人工智能时代中小学教师信息化教学能力发展现状与提升策略*

何文涛 庞兴会 朱 悦 阮高峰 石 倩

（浙江师范大学 浙江省智能教育技术与应用重点实验室，浙江金华 321004）

引言

随着人工智能技术的迅猛发展，智能技术产品在教育中的应用逐渐增多，且优势日益凸显。为适应智能时代的教学要求，教育部于2018年印发了《教育信息化2.0行动计划》，用来指导我国教育信息化建设。教育信息化2.0本质上是教育信息化1.0的转化升级[1]，而教育信息化1.0时代已基本完成“起步”与“应用”两个阶段，故进入教育信息化2.0时代后，工作重心转移到“融合”与“创新”两个新阶段[2]。实现教育信息化2.0的关键，在于教师是否具备基本的信息化教学能力，是否持续推进人工智能、大数据测评等新技术的教育应用。因此，教师不能只局限于常规的信息技术使用，还要在原有基础上融合智能技术，进一步创新学科教学。但是，当前大部分教师并不完全具备智能时代的信息化教学能力，这就需要迫切提升中小学教师的信息化教学能力[3]。2019年，教育部发布《关于实施全国中小学教师信息技术应用能力提升工程2.0的意见》[4]，期望通过整校推进的方式全面提升教师运用现代信息技术进行教学的能力。为了更好地提升教师的信息化教学能力，需要掌握教师信息化教学能力的发展现状与存在的问题。

目前，针对教师信息化教学能力的现状调研，研究内容多聚焦于“互联网+”时代教师利用网络学习空间与资源的教学现状[5]，而对智能时代教师利用智能技术进行教学创新的现状关注较少；从地理位置来看，相关调研大多集中在少数民族[6]、农村[7]等欠发达地区，而对经济发达地区研究较少。但无论是智能产品的教育投入，还是智能技术的教学应用，经济较发达地区均走在全国的前列。调研经济发达地区教师的信息化教学能力现状和发展经验，对于提升全国中小学教师的信息化能力更具借鉴意义。基于此，本研究尝试通过调研人工智能时代经济发达地区中小学教师的信息化教学能力现状，揭示教师信息化教学能力发展中存在的问题，并总结可供借鉴的发展经验，为探究人工智能技术与教师教育教学的融合路径提供参考。

一 研究设计

1 问卷设计

本研究基于已有的研究成果（如信息化教学的影响因素[8][9]、信息化教学的能力结构[10]），结合《师范生信息化教学能力标准解读》《中小学教师信息技术应用能力标准（试行）》等文件[11]，编制了人工智能时代中小学教师信息化教学能力的调查问卷，内容涉及教师的基本信息、教师的信息化教学能力、教师对提升自身信息化教学能力的建议、教师对改进信息化教学培训的建议四个方面。其中，教师的信息化教学能力包括信息素养、常规技术教学能力和智能技术教学能力三个维度，采用李克特五级量表（非常差=1，比较差=2，一般=3，比较好=4，非常好=5）进行评分，如表1所示。

表1 人工智能时代中小学教师信息化教学能力的调查维度

2 研究对象

本研究的调查对象为175所学校的教师，大部分来自北京和浙江地区，基本覆盖了各学段的所有学科，其中以语、数、英三大主科为主。调查问卷通过问卷星发放，共回收问卷1405份，将花费时间少于200秒且选择单一的问卷剔除后得到有效问卷1224份，有效率达87.1%。

3 问卷的信效度检验

经过多次测试调整，得到的调查问卷整体效度Cronbach’s α值为0.909。调查问卷回收后，问卷的可靠性Cronbach’s α值为0.940，基于标准化项的Cronbach’s α值为0.913；信息素养、常规技术教学能力、智能技术教学能力三个维度的Cronbach’s α值分别为0.936、0.962、0.975；KMO检验值为0.934、接近1，球形检验的显著性无限接近于0。上述数据表明，调查问卷的信效度较好。

二 人工智能时代中小学教师信息化教学能力现状分析

1 教师意识态度整体特征分析

本研究采用EXCEL对调查问卷数据进行统计，结果显示：对于课堂教学中人工智能技术的使用，75.65%的教师表示支持，23.77%的教师保持中立，0.57%的教师表示反对。在需求方面，87.25%的教师需要智能技术辅助课堂教学，10.54%的教师表示无所谓，仅有2.21%的教师不需要智能技术辅助课堂教学。在有用性方面，66.91%的教师认为人工智能对教师教学有积极影响，19.12%的教师认为没有什么效果，11.85%的教师认为非常有效，2.12%的教师认为影响较差。持积极态度的教师认为智能技术可以辅助教学，提高教学效率；而持消极态度的教师认为人工智能技术并没有提高学生的学习效果，反而会削弱人类思维的发展。例如，虚拟现实虽能逼真地展现几何图形，但会导致学生三维空间想象力退化，违背教育伦理。

2 教师信息技术应用经验分析

教龄与新技术运用的频率交叉分析结果表明，教师使用新技术的频率并不高，学校购买的新设备经常被搁置在一旁。究其原因，68.95%的教师表示不熟悉工具软件，56.29%的教师认为与教学内容相配套的资源不足；近50%的教师认为教学工作多，没有时间用或现有设备无法满足教学需求；少数教师表示领导不关注、不支持；还有个别教师认为是工作时间紧张、来回切换工具容易影响学生、接触人工智能教学设备少、教学平台中学科资源无法下载等原因所致。

教龄与参加智能技术培训频率的交叉分析显示，虽然多数教师认为智能技术能够有效提升教学质量，但教师很少参与智能技术应用的培训。教师的信息化教学知识主要源于同事间的相互学习、入职前的积累或自主学习，而向专业人员请教或来自针对性培训的相对较少。

3 教师信息化教学能力的差异性分析

（1）教师信息化教学能力在性别上存有差异

从表2数据可知，在性别维度上，男教师与女教师在三个能力维度上存在差异：①整体来说，男教师的信息化教学能力优于女教师，这与以往的研究结果一致[14]。②具体来说，男、女教师的信息素养相差最大——男教师的信息素养明显优于女教师；男教师的常规技术教学能力、智能技术教学能力均值虽比女教师高，但男、女教师在常规技术和智能技术的教学能力上的差异并不明显。

表2 性别分组统计

（2）教师信息化教学能力在年龄上差异明显

六个年龄段的教师信息化教学能力在信息素养、常规技术教学能力和智能技术教学能力三个维度上均存在显著性差异，如表3所示。30岁以下教师的信息化教学能力均值高于年长教师，随着教师年龄的增长，其信息化教学能力呈现递减趋势。其中，六个年龄段教师的智能技术教学应用水平整体较低，教师的智能技术教学应用能力有待进一步提升。

表3 各维度在年龄段上的单因素方差分析表

（3）教师信息化教学能力在教龄上差异较小

不同教龄段教师的信息化教学能力自评均值相差不大，如表4所示。大部分教师的自评均值为中等，自评非常好的多是1～5年、6～10年教龄的教师；部分刚入职教师在师范生培养阶段接受过信息技能训练，对运用现代信息技术支持教学比较自信，但入职时间越长，教师技能忘却、懈怠现象越严重，教师的信息化教学自评能力均值呈现出阶段性变化的特点。

表4 不同教龄段教师的信息化教学能力自评表

（4）教师信息化教学能力在地域上差异不明显

通过统计计算市级教师和乡镇教师的信息化教学能力自评数据可知，市级教师和乡镇教师的信息化教学能力自评均值分别为3.06、3.04，标准差分别为0.71、0.673。虽然市级教师自评均值略高于乡镇教师，但两者均是中等水平，差别并不大。由表5可知，在信息素养和常规技术教学能力维度上，市级教师能力均值高于乡镇教师；但是，在智能技术教学的能力维度上，市级教师的能力水平与乡镇教师相差不大。

表5 市级与乡镇学校教师的信息化教学能力比较表

（5）教师信息化教学能力在职称上差异趋同

从职称与教师信息化教学能力自评的交叉分析可知，不同职称的教师大多认为自己的信息化教学能力一般，不同职称级别与信息化教学能力不具有线性增长关系。而从不同职称的教师与使用信息化教学手段原因的交叉分析可知，高级职称的教师多从激发学生的学习兴趣和教学的实际需求出发来考虑是否使用信息技术教学手段，而其它职称级别的教师多是出于参加公开课、优质课评比的需要或是学校的强制要求才去被动使用。

（6）教师信息化教学能力在学科上存在一定差异

从各学科与教师信息化教学能力自评的交叉分析可知，只有少数教师对自己的信息化教学水平感觉较好，而大部分教师感觉一般。在所有学科中，接近20%的政治教师和体育教师认为自己的信息化教学能力较差，44.09%的信息技术教师自评为比较好，但无论年龄大小，信息技术教师的信息化教学能力自评值都高于其它学科的教师。

4 教师对信息化教学培训的建议

依据问卷中教师提出的信息化教学培训建议，本研究绘制了教师对于培训建议的词云图，如图1所示。教师对信息化教学培训的改进建议集中在以下四方面：①在培训内容上，教师普遍表示需要根据教师需求和学校现状，选择适切的、实用的实践操作类主题进行培训，并能够结合学科组织专业人士进行实操指导，而不是搞华而不实的理论传授。②在培训方式上，教师建议根据教师的差异化需求，以在线方式进行分批、分层教学，精准施策，专人定期开展线上培训与答疑，而不是搞集中培训一刀切。此外，教师建议线上培训内容需经过部分学校的先行检验后，再尝试依据不同地区的校情和经费情况逐步进行线上培训。③在培训时间上，教师希望利用寒暑假时间进行脱岗学习，同时增加培训的强度和个性化指导的力度。④在信息化环境方面，教师建议注重农村的教育信息化基础设施建设，尤其是智能教学平台建设的优秀案例，并在培训时重组、优化软件工具，多为教师提供免费的优质软件和各学科切实可用的教辅资料。

图1 教师对于培训建议的词云图

5 教师对于提升信息化教学能力的建议

依据问卷中教师提出的提升信息化教学能力的建议，本研究绘制了教师对提升信息化教学能力的建议词云图，如图2所示。从教师的建议可知，提升教师信息化教学能力可从以下三方面努力：①在信息化环境方面，教师建议政府注重不同学校之间的均衡发展，不能厚此薄彼；学校自身也应加大在学校信息化建设方面的资金投入力度，解决信息化教学的软硬件配备问题。此外，教师还建议技术人员开发实用小程序，重视用于学生数据收集、错题分析等智能工具的研发，以减少教师的重复性事务；同时，还需从实际的教与学需求出发，充分挖掘优质课程，加大学习资源的共享力度。②在能力培养方面，教师建议学校减少与教学无关的活动，让教师能专心参与课例研讨、理论培训与技术实操，并建立以年轻教师为主力的信息化教学能力提升团队，分层次、分阶段、分教龄、分学科进行校本培训，定期邀请专家开展交流活动，同时将培训考核结果与教学绩效挂钩。此外，在培训内容上，教师建议培训者多讲信息技术与学科教学如何融合的实用内容，而不是单讲技术操作或基本理论；同时，还建议设计一些利用智能技术处理突发教学事件的相关活动，以提高教师课堂上的临场应变能力。③在教师自身方面，教师普遍认为需将学习态度从“要你学”转变为“我要学”，只有主动将专业人士的指导和自身教学进行结合，转变原有的教学理念，才能适应智能技术应用的课堂教学与管理模式。

图2 教师对提升信息化教学能力的建议词云图

三 讨论与反思

基于以上关于中小学教师信息化教学能力的分析，本研究得到的结论主要如下：

1 教师的信息化教学能力随年龄增长呈递减趋势

教师年龄和教龄差异分析数据显示，低教龄教师的信息化教学能力明显高于高教龄教师，且不同年龄阶段教师的信息化教学能力之间存在明显差异，教师的信息化教学能力随着年龄增长或教龄增加呈现递减趋势。这是因为新教师多属于新生一代数字原著民，长期在电子产品的“喂养”下，对新技术比较敏感，面对新的教育技术产品能够快速上手，而老教师长时间处于固定的教学环境，常用工具软件的更新频率较低，对学校装配的新设备、新技术接触较少。此外，新型智能技术产品的操作步骤较为繁琐，动手能力稍弱的老教师遇到困难时，如果简单尝试后仍然得不到解决，便容易萌生放弃的念头，对其技术应用的信心打击较大。

2 城市与乡镇教师的信息化教学能力无明显差异

从地域差异分析数据可知，城市教师的信息化教学能力比乡镇学校教师稍强，但两者之间的差距并不大。这是因为北京、浙江等经济发达地区重视乡镇学校的信息化硬件建设和教师信息化教学能力的培养，城、乡学校在硬件方面的差距正在逐渐缩小。但是，信息化教学能力不只是表现为技术的使用水平，更表现为将技术与学科教学进行融合的实际能力。在此方面，教师的自我效能感普遍较低，也缺乏专业指导，即使配有相关设备也很难充分利用。另外，智能技术在教育教学领域的应用在近年来才兴起，教师接触到的人工智能教育产品普遍不多，大部分教师在人工智能技术的使用上都存在一定的困难。即使是接触智能教育产品较多的城市地区，在面对教学中是否引入智能技术的实际问题时，城市教师也多持观望态度，并未真正开始智能技术的教学应用实践。

3 自我效能感不足是信息化教学能力受限的主因

动力来源分为价值实现、经济利益、专业发展等内生动力和任务驱动、竞争压力、社会评价等外在动力两类[15]。但从职称差异分析数据来看，高级教师从教学需求出发主动考虑是否使用信息技术，而其他教师多在外部力量的推动下被迫完成培训任务或技术应用的优质课比赛，教师缺乏持续进修的内在动力，自我效能感不足。

造成教师效能感不足的原因主要有三：①学校评价机制不够完善，区域学校没有明确的能力标准体系，盲目安排教师参加培训但效果欠佳；②工学时长矛盾，教师投入技术应用实践的时间较少，难以体验技术应用促使课堂教学变革的获得感和成就感，降低了教师主动提升自身信息化教学能力的意愿；③学校采购的智能设备与教学活动的相关性不够紧密，实用性较差，加上缺少相关培训，教师在新引进设备的使用上长期存在困难，以至于近一半的教师都不愿接触新引进的智能设备。

4 技术教学应用培训与教师学科教学融合不紧密

从分析结果可知，除了信息技术教师，各个学科教师的信息化教学能力均值处于一般水平，大部分教师信息化教学能力的提升依赖于信息技术应用培训。但相关培训为了按期完成，多采用“召集一堆教师，邀请一波专家”的方式开展，想到什么就培训什么，而较少根据不同学科开发相应的学习资源或培训内容，与学科联系不紧密。与此同时，培训时专家单纯地讲信息技术或只讲理论知识的居多，而较少将信息技术应用与学科教学进行深度融合。此外，培训内容更新速度慢，且存在重复培训的现象。学校强行将学习时长与培训考核成绩绑定，教师也多是赶赶场，刷刷学时，应付了事。培训之后，教师在实际的学科教学中仍然不会操作新技术产品，也难以顺利地将智能技术与学科教学进行有效融合。

5 人工智能的教学应用实效尚未达到人们的预期

虽然教师的信息化教学意识较强，但还是有不少教师不会使用基础智能工具，如运用智能识别工具提取文字、利用智能工具组卷、利用虚拟现实技术设计实验等，而利用智能技术变革教学组织形式的能力更是欠缺。

造成上述问题的原因主要有二：①教师对人工智能的教学应用不熟，教学工作繁重，难以为智能软件的学习单独分配时间；②当前的智能教育产品尚不成熟，产品的智能性还不够明显，未能真正减轻教师的实际负担。大部分教师还处于幻灯片阶段，对疫情期间线上教学中要求使用的相关智能产品多持排斥姿态。即使教师在课堂教学中使用了这些智能产品，也多是只用其中一些单一、基础的功能，距离人工智能技术与课堂教学的深度融合期望相差甚远。

四 人工智能时代中小学教师信息化教学能力提升的策略

基于以上分析结果，本研究认为可采取以下策略来提升中小学教师的信息化教学能力：

1 以教师为中心，形成技术帮扶结对机制

学校创建校本研训团队时，可以让年轻教师，尤其是男教师担任核心骨干，培养其综合能力，为学校信息化管理和信息化教学改革储备人才，形成青年教师与老教师技术帮扶结对机制。同时，学校可以采用多样化培训形式，如线上线下相结合的混合式培训，通过智能实训平台捕获教师在知识技能方面的缺陷，然后利用线上的微课（测试）和线下的个性化指导，针对性地提升教师的信息技术教学应用技能。在实际培训时，学校需多为教师安排操作性和针对性较强的智能技术培训内容，让教师都能够学到实用性的应用技能，以应对线上教学或混合式教学等技术应用课堂的挑战[16]。同时，学校还应关注教师的职前职后培训，按年龄和学科异质分组进行分层次、系统性的培训，灵活安排培训周期，并安排专业人员不定期地进行答疑解惑，保障信息化教学技术服务的持续跟进。

2 借助人工智能，助力优质资源共建共享

无论是城区学校，还是乡镇学校，虽然或多或少都安装了一些智能化设备，但这些设备多被闲置，未能发挥出智能产品应有的教学功能。原因主要在于学校购置的多是智能硬件设施，并没有购买与之配套的相关资源，抑或这些智能产品没有资源库，所需资源需自行开发，而离开了这些配套资源，设备也就丧失了智能性。因此，当下人工智能的教育应用亟需解决配套资源缺失这一关键问题。对此，本研究认为在资源建设方面，需在区、县、校原有资源库的基础上，发挥教师大众和社会各界人士的集体智慧，利用人工智能、云计算等技术进行基础教育资源的众筹共建。在此过程中，教师既是资源的开发者，也是资源的享用者。另外，为改变城乡之间优质教育资源分布不均衡的现状，城市学校可为乡镇教师提供技术体验场，以相互研学探讨，还可应用智能技术与乡镇学校共享优质教学资源库，构建城乡一体化的数字化智能环境。

3 完善考核机制，以赛促练教师专业技能

采用一定的奖惩机制，有助于教师保持持续学习的动力。部分没有职称晋升压力的高级教师，没有动力甚至不愿去学新知识，为此学校可以制定详细的能力培训计划、建立严格的信息化教学能力考核机制[17]。学校应鼓励教师走出课堂，多参与“全国教师信息化教学大赛”、“晒课”等活动，以在活动中不断提升教师的技术应用水平与教学反思能力。在备赛过程中，不仅要充分发挥教师利用信息技术变革课堂教学的带头作用，还要通过课题研究、沙龙讲座、名师工作坊、校本研讨会等活动形式为教师提供支持帮助，以整体推动学校信息化教学的开展。对于成果突出或认可度较高的教师，学校和相关培训部门可给予能力认定或奖励，如利用大数据技术将信息化教学实践认定为教师个人成果，给予优秀学员称号、职称认定加分等奖励来提升教师的自我效能感，激励教师主动发展专业技能。

4 打造智能环境，以点促面引领教师成长

在智能时代，构建符合教与学需求的智能教学环境是当下提升教师信息化能力的必备前提。部分学校虽已装备智慧教室，但这些智慧教室多停留于空间设计（如多屏呈现、可自由移动组合的桌椅）[18]，即使装有师生言语行为的自动化分析设备，但也只是课堂师生行为数据的计量统计，并不智能，故常被教师束之高阁。教师常用的反而是一些零散的、功能单一的人工智能产品[19]，但这些产品对系统化提升教师的人工智能技术教学应用能力的作用有限。因此，打造智慧环境时可以先从教师素质较高、硬件配备相对完善的城区学校进行试点，通过试点探索智慧环境建设方案、总结先进教学模式和信息教学能力提升经验，为教师群体的信息教学能力培养先行“排雷”，再全面铺开推广，以点促面地加快“人工智能+教师”队伍的建设。

5 聚焦技术应用，构建教学能力发展框架

教师信息化教学能力的提升，需要信息化教学能力发展框架的指导——该框架不仅规定了教师应用技术的影响因素及其应具备的教学设计能力、教学实施能力和教学评价反思能力，还提供了教师信息化教学能力培养的大致路径，而这些内容是培养、发展教师信息化教学能力的前提。但是，现实中的信息化教学培训主题要么来自一线学校需求，要么根据省厅红头文件而定，培训内容相对随意，而且培训方案的制定者也多是一些培训机构的文职人员，并不具备教师专业发展的理论知识，致使以往教师的技术应用培训难成体系或重复培训，收效甚微。究其原因，主要在于信息技术应用的培训过程中长期缺失信息化教学能力发展框架。可见，促进人工智能时代教师信息化教学的专业发展，信息化教学能力发展框架的构建刻不容缓。