智能时代大学生信息素养影响因素的实证研究

曾丽芳,杨同华

(江西农业大学,江西 南昌 330045)

随着科学的发展、技术的进步,人工智能(artificial intelligence,AI)20年即席卷全球,人类逐步进入到智能时代。我国近几年来也努力打造“信息智能”,以提高信息化、智能化发展水平来提升国家的经济地位。在人工智能的作用与领导下,人类的医疗、航空、商业、农业等都发生了翻天覆地的变化,传统的生产方式与工作方式逐渐被智能机器的智能化生产所取代,工作效率得到了极大提升。2016年5月发布的《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》中特别强调了人工智能技术在各行各业发展中的巨大应用价值,并将人工智能技术作为推动创新型国家和世界科技强国发展建设的主要动力。[1]2017年艾媒咨询发布的《2017年中国人工智能行业白皮书》中提出:“联结人与信息之间的信息流是信息化社会中的人类生活、交往以及进行其他社会性活动的基础,人工智能恰恰是构建信息流的关键。”[2]2017年国务院印发的《新一代人工智能发展规划》中明确指出:“要推动人工智能与神经科学、认知科学、量子科学、心理学、数学、经济学、社会学等相关基础学科的交叉融合,实行全民智能教育项目,突破人工智能+教育的应用。”[3]2018年发布的《教育信息化2.0行动计划》则明确指出智能环境带给教育理念、文化以及生态的影响,强调提升智能时代下师生的信息素养,推动智能信息技术与教育的深度融合。[4]在此背景下,人类的思维方式也将得到突破性的转变,在加快全国信息化、智能化的进程中,教育信息化被寄予厚望,信息素养将向着智能素养转型。

一、概念界定与问题提出

1.智能时代下大学生信息素养的新定位

美国信息产业协会主席Paul Zurkowski在1974年最早提出了信息素养的概念,认为“信息素养(information literacy)的本质是应对信息化社会的一种基本能力”[5]。1989年美国图书馆学会(American Library Association)提出信息素养包含文化素养、信息意识和信息技能三个层面。[6]随着信息社会的发展、智能时代的来临,信息素养的内涵不断丰富、要求不断提升,顺应智能时代的变迁和国家发展的需求,很多学者对人工智能技术下的信息素养进行了转型和定位。陈凯泉等认为，“培养符合智能化社会需求的创新人才,需具备良好的计算思维、编程能力和对智能化社会的深度认知”[7]；方佳诚则提出,智能时代下应该将信息技术的核心素养定义为信息意识、数字化学习与创新、计算思维与社会责任四个方面,且计算思维能力是信息技术学科的核心关键能力[8];汪明结合智能时代的新要求与新特点来建构智能素养,认为它是指能够科学认识人工智能背景的智能知识、积极利用智能技术的智能能力以及遵循人工智能伦理道德的智能情意三个方面[9]。凡此可以看出人工智能技术的发展为信息素养注入了新的动力和源泉,我们应该站在智能时代的背景下重新考量信息素养的内涵。

大学生信息素养是教育信息化发展的新内容,是指利用现代信息技术和人工智能技术来促进其专业发展,并形成信息技术知识和信息技术能力。社会发展变化如此之快,对于大学生信息素养的定位应该结合当下人工智能的时代背景——智能时代背景既对大学生的信息素养提出了更高的要求,但智能时代的信息技术为大学生的学习生活创造了便捷性、丰富性。因此,结合上述文献分析,本文认为智能时代下的大学生信息素养是指能够符合智能时代的发展需求,具备充足的信息技术知识和智能技术知识、发展创新型思维并积极主动地利用该知识和技术来解决学习生活中遇到的实际问题，主要包含智能知识(intelligent knowledge)、计算思维(computing thinking)、编程能力(programming ability)和智能伦理(intelligent ethics)四个方面。这是对当下信息技术核心素养的补充扩展。2017年底教育部颁布的《普通高中信息技术课程标准(2017 年版)》明确指出，信息技术核心素养包括信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任几个层面[10],这不仅是对信息技术基础知识的学习需要,还是对信息技术学科所固有的知识体系、方法途径等的学习需求,更促使学生在未来社会发展道路中具备解决问题的综合品质和能力。本文所提出的大学生信息素养四个维度正是在此基础上的进一步发展,并对该核心素养进行了补充，其中智能知识是指对人工智能技术的基本了解和正确认知,明白其技术特点、应用范围等,并能够对人工智能有较强的敏感性[9];计算思维是指一个明确问题和制定解决方案的思维过程,由此解决方案就可以表示为能够被信息处理有效执行的形式[11],包括算法思维、评估、分解、抽象、归纳五个核心维度[12];编程能力是指学生拥有一定基础的编程知识,如C++、Python、Java等语言知识,并能够借助编程知识完成协作性问题、解决复杂性计算[7];智能伦理是指遵守人工智能的伦理道德,能够悦纳人工智能[9]。

2.问题提出

智能时代,信息技术风起云涌,使得获取信息的方式变得更加便捷,通过机器就能实现口语化的信息查找,大大降低了用户获取信息的效率与门槛。但是,信息技术与智能机器的过快发展,造成了大部分人的认知滞后,跟不上信息技术进步的步伐。智能时代,信息技术环境和获取信息的渠道都发生了翻天覆地的变化,在此背景下,大学生的信息素养受到了哪些因素的影响?又如何来提高大学生的信息素养?

已有文献提出信息技术环境对学生的信息素养有着至关重要的影响作用[13],良好的信息化网络环境能够推动学生的素养发展,长期浸染于数字化、智能化的信息技术环境对大学生的信息获取、思维能力等有所帮助,因此,我们将智能时代下的大学生所处的信息技术环境作为其信息素养的影响因子之一。除此之外,方佳诚在其初中生信息素养的研究中验证了思维能力、想象能力等个人特质会影响初中生的计算思维能力。[8]因此,个人特质也可能是大学生信息素养的影响因素之一。综上,本研究以智能时代背景为研究视角,尝试探索外在的信息技术环境、内在的个人特质与大学生信息素养之间存在的复杂影响关系,厘清影响路径，建立影响因素模型并使用结构方程模型(SEM)进行验证性因素分析,找出智能时代下大学生的信息素养影响因素模型。其中,大学生所处的信息技术环境是指:在学习与生活中对大学生信息素养所产生的各类信息技术环境,包括学校信息化资源配置情况、信息技术课程、网络新媒体信息的传播、共生群体的网络行为等;大学生的个人特质则指:大学生在智能教育背景下对其信息素养产生影响的特征与品质,包括学生的想象能力、思维能力以及操作能力等。

二、文献梳理与研究假设

文献调研发现大学生的信息素养受内在和外在多方面的因素影响,其中网络环境及个人特质是典型的影响因子。在内在的个人特质层面,诸多专家学者指出思维能力、想象能力等对信息素养具有直接的影响作用,思维能力、想象能力等一些个人特质伴随着个人的成长,能够影响到学习者的学习能力、行为习惯以及处事方式等。计算思维能力作为学习者学习成长的一部分,其提升能力很大程度上受到个人特质的制约。方佳诚在其实证研究中证明了中学生自身已有的信息技术能力、思维能力以及操作能力等能够显著影响他们的计算思维能力[8];罗海峰等在其研究中提出通过培养学生的心智模型来提升学生的计算思维能力[14];彭辉等认为培养学生想象力的情景化教学设计可以影响学生计算思维的发展[15]。由此分析,我们可以了解到个人特质与计算思维之间存在着相关性。

此外,编程能力作为智能时代学习过程中必备的能力,要求较强的逻辑思维能力和数学知识的支撑,思维能力、想象能力等能够支撑语句的条理逻辑性和编程的开发。宁琴芳探讨了个体的操作能力、想象能力等个人特质与学生编程能力的关系,建议通过培养学生的操作兴趣以及想象力来提升编程能力[16];张子仪指出逻辑思维能力作为编程学习重要的前提条件,能够影响到学生编程能力的发展[17];麦子君在其研究中提出编程离不开对语句的逻辑分析和表达,清晰的逻辑思维能够帮助学生抓住关键,促进编程能力的发展[18]。由此分析,思维能力等个人特质会支撑编程能力发展。因此,本研究提出如下假设:

H1：大学生的个人特质(PT)显著影响大学生的计算思维(CT)；

H2：大学生的个人特质(PT)显著影响大学生的编程能力 (PA)。

在信息技术环境层面,关于对大学生信息素养影响的讨论居多。不同的信息技术环境,会造成学生信息接收不同,从而导致信息知识水平的差异,影响学生主动获取、运用信息的意识和观念。[19]随着信息技术环境在生活、社会、教育中的逐渐深入化,人们对网络信息的认知、搜寻呈现出动态的交互关系,且网络空间可以促进信息知识的扩散与传播。[20-21]郭梦欣还在其研究中发现微博、微信等社交网络对高校教师和学生群体的价值观认知体系有着深刻的影响[22];王照忠提出充分利用丰富的网络资源, 能够提升学生的信息知识和信息道德等信息素养,同样完善的信息化资源可以相对提升学生的智能知识和智能伦理的水平,促进其对智能素养的认知[23]。

此外,个人所处的信息技术环境也会影响到其想象力、思维能力以及操作能力对信息素养的影响作用,具有一定的调节效应。如生活在北上广地区的学生,网络发达、信息资源较丰富,他们的计算思维、编程能力较强;生活在偏远地区的孩子,网络的封闭性以及信息资源的缺乏,导致他们即使拥有丰富的想象力、敏捷的操作能力,信息素养也难免较落后。综合上述发现,信息技术环境会影响个人的信息素养,并在个人特质与信息素养间起到调节作用。因此,本研究提出如下假设:

H3：大学生所处的信息技术环境(ITE)显著影响智能知识 (IK)；

H4：大学生所处的信息技术环境(ITE)显著影响智能伦理(IE)；

H5：大学生所处的信息技术环境(ITE)对个人特质(PT)和计算思维(CT)的关系存在显著的调节效应；

H6：大学生所处的信息技术环境(ITE)对个人特质(PT)和编程能力(PA)的关系存在显著的调节效应。

此外,还有相关研究发现,信息素养中的计算思维与编程能力存在一定的相关关系。一直以来,编程和计算一直紧密相关,在编程开发的过程中需要深厚的数学知识和计算能力的支撑。近年来,许多专家学者研究编程教学来提升学生的计算思维能力,如蒋希娜通过设计编程游戏来培养学生的计算思维[24];张子仪以编程课程教学来培养学生逻辑思维能力[17];刘杰还在其研究中发现:适当引入编程游戏,有助于启发学生的计算思维,并能够促进他们对程序设计方法和思想的理解[25]。由上述研究我们发现,编程能力与计算思维能力有着一定的因果关系。因此,本研究提出如下假设:

H7：大学生的编程能力(PA)能够显著影响大学生的计算思维(CT)。

基于上述研究假设,本文构建了智能时代下大学生信息素养影响因素的假设模型(图1)。

三、问卷编制与数据分析

1.测量问卷的编制

(1)问卷设计与发放。为了更好地了解智能时代大学生的信息素养水平和影响关系,本文采用结构化调查问卷来进行测量。问卷参考了陈凯泉等专家学者研究文献中的指标维度和测量量表,再根据本文研究的需要进行适当修改,经专家讨论后形成适合本研究的测量维度和调查问卷(表1)。题项除了个人基本信息外,其他选项均采取克里特5点测量法,从1到5分别表示“非常不同意”到“非常同意”。在预调查中,该问卷已被证实具有良好的信效度以及区分度,适合用于调查智能时代下大学生的信息素养水平。

表1 测量问卷的设计

本研究采用抽样调查的方式进行调研,通过发放调查问卷来搜集数据,选取对象覆盖了广东、重庆、四川、江苏、浙江、湖南、江西等省市高校的在校大学生。通过问卷星平台共发放电子调查问卷286份,除去同一IP、所有选项相同的无效问卷,共得到有效问卷255份,有效回收率为89.1%,确保了问卷的回收率与可信度。

(2)问卷的信效度检验。信度分析是一种测量评价体系是否具有一定稳定性和可靠性的有效分析方法,可以用来评定问卷的整体可信度和可靠性。[26]总量表的cronbach’s α系数在0.8以上，表明问卷可靠性良好。通过SPSS对问卷量表的数据进行检验,得出问卷量表整体的cronbach’s α系数值为0.927,各维度的α系数值最高是0.890,最低是0.765,各维度的α系数值均高于0.7,说明问卷量表的信度质量水平较好,具有很好的内部一致性。

问卷的结构效度是指测量结果体现出来的某种结构与测值之间的对应程度。[27]拟通过因子分析来检验该问卷的结构效度,当KMO值大于0.6时,该问卷便可通过因子分析中的因子载荷系数值、累积方差解释率等指标来检测该问卷有效性水平。采用SPSS软件测量得出问卷量表的KMO的值为0.867,显著性为0.000<0.05,因此该量表适合进行因子分析,其中因子分析所得的各项指标值汇总如表2所示。从表2可以得到,因子2、3、5的因子载荷系数绝对值均大于0.5,因子1、4、5中只有个别题项的系数值略小于0.5,说明整个问卷的选项和因子有对应关系,并且在研究中确认了6类因子(维度)的观测变量在所属类别的负荷量较好,在其他类别的负荷量皆低于0.5,与预期相符;通过巴特球形检验,累积方差解释率值为65.319%,大于50%,说明6个维度可以提取出大部分题项信息。综合上述分析,表明该测量量表和研究数据具有良好的结构效度水平。

表2 效度分析表

2.结构方程模型的验证分析

(1)模型的识别与信效度分析。根据本研究提出的理论模型,绘制最终用于实证研究的结构方程模型,如图2所示。对结构方程模型进行验证性分析,根据二指标法则,SEM模型符合上述所说的4个条件,满足识别的充分条件;根据t规则,SEM模型中有31个测量指标,q(q+1)/2=496,模型需要31个因子载荷、31个测量指标的误差方差,9个回归系数, 2个因子间相关系数以及5个结果变量的残差,共需要78个参数t,远小于496，因此,SEM模型满足模型识别的必要条件。由此总结:该模型符合模型识别的充分必要条件,是可以接受识别的。

进一步检验结构方程模型的信效度,通过验证性因子分析,结果见表3。参考结构方程模型各项的标准值[28],再对比本次研究所得的数值进行分析。其中每个因子的组合信度CR值都大于0.7,平均方差萃取AVE值基本大于0.5,说明模型的聚合效度较好。另外,表格中斜对角线为AVE平方根值,其余为相关系数值,每个因子AVE根植均大于该因子与其他因子的相关系数,且AVE根植最小为0.683,大于因子间最大的相关系数0.682,说明区分效度较好。

表3 结构方程模型的验证性因子效度分析指数

在达到模型识别和信效度良好的基础上进一步对该模型进行数据拟合检验,发现适配度指标略有不足,利用AMOS软件的模型修正功能对模型进行了适当的修正,进一步分析得出表4。从表4的适配度指标测量结果发现,RFI值和AGFI微弱偏低于标准值,其他各项适配度指标的测量值都达到标准值。因此,结构模型的拟合度较好,可以接受。在SPSS软件分析中已经得出该模型的α系数值为0.927,KMO的值为0.862,维度测量模型的潜在变量的信度指标都比较高,结合上述分析可得该结构方程模型的拟合优度较好。

表4 大学生信息素养影响因素模型的适配拟合指数

(2)结构方程模型的分析。在符合SEM模型的拟合效果的前提基础上,再一次利用AMOS软件进行数据分析,得出图3的模型路径图,以及表5的假设检验结果表。在表5中,SE值表示标准化系数,CR值和P值用来测量参数关系之间的显著程度,当P<0.05,且CR>1.96时,达到模型的显著性要求、假设成立。

假设1中,个人特质对计算思维,P值为0.005,小于0.05,且CR值为2.807,大于1.96,所以达到模型的显著性要求,因此假设1成立,想象能力、思维能力、操作能力等个人特质能够显著影响大学生的计算思维,并且标准化系数为0.124.

假设2中,个人特质对编程能力,P值为0.245,远大于0.05,且CR值为1.168,小于1.96,不满足模型的显著性要求,因此假设2不成立,想象能力、思维能力、操作能力等个人特质不能够显著影响大学生的编程能力。

假设3中,信息技术环境对智能知识,P值为0.000,远小于0.05,符合模型的显著性要求,因此假设3成立,大学生所处的信息技术环境能够显著影响他们的智能知识。

假设4中,信息技术环境对智能伦理,P值为0.000,远小于0.05,满足模型的显著性要求,因此假设4成立,大学生所处的信息技术环境能够显著影响他们的智能伦理,影响他们对人工智能的看法和悦纳,且信息技术环境对智能伦理的影响程度稍大于对智能知识的影响程度。

假设5中,检验信息技术环境对个人特质和计算思维的关系是否存在显著的调节效应。根据调节效应检验步骤:①对自变量X和调解变量Z进行标准化处理得到ZX和ZZ,并且得到交互项ZX*ZZ;②进行分层回归分析,自变量X对因变量Y的回归分析、调节变量Z对因变量Y的回归分析,以及交互项ZX*ZZ对因变量Y的回归分析;③ 进行调节效应检验,交互项显著则有调节效应,反之则无调节效应。[29-30]在表5中,信息技术环境对计算思维,P值为0.000,远小于0.05,符合模型显著性的检验,交互项(个人特质*信息技术环境)对计算思维,P值为0.000,远小于0.05,且CR值为4.211,远大于1.96,也符合模型的显著性要求,因此假设5成立,信息技术环境对个人特质和计算思维之间的关系存在显著的调节效应。

表5 研究假设检验结果表

假设6中,检验信息技术环境对个人特质和编程能力的关系是否存在显著的调节效应。同理,在信息技术环境对编程能力中,P值为0.659，大于0.05,未能够满足模型的显著性要求;交互项(个人特质*信息技术环境)对编程能力中,P值为0.474，也大于0.05,未能够满足模型的显著性要求,因此假设6不成立,信息技术环境对个人特质和编程能力之间的关系不存在显著性的调节效应。

假设7中,编程能力对计算思维,P值为0.000,远小于0.05,CR值为4.211,大于1.96,满足模型的显著性要求,因此假设7成立,大学生编程能力能够显著影响其计算思维能力。

注:←代表变量间因果方向;SE表示标准化回归系数;CR表示临界值,即t值。

四、研究结论与建议

本研究通过对信息素养的文献梳理,提出了智能时代大学生信息素养影响因素的结构方程模型,利用AMOS进行检验,厘清了个人特质、信息技术环境与信息素养之间的影响关系。实证研究表明,大学生信息素养受到内在个人特质的影响,同时外在信息技术环境也会影响到大学生信息素养的发展。在内在个人特质层面,想象能力、思维能力以及动手操作能力等,会显著影响大学生计算思维的发展,这些能力较强的学生,他们的计算思维能力也会较高;在外在个人特质层面,信息技术环境能够显著影响大学生人工智能知识以及伦理的发展,学校对信息技术环境的建设和引导,能够在一定程度上培养学生的智能知识与伦理;除此之外,编程能力也会显著影响学生的计算思维,编程能力较强的学生,他们的计算思维能力也较强。鉴于本文得出的研究结论,提出以下建议:

1.开设创造性课程来提升学生的创造力

学校是培养学生的重要阵地,学生的信息素养能否得到提升,学校的培养和引导起着至关重要的作用。因此,学校院系可以根据学生的专业特色设置动手性强、启发性强的创造性课程,充分发挥学生的创造力、思维能力、想象力以及动手操作能力,从而开发学生的计算思维能力,加快智能时代下大学生的成长步伐。

2.提升学校的信息技术环境

良好的信息技术环境能够熏陶学生的信息技术情感,并从信息技术网络中获取知识与能力。一方面,国家和学校应该加强校园的信息技术环境建设,走进学生的学习环境、生活环境,创设“健康创新”的信息技术网络环境,在信息技术环境中潜移默化地输入学生对人工智能知识、人工智能理论的认知;另一方面,学校也应该加强对信息技术网络的监管和引导,提升网络安全的防范系统,避免学生沉浸网络游戏等负面领域,营造安全、良好的大学生信息素养支撑环境。

3.重视信息技术类的课程开设

智能时代的来临,要求普及全民的信息技术知识与能力,打造信息技术“全民军队”。如今,各个专业的学生都要求掌握一些编程语言,但从调查数据来看,大学生对编程能力的掌握还是非常薄弱,尤其是农林、历史、艺术等与理工学科相差甚远的专业的学生。因此,学校应该普及相关编程课程的开设,如C语言、Python语言等基础编程语言课程;同时,还可以将C语言等级证书等相关编程语言等级证书纳入学分认证和奖助学金考核范围内,以此来提高学生的编程学习,进而开发学生的计算思维。