中小學(xué)教師智能素養(yǎng)狀態(tài)與提升路徑研究

【摘要】本文系統(tǒng)梳理教師智能素養(yǎng)相關(guān)文獻(xiàn)，構(gòu)建了包含智能意識(shí)、智能知識(shí)、智能技能、智能倫理4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，以及9個(gè)二級(jí)指標(biāo)的中小學(xué)教師智能素養(yǎng)框架，編制了《中小學(xué)教師智能素養(yǎng)調(diào)查問卷》，對(duì)北京某集團(tuán)學(xué)校教師的智能素養(yǎng)水平進(jìn)行了調(diào)查。結(jié)果顯示，該校教師智能素養(yǎng)整體良好，但需進(jìn)一步提升人工智能輔助教學(xué)技能。其中，11～15年教齡、碩士學(xué)歷和信息技術(shù)教師的素養(yǎng)較高，且成長(zhǎng)支持對(duì)教師學(xué)習(xí)意愿的提升至關(guān)重要。文章建議教師要不斷學(xué)習(xí)并反思實(shí)踐，將技術(shù)融入教學(xué)；同時(shí)建議地方相關(guān)部門構(gòu)建完善的培訓(xùn)體系，強(qiáng)化倫理安全教育，切實(shí)提升中小學(xué)教師智能素養(yǎng)。【關(guān)鍵詞】智能素養(yǎng)；教育數(shù)字化；人工智能+教育問題提出在2024世界數(shù)字教育大會(huì)上，教育部部長(zhǎng)懷進(jìn)鵬在主旨演講中提出，將積極推動(dòng)以智助學(xué)、以智助教、以智助管，并提出研發(fā)智能助教，支撐教師備授課等暢想[1]。當(dāng)前，我國正大力推進(jìn)國家數(shù)字化戰(zhàn)略，實(shí)施人工智能賦能教育行動(dòng)，提升教師利用數(shù)字技術(shù)特別是智能技術(shù)，優(yōu)化、創(chuàng)新和變革教育教學(xué)活動(dòng)的意識(shí)和能力，不斷增強(qiáng)一線教師智能素養(yǎng)，這是貫徹落實(shí)戰(zhàn)略行動(dòng)的關(guān)鍵一環(huán)。教師智能素養(yǎng)是教師適當(dāng)利用人工智能技術(shù)獲取、加工、使用、管理和評(píng)價(jià)數(shù)字信息和資源，發(fā)現(xiàn)、分析和解決教育教學(xué)問題，優(yōu)化、創(chuàng)新和變革教育教學(xué)活動(dòng)而具有的意識(shí)、能力和責(zé)任。隨著以人工智能為代表的信息技術(shù)不斷發(fā)展，教師所面臨的教學(xué)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法以及學(xué)生的培養(yǎng)要求都將發(fā)生變化。教師智能素養(yǎng)水平的提升不可能一蹴而就，也面臨諸多挑戰(zhàn)，教師如何有效利用人工智能協(xié)作教學(xué)，學(xué)校的硬軟件設(shè)施是否能夠緊隨時(shí)代技術(shù)的變革而有所改善，在國家愿景不斷提高過程中教師實(shí)際素養(yǎng)是否能緊跟時(shí)代要求步伐[2]，這些都需要我們實(shí)時(shí)關(guān)注教師智能素養(yǎng)的狀態(tài)，從中挖掘分析教師智能素養(yǎng)的影響因素并在此基礎(chǔ)上找出提升路徑。研究設(shè)計(jì)1.問卷編制本研究開發(fā)問卷調(diào)查工具，調(diào)查主要有以下兩部分內(nèi)容：教師智能素養(yǎng)水平和影響教師智能素養(yǎng)的因素。在教師智能素養(yǎng)水平調(diào)查方面，我們參考過往相關(guān)研究構(gòu)建教師智能素養(yǎng)框架。胡小勇、徐歡云（2021）從知識(shí)基礎(chǔ)層、能力聚合層、思維支撐層和文化價(jià)值深化層四個(gè)維度構(gòu)建K-12教師智能素養(yǎng)框架；肖慶順（2020）提出教師智能素養(yǎng)的核心素養(yǎng)在于信息素養(yǎng)、學(xué)習(xí)素養(yǎng)、合作素養(yǎng)、教育科研素養(yǎng)、讀懂學(xué)生的素養(yǎng)、創(chuàng)新素養(yǎng)六大方面；王丹（2022）認(rèn)為教師智能素養(yǎng)的重點(diǎn)在于培養(yǎng)學(xué)生利用人工智能與數(shù)字技術(shù)思考問題、解決問題的能力，以及面對(duì)人工智能的情感、社交與倫理態(tài)度，以促進(jìn)智能教育的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)體系構(gòu)建[3]。2024年，UNESCO（聯(lián)合國教科文組織）發(fā)布了“教師人工智能能力框架”，該框架包括以人為本的思維方式、人工智能倫理、人工智能基礎(chǔ)和應(yīng)用、人工智能教學(xué)法以及人工智能專業(yè)發(fā)展五個(gè)維度[4]。綜合上述研究成果，本研究選取“智能意識(shí)”“智能知識(shí)”“智能技能”“智能倫理與安全”四個(gè)維度作為問卷的一級(jí)指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，我們參考胡小勇和徐歡云（2021）、吳茵荷等（2021）、肖慶順（2020）、徐嘉欣（2019）、王丹（2022）、鄭勤華（2021）等研究成果，構(gòu)建教師智能素養(yǎng)框架的二級(jí)指標(biāo)，得到如表1所示框架。以下是對(duì)具體指標(biāo)的闡述：智能意識(shí)關(guān)注調(diào)查教師對(duì)人工智能與學(xué)科教學(xué)的關(guān)系認(rèn)識(shí)，以及人工智能在教學(xué)中的價(jià)值認(rèn)識(shí)和警覺意識(shí)，該維度的二級(jí)指標(biāo)分別為人工智能與學(xué)科關(guān)系認(rèn)識(shí)、使用人工智能產(chǎn)品的復(fù)核和警覺意識(shí)、人工智能應(yīng)用于教學(xué)的價(jià)值判斷。智能知識(shí)維度關(guān)注教師對(duì)人工智能與學(xué)科教學(xué)相關(guān)的知識(shí)，如和本學(xué)科契合度較高的智能產(chǎn)品有哪些、校園環(huán)境中有哪些人工智能產(chǎn)品，以及這些人工智能產(chǎn)品如何操作使用等。智能技能維度關(guān)注教師在本學(xué)科教學(xué)和輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)方面對(duì)于人工智能的操作水平，該維度二級(jí)指標(biāo)主要圍繞教師使用人工智能輔助教師“教”和使用人工智能助力學(xué)生“學(xué)”方面的操作水平調(diào)查。智能倫理關(guān)注教師對(duì)人工智能倫理沖突問題形成基本的理解，考慮到教師身份的特殊性——示范性，故本維度的二級(jí)指標(biāo)主要聚焦智能產(chǎn)品使用安全與智能產(chǎn)品使用教育倫理，尤其關(guān)注教育示范性。在影響教師智能素養(yǎng)的因素方面，我們參考過往相關(guān)研究，梳理影響教師智能素養(yǎng)主要因素。武黎（2020）認(rèn)為教師信息素養(yǎng)提升主要依靠教師自主學(xué)習(xí)、教師共同體的構(gòu)建、國家政策支持以及教學(xué)工具的硬軟件建設(shè)。王明娣、冀曉雨（2024）在其調(diào)查研究中提出，教師專業(yè)素養(yǎng)提升需要依靠政策和機(jī)制的頂層設(shè)計(jì)、創(chuàng)建教師協(xié)作網(wǎng)絡(luò)、搭建教師自主學(xué)習(xí)平臺(tái)、加強(qiáng)教師培訓(xùn)等方式。張黎、趙磊磊（2022）在其實(shí)證研究中得出教師數(shù)據(jù)素養(yǎng)的提升有賴于學(xué)校數(shù)據(jù)文化、教師協(xié)作網(wǎng)絡(luò)、教師主動(dòng)探索、學(xué)校硬軟件設(shè)施以及管理制度保障等措施?？偨Y(jié)來看，教師素養(yǎng)的提升受政策制度、學(xué)校組織氛圍、教師個(gè)體的學(xué)習(xí)投入、針對(duì)性的教育培訓(xùn)等因素影響。同時(shí)，教師智能素養(yǎng)水平與調(diào)查對(duì)象的人口學(xué)（性別、所在地、年齡等）特征可能呈現(xiàn)相關(guān)關(guān)系，這也是本次調(diào)查研究需要關(guān)注的內(nèi)容之一。依據(jù)上述教師智能素養(yǎng)框架以及影響因素，我們編制六點(diǎn)量表初稿，再根據(jù)預(yù)測(cè)試結(jié)果對(duì)問卷進(jìn)行了修正，最終確定正式問卷“中小學(xué)教師智能素養(yǎng)調(diào)查問卷”。問卷一共有41個(gè)測(cè)度項(xiàng)，分為3個(gè)部分：第一部分是人口統(tǒng)計(jì)學(xué)變量，包括性別、年齡、教齡、所教學(xué)段等；第二部分是中小學(xué)教師智能素養(yǎng)自測(cè)量表調(diào)查，包括智能意識(shí)、智能知識(shí)、智能技能、智能倫理與安全4個(gè)一級(jí)指標(biāo)9個(gè)二級(jí)指標(biāo)共23個(gè)測(cè)度項(xiàng)；第三部分中小學(xué)教師智能素養(yǎng)水平影響因素量表調(diào)查，分別是教師自我學(xué)習(xí)投入、教育培訓(xùn)支持、教師管理制度、組織文化氛圍4個(gè)維度共10個(gè)測(cè)度項(xiàng)。2.方法與樣本本研究以北京市中小學(xué)一線教師為研究對(duì)象，邀請(qǐng)北京市某集團(tuán)學(xué)校各科教師（語文、數(shù)學(xué)、英語、信息技術(shù)等15門學(xué)科）填寫問卷，回收問卷180份，其中有效問卷180份，有效率100%。本次調(diào)查對(duì)象女性占比較大（76.7%），最高學(xué)歷以本科和碩士為主，教齡多在10年以內(nèi)，且職稱主要集中在二級(jí)和一級(jí)。3.信效度檢驗(yàn)本研究運(yùn)用SPSS27.0軟件分析問卷信度和效度。在信度方面，進(jìn)行問卷Alpha系數(shù)可靠性檢驗(yàn)，得到Alpha系數(shù)為0.967（gt;0.8），存在非常好的內(nèi)部一致性。在效度方面，進(jìn)行KMO和Bartlett’s球形檢驗(yàn)，調(diào)查問卷KMO度量數(shù)值為0.940（gt;0.8），研究數(shù)據(jù)非常適合提取信息；在Bartlett’s球形檢驗(yàn)中，差異顯著性（sig值）為0.000lt;0.05，說明各題項(xiàng)之間具有良好的效度和相關(guān)性。調(diào)查結(jié)果分析1.教師人工智能素養(yǎng)整體情況總體來說，教師整體的人工智能素養(yǎng)水平良好。4個(gè)維度得分的均值主要在3.6～4.8之間，在這4個(gè)維度中，人工智能意識(shí)的得分最高（4.77±0.81），均值較低的是人工智能技能（3.46±1.34）和人工智能知識(shí)（3.71±1.17），具體數(shù)據(jù)見表2。進(jìn)一步分析子維度發(fā)現(xiàn)（表3），在智能意識(shí)維度中，教師對(duì)于人工智能有比較充分的認(rèn)知，能夠意識(shí)到人工智能與教學(xué)可以密切關(guān)聯(lián)。相較而言，在價(jià)值意識(shí)上（4.63±0.94）得分較低，對(duì)智能產(chǎn)品與教學(xué)結(jié)合的意義并沒有深刻的認(rèn)識(shí)。在智能知識(shí)維度中，教師對(duì)已有人工智能產(chǎn)品功能都有基本的了解，但在拓展認(rèn)識(shí)智能教學(xué)產(chǎn)品上（3.71±1.17）還需要加強(qiáng)。在智能技能維度中，教師對(duì)于利用人工智能輔助“教”的認(rèn)識(shí)（3.44±1.33）低于利用人工智能輔助“學(xué)”的認(rèn)識(shí)（3.51±1.40）。人工智能倫理得分良好（4.21±1.45）。2.不同群體的人工智能素養(yǎng)水平差異分析此問卷對(duì)于不同性別的人工智能素養(yǎng)進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不存在顯著差異。將年齡、教齡、最高學(xué)歷、所教學(xué)段、任職所在地、所教學(xué)科和目前職稱作為人口學(xué)變量，人工智能素養(yǎng)作為因變量進(jìn)行ANOVA分析。結(jié)果顯示，人工智能素養(yǎng)在教齡、最高學(xué)歷和所教學(xué)科上出現(xiàn)顯著差異，而在年齡、所教學(xué)段、任職所在地和目前職稱上并沒有顯著差異。具體分析數(shù)據(jù)得出，在教齡上，擁有11～15年教齡的教師群體人工智能素養(yǎng)得分最高，最低的是30年以上教齡的教師群體；最高學(xué)歷上，碩士學(xué)歷的教師群體人工智能素養(yǎng)得分最高，最低的是專科學(xué)歷的教師群體；所教學(xué)科上，信息技術(shù)教師的人工智能素養(yǎng)最高。3.基于人工智能素養(yǎng)的聚類分析研究首先基于人工智能5個(gè)子維度得分均值將樣本聚類為3類，結(jié)果顯示，第2類中的4個(gè)維度得分整體較高，人數(shù)占比25.00%，如表4所示。分析3類群體的個(gè)人與家庭特征可以發(fā)現(xiàn)，人工智能素養(yǎng)各項(xiàng)得分最高的是第2類。該類樣本的主要特征有：女性占比最高（80%），20～30歲占比較高（37.3%），研究生學(xué)歷占比較高（62.2%），所教學(xué)科為語文（17.7%）和信息技術(shù)（15.5%）占比較高。4.多元線性回歸分析根據(jù)研究假設(shè)，教師所在學(xué)校提供的教育培訓(xùn)資源與機(jī)會(huì)、學(xué)校及學(xué)科小組的氛圍、該校的管理制度和個(gè)體主動(dòng)的學(xué)習(xí)投入等會(huì)對(duì)教師智能素養(yǎng)產(chǎn)生影響。為驗(yàn)證這一假設(shè)，作者采用多元線性回歸方法，以學(xué)習(xí)投入、組織氛圍、管理制度、教育培訓(xùn)為自變量，以總體智能素養(yǎng)為因變量，構(gòu)建回歸方程，得到如表5所示結(jié)果。數(shù)據(jù)顯示，本回歸模型的擬合度調(diào)整R2=0.543，擬合度好，意味著自變量能夠有效解釋因變量變化原因的54.3%，即中小學(xué)教師智能素養(yǎng)的總體水平有54.3%是由教育培訓(xùn)、組織氛圍、學(xué)習(xí)投入、管理制度所影響的。其中，教育培訓(xùn)、管理制度、學(xué)習(xí)投入可以顯著影響教師的智能素養(yǎng)水平，組織氛圍（p=0.275）不能顯著影響教師的智能素養(yǎng)水平。另外，教育培訓(xùn)、學(xué)習(xí)投入、管理制度三個(gè)自變量的回歸系數(shù)均為正數(shù)，意味著這三個(gè)自變量顯著正向影響教師的智能素養(yǎng)總體水平，即說明教師教育培訓(xùn)機(jī)會(huì)越多、學(xué)習(xí)投入越高，教師的智能素養(yǎng)水平就會(huì)越高；教師智能素養(yǎng)在學(xué)校的管理制度中越是被正式提及，越有利于教師智能素養(yǎng)的提高。組織氛圍這一自變量的回歸系數(shù)為負(fù)數(shù)，與事實(shí)不符，推測(cè)可能原因是研究人員和一線教師對(duì)相關(guān)量表題的表述理解存在差異，后續(xù)將對(duì)該類教師進(jìn)行追蹤調(diào)查。本回歸模型通過殘差（觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值之差）正態(tài)分布診斷和樣本序列相關(guān)診斷，在自變量多重共線性診斷中，學(xué)習(xí)投入、管理制度、教育培訓(xùn)這三個(gè)自變量的VIF值全部小于5，意味著這三個(gè)變量之間不存在多重共線性。組織氛圍變量VIF值為6.059，可能會(huì)對(duì)模型構(gòu)成輕微影響，但其數(shù)值小于10，本回歸模型仍具備相關(guān)效應(yīng)。結(jié)論與建議本研究通過梳理中小學(xué)教師人工智能數(shù)據(jù)素養(yǎng)的內(nèi)涵與構(gòu)成，提出智能意識(shí)、智能知識(shí)、智能技能、智能倫理與安全四個(gè)維度構(gòu)成的人工智能數(shù)據(jù)素養(yǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。以此為依據(jù)，我們編制了中小學(xué)教師智能素養(yǎng)問卷，調(diào)查了北京市某集團(tuán)學(xué)校全體教師的人工智能素養(yǎng)。調(diào)查結(jié)果顯示，教師人工智能數(shù)據(jù)素養(yǎng)整體良好，個(gè)別處于一般，總體來說，認(rèn)知大于行為，且人工智能技能中教師“利用人工智能輔助‘教’”的得分低于“利用人工智能輔助學(xué)生‘學(xué)’”的得分，這進(jìn)一步說明提升教師的人工智能技能的重要性，更進(jìn)一步說明本次調(diào)研的必要性。通過對(duì)不同類型教師之間的差異比較，發(fā)現(xiàn)人工智能素養(yǎng)在教齡、最高學(xué)歷和所教學(xué)科上出現(xiàn)顯著差異，其中11～15年教齡、碩士學(xué)歷、信息技術(shù)教師三個(gè)群體得分相對(duì)較高。聚類分析顯示，可將數(shù)據(jù)樣本分為優(yōu)秀、良好、一般三類，性別上，女性在人工智能素養(yǎng)上相對(duì)較高，且所教學(xué)科為語文和信息技術(shù)的教師在人工智能素養(yǎng)得分較高的集群2中占比較大；在教育背景上，研究生學(xué)歷人工智能素養(yǎng)相對(duì)于其他學(xué)歷人工智能素養(yǎng)較高；在所教學(xué)段上，所教學(xué)段為高中的教師人工智能素養(yǎng)較高；職稱上，高級(jí)職稱教師人工智能素養(yǎng)較高；在年齡教齡上，處于20～30歲教師人工智能素養(yǎng)較高。通過相關(guān)性分析和多元線性回歸分析，研究表明人工智能素養(yǎng)與人工智能意識(shí)、知識(shí)、技能、倫理和成長(zhǎng)支持之間存在顯著的正向關(guān)系。具體來說，人工智能素養(yǎng)的提高與這些因素的增強(qiáng)呈正相關(guān)，意味著教師的人工智能素養(yǎng)越高，他們?cè)谶@些領(lǐng)域的意識(shí)、知識(shí)、技能和倫理水平也越高。此外，多元線性回歸分析進(jìn)一步揭示了人工智能成長(zhǎng)支持是影響教師學(xué)習(xí)投入意愿的關(guān)鍵獨(dú)立因素，表明人工智能成長(zhǎng)支持的增加能顯著提升教師的學(xué)習(xí)投入意愿。因此，學(xué)校應(yīng)提供更多的人工智能成長(zhǎng)支持，以促進(jìn)教師的專業(yè)學(xué)習(xí)和發(fā)展。依據(jù)上述結(jié)果，本文對(duì)提升全學(xué)科教師人工智能素養(yǎng)提出以下建議。1.提高終身學(xué)習(xí)意識(shí)在“人工智能+教育”實(shí)踐中，教師急需提升智能技術(shù)素養(yǎng)以應(yīng)對(duì)教育挑戰(zhàn)[5]。調(diào)查顯示，盡管中小學(xué)教師對(duì)人工智能持積極態(tài)度，但在相關(guān)知識(shí)和技能上存在不足。在多元回歸分析中，教師自我學(xué)習(xí)投入對(duì)于教師智能素養(yǎng)的影響數(shù)值為0.187，僅次于學(xué)校教師管理制度。由此可見，教師自我學(xué)習(xí)投入對(duì)于教師智能素養(yǎng)水平的提高具有重要意義。因此，教師需加強(qiáng)智能教育素養(yǎng)，整合學(xué)科與信息素養(yǎng)，利用技術(shù)促進(jìn)學(xué)生智能素養(yǎng)提升[6]；同時(shí)應(yīng)關(guān)注人工智能發(fā)展，掌握相關(guān)軟件和設(shè)備，熟悉人工智能解決問題的方法，并與學(xué)科知識(shí)融合；教師還需運(yùn)用現(xiàn)代教育工具，創(chuàng)新教學(xué)方法，培養(yǎng)計(jì)算思維和數(shù)據(jù)分析能力，以優(yōu)化教學(xué)實(shí)踐[7]。同時(shí)教師必須同時(shí)關(guān)注教學(xué)改革的現(xiàn)有“難點(diǎn)”和未來技術(shù)發(fā)展的可能風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)治理的關(guān)口前移，提高通用人工智能（AGI）賦能教師教育教學(xué)改革的效能[8]。2.完善人工智能素養(yǎng)培訓(xùn)體系2024年，教育部確定了184個(gè)中小學(xué)人工智能教育基地，通過在各省市學(xué)校試點(diǎn)，人工智能教育在中小學(xué)已然邁入“