丁世強(qiáng) 馬瀟 魏擁軍

[摘? ?要] 人工智能教師是促進(jìn)人工智能教育高質(zhì)量發(fā)展的重要保障，然而，當(dāng)下中小學(xué)人工智能教師專業(yè)能力不佳、能力標(biāo)準(zhǔn)不清等已成為制約基礎(chǔ)教育階段人工智能教育發(fā)展的主要阻力。鑒于此，為切實(shí)提升中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)，研究基于教師專業(yè)素養(yǎng)和人工智能教師專業(yè)能力相關(guān)研究成果，廓清了中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵。通過(guò)文獻(xiàn)分析法、訪談法和德?tīng)柗品ǖ龋匀~瀾的“教師專業(yè)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)理論”為基礎(chǔ)，探索性構(gòu)建了涵蓋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)維度和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，并對(duì)該素養(yǎng)框架進(jìn)行了學(xué)理性闡釋，以期為我國(guó)中小學(xué)人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)提供一定的理論借鑒。

[關(guān)鍵詞] 中小學(xué)教師； 人工智能教育； 專業(yè)素養(yǎng)； 結(jié)構(gòu)框架； 教師專業(yè)發(fā)展

[中圖分類號(hào)] G434? ? ? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡(jiǎn)介] 丁世強(qiáng)（1992—），男，山東濰坊人。博士研究生，主要從事人工智能教育、教師專業(yè)發(fā)展研究。E-mail：dingsq0309@126.com。魏擁軍為通訊作者，E-mail：weiyongjun9288@163.com。

一、引? ?言

近年來(lái)，隨著人工智能與經(jīng)濟(jì)、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域的深度融合，提升普通公民對(duì)人工智能技術(shù)的深度認(rèn)知與應(yīng)用能力迫在眉睫[1]。在此背景下，人工智能教育應(yīng)運(yùn)而生并迅速成為各國(guó)的關(guān)注焦點(diǎn)和研究熱點(diǎn)。2017年，國(guó)務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出，要“在中小學(xué)階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”[2]。2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》，明確要求“在中小學(xué)階段引入人工智能普及教育”[3]。2019年，教育部頒布了《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點(diǎn)》，提出要逐步在中小學(xué)階段開(kāi)設(shè)人工智能相關(guān)課程[4]。人工智能教師是人工智能教育的踐行者，是人工智能教育發(fā)展的關(guān)鍵引領(lǐng)者和重要推動(dòng)者。但已有研究表明，中小學(xué)人工智能教師在實(shí)踐中所暴露出的孱弱專業(yè)能力，造成了教師教學(xué)過(guò)程中能力缺失的尷尬局面，致使教師缺乏足夠的能力支撐中小學(xué)生智能素養(yǎng)的良性發(fā)展[5]。因此，實(shí)現(xiàn)中小學(xué)人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)顯得尤為迫切。然而，目前對(duì)中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)或能力標(biāo)準(zhǔn)的研究尚未引起學(xué)界足夠重視，其構(gòu)成維度及層次關(guān)系等尚未得到闡明。為此，本研究基于文獻(xiàn)分析法、訪談法及德?tīng)柗品ǖ?，嘗試對(duì)中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架進(jìn)行探索性建構(gòu)。

二、核心概念界定

厘清中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵是構(gòu)建中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的邏輯起點(diǎn)。為此，以發(fā)展和提升中小學(xué)人工智能專業(yè)素養(yǎng)為根本出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)，嘗試?yán)搴完U明中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵意蘊(yùn)。如何解讀中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)，就是要回答“應(yīng)培養(yǎng)什么樣的中小學(xué)人工智能教師”，中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)是智能教育發(fā)展對(duì)教師能力的現(xiàn)實(shí)訴求，也是人工智能教師群體尋求自身專業(yè)成長(zhǎng)的發(fā)展需求。目前，鮮有學(xué)者對(duì)中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行系統(tǒng)性研究，故本研究取其上位概念“教師專業(yè)素養(yǎng)”為突破口，并結(jié)合已有中小學(xué)人工智能教師能力或素養(yǎng)研究成果，延展性地闡釋中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵及其構(gòu)成。

（一）教師專業(yè)素養(yǎng)

林崇德等從教育心理學(xué)視角提出，教師專業(yè)素養(yǎng)是教師在育人實(shí)踐中所展現(xiàn)的，影響教育對(duì)象身心發(fā)展的意識(shí)和心理的總和，并提出教師專業(yè)素養(yǎng)應(yīng)包含職業(yè)理想、育人理念、專業(yè)知識(shí)、教學(xué)策略等維度[6]；葉瀾則基于教師專業(yè)發(fā)展理論認(rèn)為，教師專業(yè)素養(yǎng)是教師質(zhì)量的集中體現(xiàn)，其構(gòu)成具有系統(tǒng)性和層次性，主要包括教育思想、學(xué)科知識(shí)以及參與教學(xué)的各種能力[7]；還有學(xué)者認(rèn)為教師專業(yè)素養(yǎng)應(yīng)包含教師品格、教師知識(shí)、教師信念和教師能力[8]?？梢?jiàn)，教師專業(yè)素養(yǎng)具有多維性，是教師在具體教育教學(xué)情境中想做什么（動(dòng)機(jī)與價(jià)值取向）、能做什么（知識(shí)與技能）、該做什么（態(tài)度與意識(shí)）等內(nèi)在特質(zhì)的綜合體現(xiàn)。為此，本文認(rèn)為，教師專業(yè)素養(yǎng)是指教師能夠勝任某一特定學(xué)科所必備的相關(guān)知識(shí)、技能及其特質(zhì)，但并非知識(shí)、能力、情感、信念等要素的相互疊加，而是注重知識(shí)的內(nèi)化和習(xí)慣的養(yǎng)成，是教師教育教學(xué)過(guò)程中知、情、意、行的綜合性體現(xiàn)。

（二）中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)

迄今，鮮有學(xué)者對(duì)人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)進(jìn)行系統(tǒng)性論述，但部分研究者和相關(guān)文件中論及了人工智能教師的相關(guān)職能或構(gòu)成（見(jiàn)表1）。雖然這些成果的研究視角不盡相同，對(duì)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的描述也各有側(cè)重，但其中仍有共性可循，即均強(qiáng)調(diào)中小學(xué)人工智能教師應(yīng)掌握人工智能知識(shí)和跨學(xué)科知識(shí)，強(qiáng)調(diào)人工智能技術(shù)應(yīng)用、跨學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)、道德倫理引導(dǎo)以及問(wèn)題解決等技能的發(fā)展與培養(yǎng)。

綜上所述，基于對(duì)教師專業(yè)素養(yǎng)的理解及中小學(xué)人工智能教師能力（素養(yǎng)）相關(guān)研究，并綜合考慮中小學(xué)人工智能教師的日常工作、常態(tài)化教學(xué)及未來(lái)專業(yè)發(fā)展需求等因素，本研究將中小學(xué)人工智能教師素養(yǎng)界定為教師在基礎(chǔ)教育階段開(kāi)展人工智能教育所應(yīng)具備的相關(guān)態(tài)度、價(jià)值觀、知識(shí)、技術(shù)、方法及技能等各種心理品質(zhì)的總和。

三、中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的構(gòu)建

（一）研究方法及流程

為保證研究結(jié)果的規(guī)范性和科學(xué)性，本研究采用文獻(xiàn)分析式、訪談法以及德?tīng)柗品?，以定量與定性相結(jié)合的方法，嘗試對(duì)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架進(jìn)行探索性建構(gòu)。具體流程如下：（1）通過(guò)文獻(xiàn)分析法梳理人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的基本邊界和核心要素，奠定人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的建構(gòu)基礎(chǔ)；（2）采用實(shí)地調(diào)查法和訪談法，深入了解一線中小學(xué)人工智能教師的真實(shí)工作境況，并觀察人工智能教師的課堂教學(xué)行為，聽(tīng)取一線教師對(duì)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的態(tài)度和看法，收集、整理后作為重要的輔證材料；（3）分析收集的一線資料，凝練、提取人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)所蘊(yùn)含的關(guān)鍵要素，并以葉瀾的“教師專業(yè)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)”理論作為維度劃分依據(jù)[7]，初步構(gòu)建中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架；（4）基于德?tīng)柗品?，通過(guò)編制專家咨詢問(wèn)卷，循環(huán)多次征詢專家意見(jiàn)，不斷校正人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架構(gòu)成要素；（5）在專家意見(jiàn)統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，通過(guò)征詢多名一線優(yōu)秀中小學(xué)人工智能教師及教研員的意見(jiàn)，最終確立人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架。

（二）素養(yǎng)框架的初步構(gòu)建

基于上文對(duì)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵解讀，并結(jié)合其構(gòu)成要素的抽象程度和適用范圍，以葉瀾的“教師專業(yè)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)”為理論基礎(chǔ)，初步構(gòu)建了中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架，該素養(yǎng)框架將人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)包含的知識(shí)、技能、思維、態(tài)度和倫理等組成要素整合為AI教育意識(shí)、AI學(xué)科知識(shí)和AI實(shí)踐技能3個(gè)一級(jí)維度及10個(gè)二級(jí)要素（見(jiàn)表2）。

（三）框架要素的迭代與校正

本研究遵循權(quán)威性和規(guī)范性原則，采用主觀抽樣法，選取國(guó)內(nèi)高校從事人工智能教育研究的教育技術(shù)專家以及山東省內(nèi)一線教師和教研員組建專家團(tuán)隊(duì)，其中，高校專家8名、一線人工智能學(xué)科教師8名、信息技術(shù)教研員2名，共計(jì)18人。根據(jù)初步構(gòu)建的中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架制定評(píng)審文檔，采用德?tīng)柗品▽?duì)框架的要素進(jìn)行修改與校正，經(jīng)過(guò)三輪專家征詢，通過(guò)增添、修改部分要素，專家組意見(jiàn)趨于一致（見(jiàn)表3）。

（四）素養(yǎng)框架的正式確立

本研究經(jīng)過(guò)框架的初步構(gòu)建及框架要素的多輪修正，最終確立了人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架（如圖1所示）。從AI教育意識(shí)、AI學(xué)科知識(shí)、AI實(shí)踐技能三個(gè)維度對(duì)我國(guó)中小學(xué)人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了探索性建構(gòu)。其中，AI教育意識(shí)是人工智能教師支撐人工智能實(shí)踐活動(dòng)開(kāi)展的意志、情感、價(jià)值觀、責(zé)任感等品質(zhì)；AI學(xué)科知識(shí)包含人工智能技術(shù)相關(guān)的背景、原理、應(yīng)用以及道德倫理等知識(shí)；AI實(shí)踐技能是人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)中與技能、方法、實(shí)踐等相關(guān)的能力。

值得注意的是，人工智能教師作為一類特殊教師群體，兼具“普通”教師的通用素養(yǎng)以及作為人工智能“特殊”教師的專業(yè)素養(yǎng)。因此，其專業(yè)素養(yǎng)框架應(yīng)具有以下特征：首先，將中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架劃分為不同的維度，便于理解和把握人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵及其構(gòu)成，并不意味著各維度之間是孤立的，相反，三者之間相互依存、相互影響。AI教育意識(shí)統(tǒng)攝AI學(xué)科知識(shí)和AI實(shí)踐技能，直接影響AI學(xué)科知識(shí)和AI實(shí)踐技能的發(fā)展邊界；AI學(xué)科知識(shí)是AI教育意識(shí)和AI實(shí)踐技能培養(yǎng)的根基；AI實(shí)踐技能則是AI教育意識(shí)和AI學(xué)科知識(shí)的集中體現(xiàn)。其次，事物的發(fā)展呈現(xiàn)出由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)向高級(jí)的發(fā)展趨勢(shì)，表現(xiàn)為一定的過(guò)程性和動(dòng)態(tài)性。因此，本研究所提出的人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架也并非一成不變，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，新的要素會(huì)不斷填充到框架結(jié)構(gòu)當(dāng)中。簡(jiǎn)而言之，中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)是一個(gè)多要素構(gòu)成的有機(jī)整體，整體內(nèi)部各要素之間既相互聯(lián)系，又相互影響，在教師專業(yè)成長(zhǎng)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)三者的自我完善和動(dòng)態(tài)平衡，故本結(jié)構(gòu)框架僅提供了一個(gè)培養(yǎng)的目標(biāo)和方向。

四、中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的學(xué)理闡釋

（一）AI教育意識(shí)：價(jià)值支點(diǎn)

AI教育意識(shí)是指教師對(duì)中小學(xué)人工智能教育的態(tài)度、理解力和價(jià)值判斷，以及如何認(rèn)識(shí)教育對(duì)象、教學(xué)活動(dòng)等個(gè)人品質(zhì)。AI教育意識(shí)統(tǒng)攝人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)，是人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的價(jià)值支點(diǎn)。AI教育意識(shí)的健全與否，不僅影響著人工智能教師自身的專業(yè)發(fā)展，更關(guān)乎中小學(xué)生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)。本研究認(rèn)為，AI教育意識(shí)是指人工智能教師在深度理解中小學(xué)人工智能教育的學(xué)科定位的基礎(chǔ)性、教育對(duì)象的發(fā)展性以及教育使命的社會(huì)性基礎(chǔ)上，形成的新型AI教育觀、AI學(xué)生觀和AI教學(xué)觀。

中小學(xué)人工智能教育屬于整個(gè)人工智能教育體系的奠基部分，其目標(biāo)定位注重讓學(xué)生在情境體驗(yàn)和實(shí)踐操作中實(shí)現(xiàn)對(duì)人工智能技術(shù)相關(guān)興趣的培養(yǎng)、基礎(chǔ)知識(shí)的習(xí)得及智能素養(yǎng)的提升[21]，達(dá)到為學(xué)生未來(lái)發(fā)展奠基的目的。因此，其基礎(chǔ)性是區(qū)別于其他學(xué)段人工智能教育的顯著特征。其發(fā)展性體現(xiàn)在，隨著人類逐漸步入人工智能時(shí)代，社會(huì)的進(jìn)步對(duì)個(gè)體的生存與發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。由此，切實(shí)增強(qiáng)中小學(xué)生對(duì)智能時(shí)代的深度認(rèn)知，培養(yǎng)中小學(xué)生智能時(shí)代的必備品格和關(guān)鍵能力是義務(wù)教育階段人工智能教育的“初心”。人工智能教育的社會(huì)性主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，通過(guò)實(shí)施人工智能教育幫助公民對(duì)當(dāng)前的社會(huì)形態(tài)形成基本的認(rèn)知，培養(yǎng)智能時(shí)代的合格公民；其二，培養(yǎng)智能時(shí)代的人工智能技術(shù)的駕馭者，主動(dòng)構(gòu)建未來(lái)人機(jī)協(xié)同的新型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)和智能社會(huì)“雙翼齊飛”。

1. 體現(xiàn)智能教育價(jià)值的AI教育觀

AI教育觀即教師對(duì)人工智能教育價(jià)值、功能等維度的判斷與理解，是對(duì)“人工智能教育是什么”的價(jià)值判斷，對(duì)開(kāi)展人工智能教育實(shí)踐具有指導(dǎo)、規(guī)范以及反思等重要功能和作用。AI教育觀主要指教師如何理解人工智能教育的育人價(jià)值，以幫助中小學(xué)生形成智能時(shí)代所必備的智能素養(yǎng)和智能思維。教師應(yīng)樹(shù)立正確的人工智能教育觀，摒棄知識(shí)灌輸觀念，秉持以人工智能技術(shù)理解、應(yīng)用為導(dǎo)向的高階思維和智能素養(yǎng)培養(yǎng)的教育理念。同時(shí)，更需明晰中小學(xué)人工智能教育的教育目標(biāo)、教育理念、實(shí)踐價(jià)值、學(xué)科特質(zhì)以及教學(xué)策略等，增強(qiáng)自身的智能社會(huì)責(zé)任感，讓學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中掌握人工智能的核心概念和基礎(chǔ)知識(shí)，在實(shí)踐操作中體驗(yàn)人工智能技術(shù)的工作原理和基本功用，在理性反思中批判性認(rèn)識(shí)人工智能技術(shù)應(yīng)用所帶來(lái)的社會(huì)價(jià)值和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

2. 強(qiáng)調(diào)智能素養(yǎng)生成的AI學(xué)生觀

學(xué)生觀是教師對(duì)學(xué)生認(rèn)知的具體表征[7]。AI學(xué)生觀即教師對(duì)學(xué)生如何理解人工智能教育的認(rèn)識(shí)，體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：首先，重視學(xué)生已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。教師應(yīng)基于學(xué)生的“最近發(fā)展區(qū)”進(jìn)行人工智能教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)，明晰學(xué)生目前的知識(shí)儲(chǔ)備及認(rèn)知發(fā)展規(guī)律等情況，并以此作為教學(xué)設(shè)計(jì)的起點(diǎn)和新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)。其次，掌握學(xué)生建構(gòu)AI知識(shí)的內(nèi)在規(guī)律和有效途徑。不同知識(shí)類型的表征和理解的方式也不同，人工智能課程包含了多種專業(yè)知識(shí)和跨學(xué)科知識(shí)，教師需要將人工智能各類學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為學(xué)生容易理解和掌握的表征形式，通過(guò)情境體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐等方式驅(qū)動(dòng)智能知識(shí)的習(xí)得、智能技術(shù)的應(yīng)用以及智能素養(yǎng)的生發(fā)。最后，尊重學(xué)生的主體性。人工智能教學(xué)過(guò)程不再是被動(dòng)的知識(shí)“填灌”，而是采取主體參與性更強(qiáng)的項(xiàng)目式教學(xué)、問(wèn)題式教學(xué)等教學(xué)形式。教師轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂活動(dòng)的引領(lǐng)者和驅(qū)動(dòng)者，學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂活動(dòng)的參與者和執(zhí)行者，應(yīng)充分尊重學(xué)生的主體性，引導(dǎo)學(xué)生積極主動(dòng)地參與到課堂智能教學(xué)活動(dòng)中。

3. 凸顯智能教育特性的AI教學(xué)觀

教學(xué)是銜接教育理想和教育現(xiàn)實(shí)的“中樞系統(tǒng)”，也是教師教學(xué)觀的實(shí)踐映照。AI教學(xué)觀即教師如何實(shí)施人工智能教學(xué)活動(dòng)，是對(duì)人工智能教學(xué)活動(dòng)實(shí)施策略和方法的認(rèn)識(shí)。人工智能教育教學(xué)方式與其他學(xué)科有較大差異，教師在開(kāi)展人工智能教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注意以下問(wèn)題：（1）教學(xué)目標(biāo)應(yīng)由“知識(shí)本位”向“素養(yǎng)本位”轉(zhuǎn)變。人工智能教育旨在提升學(xué)生的人工智能素養(yǎng)，不僅注重人工智能相關(guān)知識(shí)和技能的習(xí)得，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生智能意識(shí)、智能思維以及智能社會(huì)責(zé)任感等高階能力的發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)中小學(xué)生知、情、意、行的全面提升。（2）教學(xué)內(nèi)容應(yīng)由“單一學(xué)科”向“跨學(xué)科”轉(zhuǎn)變。人工智能學(xué)科知識(shí)涉及數(shù)學(xué)、物理、信息科學(xué)、腦科學(xué)等多門(mén)學(xué)科，教師在開(kāi)展教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重整合所在學(xué)段的學(xué)科知識(shí)與學(xué)科方法，可依托項(xiàng)目式教學(xué)或問(wèn)題式教學(xué)等進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，將人工智能知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)建立有效的內(nèi)在聯(lián)系，在應(yīng)用人工智能技術(shù)的過(guò)程中理解人工智能原理、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。（3）教學(xué)方式應(yīng)由“陳述式”向“情境式”轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)科目以書(shū)面知識(shí)的靜態(tài)傳授為主，而人工智能教育多借助于動(dòng)態(tài)實(shí)踐活動(dòng)的方式進(jìn)行教學(xué)，注重學(xué)生智能情境下的親身體悟和實(shí)踐驅(qū)動(dòng)中的知識(shí)習(xí)得。讓學(xué)生在體驗(yàn)、互動(dòng)、探究和實(shí)踐過(guò)程中，體悟、學(xué)習(xí)、理解人工智能技術(shù)的內(nèi)在機(jī)理和核心功用，形成對(duì)人工智能學(xué)科知識(shí)的意義性建構(gòu)。（4）教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)由“單維度”向“多維度”轉(zhuǎn)變。人工智能教育教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)側(cè)重學(xué)生智能素養(yǎng)、計(jì)算思維、智能思維等高階思維的發(fā)展。故宜采用質(zhì)性評(píng)價(jià)，減少利用分?jǐn)?shù)衡量學(xué)生學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)方式。同時(shí)，強(qiáng)化過(guò)程性評(píng)價(jià)，可通過(guò)建立學(xué)生電子學(xué)習(xí)檔案、學(xué)生日志等，收集、記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程行為數(shù)據(jù)。通過(guò)完善教學(xué)評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方式的科學(xué)化和規(guī)范化。

（二）AI學(xué)科知識(shí)：先驗(yàn)基礎(chǔ)

AI學(xué)科知識(shí)是人工智能教師開(kāi)展教育教學(xué)的基礎(chǔ)，其在知識(shí)結(jié)構(gòu)上區(qū)別于其他學(xué)科教師，不再?gòu)?qiáng)調(diào)學(xué)科專業(yè)知識(shí)與教育學(xué)知識(shí)的相互疊加，而是強(qiáng)調(diào)多元化、復(fù)合化的知識(shí)結(jié)構(gòu)。一般而言，教師需要具備的專業(yè)知識(shí)分為本體類知識(shí)、通識(shí)類知識(shí)、條件類知識(shí)和實(shí)踐類知識(shí)四類[22]。人工智能教師開(kāi)展中小學(xué)人工智能教育的知識(shí)基礎(chǔ)在于，應(yīng)具備彰顯智能教育學(xué)科特征的本體類知識(shí)，掌握多元融合的跨學(xué)科通識(shí)類知識(shí)，遵循智能教育內(nèi)在規(guī)律的條件類知識(shí)以及體現(xiàn)智能教育行動(dòng)邏輯的實(shí)踐類知識(shí)，且能夠?qū)崿F(xiàn)四類知識(shí)體系的有效整合和靈活應(yīng)用。

1. 彰顯智能教育學(xué)科特征的本體類知識(shí)

本體類知識(shí)是人工智能教師所特有的專業(yè)類知識(shí)，是人工智能教師知識(shí)體系的根基。眾所周知，智能技術(shù)的發(fā)展催生出人工智能教育，其技術(shù)特性是人工智能教育最顯著的學(xué)科特征，鑒于此，教師的本體類知識(shí)也應(yīng)遵循與其技術(shù)特性相聯(lián)系的基本邏輯。故人工智能教師的本體類知識(shí)應(yīng)包括：（1）智能技術(shù)背景類知識(shí)。教師應(yīng)掌握人工智能技術(shù)的基本定義和主要特征，了解人工智能相關(guān)的核心概念、基本特征、發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)等，了解人工智能技術(shù)與人類、社會(huì)的關(guān)系等基礎(chǔ)知識(shí)。（2）核心智能技術(shù)類知識(shí)。智能技術(shù)主要涵蓋了智能感知、數(shù)據(jù)表示和推理、機(jī)器學(xué)習(xí)、人機(jī)交互等多個(gè)領(lǐng)域，涉及人工智能典型算法、信息感知、數(shù)據(jù)表示方法與表示過(guò)程、常用的搜索技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及各類人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器學(xué)習(xí)等內(nèi)容[23]。（3）智能技術(shù)應(yīng)用類知識(shí)。目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)人工智能技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)、平臺(tái)、模型等種類繁多，教師應(yīng)了解常見(jiàn)的人工智能技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景知識(shí)。如文本挖掘系統(tǒng)、人臉識(shí)別系統(tǒng)、百度AI平臺(tái)、詞袋模型、智能交通以及智能家居等典型應(yīng)用。（4）智能技術(shù)倫理類知識(shí)。隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，與其相關(guān)的隱私保護(hù)、道德倫理等眾多社會(huì)影響也隨之而來(lái)，在造福人類的同時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)類似“信息泄露”“隱私竊取”“機(jī)器意識(shí)”“超智能”等多種“副作用”，教師應(yīng)該具備相應(yīng)的人工智能倫理與安全知識(shí)以消解技術(shù)異化帶來(lái)的潛在社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)。

2. 掌握多元融合的跨學(xué)科通識(shí)類知識(shí)

跨學(xué)科通識(shí)類知識(shí)是支撐人工智能教師知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。人工智能教育具有顯著的跨學(xué)科性，其學(xué)科內(nèi)容涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。這就要求人工智能教師不僅需要掌握專業(yè)的本體類知識(shí)體系，還應(yīng)具備多層復(fù)合的通識(shí)類知識(shí)，通過(guò)專業(yè)知識(shí)與通用知識(shí)的有效整合實(shí)現(xiàn)人工智能教師知識(shí)結(jié)構(gòu)的均衡化發(fā)展。具體而言，人工智能教師的通識(shí)類知識(shí)體系包括常識(shí)性知識(shí)和跨學(xué)科知識(shí)。常識(shí)性知識(shí)包括數(shù)學(xué)知識(shí)、物理知識(shí)、智能科學(xué)知識(shí)、編程與算法知識(shí)等，此類知識(shí)是人工智能教師開(kāi)展人工智能教育教學(xué)的基礎(chǔ)。跨學(xué)科知識(shí)包括認(rèn)知與神經(jīng)科學(xué)、社會(huì)與機(jī)器倫理、電子與計(jì)算機(jī)工程、信息與計(jì)算科學(xué)等知識(shí)內(nèi)容。

3. 遵循智能教育內(nèi)在規(guī)律的條件類知識(shí)

條件類知識(shí)是教師正確認(rèn)識(shí)教育對(duì)象、理解人工智能教學(xué)活動(dòng)規(guī)律，并有效開(kāi)展人工智能教育教學(xué)的關(guān)鍵性知識(shí)。要成為一名優(yōu)秀的人工智能教師，不僅要擁有廣博的人工智能學(xué)科知識(shí)，更應(yīng)懂得如何通過(guò)設(shè)計(jì)和實(shí)施教育教學(xué)活動(dòng)，幫助學(xué)生理解核心概念、掌握學(xué)科知識(shí)以及培育智能素養(yǎng)等。人工智能教師應(yīng)能夠根據(jù)學(xué)情和教學(xué)任務(wù)選擇恰當(dāng)?shù)闹悄芗夹g(shù)開(kāi)展教育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，以提升學(xué)生對(duì)人工智能的興趣和智能素養(yǎng)。這就要求教師在尊重學(xué)生身心發(fā)展和認(rèn)知規(guī)律的基礎(chǔ)上，將教育學(xué)和心理學(xué)等知識(shí)與人工智能教育教學(xué)進(jìn)行有效整合，通過(guò)靈活設(shè)計(jì)案例教學(xué)、項(xiàng)目式教學(xué)等，將學(xué)生能力與素養(yǎng)的提升內(nèi)化于實(shí)踐活動(dòng)之中[24]，吸引學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐活動(dòng)，提升學(xué)生的課堂參與度，促進(jìn)學(xué)生之間的溝通協(xié)作，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用AI技術(shù)解決問(wèn)題的能力。

4. 體現(xiàn)智能教育行動(dòng)邏輯的實(shí)踐類知識(shí)

實(shí)踐類知識(shí)指教師基于真實(shí)課堂情境中教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累與反思，具有主體性（源于教學(xué)經(jīng)驗(yàn)）、情境性（指引教學(xué)實(shí)踐）、學(xué)科性（與學(xué)科緊密相關(guān)）三個(gè)顯著特征[25]。中小學(xué)人工智能教育多依托項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、探究式學(xué)習(xí)等教學(xué)方式開(kāi)展，具有顯著的參與性、協(xié)作性、實(shí)踐性等特點(diǎn)。教師需以培育學(xué)生人工智能素養(yǎng)為宗旨，通過(guò)選取貼近學(xué)生日常學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗(yàn)的人工智能應(yīng)用情境，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與積極性，讓學(xué)生在相互協(xié)作的行動(dòng)實(shí)踐中感受、理解、掌握人工智能技術(shù)的原理和用途，并達(dá)成與他人的心靈對(duì)話。同時(shí)，教師應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)建立人工智能與生活之間的聯(lián)系，探索生活中應(yīng)用人工智能技術(shù)的現(xiàn)實(shí)需求，鼓勵(lì)學(xué)生提出新的生活問(wèn)題和解決策略。另外，人工智能教育的授課形式更多樣、教學(xué)流程更自由、學(xué)習(xí)方式也更靈活，導(dǎo)致課堂中突發(fā)事件的呈現(xiàn)方式更多樣，這要求教師在人工智能教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)善于發(fā)現(xiàn)教學(xué)問(wèn)題、總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，預(yù)防并有效應(yīng)對(duì)教學(xué)過(guò)程中可能出現(xiàn)的突發(fā)事件和潛在問(wèn)題，具有化解教學(xué)沖突和矛盾的機(jī)智。

（三）AI實(shí)踐技能：行動(dòng)內(nèi)核

AI實(shí)踐技能是人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的行動(dòng)內(nèi)核，是教師專業(yè)素養(yǎng)水平的集中體現(xiàn)。HARTNELL-YOUNG等曾提出，以技術(shù)應(yīng)用為導(dǎo)向的課堂中，教師應(yīng)具備四種能力：設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境（Designing the Learning Environment）、學(xué)習(xí)資源管理（Managing People and Resources）、調(diào)控學(xué)生學(xué)習(xí)（Mediating Student Learning）、提高實(shí)施質(zhì)量（Improving Practice）[26]。聚焦于人工智能教師，應(yīng)具備的主要實(shí)踐技能包括：AI教育空間運(yùn)維能力、AI課程資源開(kāi)發(fā)能力、AI技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)管能力以及AI教學(xué)實(shí)踐能力。

1. AI教育空間運(yùn)維能力

工欲善其事，必先利其器。AI教育空間是師生開(kāi)展人工智能教學(xué)實(shí)踐的重要物質(zhì)前提，AI教育空間運(yùn)維能力指人工智能教師規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及后期管理與維護(hù)智能空間的能力。與AI教育空間運(yùn)維相關(guān)的活動(dòng)主要包含硬件設(shè)施環(huán)境建設(shè)和相關(guān)管理制度建設(shè)。首先，AI教育空間內(nèi)往往配有計(jì)算機(jī)和各類人工智能設(shè)備，如VR產(chǎn)品、智能機(jī)器人、開(kāi)源套件、電子元件、遙控器、積木元件等常見(jiàn)智能工具和設(shè)備，教師需要依據(jù)產(chǎn)品類型、適用對(duì)象、比賽要求和具體場(chǎng)地情況等進(jìn)行智能空間的規(guī)劃與建設(shè)、學(xué)習(xí)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)與布置、智能設(shè)備的安裝與配置等，這些均屬于硬件設(shè)施環(huán)境建設(shè)維度。其次，為便于后期智能空間內(nèi)教學(xué)設(shè)備和產(chǎn)品的維護(hù)，智能空間在使用的過(guò)程中需建立明確、規(guī)范的管理制度，既能保障各種智能設(shè)備的規(guī)范化使用，又能營(yíng)造出良好的智能文化氛圍。

2. AI課程資源開(kāi)發(fā)能力

AI課程資源是開(kāi)展人工智能教育教學(xué)的重要載體。目前，國(guó)內(nèi)中小學(xué)人工智能課程缺乏統(tǒng)一的課程標(biāo)準(zhǔn)、教材以及配套學(xué)習(xí)資源，人工智能教師需要具備相應(yīng)的課程資源開(kāi)發(fā)能力。由于人工智能教育的跨學(xué)科性，課程內(nèi)容涉及領(lǐng)域比較廣泛。課堂中教師經(jīng)常將深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、編程、創(chuàng)客等內(nèi)容進(jìn)行各種形式的組合，此種授課形式看似內(nèi)容豐富多彩，實(shí)則是對(duì)人工智能教育教學(xué)缺乏深刻的理解，導(dǎo)致課程結(jié)構(gòu)松散且邏輯混亂，難以凸顯人工智能教育的學(xué)科特點(diǎn)[27]。針對(duì)人工智能課程資源開(kāi)發(fā)，應(yīng)關(guān)注以下三種取向： 一是人本主義取向。課程資源應(yīng)以服務(wù)學(xué)生、發(fā)展學(xué)生為宗旨，根據(jù)學(xué)生的興趣、經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)知規(guī)律開(kāi)發(fā)相應(yīng)課程資源，引導(dǎo)學(xué)生思考人工智能技術(shù)與社會(huì)、人類及自身的關(guān)系，幫助學(xué)生成為人工智能技術(shù)的使用者、管理者、反思者乃至引領(lǐng)者。二是生活情境取向。人工智能技術(shù)與生活聯(lián)系密切，應(yīng)將真實(shí)人工智能技術(shù)應(yīng)用情境整合到課程資源開(kāi)發(fā)中。脫離人工智能技術(shù)的真實(shí)應(yīng)用情境，猶如“無(wú)源之水、無(wú)本之木”，不僅不利于學(xué)生理解和運(yùn)用，而且將導(dǎo)致課程內(nèi)容缺乏扎實(shí)的實(shí)踐根基。三是學(xué)科融合取向。人工智能學(xué)科具有明顯的跨學(xué)科特性，人工智能教師可通過(guò)設(shè)計(jì)不同的問(wèn)題情境和學(xué)習(xí)任務(wù)，探尋不同學(xué)科之間的共通之處以及不同學(xué)科知識(shí)的契合點(diǎn)，借助問(wèn)題解決、項(xiàng)目制作等形式達(dá)到多種學(xué)科之間知識(shí)、方法和技術(shù)的有效整合。

3. AI技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)管能力

AI技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)管能力是開(kāi)展人工智能教育教學(xué)的關(guān)鍵。根據(jù)人工智能技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行分類，包括日常工作場(chǎng)景和教育教學(xué)場(chǎng)景。在日常工作層面，教師能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)與日常辦公相融合，實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)為日常工作賦能；在教育教學(xué)層面，能夠合理利用人工智能技術(shù)解決教育教學(xué)過(guò)程中的常見(jiàn)問(wèn)題。例如：教師能夠根據(jù)教學(xué)目標(biāo)、學(xué)生需求等要素選擇合適的人工智能應(yīng)用工具、開(kāi)源系統(tǒng)以及實(shí)體模型等；能夠突破人工智能技術(shù)的固有應(yīng)用范式，將人工智能技術(shù)與教育教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行適切性整合，以適應(yīng)不同學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)人工智能技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用等。同時(shí)，教師不僅是人工智能技術(shù)的應(yīng)用者，更是人工智能技術(shù)的管理者和監(jiān)督者。教師應(yīng)熟悉各類人工智能技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)、局限性以及潛在風(fēng)險(xiǎn)等，能夠根據(jù)教學(xué)任務(wù)對(duì)學(xué)生進(jìn)行合理的技術(shù)分配和技術(shù)監(jiān)管，促進(jìn)學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)的合理利用，讓人工智能技術(shù)更好地服務(wù)于教育教學(xué)。

4. AI教學(xué)實(shí)踐能力

不同學(xué)科屬性對(duì)任課教師的教育教學(xué)能力要求也不同，人工智能教育作為一種新型教育教學(xué)模式，僅依靠單一的講授式教學(xué)難以觸及人工智能學(xué)科的教育教學(xué)目標(biāo)。鐘柏昌研究團(tuán)隊(duì)基于人工智能教育的知識(shí)內(nèi)容和物化成果構(gòu)建了“5I教學(xué)模式”“TRIP四類教學(xué)模式”“4C教學(xué)模式”[28]，此類教學(xué)模式主要應(yīng)用了項(xiàng)目式教學(xué)、探究式教學(xué)、案例式教學(xué)等教學(xué)方法，對(duì)人工智能教師的課堂教學(xué)實(shí)踐能力提出了更高的要求。因此，人工智能教師首先應(yīng)具備良好的教學(xué)設(shè)計(jì)能力，教學(xué)設(shè)計(jì)是人工智能教學(xué)活動(dòng)順利開(kāi)展的前提，需要對(duì)項(xiàng)目、案例等進(jìn)行可行性分析、設(shè)計(jì)，并對(duì)資源進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)人工智能知識(shí)、成果與項(xiàng)目、案例的有效結(jié)合；其次，應(yīng)具備靈活的教學(xué)指導(dǎo)能力，在課堂中增強(qiáng)師生之間雙向互動(dòng)，教師不僅需要引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與實(shí)踐活動(dòng)，更需融入學(xué)生實(shí)踐當(dāng)中，及時(shí)了解學(xué)生遇到的各種困難和問(wèn)題，并做出相應(yīng)的反饋與個(gè)性化指導(dǎo)；最后，應(yīng)具備敏銳的教學(xué)反思能力，關(guān)心如何設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)活動(dòng)能更好地培養(yǎng)學(xué)生的人工智能素養(yǎng)、計(jì)算思維、深度理解能力等品質(zhì)，學(xué)會(huì)在問(wèn)題中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，在反思中不斷提高自身教學(xué)實(shí)踐能力。

五、結(jié)? ?語(yǔ)

“智能教育，教師先行”[29]，人工智能教師作為人工智能教育推進(jìn)的主體力量，如何實(shí)現(xiàn)人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)成為亟須解決的問(wèn)題。為此，本研究嘗試構(gòu)建了中小學(xué)人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架，試圖通過(guò)培育AI教育意識(shí)、AI學(xué)科知識(shí)及AI實(shí)踐技能提升中小學(xué)人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)，以期為我國(guó)中小學(xué)人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)提供一定理論參考。值得注意的是，人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的整體性發(fā)展并非朝夕之功，而是一項(xiàng)長(zhǎng)期性、系統(tǒng)性的“時(shí)代課題”。未來(lái)，國(guó)家及各級(jí)教育部門(mén)應(yīng)完善頂層設(shè)計(jì)，通過(guò)制定相關(guān)教育政策，建立系統(tǒng)化、專業(yè)化的中小學(xué)人工智能教師培訓(xùn)體系，自上而下打通人工智能教師發(fā)展的通道。同時(shí)，高等院校應(yīng)盡快開(kāi)設(shè)各類人工智能師范類課程，積極探索人工智能教育職前教師的專業(yè)化培養(yǎng)體系，為我國(guó)中小學(xué)人工智能教育事業(yè)持續(xù)輸送優(yōu)質(zhì)后備師資。

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[Abstract] Artificial intelligence （AI for short） teachers are an important guarantee for the high-quality development of artificial intelligence education. However， the poor professional competence and unclear competence standards of primary and secondary school AI teachers at present have become the main obstacles to the development of AI education at basic education stage. In view of this， in order to effectively improve the professional literacy of AI teachers in primary and secondary schools， the connotation of professional literacy of AI teachers in primary and secondary schools is clarified based on the research results related to teachers' professional literacy and professional competence of AI teachers. Through literature analysis， interview method and Delphi method， and based on Professor Ye Lan's "three-dimensional structure theory of teacher professional literacy"， a framework of AI teacher professional literacy for primary and secondary school students is constructed， which covers three first-level dimensions of AI educational awareness， AI subject knowledge and AI practical skills and 11 second-level elements. The theoretical interpretation of this literacy framework is also carried out in order to provide some theoretical reference for the professional training of AI teachers in primary and secondary schools in China.

[Keywords] Primary and Secondary School Teachers; Artificial Intelligence Education; Professional Literacy; Structural Framework; Teacher Professional Development