小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架建構(gòu)與區(qū)域應(yīng)用

自O(shè)penAI發(fā)布ChatGPT觸發(fā)生成式人工智能技術(shù)革命以來，人工智能的規(guī)?；瘧?yīng)用已引發(fā)跨行業(yè)的結(jié)構(gòu)性變革，并推動(dòng)創(chuàng)新范式的迭代更新。為應(yīng)對(duì)人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)的科技與產(chǎn)業(yè)變革浪潮，全球教育政策體系正經(jīng)歷調(diào)整。2024年11月，教育部辦公廳發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)中小學(xué)人工智能教育的通知》，要求2030年前在中小學(xué)基本普及人工智能教育。小學(xué)是基礎(chǔ)教育的關(guān)鍵階段，人工智能教育的實(shí)施效能高度依賴信息科技教師的專業(yè)素養(yǎng)水平。構(gòu)建小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架，為教師專業(yè)素養(yǎng)發(fā)展提供可操作的路徑指引，在推進(jìn)人工智能教育普及化進(jìn)程中體現(xiàn)基礎(chǔ)教育階段實(shí)施科教興國戰(zhàn)略的實(shí)踐邏輯，具有重要意義。一、人工智能專業(yè)素養(yǎng)及應(yīng)用研究進(jìn)展學(xué)界已就人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)開展研究。柏宏權(quán)等人率先提出了中小學(xué)人工智能教師勝任力模型，包括教師成功開展中小學(xué)人工智能課程應(yīng)具備的專業(yè)知識(shí)與能力、教學(xué)技能、態(tài)度及倫理道德觀[]。隨后，丁世強(qiáng)等人構(gòu)建了包含AI教育意識(shí)、AI學(xué)科知識(shí)、AI實(shí)踐技能3個(gè)一級(jí)維度、11個(gè)二級(jí)要素的中小學(xué)生人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架[。上述研究為人工智能教育領(lǐng)域提供了理論參考，但是還存在局限：首先，研究有滯后性。2024年，生成式人工智能已實(shí)現(xiàn)規(guī)模化普及應(yīng)用，教育部也發(fā)布了人工智能教育的新目標(biāo)與新要求，現(xiàn)有的研究與生成式人工智能的現(xiàn)實(shí)情景存在代際差異。其次，學(xué)科定位存在偏差。人工智能教師作為一種理想型概念，與小學(xué)階段信息科技教師的實(shí)體配置存在角色錯(cuò)位，導(dǎo)致理論構(gòu)建不能有效指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐。最后，應(yīng)用效度不足?，F(xiàn)有框架缺乏區(qū)域與學(xué)校層面的轉(zhuǎn)化與驗(yàn)證。小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架不僅要關(guān)注人工智能教育的要求，也應(yīng)契合小學(xué)信息科技教師的專業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)。本文聚焦信息科技教師的工作場(chǎng)景及能力短板，試圖構(gòu)建具有明確實(shí)體指向性的教師素養(yǎng)框架并通過區(qū)域應(yīng)用不斷迭代，以期為其他區(qū)域提供借鑒。二、小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架的建構(gòu)加強(qiáng)人工智能教育的總體要求包括立德樹人、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展、激發(fā)學(xué)生興趣和鼓勵(lì)學(xué)生探索等方面。小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架須積極回應(yīng)總體要求，將倫理辨析、認(rèn)知適配、實(shí)踐轉(zhuǎn)化有機(jī)整合，體現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用與人才培養(yǎng)、價(jià)值觀培育的協(xié)同要求。（一）建構(gòu)的方法與過程首先，筆者以中國知網(wǎng)為文獻(xiàn)來源，厘清教師專業(yè)素養(yǎng)的基本模型，梳理教師人工智能素養(yǎng)的基本要素，建構(gòu)初步模型。然后，開展線上調(diào)查與實(shí)地調(diào)研，了解人工智能教學(xué)的真實(shí)情況，了解教師對(duì)人工智能專業(yè)素養(yǎng)的看法及教學(xué)中的困難和需求等，為素養(yǎng)框架的優(yōu)化提供實(shí)證材料。在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用林崇德、葉瀾等提出的關(guān)于教師專業(yè)素養(yǎng)的理論，初步構(gòu)建小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架。接著，編制專家咨詢問卷，不斷完善素養(yǎng)框架，同時(shí)，向一線優(yōu)秀信息科技教師征詢意見，最終確定小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架（見圖1）。圖1小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架（二）核心概念內(nèi)涵信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)是信息科技教師利用現(xiàn)有教育條件，在學(xué)校實(shí)施人工智能教育的能力體現(xiàn)。素養(yǎng)框架由人工智能教育觀念、人工智能知識(shí)與技能、人工智能課程建設(shè)能力、人工智能道德倫理4個(gè)一級(jí)維度和15個(gè)二級(jí)要素組成。教育觀念素養(yǎng)表現(xiàn)為教師對(duì)人工智能教育的認(rèn)識(shí)、對(duì)創(chuàng)新人才啟蒙教育的理解及對(duì)人和技術(shù)發(fā)展規(guī)則的看法等，具體包含人工智能教育的價(jià)值觀、技術(shù)觀和人才觀。知識(shí)與技能素養(yǎng)表現(xiàn)為教師對(duì)人工智能常識(shí)、學(xué)科知識(shí)的理解和應(yīng)用以及在實(shí)踐中提煉的創(chuàng)新策略等，包含人工智能的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐知識(shí)、策略知識(shí)及人工智能的應(yīng)用和創(chuàng)新。課程建設(shè)能力素養(yǎng)表現(xiàn)為課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力，課程的實(shí)施能力等，包含了人工智能課程的設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)和改進(jìn)等方面。道德倫理素養(yǎng)表現(xiàn)為學(xué)習(xí)、應(yīng)用人工智能過程的行為，包含了技術(shù)向善的倫理態(tài)度、遵紀(jì)守法的行為規(guī)范及自我保護(hù)的信息安全意識(shí)。這四個(gè)維度通過“認(rèn)知牽引一能力支撐一課程轉(zhuǎn)化一倫理約束”的耦合機(jī)制形成閉環(huán)系統(tǒng)。對(duì)于教師個(gè)體而言，素養(yǎng)框架體現(xiàn)了教師專業(yè)的內(nèi)在素養(yǎng)和職業(yè)修養(yǎng)，呈現(xiàn)了信息科技學(xué)科的技術(shù)特質(zhì)和人工智能課程的教育創(chuàng)新。相較于既有研究，本框架將課程建設(shè)能力作為獨(dú)立維度，強(qiáng)化課程開發(fā)從設(shè)計(jì)到改進(jìn)的全周期管理，更契合普及人工智能教育的總體要求。三、人工智能專業(yè)素養(yǎng)框架的區(qū)域應(yīng)用為了解信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)現(xiàn)狀，筆者依據(jù)框架編制人工智能專業(yè)素養(yǎng)水平問卷，對(duì)江蘇省D市T區(qū)31所小學(xué)所有信息科技教師進(jìn)行調(diào)研。問卷包括教師的性別、年齡、專業(yè)、職稱、教齡等基本信息，教師開展人工智能教育的情況和教師專業(yè)素養(yǎng)水平評(píng)價(jià)，每題按李克特五分制計(jì)算，分值為1至5分?？紤]到技術(shù)工具論的社會(huì)影響和大量非專業(yè)教師兼任信息技術(shù)教師等因素，本次調(diào)查將教師分為兩個(gè)類別進(jìn)行分析。第一個(gè)類別是按教齡劃分，教齡5年及以內(nèi)為新手教師，6年至15年為骨干教師，15年以上為成熟教師。第二個(gè)類別是按教師專業(yè)背景劃分，包括計(jì)算機(jī)專業(yè)教師、文科教師、理科教師（計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)以外的數(shù)學(xué)、物理等學(xué)科教師）。（一）信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)水平現(xiàn)狀調(diào)研1.教育觀念信息科技教師的教育觀念維度均值為4.804分，說明教師普遍認(rèn)可中小學(xué)人工智能教育的必要性及其在我國創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的基礎(chǔ)性地位。多數(shù)教師持積極態(tài)度，少數(shù)教師態(tài)度較為謹(jǐn)慎。不同教齡的教師差異不大。從教師專業(yè)背景看，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師比其他專業(yè)教師略謹(jǐn)慎。2.知識(shí)與技能信息科技教師的人工智能知識(shí)技能總體上屬于初級(jí)階段，教師在這一維度上總得分為2.133，具體來說，基礎(chǔ)知識(shí)（2.000）、實(shí)踐知識(shí)（2.121）、策略知識(shí)（2.011）三個(gè)要素得分較低，應(yīng)用技能（2.431）、創(chuàng)新技能（2.102）兩個(gè)要素得分較高，說明教師在人工智能學(xué)科知識(shí)層面存在提升需求，而在人工智能應(yīng)用層面已有相關(guān)經(jīng)歷和經(jīng)驗(yàn)。從教師專業(yè)類別看，基礎(chǔ)知識(shí)類要素，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師得分為2.110，文科專業(yè)教師得分為1.910，理科專業(yè)教師得分為1.930；實(shí)踐知識(shí)類要素，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師得分為2.230，文科專業(yè)教師得分為1.900，理科專業(yè)教師得分為2.009；策略知識(shí)類要素，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師得分為2.100，文科專業(yè)教師得分為1.900，理科專業(yè)教師得分為1.963。計(jì)算機(jī)專業(yè)教師三個(gè)要素得分均略高于其他類別教師，說明計(jì)算機(jī)專業(yè)教師具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，但優(yōu)勢(shì)不明顯。3.課程建設(shè)能力課程建設(shè)維度教師總體得分（3.214）處于中級(jí)水平。課程設(shè)計(jì)和實(shí)施維度，不同教齡教師差異較小，越成熟的教師得分越高（3.103，3.217，3.332；3.350，3.550，3.664）。課程評(píng)價(jià)和改進(jìn)維度，成熟教師比其他階段教師能力更強(qiáng)，專業(yè)素養(yǎng)相對(duì)較高（2.868，3.085，3.199；2.672，2.900，3.213），但仍有進(jìn)一步提升空間。從教師專業(yè)背景看，課程設(shè)計(jì)和實(shí)施維度，文科專業(yè)背景的教師得分相對(duì)較低，可能是專業(yè)技術(shù)素養(yǎng)偏低或信心不足。課程評(píng)價(jià)與改進(jìn)方面，各專業(yè)背景教師情況大致相當(dāng)。4.道德倫理信息科技教師具有較高的道德倫理，但是，在信息安全素養(yǎng)如人工智能環(huán)境下信息安全鑒別等方面仍有提升空間。從專業(yè)背景看，信息安全要素，計(jì)算機(jī)專業(yè)教師得分為4.299，文科專業(yè)教師得分為3.801，理科專業(yè)教師得分為4.945，文科專業(yè)教師信息安全方面專業(yè)素養(yǎng)為中等偏上水平，其他專業(yè)背景教師信息安全素養(yǎng)較高。（二）調(diào)研結(jié)果分析1.教師人工智能教育實(shí)施能力有待提升T區(qū)信息科技教師的教育觀念和技術(shù)倫理素養(yǎng)較高，但在課程建設(shè)素養(yǎng)尤其是人工智能知識(shí)和技能方面相對(duì)薄弱，亟須提升。新手教師和骨干教師有一定的課程勝任力，但要增強(qiáng)課程評(píng)價(jià)和改進(jìn)的專業(yè)素養(yǎng)來適應(yīng)人工智能教育的新要求。成熟教師則擁有較新的理念和較高的教學(xué)素養(yǎng)，如果提升人工智能知識(shí)和技能，可以更好地勝任人工智能教育工作。從專業(yè)背景來看，文科專業(yè)背景的信息科技教師雖然具備了初步的人工智能專業(yè)知識(shí)，但在開展人工智能教育上仍然面臨較大挑戰(zhàn)。2.學(xué)校人工智能教育治理能力亟待提升T區(qū)的31所小學(xué)均已開展人工智能教育，但學(xué)校對(duì)人工智能教育的目標(biāo)、課程內(nèi)容、課時(shí)安排及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)均缺乏明確和清晰的表述，沒有形成人工智能教育體系。學(xué)校對(duì)人工智能教育的支持也十分有限：一方面，無法提供必要的軟件和硬件支持；另一方面，缺乏對(duì)人工智能教育的管理和指導(dǎo)。目前，學(xué)校人工智能教育的開展情況主要依賴信息科技教師的人工智能專業(yè)素養(yǎng)水平，甚至取決于某一位信息科技教師的能力，這不利于課程的有效實(shí)施與優(yōu)化。因此，學(xué)校需要提供更多的專業(yè)支持來改善這一狀況。3.人工智能教研區(qū)域支撐能力薄弱區(qū)域研訓(xùn)機(jī)構(gòu)作為教師在職培訓(xùn)的管理和組織部門，是高質(zhì)量實(shí)施學(xué)校課程的重要支撐。教研工作在推進(jìn)課程改革、指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐、促進(jìn)教師發(fā)展和服務(wù)教育決策等方面發(fā)揮著重要作用。然而，在促進(jìn)教帥專業(yè)技能提升方面，T區(qū)的人工智能培訓(xùn)次數(shù)較少，內(nèi)容也比較簡單；在指導(dǎo)教學(xué)實(shí)踐方面，缺乏典型的優(yōu)秀案例，尚未組織系統(tǒng)性的專業(yè)技能培訓(xùn)和教學(xué)實(shí)踐培訓(xùn)。同時(shí)，區(qū)域也缺少人工智能教室的建設(shè)優(yōu)化方案，導(dǎo)致對(duì)教師和學(xué)校的人工智能教育支持不充分，成效不明顯。此外，研訓(xùn)員的人工智能專業(yè)素養(yǎng)也有待加強(qiáng)。4.人工智能教育的聯(lián)動(dòng)機(jī)制尚未形成與語文、數(shù)學(xué)等傳統(tǒng)學(xué)科不同，人工智能教育因其技術(shù)性、前沿性和對(duì)算力資源的高要求，需要多方聯(lián)動(dòng)才能有效開展。雖然在課堂上直接參與的是學(xué)生和教師，但教學(xué)開展還需要算力、算法、數(shù)據(jù)、技術(shù)與工具以及教學(xué)理念和方法的全面支持。這需要教師、學(xué)校、科技教育企業(yè)、高等院校、研究機(jī)構(gòu)等多方面的協(xié)作與聯(lián)動(dòng)。然而，調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，人工智能教育的域內(nèi)域外聯(lián)動(dòng)機(jī)制尚不成熟，資源無法有效整合，教學(xué)效果難以提升，制約了區(qū)域人工智能教育的發(fā)展。因此，建立和完善多方聯(lián)動(dòng)機(jī)制是推動(dòng)區(qū)域人工智能教育發(fā)展的關(guān)鍵。四、人工智能專業(yè)素養(yǎng)提升的區(qū)域策略小學(xué)信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)提升不僅與教師直接相關(guān)，而且與學(xué)校教研組、區(qū)域教師發(fā)展機(jī)構(gòu)有直接關(guān)系。區(qū)域教師發(fā)展機(jī)構(gòu)須把教師、學(xué)校、區(qū)域聯(lián)合起來，制定提升策略。（一）建設(shè)人工智能教育實(shí)驗(yàn)校，融入國內(nèi)教師發(fā)展外循環(huán)當(dāng)前，人工智能教育已經(jīng)得到廣泛重視，部分地區(qū)率先開展人工智能教育實(shí)踐，教育部相關(guān)直屬單位、高校、行業(yè)團(tuán)體等也持續(xù)開展人工智能教育研究。參與這些先行地區(qū)或?qū)W校的人工智能教育研究，可以快速提升信息科技教師的人工智能專業(yè)素養(yǎng)。訪談發(fā)現(xiàn)，T區(qū)確定了8所小學(xué)為人工智能實(shí)驗(yàn)學(xué)校，參加教育部課程教材研究所、清華大學(xué)出版社、華東師范大學(xué)等組織的多個(gè)實(shí)踐項(xiàng)目，借助這些項(xiàng)目的師資培訓(xùn)，彌補(bǔ)了區(qū)域教研支撐能力的不足，探索了區(qū)域聯(lián)動(dòng)機(jī)制，并保障了區(qū)域人工智能教育的前沿性、發(fā)展性。例如，T區(qū)關(guān)注到，教育部課程教材研究所組織了“中小學(xué)人工智能教育實(shí)踐研究項(xiàng)目”，由上海人工智能實(shí)驗(yàn)室開展通識(shí)培訓(xùn)，提供專業(yè)引領(lǐng)[3。T區(qū)隨即遴選了包含城鄉(xiāng)學(xué)校在內(nèi)的6所學(xué)校9名小學(xué)信息科技教師參與人工智能教育實(shí)踐項(xiàng)目，累計(jì)參加了14個(gè)小學(xué)人工智能教育工作坊。通過參與省級(jí)名師工作室項(xiàng)目等多個(gè)人工智能實(shí)踐項(xiàng)目，教師們學(xué)習(xí)了人工智能教育工具與平臺(tái)的使用方法，帶領(lǐng)、指導(dǎo)學(xué)生積極參與人工智能科學(xué)探究和應(yīng)用創(chuàng)新，并在全國科創(chuàng)活動(dòng)中取得優(yōu)異成績，多名教師和學(xué)生登上全國中小學(xué)生人工智能教育交流舞臺(tái)。（二）組建人工智能教師共同體，增強(qiáng)區(qū)域教師發(fā)展內(nèi)循環(huán)通過參與國內(nèi)人工智能教育實(shí)踐項(xiàng)目，信息科技教師對(duì)人工智能專業(yè)素養(yǎng)有了更深刻的認(rèn)知。但是，提高信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)，更重要的是教師的內(nèi)驅(qū)力和協(xié)作力。T區(qū)將新手教師、骨干教師、成熟教師組建成“課程營”“技能營”“創(chuàng)新營”，設(shè)計(jì)針對(duì)性培訓(xùn)方案。同時(shí)，選擇專業(yè)素養(yǎng)較高的教師組建3個(gè)共同體的協(xié)作體，形成共同學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的循環(huán)機(jī)制。共同體和協(xié)作體的學(xué)習(xí)，挖掘區(qū)域教師的能力和潛力，實(shí)現(xiàn)自我造血、自我發(fā)展，提升區(qū)域信息科技教師人工智能專業(yè)素養(yǎng)。T區(qū)為共同體設(shè)計(jì)培訓(xùn)方案時(shí)，強(qiáng)調(diào)進(jìn)階式、項(xiàng)目式和跨學(xué)科。進(jìn)階式是指人工智能知識(shí)與技能培訓(xùn)包括三個(gè)階梯，第一階梯為人工智能體驗(yàn)與賦能，第二階梯為人工智能原理學(xué)習(xí)，第三階梯為人工智能創(chuàng)新應(yīng)用。項(xiàng)目式是指培訓(xùn)時(shí)以項(xiàng)目為評(píng)價(jià)導(dǎo)向，要求教師完成一個(gè)人工智能項(xiàng)目（或模型）。而跨學(xué)科式培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)了信息科技教師與其他學(xué)科教師共同提升人工智能素養(yǎng)，如在科學(xué)智能體設(shè)計(jì)課程實(shí)施過程中，信息科技教師、科學(xué)教師共同參與人工智能培訓(xùn)，科學(xué)教師在活動(dòng)中提出設(shè)計(jì)需求，信息科技教師提供技術(shù)支持，共同設(shè)計(jì)各式各樣的“科學(xué)智能體”，學(xué)生通過智能體就可以自主開展精心設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)。（三）積累人工智能教學(xué)案例集，提升人工智能教育課程力提升人工智能專業(yè)素養(yǎng)的目的是提高信息科技教師人工智能課程實(shí)施能力。積累優(yōu)秀的人工智能教學(xué)案例具有三個(gè)方面的價(jià)值。第一，教學(xué)案例是實(shí)踐的產(chǎn)物，實(shí)踐是最好的教育培訓(xùn)，教育理念在實(shí)踐中感悟，教學(xué)內(nèi)容在實(shí)踐中重構(gòu)，教學(xué)方法在實(shí)踐中應(yīng)用。第二，教學(xué)案例是最直接的培訓(xùn)資