《人工智能视域下教师信息素养内涵解析及提升策略研究》

随着人工智能与教育的融合发展逐渐深入，对教师的信息素养提出了前所未有的高要求。联合国教科文组织倡议各国在将21世纪必需的技能纳入各自的教育计划时，需要准确定义“人工智能能力”，而不是基本的信息和通信技术能力，从而使学习者能够使用计算方法和技术识别来解决问题。主要发达国家相继发布人工智能相关教育创新战略，我国也提出开展“人工智能素质教育”的行动规划。本研究通过对比信息素养发展不同阶段的内涵和主要关注点，研究人工智能视域下教师信息素养升级变化的主要内容，在教师信息和通信技术应用能力标准基础上，添加人工智能技术带来的新要素和新指标，以引领教师信息素养提升的方向，给出提升培训的内容和策略建议。

一、人工智能技术为核心的新一代信息素养内涵解析

信息素养是建立在信息技术基础上的一个多元化、有层次的概念范畴，是集信息技术知识与技能、信息观念与意识、信息伦理与道德、利用信息技术解决问题的思维与创新技能于一身的综合素养，其内涵具有动态性和发展性。自1974年保罗·泽考斯基（Paul Zurkowski）首次提出信息素养这一概念以来，信息素养内涵的主要构成要素经过了图书情报、计算机及网络、多种素养归于元素养的不同发展阶段，进入了当前所处的向人工智能时代转型阶段。图书情报时期的信息素养主要关注“图书情报为基础的信息检索技术和能力”，20世纪90年代计算机和网络的普及应用期开始关注“通过计算机和网络获取、评价、处理、利用信息在解决问题和决策中的作用”。21世纪“互联网+”的深入广泛影响，人工智能得到迅猛发展并影响深远，信息素养不仅关注技术应用，而且更加注重“能力和方法的数据素养、媒介素养等元素养，强调利用信息创造新知识，注重信息交流的能力和解决问题能力”。

对信息素养的表征，社会、媒体、教育等领域依据自身特征已经衍生出信息能力、媒介素养、数字能力、互联网素养、信息技术素养、数字素养、数字能力等类似概念，到目前为止没有统一的术语，也没有公认的定义。欧美发达国家多用数字素养（Digital Competence）取代信息素养（Information Literacy）；联合国教科文组织（UNESCO）用数字能力（Digital Competence）囊括前述各种素养，认为“数字能力指能够通过数字设备和网络技术，安全、适当地访问、管理、理解、集成、交流、评估和创建信息，以参与经济和社会生活。它包括各种素养，即计算机素养、信息技术素养、信息素养和媒介素养”。 UNESCO曾建议每种新环境都需要一种新的信息素养表述。本研究与我国教育部发布的系列政策文件相统一，运用信息素养这一表述，除非谈到某个具体框架才使用其他表述。

当前，人工智能技术引发科技变革，推动人类社会从信息时代转型至智能时代，知识获取和能力培养的方式发生颠覆性变化。技术不再是游离于人类个体之外的辅助和补充，而是以智慧和普惠的形式，人机共存，虚实并行，形成人、物理世界、智能机器、虚拟信息世界构成的四元空间。未来公民的信息素养也需要从数字化、网络化向智能化升级，既要具备熟悉人机深度协作的意识观念，又要能够利用人工智能技术解决问题的思维及行为，具备对智能化社会的深度认知，应对由此引发的伦理和道德问题的能力。

从信息素养概念和内涵的发展历程，可以发现信息素养已经从强调技术本身发展到重视综合素养或跨学科素养的阶段。人工智能视域下，面对人、物理世界、智能机器、虚拟信息世界构成的四元世界，信息素养应以人工智能素养为核心，是人机共存且虚实并行的知识、能力、素养和人格的全方位综合素养。

二、人工智能视域下教师信息素养框架指标的优化

我国自2014年开始发布了一系列与中小学教师信息素养提升密切相关的政策文件，要求对从事基础教育工作的教师进行智能教育素养培训，帮助教师把握人工智能技术进展，推动教师积极运用人工智能技术，改进教育教学、创新人才培养模式，抓住智能时代新机遇实现与国际前沿发展并跑，培养适应未来的智能型人才。我国对于人工智能进入教育领域给予了足够的重视，但内容指标的充分性、可操作性不强。

从各国发布的标准看，教师信息素养分为信息技术能力和信息技术应用能力两部分，其中应用能力除关注教师使用信息技术开展课堂教学的能力，更加关注教与学变革的全部内容。如2018年更新的《UNESCO教师信息和通信技术能力框架》（UNESCO ICT-CFT）中，强调人工智能为核心的新一代信息技术对于教育的支持表现，要求教师将数字技术融入专业实践，以培养学生的批判性知识和意识的能力。

从我国实际情况出发，结合国内外成熟经验的基本思路，依据我国提出的一系列有关人工智能赋能教育的政策文件，考虑我国中小学现状与发展前景，本研究提出了人工智能视域下我国中小学教师信息素养框架的二级指标，同时，鉴于人工智能技术带来的四元空间的复杂度以及技术给人类带来的风险，添加了安全与伦理维度，结果见表1。

表1人工智能视域下中小学教师信息素养相关维度和二级指标简表

续表

人工智能视域下，教师信息素养的内涵要素构成发生了新变化，对教师信息素养之技术与知识、意识与伦理、思维与创新提出了新要求。教师信息素养提升的新框架包括了以人工智能为核心的七个方面，即理解教育中的ICT、课程与评估、教与学、信息与通信技术（ICT）、组织与管理、教师专业学习、安全与法律、伦理与道德。

对于人工智能视域下教师信息素养的指标扩充，主要是指向人工智能技术和人工智能技术应用于教育的能力，教师首先要掌握人工智能技术的本体性知识，然后是面向人工智能技术重组学习环境并提供有效教学策略的能力：构建四元空间智能化教学环境、进行相互协作、互相赋能，并能在具体课程中有效融合智能技术的教学。最后要具有警惕和防范人工智能引发的安全与法律、伦理道德等问题的意识和能力。

在对一线教师信息素养调研结果所呈现的强劲信息技术需求，以及时代趋势与国家政策对教师信息素养需求的基础上，充分考虑以往信息素养提升培训中的问题，提出“以研究带实践，以实践促研究，支持与发展陪伴，引领与跨越提升”的教师信息素养提升策略：以STEM项目式学习为实施试点，注重发掘技术在教育中应用的各种潜力，将教师使用技术以及培训使用技术的能力与具体的教与学实践紧密结合，通过支持与发展取得认同，通过引领与跨越提升教师的信息素养，并最终落脚于学生信息素养的提升。

三、人工智能视域下教师信息素养提升培训的内容和策略

（一）实践应用导向的技术和理论学习

人工智能技术能够帮助重建和提升师生关系、重塑学习和协作方式、缩小长期存在的平等和可用性鸿沟，并提供适应性学习体验以满足所有学习者的个性化需要。在人工智能驱动的未来社会，强化教师对以人工智能为核心的新技术的学习和应用，帮助教师跟上技术发展与应用的步伐，促进教师职业身份的升级与发展，使教师在技术赋能的教学环境下成为具有创造性、适应性、合作性的问题解决者，这些问题既包括人工智能技术的实践和体验，如语音识别、图像识别、视频行为分析、无人驾驶、大数据的采集与分析、知识图谱等，也包括一些人工智能视域下的技术与教育教学融合的理论，如学习支架、以学生为中心、跨学科、STEM教育、人机协作学习、TPACK等。

技术赋能的时代，技术的学习必须融入具体的教育教学活动中，在应用中学习，才能够及时满足教师需求，达到熟悉技术的目的。由此设计的教师信息素养提升培训要能够深刻反映并有效应对教育信息化时代的学习挑战和难题，要基于教学中的真实情景和真实问题。

（二）延伸与拓展人工智能技术解决问题的思维培养和能力养成

人工智能视域下教师不仅要利用技术来促进学生的学科学习，还需要重新思考教学内容的延伸和拓展，及与跨学科教学的融合。依据框架指标，对教师信息素养的基本要求是能够整合在四元空间学习的问题、资源、工具、活动和评价，培养学生利用人工智能技术解决问题的思维和行为习惯，并能够利用人工智能的评价积极调整各自的分工。

以初中数学最短路径问题教学为例。传统教学（如图1（a）（b））只在有限的几个点之间求取最短路径，主要培养学生数学知识和用数学思维解决问题的学科素养，是人和物理世界的二元关系。站在人工智能视域下，教师应当能够把学生的视野和思维推向更广阔情境：多城市间旅行的时间代价和经济代价问题（如图1（c）），或者例如线路板打孔问题（如图1（d）），甚至节点无限增加的情境。此时，教师成功设置了人、物理世界、智能机器和虚拟世界的四元情境，解决这样的复杂大问题必须借助于计算机模拟以及智慧搜索的算法。从此例可以看出，以人工智能为核心的技术加入学科问题解决之中，延伸了学科教学内容，拓展了学生解决问题的思路，从而达到培养学生面对线索庞杂、限制条件多样善变的真实问题，寻求人工智能技术解决问题的思维和习惯，同时引导学生体验人的智能和机器智能解决问题的不同模式，鼓励学生发展人工智能所不具备的能力，真正获得适应人机协同社会的数字胜任力。

图1初中数学最短路径问题延伸和拓展到人工智能四元空间示例

可见，人工智能视域下的教师信息素养提升，重点是不局限在技术的学习和作为教学辅助技术的认识阶段，而是教师能有意识地使用技术解决问题并能设计出相应的学习内容以培养学生使用人工智能解决问题的思维模式，并能准确地评价这种技术和效果。

（三）人工智能技术赋能的教与学设计、实施与评价

对教师进行技术赋能的教学能力培养，帮助教师掌握如何应用人工智能为代表的信息技术支持学习。人工智能技术赋能教育，让教师成为学生的学习伙伴的同时，还能够帮助教师评估技术与学习需求之间的关系、提升评价数据使用素养以及利用数据的意识能力。同时，教师必须认识数据隐私和安全的重要性。余胜泉曾提出人机协同的教与学环境下人工智能教师的十二种角色：个性化命题和批改助教、学习诊断及反馈分析师、素质提升教练、心理辅导师、保健医生、班主任、个性化智能教学指导顾问、智能导师、生涯规划师、精准教研同伴、实现从人找资源到资源找人的转变、扮演数据驱动的教育决策助手等。人工智能的这些作用可以帮助教师更好地教学，把教师从繁重的重复劳动中解放出来，所以人工智能视域下，教师必须掌握这种与人工智能技术协同工作的能力，并能清醒地认识人工智能的能与不能，发挥人类教师关爱、情感、交互、创造性等机器所不具备的功能优势。同时，教师对人工智能技术工具的使用助推了技术在教学中应用的深度和广度，形成相互赋能的关系。

为了达到人工智能技术和教育教学的深度融合，必须变革传统的讲授式课堂教学模式，发挥人工智能技术的优势，在四元空间中开展以学生为中心的问题解决模式的学习，将学生从知识的消费者转变为知识的生产者。STEM教育以项目学习为主要方式，注重科学探究与工程技术实践的能力培养，鼓励以解决真实问题、以学生为中心、以产品为导向的学习和评价，是实现人工智能视域下教与学变革的一个有力抓手，也是国际教改领域首推的教学模式。STEM教育强调将新兴技术与学生学习的各个环节进行无缝融合，增强学生的技术应用意识，可实现培养学生人工智能视域下科技人文融合创新能力，提高学生的信息素养。国内外在“STEM+”人工智能教育方面已经有了一些研究和探索，如人工智能技术支持下的STEM跨学科融合模式、基于“STEM+计算思维”的课程、人大附中的“STEAM+人工智能”课程体系。

在新一轮的教师信息素养提升培训中，建议以STEM教育模式为抓手，开展“学科教学与跨学科教学相结合、学生为中心学习、解决真实问题、提升学生科学探究和工程技术实践能力”的项目式教学，促进教师在设计和实施项目学习过程中应用以人工智能为代表的新一代信息技术，改变传统解决问题的思维方式，提升教师的信息素养，促进教师专业发展，最终提升学生适应未来社会的信息素养。

四、人工智能视域下教师信息素养提升面临的挑战

随着技术发展和教育变革不断升级，信息素养作为一个跨学科、多维度、具有发展性的概念，其相关模型和框架还会继续发展。人工智能视域下，教学环境向四元空间转型，知识和学习的内涵发生了深刻变化，为适应这种变革，教师的思想观念、心智结构、生活方式和角色意识需要近乎颠覆性的改变，信息素养的内涵也会有革命性变化。由于人工智能技术进入教育的时间有限，虽然有巨大的应用潜力，但是要定义准确的智能化时代的教师信息素养模型，还需要假以时日进行深度研究与实践。

第一，教师与人工智能协作教学的挑战。人工智能的发展关乎全社会、全人类及环境的未来，但是任何技术都不会主动对教育产生积极作用，人工智能技术的产生也不是专门为教育发明的，将人工智能技术应用于教育，不仅要关注技术本身，更重要的是关注技术带来的教育潜在能力和问题，例如技术如何促进学生的学习，技术怎样增强师、生、资源三者的互动，技术对学生解决问题的思维方式和行为模式产生什么样的影响等。面对国家提出的信息技术与教学深度融合的要求，即使排除掌握新技术的难度，如何提升教师对技术的敏感度，提升对自身学科的深刻理解，并结合丰富的实践经验，将新技术以一种建设性的方式应用在课堂教学，仍是很大的挑战。人工智能在提供个性化教育和自适应教育的同时，面临个人数据集中、责任归属、数据隐私和数据馈送算法的所有权方面等许多伦理问题。如何完善人工智能监管法律还需要围绕伦理、问责、透明度和安全性等方面展开深入讨论。

第二，学校等外部因素的挑战。教育现代化的首要问题就是教育信息化，教师信息素养提升是教育信息化的重要部分，技术对教育的影响来自学习、教学、领导力、评价和基础设施等多个方面，要克服过往教师培训中过分关注技术的问题，更加重视教师本身和学校整体推进的资源建设这两个重要的影响因素。必须透过技术表象和教师日常真实环境的教与学实践相结合，并时刻警惕技术双刃剑，引导教师具备立足教与学实践理解、评价和确定新技术的适用性和成功之处的能力。培训能够胜任人工智能教育的教师、注重教学资源建设、关注相关伦理道德仍充满挑战。

第三，国家愿景和教师现实需求落差的挑战。技术的学习和应用，对于教师信息素养的提升可以从两种需求来源着手：一是自下向上生发于一线教师的需求；二是自顶向下生发于时代和国家的需求。第一种需求表明了教师对技术的认同度，第二种需求在初期往往会带来一线教师认知冲突，引发排斥和不信任。人工智能技术进入教育教学，目前属于第二种需求，要非常小心谨慎，要通过对于教师应用信息技术支持教与学的帮助，获得认同，然后要注重人工智能视域下教师信息素养新要求，从技术上引领教师提升，实现教与学变革的跨越。

可以预期，教育领域对人工智能的研究将在未来几年显著增加，但教育系统为了促进实践和决策而大力推动教育研究评估时仍存在诸多问题。人机系统工作的四元空间的规律性、系统性随着人工智能技术的发展还在日新月异地变化，必须不断重新考虑和审视教学变革与技术的适切性，将学习转向知识、能力、素质、人格“四位一体”的全人教育。推进人工智能视域下教师信息素养和专业水平的提高，仍然是今后长期面临的挑战。