基于教师培训与专业发展视角的人工智能教育与创新人才培养

孙华 郑旭东

摘要：人工智能教育是培养新一代创新人才的重要途径，培养具有人工智能教育素养的高质量教师队伍是提升人工智能教育水平、培养智能时代创新人才的关键。结合人工智能教育未来发展趋势，本文提出了重构人工智能教师培训体系，促进人工智能教师可持续专业发展的建议：更新教育理念，重构培训目标；打造智能环境，支撑精准培训；注重培训分级，创新培训方法；加强效果评价，提升培训效益。

关键词：人工智能；教师发展；教师培训

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1673-7164（2021）06-0115-02

当今世界，科技日新月异，以人工智能为代表的新一轮信息科技革命正深刻改变人类的生活和学习方式，推动社会对人才需求发生巨大变化，从根本上改变了人才培养目标。《新一代人工智能发展规划》提出：“广泛开展人工智能科普活动，在中小学阶段设置人工智能相关课程。”培养一批具备扎实人工智能学科知识和教育教学技能，能胜任智能时代人才培养需求的高水平教师，成为推进新时代人工智能教育的迫切需求。

一、人工智能教育是培养创新人才的重要途径

习近平总书记在致2019年国际人工智能与教育大会的贺信中指出：“把握全球人工智能发展态势，找准突破口和主攻方向，培养大批具有创新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。”[1]《新一代人工智能發展规划》提出把握人工智能发展新阶段国际竞争的战略主动，把高端人才队伍建设作为人工智能发展的重中之重[2]。如果说高端人才队伍是人工智能人才培养金字塔上的塔尖，那么在中小学阶段开展人工智能教育，造就大批具备人工智能素养的新人，则是一项拓宽金字塔基座的基础性工作。

伴随着人工智能时代的到来，知识的更迭更加迅速，人们获取信息的渠道更加多样，人机交互更加协同，教育将更加关注人的创新能力、自主发展和社会参与能力[3]，尤其是解决复杂问题和适应不可预测情境的高阶能力[4]。当传统意义上人才培养的“3R”（读、写、算）能力架构不能满足社会发展和生存需要时，包括沟通能力、团队协作、批判性思维以及创造与创新能力的“4C”模型就成为创新人才培养新的目标导向。

培养大批新一代创新人才，人工智能教育肩负着当仁不让的历史责任，为新一代创新人才培养提供了路径。以新一代人工智能技术引领教育变革，创新教育教学和管理体系，是应对新时期创新人才培养挑战的必然选择。教育正在经历一场深层次变革，新一代人工智能在相关学科发展、理论建模、技术创新和工程实践等方面的发展引发链式突破，突出表现在泛在智能学习环境得到深化应用、基于数据的智能管理支撑教育科学决策等多个方面。以人工智能的技术手段支撑人工智能教育的创新实践，培养时代所需的创新人才，成为亟待解决的重大现实任务。

二、教师是人工智能教育培养创新人才的关键支撑

高质量教师队伍对提升人才培养质量具有关键作用。传统意义上对教师能力与素质结构的基本要求包括两部分：学科知识与教学法[5]。进入信息时代后，信息技术工具在教育教学中的应用不断广泛和深入，社会对教师能力与素质结构的要求又加入了信息技术应用这一维度，从而构成“整合了技术的学科教学知识”，即TPACK（Technological Pedagogical Content Knowledge）这一信息时代教师专业发展的新框架[6]。基于TPACK这一新框架，新一代人工智能教师不仅需要具备扎实的人工智能及相关学科领域的专门知识、学科教学法知识，还要能够驾驭包括人工智能在内的各种信息化教育教学手段，特别是能够利用人工智能的技术手段，不断创新人工智能教育的模式与方法。

利用人工智能的技术手段从事人工智能教育，要求人工智能教师必须具备基本的人工智能教育素养。具体来说，主要包括与多样化教育场景相匹配的人工智能意识、人工智能知识、人工智能技术应用能力，同时还要恪守人工智能的伦理道德与安全准则。在当前的教育实践中，人技协作、人机共教作为重要发展方向，推动着智能时代的教师角色定位不断转换和能力持续更新。由于人工智能技术让教师从相对低端的智力劳动和体力劳动中解放出来，包括批改作业、日常答疑、批量组卷等在内的繁重简单劳动被技术代替，识记、理解、应用方面的知识传授职能可以越来越多地借助技术完成，教师便从知识的传授者成为学习活动的组织者、参与者和引导者。从这一意义上来说，人工智能教育素养的提升是智能时代高水平人工智能教师队伍建设的必由之路。

三、培训创新促进人工智能教师专业发展策略

人工智能教育素养提升和高水平人工智能教师队伍建设离不开高水平的教师培训。本文提出重构人工智能教师培训体系的几条策略，以切实提升培训质量，促进人工智能教师可持续专业发展，进而更好地推动人工智能教育实践，实现培养新一代创新人才培养的目标。

（一）更新教育理念，重构培训目标

高素质人工智能教师队伍建设，首先要确立新的人工智能教育理念。用人、工、智、能这4个字可以重新诠释人工智能教育的新理念：“人”意味着人工智能教育必须以人为本，以促进学生发展作为根本出发点；“工”意味着技术赋能，即要在人工智能教育实践中利用人工智能技术；“智”意味着人工智能教育要尤其关注认知发展这一学校教育的主要方面；“能”意味着人工智能教育要坚持素质教育增进学生的创新精神与实践能力这一基本目标导向。高校应以“整合了技术的学科教学知识”（TPACK）作为基本框架，结合人工智能领域的最新前沿进展，重构人工智能教师培训的目标体系，形成一系列可观察与可测量的培训目标，将人工智能知识、能力与素养贯通式的提升作为重心，增强教师的人工智能技术运用水平和教育教学创新能力。

（二）打造智能环境，支撑精准培训

高校应注重发挥人工智能技术自身的优势，以人工智能的方式培养新一代人工智能教师队伍，通过人工智能技术在教师培训环境构建过程中的全方位应用，对培训进行动态监测，辅助科学决策，进行精细管理，开展精准培训。首先，高校可利用各种人工智能的技术手段，打造智能化的培训环境，实现物理空间和虚拟空间的融合，为参训教师提供智能化的学习工具，优化人工智能教师教育的基础环境。其次，借助人工智能技术开发智能化、泛在化的学习平台和教辅工具，提供基于虚拟现实技术的场景化、沉浸式培训学习资源，优化参训教师的学习体验。此外，高校还需利用大数据、物联网等技术手段，对教师在教学、开展科技活动、教研、管理等方面的数据进行伴随式静默采集，并利用学习分析技术形成教师个体和群体画像。这样一方面可以促进培训管理的精细化，为培训内容与培训活动的设计提供基础的数据支撑，还可以在培训过程中为参训教师提供精准的支持服务。

（三）注重培训分级，创新培训方法

高校可结合中国科协和教育部门的各级各类教师培训项目，按照国家示范、省市统筹、区县负责、学校自主、全员参与的实施路径，采取校本研修、区域研讨、教师选学等多种方式，进行人工智能教师的全员培训，全面增强教师开展人工智能教育的能力，加强培训成果向教学实践的应用转化，促进人工智能教学、比赛、教研和培训的常态化协同。以区域为单位，高校可组建“骨干引领、学科联动、团队互助、整体提升”的人工智能教师研修共同体，加强隐性教学知识与经验的共享与传递；以人工智能及相关学科教学为核心，以实际问题为导向，以专题研修为抓手，推进人工智能教育相关软硬件设备和数字资源的常态化应用培训；关注不同层次的人工智能教师专业发展的多样化需求，让不同层级的人工智能教师参与不同层次的培训，设置相对应的培训目标，安排不同的培训内容，采取不同的培训形式，增强培训的针对性和个性化；促进人工智能教师培训体系的多样化发展，注重不同层级培训体系的相互衔接与协同；利用“互联网+”汇聚人工智能教师培训的优质资源，建立中小学校优秀教师、高校学科专家、省市县活动骨干“多体联动”的人工智能教师培训队伍，形成“个人-学校-社区”三者相互支撑的培训共同体，为参训者提供多层次的培训服务。

（四）加强效果评价，提升培训效益

高校可建立以现代信息技术为支撑，基于证据的人工智能教师培训评价体系，推动人工智能教师培训的评价从注重结果评价到结果评价与过程评价相结合，从基于小样本数据或片段化信息的推测转向基于全方位、全程化数据的证据性决策；利用互联网、大数据等技术，对人工智能教师培训进行全过程、全方位的过程监控与质量管理，不断提高培训效果评价的便捷化、科学化和智能化水平，增强针对性和实效性，避免给参训教师增加负担，干扰正常培训秩序；利用大数据和学习分析技术开展大规模、长时程、全样本的人工智能教师培训评价，通过对多维度、大数量培训数据的深度挖掘与科学分析，形成“全样本数据+复杂模型+归纳分析+可视化反馈”的培训评价新模式。

参考文献：

[1]中华人民共和国中央人民政府.习近平向国际人工智能与教育大会致贺信[EB/OL].（2019-05-06）[2020-12-11]. http：//www.gov.cn/xinwen/2019-05/16/content_5392134.htm.

[2]中华人民共和国教育部.国务院关于印发新一代人工智能发展规划的通知[EB/OL].（2017-08-30）[2020-12-15]. http：//www.moe.gov.cn/s78/A16/s5886/xtp_left/s5895/2017 08/t20170830_312730.html.

[3]杨宗凯.以信息化全面推动教育现代化：教育技术学专业的历史担当[J].电化教育研究，2018（01）：5-11.

[4]张华.论核心素养的内涵[J].全球教育展望，2016，45（04）：10-24.

[5]Shulman，L. Knowledge and Teaching： Foundations of the new Reform[J]. Harvard Educational Review，1987，57（01）：1-23.

[6]Koehler，M.，& Mishra，P. What is Technological Pedagogical Content Knowledge（TPACK）[J]. Contemporary Issues in Technology and Teacher Education，2009，9（01）：60-70.

（責任编辑：向志莉）