中小学人工智能学科教师胜任力模型构建

2023-08-15曹杨璐谢忠新

上海教师 2023年2期

曹杨璐谢忠新

（上海市浦东教育发展研究院上海 200135）

一、引言

人工智能技术为农业、医疗、教育、能源、国防等诸多领域提供了大量新的发展机遇。2019 年，习近平总书记在向国际人工智能与教育大会的贺信中提到，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。

人工智能与教育融合发展已经成为引领教育的模式变革和生态重构的必然选择，并已经上升为国家战略。我国就中小学校推进培养人工智能人才推出了很多举措。2017 年，国务院在印发的《新一代人工智能发展规划》中明确提出“实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”，引领了人工智能教育发展方向。同年12 月，教育部印发《普通高中课程方案和语文等学科课程标准》（2017 年版），正式将人工智能列入新课标。人工智能进入新课标切实明确了人工智能教育的重要性。2018 年，教育部印发的《教育信息化2.0 行动计划》中提出智能时代发展需要人工智能和编程课程内容，并将其作为学生信息素养培养的一部分。2019 年，教育部办公厅印发的《2019 年教育信息化和网络安全工作要点》中提出“有序开展智慧教育创新发展行动”“推动在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。2020 年，教育部办公厅印发的《2020年教育信息化和网络安全工作要点》提出围绕《教育信息化2.0 行动计划》大力实施信息素养全面提升行动，培养教师和学生的信息素养。中小学阶段人工智能课程的开设是国家促进人工智能发展及普及人工智能知识的重要手段。

人工智能技术在改变人们生活、学习、工作和生存方式的同时，也在不断“定义”智能社会所需的人才标准。教育部原部长陈宝生提出，让学生为智能时代的到来做好生活、就业和能力的准备，要在中小学设置人工智能相关课程，推进普及教育，要把人工智能普及作为前提和基础，让学生对人工智能有基本的意识、基本的概念、基本的素养、基本的兴趣。[1]值得关注的是，就学校教育而言，培养和发展学生的人工智能能力与素养，关键在于教师是否具备胜任此项工作的能力。中小学教师人工智能教育的胜任力一定程度上影响着学生的人工智能能力与素养，这对学生的成长与发展具有重要意义。智能时代的到来使教师面临新的挑战，构建人工智能学科的教师胜任力势在必行。

二、中小学人工智能学科教师胜任力的主要内容

（一）人工智能学科教师胜任力

“胜任力”的概念最早由哈佛大学教授戴维·麦克利兰提出[2]。他认为，胜任力是能够推测出实际工作中与工作成果绩效有直接联系的能力、特质和工作动机等。在他对胜任力的研究中，体现出除了传统知识与技能的易于测量的特征要素之外的要素，如良好的沟通能力、自控能力和协作能力、动机、态度、价值观等。哈尼克对胜任力的理解是“一个人出色地完成既定目标和任务时所需要的一系列知识与技能、态度观念等保证绩效优秀的多方位的综合能力”[3]。斯彭切尔提出的胜任力是指“能将某一项工作或者活动的成绩优秀者和普通者区分开来的个人特征，这些特征可以是内在的动机、个人特点、个人自我形象、态度或者个体的价值观、认知和行为技能等，包含所有可以能测量的特征，这些特征能明显地把表现优秀者和一般者区分开”[4]。美国管理协会给出胜任力的定义是“在一项工作中，达成优良绩效所需的相关知识、技能、动机、特征、形象和社会角色”[5]。

“胜任力”这个概念引入后，引发了不同岗位和领域的国内研究者对其进行研究和分析界定的热潮。学者萧鸣政对胜任力的界定是“胜任力是指在某一特定工作岗位、组织环境及文化氛围中的优秀者可以被测量的个人特质，这些特质能把优秀者和一般者分开，这些特质包含潜在的和外显的特质”[6]。彭剑锋定义的胜任力是指“驱使一个人工作或者组织等产生优秀绩效的所有个人的能力特质集合，它可以反映出通过不同方式表现出的个人的知识与技能、方式和方法、内驱力和价值观等，通过对这些能力的分析能判断出一个人能否较优秀地胜任某项工作”[7]。

通过对国内外学者对胜任力定义的对比分析，归纳出共性观点：胜任力与特定的职业或者工作任务有着密切的关系，是在特定的工作中所体现的知识、技能和态度等，并且这些能力可以区分优秀与普通的个体特征。

根据共性观点，教师胜任力体现教师的职业特征，主要表现在教育工作中的胜任能力。本研究将教师胜任力定义为教师胜任教育教学工作中的专业知识、专业技能、伦理与道德以及教学态度、理念、自我效能的综合，这四方面对应教师在学科中应知道哪些知识、学科有哪些教学技能、价值观是什么（决定在教学中更关注哪些内容、怎么来教学）以及个人本身的理念动机四大方面。这四个方面相互影响，理念动机和个人的价值观也就是教学态度、理念、自我效能、伦理与道德等较为隐性的个人特质是决定教师能否胜任的内部驱动力。一名教师有很强的理念动机和较好的价值观会驱使个体去了解和掌握更多的教学知识与技能，并在教学过程中选择正确的价值观来引导学生。如果离开理念动机，教师单纯将现有的知识与技能投入一门学科，不会产生特别优秀的结果。如果没有较好的价值观，教师就算是有丰富的学科知识与教学技能也无法正确引导学生产生正确的价值追求。教师需要为学生的终身发展打下良好的基础。

不同学科的教师胜任力大不相同，中小学人工智能是一门新兴学科。结合教师胜任力的界定，本研究认为，中小学人工智能学科教师的胜任力是人工智能学科的相关专业知识、人工智能学科的相关技能、人工智能学科的伦理与道德以及人工智能学科教学的态度、理念、自我效能的综合。

（二）中小学人工智能学科教师胜任力模型构建

本研究在人工智能学科教师胜任力概念定义的基础上构建了中小学人工智能学科教师胜任力模型。该模型以冰山模型为理论基础，主要聚焦人工智能学科的知识、技能、伦理与道德和教学态度、理念、自我效能来展开。

1. 理论基础：胜任力理论之冰山模型

美国学者戴维·麦克利兰指出，传统的智力测试对个体的能力高低进行判断存在许多不足。他建议使用“胜任特质”来进行测试，认为影响个体绩效发挥的要素既包括内隐的特质也包括外显的特质。这些概念和理论的提出，为开展不同工作的胜任力研究提供了坚实的基础。

胜任力模型是胜任力理论的核心。为了更直观形象地呈现个体的胜任力特质，麦克利兰等人将相关理论内容通过模型的方式进行研究，并形成两种类型的模型：冰山模型与洋葱模型。本研究基于冰山模型开展。

冰山模型形象地用一座漂浮在水面上的冰山来展示个体胜任力的多种特质，主要分为显现在水面上的知识与技能部分的外显部分和隐藏在水面以下的潜在的驱动力、态度、价值观等内隐部分，并且内隐部分占据冰山的较大一部分。显现的特征容易被观察和测量，潜在水面下的部分不易被发现，但这些内隐的特征是非常重要的。有学者进行过相关研究，只有不到四分之一的工作表现和绩效差距源自外显的知识与技能的欠缺，而至少四分之三的差距是由内在的驱动力等内隐特质所产生的。

2. 人工智能学科教师胜任力模型构建

基于冰山模型，本研究构建了人工智能学科教师的胜任力模型。其中，人工智能学科的专业知识与教学技能作为模型中的外显部分，对待人工智能学科的教学态度、理念、自我效能和伦理与道德作为模型的内隐部分。这几方面相辅相成，共同构成人工智能学科教师的胜任力。知识方面对应作为人工智能学科教师该知道哪些专业知识。技能方面对应作为人工智能学科教师该如何教学。伦理与道德和教学态度、理念、自我效能对应教师的价值观和理念动机，这两方面作为个体隐性的特质驱动教师的外显特质发展。具体如图2 所示。

图2 人工智能学科教师胜任力模型

（1）人工智能知识

图1 冰山模型

教师的人工智能知识是人工智能学科教师胜任力的基础。人工智能学科教育是将人工智能知识、原理、技能作为教学内容进行传授和培养的教育，学生的核心素养也是在人工智能的教学活动中习得和逐步养成的，所以在人工智能学科教学中，具有丰富的人工智能学科专业知识是能较好胜任学科教学的前提条件。这一部分体现的是教师知道哪些知识，包含人工智能专业知识与人工智能教学知识两部分。

中小学人工智能学科教师应具有人工智能的相关概念、原理、技能与应用等专业知识。例如，教师应熟知人工智能的定义、大数据、机器学习、计算机视觉、智能语音、自然语言处理等相关的专业知识，知道对应的人工智能技术在各个领域中的应用，熟练掌握基本人工智能技术（如机器学习、知识图谱、智能语音、计算机视觉）的实现原理，并能根据不同学生的认知水平组织相应的教学内容来讲解相关知识与原理。

除了掌握人工智能学科本体知识外，教师还应有人工智能学科的教学知识。无论从理论层面还是实践层面看，开展人工智能教学时运用项目式教学模式既有助于学生对技术原理的理解与掌握，也有助于培养学生的计算思维能力。基于人工智能学科的特性，传统的教学方法和策略已经无法满足新兴学科的教学。人工智能学科教师的专业知识如图3 所示。

图3 人工智能知识

（2）人工智能技能

人工智能学科教师的技能部分是胜任力的重要内容。当前快速发展和广泛应用的人工智能技术，对学生的影响不仅仅是使用工具的外在层面，对人的内在层面的意识和思维也会形成重要的影响。在组织人工智能相关内容进行教学时，对学生的数据意识和计算思维的培养显得更加重要。这不仅需要教师自身知道如何使用人工智能技术，还需要教师有灵活设计教学任务的技能。基于学科属性，设计面向解决问题的具有现实意义的项目教学活动，灵活借助人工智能教学环境，共同促进教学目的达成。人工智能学科教师胜任力的技能部分主要体现在人工智能的专业实践技能、人工智能的教学技能、人工智能教学环境的应用技能三个方面。

人工智能的专业实践技能是指教师可以利用人工智能相关技术来开发相关应用。例如，可以利用计算机视觉技术编程实现“人脸识别”的相关应用、可以利用智能语音技术编程实现“人机对话”的相关应用等。

人工智能的教学技能包括与教学活动相关的教学设计与实施技能。教师能对人工智能的学习内容与目标进行合理的符合学生认知的设计，为达成教学目标能巧妙地设计人工智能学科的教与学活动，并能有效组织与实施落实，在活动开展的过程中会按照学生反馈情况及时更改教学活动策略和任务等，并在活动过程与结束后进行有效的教学评价的技能综合。

人工智能教学环境的应用技能包括教师会灵活使用人工智能教学平台、人工智能中的教学硬件、教学中各种信息化设施的技能，还包括利于人工智能学科教学的其他技能。人工智能学科教师的技能部分胜任力的归纳如图4 所示。

图4 人工智能的技能

（3）人工智能的伦理与道德

人工智能学科教师的伦理与道德部分的胜任力是关键，是开展健康的人工智能教育的基石。它对应的是教师的价值观取向，是教师能够利用人工智能技术与其他个体进行建设性的和有责任的互动，并以伦理道德为指导，在培养学生人工智能知识与技能的同时，帮助学生树立正确的价值观。

人工智能的伦理贯穿人工智能技术的各个环节，从最初的数据采集、贴标签、建立模型、训练以及最终结果的呈现，每个环节都涉及伦理问题。教师不仅自身需要有正确的价值观，还应该有培养学生树立正确价值观的能力，让学生可以辩证地看待人工智能，从小具有人工智能技术的伦理责任意识，开展健康的人工智能教育。人工智能的伦理与道德部分主要包括教师自身的人工智能相关伦理与道德和教师教学中关注学生人工智能伦理与道德的培养两个方面。

教师自身的人工智能相关伦理与道德主要体现在教师在人工智能学习与应用中，关注个人隐私、伦理道德、数据使用的安全以及开发过程的知识产权等方面。教师只有树立正确的价值观，能时刻关注人工智能相关的伦理道德，才能在教学中有意识地开展伦理与道德培养的教学活动。

教师教学中关注学生人工智能伦理与道德的培养主要体现在会合理引导学生关注人工智能应用的个人隐私、伦理道德以及数据安全使用和知识产权的能力。在教学活动过程中，教师要考虑人工智能在社会活动中所扮演的新角色，同时还应该考虑这些角色的不当行为可能带来的伦理风险，并引导学生明白不能主动利用角色的特殊地位为个人牟利或是危害他人利益。在学习人工智能的同时，伦理的强化是非常必要的。教师的人工智能伦理与道德如图5所示。

图5 人工智能的伦理与道德

（4）人工智能教学的态度、理念、自我效能等

人工智能教学的态度、理念、自我效能部分是人工智能学科教师胜任力的驱动力，属于人格特质。人格心理学家认为，通过对个体的人格特质和成因进行研究，可以预测其外在的行为。崇高的道德品质是教师的首要素质，因为言传身教对学生人格特质的形成有很大影响。教师应具备高尚的人格品质，时刻保持积极的学习与教学态度、较高的自我要求，这样才能产生较高的教学质量。人工智能教学的态度、理念、自我效能部分主要从人工智能教学的态度与价值观、人工智能教学理念与动机和人工智能教育的自我概念与自我形象三部分展开。

教师对待学科教学的态度至关重要，因为态度是处事之源，好的工作态度和正确的价值观是好的教学质量的前提和保障。胜任人工智能学科教学的教师应能认识到人工智能教学的重要性，并很乐意积极地开展人工智能教学，乐于在人工智能教学中积极探索新的教育教学方式。

对较为优秀的教师而言，一般都会有较高的职业标准，在教学任务和自身能力上有强烈的成就动机，对教学工作追求完美，会主动追求专业发展，寻求较为合适的教学方式，力争培养优秀的人才。人工智能学科教师的教学理念与动机应积极树立在人工智能教学中培养计算思维的教学理念，基于课程内容，梳理项目化学习的教学理念，具有开展人工智能教学的强烈动机，为培养具有创新能力和合作精神的人才打下基础。

教师的自我概念和自我形象是影响人格特质的重要部分。具有胜任力的教师应积极开展人工智能知识和技能的自我学习，并及时开展教学反思，完善教学环节，对教学工作精益求精，对人工智能教学有较强的自我效能感。具有胜任力的教师人格特质如图6 所示。

图6 人工智能教学的态度、理念、自我效能等

随着人工智能应用的发展，人工智能学科教师胜任力会不断地更新与发展。在中小学人工智能学科教学中，教师要根据自身以及学生的学习需求进行调整，让自己成为优秀的人工智能学科教师。

三、人工智能学科教师胜任力提升的内在路径

在人工智能与生活融合的生态下，教师需要完成角色转换，面对与时俱进的人工智能学科教学，教师不仅是知识的传授者，而且要成为满足学生个性化需求的教学服务提供者，以及学生学习的陪伴者、动力激发者、情感呵护者。教育大计，教师为本。教师作为教育工作的承担者，应主动提升人工智能学科教师胜任力。

（一）持续提升个人专业知识与技术能力

教师应充分认识到人工智能的育人作用，要胜任人工智能学科教学，应通过持续学习来提升自己的人工智能知识储备和技术应用能力，形成较完整、科学、合理的知识体系结构，时刻关注人工智能领域出现的新技术、新理论等。

教师还应不断补充教学方法知识，根据不同的学科特征寻找较为适合的教学方法与技巧。对于人工智能学科的教学，教师应提升实践应用导向的技术和理论的学习，学习将人工智能技术融入教育教学活动的技巧与方法。教师要不断提高自身的职业素养，多参加人工智能相关的培训活动。

人工智能时代对教师的学习能力有特别高的期待和要求，教师若不持续学习就容易落伍。随着人工智能技术的快速发展，对教师知识和技能都提出了新的挑战，要求教师知识和技能不断更新和优化。

（二）着重培养学生的核心素养

在人工智能技术相结合的教学环境下，教师将面临全新的教学环境，会更便于教师实现个性化、多样性和适应性的教学，提升根据不同教学内容设计不同教学活动的能力和技巧。教师在传授知识的同时，关注学生思维方式和核心素养的培养变得越来越重要。因为技术会不断更新和迭代，培养学生利用技术解决问题的能力才是关键。只有当教师关注学生的问题解决能力和创新能力的培养，才能让学生真正地在人工智能学科中有所收获，才能达到培养创新型、复合型人才的目标。

（三）积极探索人工智能教学育人新模式

在教学模式方面，结合人工智能学科的特殊性，需要摒弃一味向学生灌输知识的观念，从单纯的知识传授教学向理论与创新实践并重的启发式教学转变，不断探索新的适合学生的教学模式，推动学生自主学习。

教师作为人工智能学科教学的传授者，在自觉承担应用人工智能责任的同时应主动承担教育学生人工智能伦理与道德的责任，发挥教师在学生成长过程中的道德价值引路人的责任，帮助学生树立正确的人工智能技术应用的价值观。在教学工作中，应以学生为本，精准把握和了解学生的成长需要与个性特质，及时给予细致入微的个性化关怀和呵护，永远具备仁爱之心，永葆对人工智能教学的热爱，永葆正确的教育价值观，深入落实立德树人的根本任务。