貴陽市高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀及提升策略研究

摘要：高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)是教師開展人工智能教學(xué)的必備品質(zhì)和關(guān)鍵能力。提升人工智能教學(xué)素養(yǎng)有利于落實學(xué)科核心素養(yǎng)，有助于推動教師專業(yè)化發(fā)展。本研究在剖析人工智能教學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，從人工智能教學(xué)知識、教學(xué)能力以及人工智能情意三個維度設(shè)計問卷，通過調(diào)查問卷了解當(dāng)前貴陽市高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，貴陽市高中信息技術(shù)教師在人工智能教學(xué)素養(yǎng)方面存在一些不足，主要體現(xiàn)在知識儲備、教學(xué)能力和教學(xué)情意等方面。本研究進一步分析了造成上述問題的原因，并提出了一系列提升高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)的策略建議。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)教師；人工智能；教學(xué)素養(yǎng)；提升策略

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）32-0168-04 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID） ：

0 引言

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，已涉及社會各行各業(yè)。人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，關(guān)于人工智能與教育融合的研究大量涌現(xiàn)。教育部發(fā)布《教育信息化2.0行動計劃》，提出要根據(jù)智能時代發(fā)展，充實適應(yīng)的人工智能和編程課程內(nèi)容[1]。《答復(fù)函》提出要把編程教育內(nèi)容適當(dāng)融入相關(guān)課程[2]。教育部在《普通高中信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版》（2020修訂版）（以下簡稱《新課標(biāo)》） 提出全面提升高中學(xué)生信息素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生利用計算思維解決實際問題的能力，并把模塊4 人工智能初步設(shè)置為選擇性必修課程 ，對學(xué)生的學(xué)業(yè)提出了一定的要求[3]。

在此背景下，為落實課程標(biāo)準(zhǔn)的培養(yǎng)目標(biāo)，高中信息技術(shù)教師面臨著許多新的挑戰(zhàn)，教師不僅要掌握人工智能知識及其教育應(yīng)用，還要具備人工智能人才培養(yǎng)需要的素質(zhì)能力[4]。綜上所述，現(xiàn)有研究對信息技術(shù)教師教學(xué)素養(yǎng)的關(guān)注不足，尤其缺乏針對高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)的深入研究。本研究以貴陽市高中信息技術(shù)教師為研究對象，旨在探究其人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀、成因及提升策略，以期為教師專業(yè)發(fā)展提供參考。

1 研究基礎(chǔ)

1.1 教學(xué)素養(yǎng)研究

關(guān)于教學(xué)素養(yǎng)的內(nèi)涵和組成，美國的瑞安斯分析教學(xué)中教師素養(yǎng)的基本特征，主張教師需具備豐富的知識和優(yōu)良的思想素質(zhì)[5]。國內(nèi)學(xué)者對教學(xué)素養(yǎng)進行了多角度的研究。從含義的角度，有研究者認(rèn)為教學(xué)素養(yǎng)是教師必須具備的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)的綜合，是教師在職業(yè)生涯中需要不斷提升的素質(zhì)。較多研究者從結(jié)構(gòu)組成的角度展開研究，葉瀾認(rèn)為教師應(yīng)當(dāng)具備教育理念、專業(yè)知識、專業(yè)能力以及教育智慧這四項素養(yǎng)[6]。而馬寧、余勝泉等學(xué)者從信息時代的角度，認(rèn)為教師素養(yǎng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)劃分為這三個維度，分別是情意與規(guī)范、知識素養(yǎng)、能力素養(yǎng)[7]。

1.2 教學(xué)素養(yǎng)提升策略研究

國外教學(xué)能力的提高主要基于本國教師的專業(yè)水平，以增強教師的教學(xué)知識和教學(xué)能力，提升教學(xué)素養(yǎng)。根據(jù)舒爾曼學(xué)科取向，美國為成功的教師提出了五項核心建議；根據(jù)實踐取向，英國為卓越教師提出了專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；澳大利亞提出，教師的專業(yè)素質(zhì)主要包括專業(yè)承諾、專業(yè)知識和專業(yè)實踐[8]。

國內(nèi)對于教學(xué)素養(yǎng)的提升主要圍繞教師和學(xué)校。首先是強調(diào)注重教師的內(nèi)在素質(zhì)。有研究者認(rèn)為教師要多與同事合作交流學(xué)習(xí)，不斷豐富知識內(nèi)涵；踴躍參加科研活動，提高教學(xué)能力。也有研究者認(rèn)為，互聯(lián)網(wǎng)背景下教師需要不斷提高信息素養(yǎng)，更新思想，并借助網(wǎng)絡(luò)積極學(xué)習(xí)新型教學(xué)形態(tài)，注重發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+教育”意識[9]。其次，建立和完善學(xué)校制度也至關(guān)重要，如高校應(yīng)加強職前教育文化建設(shè)、入職后學(xué)校應(yīng)組織集體備課，督促教師教學(xué)反思[10]，教師評價體系與激勵機制也急需完善。

1.3 信息技術(shù)教師專業(yè)發(fā)展研究

從培養(yǎng)目標(biāo)層面，有研究者指出，信息技術(shù)教師的培養(yǎng)目標(biāo)和方式還不能滿足《新課標(biāo)》改革對教師的要求，且針對人工智能的課程體系還有待完善[11]；為進一步了解教師教學(xué)素養(yǎng)，提升教師對新課標(biāo)各模塊的認(rèn)知能力是培養(yǎng)目標(biāo)之一[12]，而最終培養(yǎng)目標(biāo)是教師能夠參與和指導(dǎo)信息教育建設(shè)，積極適應(yīng)中學(xué)信息技術(shù)課程的教學(xué)改革[13]；培養(yǎng)策略也是研究的角度之一，有研究者認(rèn)為培養(yǎng)教師自覺意識是促進教師專業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，進而創(chuàng)設(shè)教師培訓(xùn)的環(huán)境，注重培訓(xùn)內(nèi)容的規(guī)范性和指向性。此外，學(xué)校積極開展教研活動， 提升教師反思力[14]。當(dāng)然教師的幸福指數(shù)、教學(xué)效能感等也是促進教師專業(yè)化的因素[15]。

綜上所述，教學(xué)素養(yǎng)的研究成果較少，多數(shù)研究集中在數(shù)學(xué)、語文及體育等學(xué)科聚焦信息技術(shù)教師的相關(guān)研究還有待深入。《新課標(biāo)》背景要求下，聚焦到高中信息技術(shù)中人工智能初步教學(xué)的研究更是寥寥無幾，如教師的人工智能教學(xué)素養(yǎng)內(nèi)涵是什么，結(jié)構(gòu)包含哪些要素，如何提升教師的教學(xué)素養(yǎng)等問題尚不能解答。鑒于此，本研究從教學(xué)知識、教學(xué)能力和教學(xué)情意三個維度，探究信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀及提升策略，以期為信息技術(shù)教師開展人工智能教學(xué)實施提供切實指引。

2 調(diào)查研究設(shè)計

2.1 調(diào)查對象

為探究貴陽市高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)的現(xiàn)狀，研究采用調(diào)查問卷和訪談，對45名不同教齡和學(xué)歷的教師展開調(diào)查。根據(jù)訪談提綱，選擇其中6名教師進行訪談。

2.2 問卷調(diào)查法

從教學(xué)知識素養(yǎng)、教學(xué)能力素養(yǎng)以及教學(xué)情意素養(yǎng)三個維度設(shè)計問卷調(diào)查，問卷經(jīng)過信度和效度檢驗，結(jié)果顯示，一致性信度系數(shù)為 0.842，效度系數(shù)為0.816，表明問卷具有良好的信度和效度。

2.3 訪談設(shè)計

為彌補調(diào)查問卷的不足，使得研究更加真實、具體，數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，本科及以上學(xué)歷的教師教學(xué)素養(yǎng)平均分皆在3分以上，因此選擇4位本科學(xué)歷，2位研究生學(xué)歷的教師展開訪談。

2.4 訪談提綱

包含三個問題：一是從教學(xué)前、教學(xué)中、教學(xué)后三個階段對教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀調(diào)查；二是探尋影響教學(xué)素養(yǎng)提升的原因；三是力圖為教學(xué)素養(yǎng)提升提供對策。

3 調(diào)查結(jié)果與分析

3.1 描述性統(tǒng)計

整體教學(xué)素養(yǎng)平均值為 3.11，可能與教師獲取資源的渠道有關(guān)，教學(xué)知識素養(yǎng)平均值最高，為 3.16，不太理想的是教學(xué)情意素養(yǎng)，值為 3.06，部分教師對人工智能的態(tài)度、觀念還需轉(zhuǎn)變；教學(xué)能力素養(yǎng)較為適中，值是3.1，如圖1所示。

如表1所示，從教學(xué)知識素養(yǎng)層面，教學(xué)知識素養(yǎng)平均值為3.16，三個二級維度的平均值在3分以上，說明教師人工智能教學(xué)知識素養(yǎng)比較理想，但還有成長空間。

從教學(xué)能力素養(yǎng)層面，在教學(xué)設(shè)計上，教師們從多種渠道進行設(shè)計，幾乎沒有教師不寫教案；在教學(xué)反思上，58.3%的教師在教案最后撰寫教學(xué)反思，部分老師通過大腦回憶或與同事共同探討，8%的老師會系統(tǒng)思考并記錄，可以看出多數(shù)教師具有教學(xué)反思意識；基本能力和學(xué)習(xí)能力這兩個維度比較接近于3，因此還需要采取措施進一步提高;教師在人工智能教學(xué)中心理輔導(dǎo)能力較為薄弱。

從教學(xué)能力素養(yǎng)層面，平均值為3.06，教師的整體情意素養(yǎng)較高。從教育理想和教育信念來看，教師的教育理想較為缺乏，需要進一步提高；而教師的教育信念較高，但也還有很大的提升空間，如表2所示。

3.2 差異分析

對教師的性別、教齡、職稱、學(xué)歷等對人工智能教學(xué)素養(yǎng)的差異進行分析。發(fā)現(xiàn)教師不同教齡和課時量的教學(xué)素養(yǎng)和一級維度P 值都大于0.05，因此教師教齡和課時量對教師教學(xué)素養(yǎng)沒有影響。

如表3所示，從教學(xué)素養(yǎng)平均值的角度，男教師教學(xué)素養(yǎng)平均值比女教師高。為進一步研究不同性別是否對人工智能教學(xué)素養(yǎng)產(chǎn)生影響，繼續(xù)進行獨立樣本 t 檢驗。數(shù)據(jù)表明，教學(xué)素養(yǎng)和一級維度的P 值都大于0.05，所以性別對兩者都沒有影響，而男教師教學(xué)素養(yǎng)較高可能和興趣相關(guān)，日常對人工智能的關(guān)注較多。

如表4、表5所示，對不同學(xué)歷和職稱教師教學(xué)素養(yǎng)進行差異分析，數(shù)據(jù)表明，不同學(xué)歷和職稱的教師教學(xué)素養(yǎng)、知識素養(yǎng)和能力素養(yǎng)的P 值都大于0.05，即不同學(xué)歷和職稱對三者沒有顯著性差異；但情意素養(yǎng)P 值都小于0.05，說明教師的學(xué)歷和職稱對情意素養(yǎng)造成影響。從學(xué)歷的角度，學(xué)歷越高的教師對人工智能的接受度較高、了解渠道也更加多元，因此情意素養(yǎng)有所差異；而從職稱的角度，初級教師多數(shù)為青年教師，職前教育中可能已經(jīng)涉及人工智能，中級教師教育理念還需有所轉(zhuǎn)變，而高級教師和特級教師對技術(shù)應(yīng)用的適應(yīng)力較強，因此造成不同職稱教師的輕易素養(yǎng)有所差異。

3.3 訪談記錄整合與分析

為彌補調(diào)查問卷的不足，選取不同學(xué)歷的6位高中信息技術(shù)教師JG6q0IPfmw1xT5Ar2q8Nmw==，其中4位教師為本科學(xué)歷，2位教師為研究生學(xué)歷。訪談目的為探尋人工智能教學(xué)素養(yǎng)具體體現(xiàn)、提升困境以及提升措施，訪談?wù)砣绫? 所示。

綜上，訪談可知，從教師自身因素，信息技術(shù)教師專業(yè)發(fā)展內(nèi)驅(qū)力不足，缺乏人工智能教學(xué)實踐能動性，對人工智能相關(guān)知識存在畏難情緒；從外部因素來看，學(xué)校培訓(xùn)機會較少，缺乏人工智能教學(xué)的實驗設(shè)備等都是目前信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)提升的主要困境。

4 高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)存問題及原因分析

4.1 教師人工智能知識系統(tǒng)薄弱

調(diào)查分析，有教師在訪談中提到在職前教育中未學(xué)習(xí)人工智能知識；在教師繼續(xù)教育、研修活動中也未涉及人工智能相關(guān)內(nèi)容以及教師缺乏自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)意識，而人工智能技術(shù)發(fā)展速度快、理論與應(yīng)用復(fù)雜深奧等特點以及《新課標(biāo)》將人工智能技術(shù)納入課程教學(xué)中更加讓教師措手不及，要求教師掌握人工智能知識，再將其進行教授對于他們是極大的挑戰(zhàn)。

4.2 教師缺乏人工智能教學(xué)實踐

教學(xué)實踐是提高教學(xué)水平的主要途徑。部分教師提到，一是僅開展傳統(tǒng)信息技術(shù)教學(xué)，未涉及人工智能技術(shù)，缺乏教學(xué)實踐經(jīng)驗；二是未借鑒人工智能教學(xué)資源，教學(xué)能力停留在對人工智能基礎(chǔ)知識的簡單普及，難以開展相關(guān)實驗。部分教師表示，學(xué)校缺乏開展人工智能教學(xué)的硬件環(huán)境，其部分教學(xué)活動需要學(xué)校具備計算機網(wǎng)絡(luò)硬件、軟件、實驗設(shè)備才能開展。但高中階段的信息技術(shù)教學(xué)重視程度不夠，部分學(xué)校缺乏人工智能實驗設(shè)備，教學(xué)難以有效開展。

4.3 教師人工智能教學(xué)重視度不高

教師的態(tài)度決定其是否具有教學(xué)熱情。職業(yè)壓力不斷加劇，且教師的職業(yè)壓力遠高于其他行業(yè)，有教師提到，他們不僅需要完成教學(xué)任務(wù)，還需負責(zé)學(xué)?，F(xiàn)代化設(shè)備的維修以及其他教務(wù)工作。一定程度上加重了他們的精神負擔(dān)，再面對新增的人工智能教學(xué)，尤其是部分學(xué)歷較低的教師未弄清其教學(xué)目的，心理上對復(fù)雜原理、應(yīng)用產(chǎn)生抵觸感，在思想上對其重視程度不夠，沒有教學(xué)熱情，不愿花費時間精力提升教學(xué)素養(yǎng)，甚至出現(xiàn)人工智能教學(xué)倦怠。

5 高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)提升策略

5.1 強化教師人工智能知識儲備

（1） 開展定期教師人工智能集中培訓(xùn)

人工智能知識更新速度快，信息技術(shù)教師具備強大的知識儲備量，才能讓學(xué)生課堂中受益匪淺。學(xué)?？梢匝埜咝＜覍W(xué)者或企業(yè)技術(shù)骨干，定期舉辦人工智能基礎(chǔ)知識、典型算法、應(yīng)用案例分析、編程實踐等專題講座，不僅能更新教師教育觀念，還能更新教師的人工智能理論、核心算法及技術(shù)應(yīng)用等知識體系，使教師能夠理解人工智能基本原理、掌握常用工具、并將其應(yīng)用于教學(xué)實踐，促進教師共同成長，形成集群化優(yōu)勢。多次培訓(xùn)后，教師不斷總結(jié)歸納形成人工智能知識體系，同時也持續(xù)關(guān)注人工智能領(lǐng)域的新發(fā)展和知識動態(tài)，再運用合理的教學(xué)方法，開展人工智能教學(xué)更加得心應(yīng)手。教師堅持長期階段性人工智能集中培訓(xùn)后，能夠培育教師教學(xué)個性，逐漸形成人工智能教學(xué)風(fēng)格。

（2） 開發(fā)人工智能教師研修手冊

部分教師未接觸過人工智能教學(xué)，缺乏規(guī)范、系統(tǒng)的學(xué)習(xí)資料。學(xué)?？梢耘c高校、科研機構(gòu)或企業(yè)合作開發(fā)人工智能教師培訓(xùn)手冊，并將其納入教師培訓(xùn)體系，手冊包含《人工智能初步》中的人工智能基礎(chǔ)知識、教學(xué)案例分析、教學(xué)設(shè)計指南、教學(xué)資源推薦等。教師熟練掌握教材內(nèi)容，才能進一步開展科學(xué)的教學(xué)設(shè)計，合理分配理論知識與實踐知識占比，開展符合學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的人工智能教學(xué)。

5.2 提升教師人工智能教學(xué)技能

（1） 開展校本人工智能教學(xué)研修

校本人工智能教學(xué)研修應(yīng)注重教學(xué)反思和實踐創(chuàng)新，避免簡單地模仿和復(fù)制。此外，還要仔細琢磨優(yōu)秀課例的深層內(nèi)涵。學(xué)校組織教師形成教學(xué)研修小組，集體觀摩課例后，再分別模仿教學(xué)，教師可以采用行動研究、同伴互助等方式，促進教師在實踐中反思和改進教學(xué)?；诖?，再理解優(yōu)秀人工智能教學(xué)設(shè)計，進而內(nèi)化。從簡單的教學(xué)模仿，到嘗試對同類教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)計與實際教學(xué)，在反思提煉中提升人工智能教學(xué)技能。

（2） 重視人工智能教學(xué)設(shè)備資源

教師缺乏人工智能教學(xué)資源和學(xué)校缺乏硬件設(shè)施是開展人工智能教學(xué)的兩大險阻。一方面，學(xué)?？梢越⑿１举Y源庫，鼓勵教師共享和共建優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源。此外，學(xué)校可以探索多種途徑籌集資金，并制定科學(xué)合理的設(shè)備配置和使用方案。

5.3 提升教師人工智能教學(xué)情意

（1） 開展主題培訓(xùn)，挖掘集體潛力

高中信息技術(shù)教師任務(wù)繁重，學(xué)?？梢越⑿畔⒓夹g(shù)支持團隊，為教師提供技術(shù)支持和服務(wù)。開展培訓(xùn)活動挖掘其他教師的內(nèi)在潛力，提高其信息技術(shù)能力，是學(xué)校為信息技術(shù)教師減負的有效措施。二是可以開展學(xué)生信息技術(shù)興趣小組活動，培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，并為教師提供必要的幫助。挖掘集體力量完成瑣碎工作，不僅提高效率，同時也為教師減負，營造舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，讓他們有精力提升教學(xué)技能，增強人工智能教學(xué)熱情，從事人工智能教學(xué)研究。

（2） 開展人工智能公益課

學(xué)校可以與相關(guān)機構(gòu)合作，組織教師參加人工智能公益課程設(shè)計大賽，并為獲獎教師提供獎勵和支持。即人工智能企業(yè)提供免費教學(xué)平臺，教師申請課程教學(xué)，完成規(guī)定教學(xué)并進行反饋后，即可獲得高校頒發(fā)的人工智能教學(xué)普及證書。此外，學(xué)?？梢怨膭罱處煼e極參加人工智能教育相關(guān)的學(xué)術(shù)會議和研討會，并分享學(xué)習(xí)成果。如卓世未來科技有限公司與中國教育學(xué)會中小學(xué)信息技術(shù)教育專業(yè)委員會聯(lián)合舉辦中小學(xué)人工智能公益課普及活動，參加的教師完成規(guī)定教學(xué)后可獲得華東師范大學(xué)頒發(fā)的證書。不僅能提升教師人工智能教學(xué)能力，也能提升教學(xué)熱情，增強教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)自我提升意識。

6 結(jié)論

提升教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)是推動人工智能與教育融合的關(guān)鍵，也是提升教育質(zhì)量的重要保障。高中階段人工智能教育的主力軍是信息技術(shù)教師，人工智能教學(xué)具有很強的時效性和創(chuàng)造性，教師不僅要讓學(xué)生掌握人工智能概念、發(fā)展歷程等理論知識，還要培養(yǎng)學(xué)生運用其解決實際問題的能力。

本研究以貴陽市高中信息技術(shù)教師為研究對象，旨在探究其人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀及提升策略。首先，筆者大量查閱人工智能教學(xué)、信息技術(shù)教師教學(xué)素養(yǎng)相關(guān)文獻，確定高中信息技術(shù)教師人工智能素養(yǎng)由人工智能教學(xué)知識、教學(xué)能力與教學(xué)情意三部分組成；其次，從這三個維度設(shè)計問卷，通過調(diào)查問卷和訪談，分析總結(jié)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)存在問題：部分教師人工智能知識儲備不足、人工智能教學(xué)能力不足和人工智能教學(xué)熱情不高。本研究分析了貴陽市高中信息技術(shù)教師人工智能教學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀及成因，并從知識、技能和情意三個維度提出了提升策略建議，以期為相關(guān)研究提供參考。

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【通聯(lián)編輯：王力】