智能关键技术及其基本工作原理的了解，那么驾驭就无从谈起。②第二层是整合AI的学科教学PCK知识，这部分涉及AI与学科教学知识（PCK）的融合。20世纪80年代舒尔曼提出PCK，并被许多研究证明是“唯一的影响教师有效教学实践的知识”[15]。后来，Mishra等[16]将其发展为整合技术的学科教学知识（TPACK）。随着技术的迭代发展，整合AI的学科教学知识将成为TPACK知识的新样态，它是智能时代教师进行有效教学的关键知识。③第三层是整合AI的教学能力，这是教师在内化前两部分知识的基础上结合教学实践与反思，逐渐建构和生成的有效教学能力。④第四层是AI教育伦理信念，包括教师对AI的价值及人与AI关系的基本看法，以及对AI教育应用中潜在问题的洞见与伦理反思。

在这四个层次中，整合AI的教学能力与AI教育伦理信念属于教师智能教育素养的内核部分，具有较强的内隐性，是前两部分内化之后的高阶状态；整合AI的学科教学PCK知识是一种实践性知识，它也具有内隐性。因此它们这三个层次都处在“冰山”的水平面之下。而AI本体知识是更加复杂的知识与能力生成的基础，它具有明显的外显性，犹如“冰山”露出水平面的部分。

四 培育落地：师范生智能教育素养的培育路径

1 更新优化教师教育课程

课程是人才培养的核心，优化职前教师教育课程是师范生智能教育素养培育的首要步骤。智能教育素养培育的教师教育课程建设可以从更新课程内容与优化课程设置两个方面进行：

一方面，智能教育素养是对教师信息技术素养的拓展与更新。相应地，师范生课程应在依托现有资源的基础上不断丰富。可根据教师教育课程各个模块的特性来增加内容，如在“现代教育技术”课程中加入算法、机器学习等新内容；视情况增设人工智能相关的通识教育课程；在学科专业课程模块、教育理论课程模块和教师职业技能训练模块中增加与智能技术相关的内容，如在教师职业道德课程中增加与AI有关的道德两难案例等等。

另一方面，教师智能教育素养是一种集知识、能力和伦理信念为一体的综合素质，因此，对其培育无法仅仅依靠一两门课程来完成，而需要发挥教师教育课程的合力。在传统的教师教育课程中，技术知识与学科知识以及教学知识是通过不同的课程来提供的。这种不同来源的知识叠加，很容易造成师范生习得的技术知识与学科教学知识呈现“两张皮”的状态，使技术与教学的深度融合难以实现。只有加强课程整合，才能为师范生提供深度整合的TPACK知识，使其能够从学科视角加深对教育技术的理解。因此师范院校要遵循素养生成的逻辑，合理安排课程顺序，以达成课程之间的相互印证和强化。为了具象化地显示教师智能教育素养各部分的培育顺序，本研究设计了教师智能素养的“洋葱图”，（如图3所示）。智能教育素养培育的难度由外向内逐级递增，越靠近其内核，培育的机制越复杂，周期也越长。其中，AI知识具有基础性，相应的课程安排应靠前。整合AI的教学能力与AI知识互为基础，因此，实操性课程与理论性课程应相互配合开设，避免断裂。此外，师范生AI教育伦理与信念的形塑有赖于其对AI知识的理解以及将整合AI的教学能力应用于实际教学的反思，因此其培育应贯穿于师范生学习的全过程。

图3 教师智能教育素养的“洋葱图”

2 增强案例教学的层次性

增强案例教学的层次性旨在促进有意义学习的发生。长久以来，作为师范生必修课程的“现代教育技术”因其去情境化的教学而备受质疑。詹森（Janssens）等[17]许多研究者指出，这种忽视技术的教育应用情境、割裂教育与技术关联的教学使得师范生对技术的理解处在“略知皮毛”的浅表层次。根据奥苏泊尔的有意义学习理论，新知识只有与学习者认知结构中的已有的知识建立起“链接”，这种学习才是有意义的。同理，教育技术课程中的知识要真正对师范生日后的教学产生影响，必须与其头脑中的某种教育情境（Context）建立起“链接”。由此，案例教学法因其丰富的情境性有理由成为智能教育素养课程的有效教学方法之一。

当然，在智能教育素养课程的教学中，案例并非多多益善。建立起案例之间的层次关联更有助于提升师范生学习的卷入程度，增进其对技术与教育融合的理解。普恩特杜拉（Puentedura）等[18]建构了技术增进教学的“SAMR”模型，即以替代（Substitution）、增强（Augmentation）、改变（Modification）和重新定义（Redefinition）分别表示技术增进教学的四个渐次深入的阶段。在替代阶段，新技术只是作为传统教学手段的替代，并未引发教学的实质性变化；增强阶段意味着新技术替代传统教学手段，提升了教学效能；在改变阶段中，技术的使用引发了教师对教学任务的重新设计；当技术的使用带来某种未曾预期的教学创生之时，则进入到重新定义阶段。

“SAMR”模型启示我们，在设计案例教学时，要选择不同层次的案例，让师范生充分体会和分辨不同案例中技术影响教学的程度。经过这样的训练，他们才能学会有意识地判断技术与教学整合的程度，并在未来的教学实践中根据实际条件和需要进行教学设计，切实利用技术增进教学效能。为了方便教师教育工作者选择具有典型性和区分度的案例，我们在“SAMR”模型的基础上将其发展为“SARC”模型（如图4所示）。其中，替代（Substitution）与原模型保持一致，指用新信息技术替代传统教学手段，但却未对教学产生任何实质性的影响；增强（Augmentation）主要指信息技术优化教学内容呈现、增进师生互动，从而提升教学效果；重构（Reconstitution）指教师利用信息技术重新设计教学内容、改变教学的环节及其顺序，如翻转课堂，以增进教学的整体效能；创生（Creation）指技术的应用引发教学中的创生，这种创生既包括未曾预见的教学创新，也包括学生在教学过程中发生的巨大正向的改变。在“SAMR”模型的基础之上，通过对部分环节的重新定义，使得四个环节之间的梯度更加明显。教师教育工作者在进行案例教学设计时，能够根据“SARC”模型的四个阶段选择相应的案例，防止案例的无效重复，有针对性地帮助师范生通过不同的案例体会技术与教育整合的程度及效度。

图4 技术增进教学的“SARC”模型

3 创建智能化教学环境

所谓智能时代的教学环境，是一个“由人、物理世界、智能机器、虚拟信息世界组成的四元世界”等[19]，为使师范生在学习过程中对这种复杂多元的教学环境有切实的感知和体验，师范院校要积极营造智能化的育人环境，增强师范生对智能技术与教育深度融合的浸润式体验。而所谓智能化的育人环境，是指由互联网、云服务、智能教学行为分析系统和各种交互式设备集成打造的具有“智能性”的教学环境。在这种环境中师生能够便捷地获取与整合各种教和学的资源，实现混合式教学。2019年，作为“人工智能助推教师队伍建设行动”的试点高校，北京外国语大学建成6间智能教室样板间，并推出“教师发展智慧平台”和“教师智能素养提升平台”，通过智能教室和两大平台，在此基础上构建泛在学习社群，对学情进行监控和精准分析，以全面助力教师混合式研修。当然，“智能性”教学环境的构建不能仅只关注技术的先进性，而还是要强调通过教学空间和资源的整合重构以支持新型的深度学习。学校可根据自身条件来建设智能实验室和未来教室；而区域则要加强智能教育资源的共建共享。

4 多元主体协同提升教师教育者的智能教育素养

提升教师教育者的智能教育素养可以从培训引领、创设条件、共同体支持和自主发展四个方面进行：①要在全国和地方层面开设教师教育者培训的平台和课程，并将智能教育相关内容纳入培训内容范畴。美国、荷兰等国家已经建立起教师教育者培训平台，并开发出培训课程，其经验对于我国提升教师教育者智能教育素养而言颇为值得借鉴。②学校应加快智能教育环境创建，使教师教育者通过实战体验积累智能教育的实践性知识，进而将这种实践性知识转化为课程。③寻求专业共同体的支持是教师教育者提升自身智能教育素养的有效途径。在专业共同体中，不同教师教育者们就某一问题展开深入研究和交流，并就某一智能教育案例进行个人叙事的反思、自我研究和分享，这能为其专业发展提供强有力的支持。④提升智能教育素养最根本的动力还是来源于教师教育者自身。教师教育者应该树立终身学习的意识，以开放的心态拥抱智能技术给教育带来的改变，积极学习新技术，主动进行教学反思。

五 结语

进入21世纪以来，学生核心素养的培育问题引发了全世界教育领域的广泛关注，而作为影响学生素养培育效果的关键因素之一，教师的专业素养问题亦不容忽视。面对智能时代的新要求，探寻教师信息技术素养的更新升级和培育问题应当被提上教育技术和教师教育的研究议程。本研究从职前教师教育的视角切入，对教师智能教育素养的基本内涵、构成及培育路径进行了初步探讨。就目前来说，教师智能教育素养的研究和提升试点行动还处在起步阶段，未来在教师智能教育素养的框架和标准研制、智能教育素养课程开发、智能教育环境创设以及智能教育师资队伍建设等方面还有待后续深入研究。

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