AI-TPACK理论框架下开放大学教师的专业发展分析

□虞江锋 张吉先

人工智能技术是当前最具影响力的前沿科技。在这一技术的创新与应用不断融入教育的过程中，依托于现代信息技术创办与生存的开放大学，无疑处于深受人工智能技术影响的风口浪尖。人工智能与教育融合背景下，国家对开放大学的发展目标提出了新的规划与要求。 开放大学的教师，是落实规划与要求的关键力量。 尤其是教师的专业发展，是开放大学实现时代使命与社会责任的决定性因素。基于整合人工智能技术的学科教学知识AITPACK 模型，具有前沿性、开拓性与实践性，并为当前开放大学教师提升信息化教学能力与素养、取得专业发展提供了一条以教师教学行为实践为核心的分析进路。完善知识结构、改进教学方法、强化行动能力， 是开放大学教师提升AI-TPACK 能力与素养的关键。

一、人工智能与教育融合背景下开放大学的发展趋势

为了推进我国“互联网+教育”的发展，2018年4月教育部颁发了《教育信息化2.0 行动计划》。 文件的指导思想是：应信息技术特别是智能技术的发展，构建网络化、数字化、智能化、个性化、终身化的教育体系。在这一行动纲领的指引之下，以人工智能（AI）技术为代表的新兴科技近年来深入影响教育生态环境， 探索智慧教育的模式改革与生态重构，成为我国教育教学领域的热点话题。作为以信息技术为支撑、以远程教育为特色的中国开放大学，“恰逢其时、正当其时，必须抓住历史机遇，重构教育生态、实现教育变革，成为互联网+教育的国家队”[1]。

（一）人工智能（AI）技术赋能教育，促进教育信息化发展

自2017年3月“人工智能”首次被写入中国政府工作报告以来，人工智能技术创新与应用作为国家战略，在金融、教育、政务、医疗、零售、制造业、家居等各行业不断实现技术落地，商业应用场景越发广阔。近年来人工智能在政策与资本的合力推动下打开了巨大的市场前景，成为新一轮产业变革的核心驱动力。 据艾媒咨询发布的《2019年中国人工智能年度专题研究报告》显示，预计2030年中国人工智能核心产业规模将突破10000 亿元，中国将是全球最大的人工智能应用市场[2]。 人工智能技术应用的创新与扩散，将使整个社会结构、生产关系、生活方式、甚至情感价值与思维方式都发生剧变。

在教育领域，人工智能正日益影响着“教”与“学”的理念、方法与方式，这促使教育信息化发展模式、教育公共基础设施建设、智能教育生态体系构建等都在发生深刻变革。个性化、定制化、多元化取代工业化、标准化、程序化成为现代教育观念。网络接入条件、资源开发力度、网络治理水平、云端服务能力、平台活跃程度、用户体验评价等体现“互联网+教育” 的指标成为现代教育基础设施的度量标准。构建融合共进、良性循环、互惠共享的智能教育生态体系，得到教师、学生、学校、政府等各个主体的认同。 人工智能技术赋能下的现代教育，正促使当代教育信息化的发展朝质变与聚变的方向前进。

（二）构建服务全民终身学习的智能教育体系是开放大学的时代使命

我国开放大学的前身是广播电视大学，1978年由邓小平同志批示创办，至今已有40 多年的历史。早期的广播电视大学解决了20 世纪50、60年代出生的两代人的学历补偿问题，走出了“先进传播手段+名师名教”的成功之路，形成了“敬学广惠、有教无类”的优良传统，积累了低成本、高效益举办高等教育的中国经验，探索了穷国办大教育的终身教育模式[1]。之后随着中国高等教育普及化发展的加速，广播电视大学的生源逐渐萎缩。同时商业化的培训机构和在线教育迅速崛起，广播电视大学的外部竞争环境日趋激烈与严峻。“内忧外患”形势下广播电视大学日益陷入“招生难”和“生源差”的窘境。2012年，根据国务院部署，教育部相继同意北京、上海、江苏、广东、云南5 所省级广播电视大学更名为地方开放大学，开展“探索开放大学建设模式”试点。在教育部关于建立开放大学的批复中，明确开放大学是“主要面向成人开展远程开放教育的新型高等学校”，由此拉开了广播电视大学发展的新篇章。

2020年1月15日中共中央政治局委员、国务院副总理孙春兰视察国家开放大学，强调质量是职业教育的生命线，针对职业教育改革发展中的突出问题，要着力补齐教学实施、师资队伍等短板，促进职业教育内涵发展、办出特色和水平[3]。 2020年8月教育部印发《国家开放大学综合改革方案》，指出改革目标是使国家开放大学成为我国终身教育、在线教育、灵活教育以及对外合作的主要平台，成为服务全民终身学习的重要力量和技能社会的有力支撑。可见我国开放大学在新时代的历史使命与发展方向，是立足教育信息化发展，高质量打造终身教育核心支柱和远程开放教育服务中心。信息技术始终是开放大学的安身立命之本，人工智能技术是当前主导性前沿科技。积极主动面向以人工智能为代表的信息技术最前端，深入推进人工智能技术与教育的融合发展，构建服务全民终身学习的智能教育体系，是当下中国开放大学的时代责任。

二、AI-TPACK 理论框架及对开放大学教师专业发展的意义

作为新型高等学校，能否完成历史使命和社会责任，取决于学校里的人的素质高低[4]。教师的专业发展状态，决定了开放大学前进的势态。 开放大学能否通过人工智能与终身教育的深度融合来实现国家与社会赋予的时代使命，取决于开放大学教师信息化教学的素养与能力。 TPACK 理论是在国内外被广泛应用的教师信息化教学能力与素养分析依据。目前人工智能技术通过全方位渗透并变革教与学的全过程，不断重塑教师的认知结构与教学方式，因此TPACK 理论框架需要加入AI 要素。

（一）AI-TPACK 的理论框架

2006年美国密歇根州立大学的米什拉和科勒（Mishra&Koehler）提出了整合技术的学科教学知识模型（Technological Pedagogical Content Knowledge，简称TPACK），该理论框架将教师在教学过程中自身知识结构的三大构件即技术知识（Technological Knowledge，简称TK）、教学知识（Pedagogical Knowledge，简称PK）和学科知识（Content Knowledge，简称CK），两两结合、彼此关联，形成了整合技术的教学知识（Technological Pedagogical Knowledge， 简称TPK）、整合技术的学科知识（Technological Content Knowledge，简称TCK）和学科教学知识（Pedagogical Content Knowledge，简称PCK）。 TPK、TCK、PCK三种知识结合在一起就是整合技术的学科教学知识TPACK。 TPACK 知识模型提供了一个探索前沿科技、教学方法、学科专业内容三者之间关系的理论框架，同时为教师适应信息化社会的发展、实现职业认同、获得专业发展指明了成长方向。

科学技术总是在不断更新与迭代，因此TPACK框架中的技术知识（TK）往往变动不居，在不同历史时期关键技术知识需要跟踪前沿、推陈出新。 由于TPACK 框架中的各知识要素彼此相融，当AI 成为TK 的核心技术知识内容，TPACK 理论模型就需要更新为整合人工智能技术的学科教学知识模型。闫志明（2020）等人在TAPCK 理论框架中注入AI内涵，提出了AI-TPACK 新理论框架[5]（见图1）。

图1 AI-TPACK 理论框架

AI-TPACK 注重人机协同思维下人工智能技术、学科内容、教学方法之间的交互关系[6]，其关键构成要素分别是人工智能技术知识（AI-TK）、整合人工智能技术的学科知识（AI-CK）、整合人工智能技术的教学知识（AI-TPK）。 具体而言，AI-TPACK知识体系包含以下重要内容：对人工智能技术本身的理解与认知；运用人工智能技术表达、阐释专业学科概念与理论的知识与能力；使用人工智能技术创造性地开展教学活动的教学技能与方法。 AITPACK 理论框架下的教学， 绝非指在原有教学模式、教学内容、教学方法中简单地应用人工智能技术，而是实现前沿技术即AI、学科知识、教学方法三者之间的充分协调和高度整合。单纯的技术应用属于改良，高度整合则是重构。 整合人工智能技术的学科教学知识AI-TPACK 模型， 是将前沿科技AI 的创新应用与新时代教师能力与素养充分结合的理论创新，为当前远程教育、在线教育教师的专业发展提供了一条专业发展进路。

（二）开放大学教师专业发展的内涵

打造专业化、创新型的开放大学教师队伍，促进开放大学教师在专业学科领域、终身教育体系、在线教学实践场域中的专业发展，对于全面提升我国开放教育的品质、建设学习型社会、促进教育现代化具有重要意义。从人的全面发展的哲学层面考量，教师专业发展是教师有意筹划的一种使自身潜能得到圆满发展的活动，超脱于具有普适性的教师职业生存技能训练，包括教师在课堂技能、人性情感、伦理个性、师生交往等多维度和多层面上的发展[7]。从职业发展的视角来分析，教师专业发展是教师专业思想、专业知识、专业能力三个方面不断发展与完善的过程，是新手发展成为专家型教师的过程[7]。 以上两种视角都是强调教师专业发展的自主性，凸显的是教师个体基于内生力量实现技能拓展与角色转变的专业发展主体性机制。但从社会发展的角度而言，教师专业发展是教师在职业生涯中实现自我认同与社会认同相统一的过程。这一过程不仅需要教师主体充分发挥个体权能，还需要有利于教师调试职业角色定位与职业认同的社会环境与现实条件。 无论哪种视角，对于开放大学的教师而言，最终都指向教师信息化教学能力与素养的完善与升华。

因此，目前关于开放大学教师专业发展分析的进路有两种。 一是基于客体引导路径的培养与激励，强调开放大学教师的职前培训以及相关组织机构对教师队伍的“选、育、留、用、进”人才管理机制的创新以及国家管理部门政策的创新。 如王胜清（2019）、刘 蕊 蕊（2016）、王 燕（2014）等 人 基 于TPACK 框架，对岗前培训的项目实施模式、国内外实施经验进行了分析。另一种方法是基于主体认知路径的成长与完善， 强调教师主体发挥主观能动性，在反思性实践中坚持终身学习、进行自我修炼，分析重点是教师的理念与素养，如宋雨璇等人参考TPACK 理论，构建了职业教育教师的V-TPACK 能力框架及信息化教学素养测量工具，通过实证研究发现：当前职业教育教师群体V-TPACK 水平处于中等偏上水准，但在职业技术能力以及融合性教学能力方面有所欠缺；职业教育教师思想观念仍停留在传统层面上，对信息技术的适应性较差[8]。 显然，基于客体引导路径的分析是一种开放式的、情境式的宏观分析视角，重视外部因素对TPACK 的影响，关于提升教师专业发展机制的策略落脚点主要集中在政策、制度、高等教育、评价、技术等方面。基于主体认知路径的分析，多为探讨TPACK 内部各元素之间的相关性以及各元素对TPACK 的影响问题，这类研究通常是将TPACK 作为一个独立封闭的体系而进行内部因素分析，研究重点在于教师个体的认知、态度、经验、自我效能、期望等微观心理。

（三）AI-TPACK 的理论框架对开放大学教师专业发展的意义

AI-TPACK 理论与知识，本质是一种融合了新兴主导科技即AI 的教学知识， 指向教师教学能力的提升。 鉴于AI 技术本身尚处于发展迭代之中，且应用场景也正在不断拓展之中， 因此基于AITPACK 框架的教师专业发展具有前沿性与拓展性。同时，AI-TPACK 不仅是一个知识体系，还以教学实践活动为中心，是教与学这种行为过程中形成的实践性知识，因此更具有实践属性。 对于如何提升教师的AI-TPACK 素养与能力， 宏观的客体引导路径，重视外部因素如师资培训活动、人才政策倾向、单位激励机制、社会资源环境、学生综合水平等；微观的主体认知路径，重视内部因素如教师个体的教育理念、行为动机、知识水平、能力程度等各因素的相互影响。 如果要综合考量AI-TPACK 框架的前沿性、拓展性与实践性，关注教师教学实践、从教师教学需求入手的中观视角， 是不容忽视的。教师的AI-TPACK 素养与能力， 需要在真实的教学过程中，基于专家的指导，通过探索、协作、反思等多种形式，经过长期的训练与实操而逐步提升。

根据AI-TPACK 理论框架，开放大学的教师需要主动了解人工智能技术知识（AI-TK），并持续不断地努力实现两种知识结构的整合：一是人工智能技术知识（AI-TK）与教学法知识（PK）的整合，锻造自身整合人工智能技术的教学知识（AI-TPK）的能力；二是人工智能技术知识（AI-TK）与学科知识（CK）的整合，洞悉人工智能技术知识与学科专业知识之间的相互影响状态，学习整合人工智能技术的学科知识（AI-TCK）。 在科技发展日新月异的今天，对于教师而言，整合人工智能技术的教学知识（AI-TPK）和学科知识（AI-TCK），并不是通过短期培训或者自主学习就能一蹴而就。 谢燕、张栋栋（2019）以TPACK 理论为依据，针对高职教师信息化教学能力展开问卷调查，发现高职教师的信息化教学意识与态度得分较高， 但信息技术得分较低，受这一短板所限，高职教师的信息化技术与教学和学科的整合与运用能力相对较低[9]。 可见当前提升教师信息化教学能力与素养，首先需要保障TCK、TPK、PCK 这些前置影响因素。其中，贯穿于教师教学实践的TPK 即关于使用相应的信息技术来支持某教学策略/方法的知识（不涵盖CK）具有基础性作用。 在这个基础上，AI-TPACK 素养与能力的培养与提升才具有可能性与可行性。教育信息化推进工程的主体是教师，教师AI-TPACK 素养与能力的提升， 根本上取决于教师在教学实践中是否对AI与现代教育的融合共进做到“知行合一”，并积极践行与改进。

三、AI-TPACK 理论框架下开放大学教师专业发展的策略

前文已经提到，根据AI 与开放大学的发展趋势，基于AI-TPACK 理论框架，开放大学教师专业发展的影响因素，常见的分析方法一是关注宏观层面的政治、文化、体制、制度、技术等外围因素，二是关注微观层面的认知、态度、能力等个体因素。但作为具有实践性的教学活动，教师是行动主体。教师的AI-TPACK 素养与能力， 是在教学实践活动中培育与体现出来的。 AI-TPACK 理论框架本身也具有实践性，因此聚焦于教师教学行为过程来分析AI-TPACK 的影响因素与提升策略的中观视角，对于开放大学教师的专业发展具有更强的实践指导意义。

（一）完善知识结构，提升学科知识的表达技能与识别技能

AI-TPACK 理论框架下，开放大学的教师首先需要对自身的知识结构进行补充与完善，学习人工智能技术知识（AI-TK）和整合人工智能技术的学科知识（AI-TCK）。 AI-TK 是教师对教育实践中可以展开应用的人工智能技术有关内容的掌握，具体知识包含两个方面：一是对AI 教育产品与服务的认识与熟悉，二是在第一个的基础上对AI 技术的思维与伦理问题进行反思。第一个层面是表层知识量与面的扩充，是对行业表象的观察、对新事物的认知、对社会现实的关注。 表象之下的共性、新生事物的逻辑、社会现实的规律，需要做深层次的知识探索才能透彻感悟。 教师唯有深入理解多样化的AI 产品与服务底层的思维逻辑与发展动因，才能充分把握AI-TK 知识， 将其内化为自身知识结构的组成部分。

AI-TCK 知识是人工智能技术与理念融入学科专业知识后形成的新形态知识。 对于以远程教育、在线教育为本职工作的开放大学教师来说，运用整合人工智能技术的学科知识（AI-TCK），意味着需要掌握两种技能：一是对学科专业知识的表达技能，尤其是指将抽象、生涩、复杂的专业知识，运用人工智能技术进行形象整合与表达重现，使枯燥的理论学习与生动的感知体验紧密相连。 基于AI的拓展现实技术，就可以打造沉浸式、多交互、全感官式的教学环境，让学习过程成为活灵活现、身临其境的感官体验之旅。第二种技能是对学科知识的识别技能。 知识的边界在不断延伸与消融，其结果也包括知识体系的模糊与知识供给的过量。当所有知识都在云端上可以共享，如何进行有效率、有效力的识别与访问呢？只有专业教师能够在动态迭代的知识体系中，准确识别能满足教与学所需的知识内容。 不管是知识表达还是知识识别，两种技能发挥作用的基础，仍然是专业学科知识（CK）与人工智能技术知识（AI-TK）核心内容的积累。 学科专业知识（CK）深厚扎实、人工智能技术知识（AI-TK）全面丰富，方能游刃有余地捕捉到人工智能技术知识与学科专业知识之间的相互影响状态，从而创造性地在教学中传播整合人工智能技术的学科知识（AI-TCK）。

（二）改进工作方法，提升职业角色的主体认同感

开放大学自创办之初就是突破传统大学教育模式诞生的一种新型大学，强调利用现代技术手段整合优质教育资源， 通过远程教育促进教育公平、普及知识文化，因此开放大学教师的专业发展和其他以开展学历教育、课堂教学为主的高校教师存在很大差异。 最大的不同，体现在整合信息技术实施远程教与学的工作过程中，基于多样化教学任务的职责分类，开放大学教师的职业角色定位具有多样性，这在一定程度上制约了教师的专业发展。 目前国家开放大学体系的教师由主持教师、主讲教师、责任教师、课程辅导教师和导学教师构成[10]。 如果进一步细分，在“以课程为中心”与“以学生为中心”两个维度下， 开放大学教师的职业角色多达15 种（见表1）。 实际工作过程中开放大学的教师往往身兼数职，在四分五裂中充当万能胶，除去主体化的职业认同——受到环境与组织结构的束缚，缺乏自主性和成就感，自我效能感低，面对职业岗位上能胜任但无法胜出的困境，深感无力。

表1 开放大学教师的岗位分工与职业角色分类表

整合人工智能技术的教学知识 （AI-TPK），是指教师对教学和学习如何因人工智能技术的使用而改变的一种动态理解，它包括教师要理解人工智能技术同教与学之间的互相支持、给养和限制，并且能够据此设计出合适的教学策略、教学活动的知识[10]。 AI 技术的应用，是改进开放大学教师教学实践的有效手段，能够将教师从碎片化和重复性的繁琐工作中释放出来，帮助教师快速而便捷地在多种岗位角色上切换，从而使教师整合性地扮演职业角色，向教学设计者、教学研究者、教学专家等高水准专业方向成长。开放大学面向全民提供终身教育及服务，提供人人皆学、处处能学、时时可学的教学环境，显然这种教育模式下学生的不确定性、多样性与学习的个性化需求比其他学校显得更为突出。基于大数据挖掘的精准教学，可以实现教学目标与教学内容的精准化制定以及教学过程的精准化调控。学习分析技术可以对学情进行实时记录、预警与反馈， 因此为学生个体量身定制的按需教学成为可能。 这些人工智能技术应用的落地与普及，将对开放大学教师的工作方法产生重大影响。开放大学的教师学习整合人工智能技术的教学知识 （AITPK），是对智慧学习环境中教学设计的不断探索，其本质是用AI 技术创新教育教学的工作方法，通过改进工作方法来实现职业角色的主体认同感。

（三）强化知行合一能力，提升教学改革的实践性

按照整合人工智能技术的学科教学知识（AITPACK）理论框架，教师只有充分理解到学科专业内容、教学方法和人工智能技术三要素之间的交互关系， 才能实现AI 与专业教学的有效整合。 AITPACK 本质是一种复合型的教学知识——针对特定学科内容，运用人工智能的技术与思维，展开教与学的实践性知识。 行动科学认为，人是自己行动的设计者，人的行为是由行动者的意义及意图构建而成的。 但根据行动者的真实行为，行动科学理论分为两种：信奉理论（espoused theory）和使用理论（theory in use）。 前者指个体宣称所遵循的理论；后者则是个体在实际行动中体现出来的理论。一个人的行为一定和他的使用理论一致，但不一定和他的信奉理论一致。 因此在教师的教学行为中，存在着信奉的AI-TPACK 与使用的AI-TPACK，前者表现为态度与认知，后者则对应着行为。

在现实的教学实践过程中，有一个不容忽视的现象：大多数一线教师都表示对技术与教学的融合持积极肯定态度，并声称自己对现代教育理念有充分认同，然而在实际教学活动中却较少呈现与之匹配的行动表现，即教师的“知”与“行”之间存在不相符的实然状态。这意味着教师在信奉理论下和使用理论下影响AI-TPACK 的因素有显著差异。在AITPACK 教学活动中，教师的信念与实践，表态与行动之间，如何做到一致与匹配，还需要教师强化行动能力，从教学实际入手进行教学改革与创新。 在个体实践过程中认知与行为存在差异是普遍现象。基于AI-TPACK 的开放大学教师教学实践过程是一个学习策略实施设计与实验的过程。在认同教师主体地位的基础上，教师专业发展研究需要关注导致教师“知”“行”差异的主导变量，提升开放大学学科教学应然与实然之间的相符程度。AI-TPACK 水平提升的长效机制，也正是建立在教师对教学实践过程不断分析、反思、改进的基础上。

四、结语

教育部颁发的《国家开放大学综合改革方案》指出开放大学的发展目标是到2025年， 信息技术与教育教学深度融合， 教育教学质量得到稳步提升，在线教育水平居于国内前列，建成技术先进、功能强大、面向全民的终身教育平台，引领“互联网+教育”又好又快发展。 基于AI-TPACK 框架的开放大学教师专业发展，是实现目标的关键。 不过，AITPACK 知识与各种专业知识一样， 具有一定的局限性或者说适用性。 这源于人工智能技术AI 具有所有前沿科技的共性——技术自身是中性的，但技术的运用是一把双刃剑，利弊共生。 无论是初级的计算智能、中级的感知智能，还是高级的认知智能，人工智能与人类智能相比， 总有缺陷。 基于AITPACK 的教育教学活动，与传统的教育价值如“学高为师、身正为范、教学相长”等会有冲突。 与强调人与人之间情感交流的面授式教学相比，AITPACK 模式下教学活动是缺乏温度与深度的。 过度强调AI 在教育中的应用， 会导致教师专业发展的创造性与独立性不足。 因此在强化自身AITPACK 素养与能力的过程中， 教师需要注意把控AI 技术对整个教育教学的负面影响作用， 尤其是要反思价值伦理问题、追问教育的终极意义。