摘 要:“人工智能+教育”背景下,人工智能和教育正在融合,人工智能正推動(dòng)教育高質(zhì)量發(fā)展。針對(duì)目前中小學(xué)教師智能教育素養(yǎng)偏低、人工智能在教育中應(yīng)用較少的現(xiàn)狀,闡述人工智能、教師智能素養(yǎng)的含義,提出中小學(xué)教師提升教師智能素養(yǎng)的路徑,應(yīng)從教師自身智能素養(yǎng)提升和外部因素兩方面進(jìn)行推動(dòng)提升。
關(guān)鍵詞:人工智能;智能素養(yǎng);素養(yǎng)提升
中圖分類號(hào):TP399 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
文章編號(hào):1008-777X(2024)04-0041-05
一、研究背景
目前我國(guó)“人工智能+教育”的發(fā)展已日趨成熟,各種AI教育產(chǎn)品、軟件層出不窮,語音識(shí)別、視覺識(shí)別技術(shù)全球領(lǐng)先,國(guó)家智慧教育平臺(tái)、省市智慧教育平臺(tái)都匯集了海量的教學(xué)資源。2.91億在校生和1 800多萬專任教師的需求得到了滿足[1],有力地推動(dòng)了教育教學(xué)的發(fā)展。教育領(lǐng)域的數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施同時(shí)也得到了全面的提升,全國(guó)中小學(xué)校的互聯(lián)網(wǎng)接入率達(dá)到100%,絕大多數(shù)學(xué)校都擁有自己的多媒體教室,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境得到了大幅的改善和提升。部分學(xué)校教師都配備有一人一終端,智能教育的硬件環(huán)境已經(jīng)形成。但人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于初始階段,仍然有部分學(xué)校的學(xué)生、教師處于智能教育之外,比如偏遠(yuǎn)地區(qū)的學(xué)校、少數(shù)民族地區(qū)的學(xué)校。數(shù)據(jù)收集、使用和分析存在安全隱患,智能技術(shù)缺乏,教師智能素養(yǎng)不高,相關(guān)公共政策制定比較落后等。
習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào):“中國(guó)高度重視人工智能對(duì)教育的深刻影響,積極推動(dòng)人工智能與教育深度融合,促進(jìn)教育變革創(chuàng)新?!眹?guó)務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,明確利用智能技術(shù)加快推動(dòng)人才培養(yǎng)模式、教學(xué)方法改革;教育部出臺(tái)《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》,先后啟動(dòng)兩批人工智能助推教師隊(duì)伍建設(shè)試點(diǎn)工作;中央網(wǎng)信辦等八部門聯(lián)合認(rèn)定一批國(guó)家智能社會(huì)治理實(shí)驗(yàn)基地,包括19個(gè)教育領(lǐng)域特色基地,研究智能時(shí)代各種教育場(chǎng)景下智能治理機(jī)制;[2]科技部等六部門聯(lián)合印發(fā)通知,將智能教育納入首批人工智能示范應(yīng)用場(chǎng)景,探索形成可復(fù)制、可推廣經(jīng)驗(yàn)……“人工智能+教育”不斷碰撞出新的火花,為教育變革創(chuàng)新注入強(qiáng)勁動(dòng)能。
1956年,在美國(guó)達(dá)特茅斯學(xué)院舉辦的一場(chǎng)夏季會(huì)議上,“人工智能”這一概念首次被提出,1956年被人們稱為人工智能元年。美國(guó)在發(fā)達(dá)國(guó)家中全球人工智能競(jìng)爭(zhēng)處于領(lǐng)先地位,正是因?yàn)橛衅湫酆竦目萍剂α孔鳛榛A(chǔ),美國(guó)國(guó)內(nèi)各大互聯(lián)網(wǎng)公司、與AI相關(guān)的公司企業(yè)大約有2 900家,約占全球總數(shù)的一半,這些互聯(lián)網(wǎng)大公司已經(jīng)與其他類型的公司拉開了較大差距。美國(guó)從2000年后就制定并頒布了多項(xiàng)人工智能計(jì)劃或規(guī)劃,到2016年又出臺(tái)了多項(xiàng)AI戰(zhàn)略規(guī)劃。美國(guó)國(guó)防部利用人工智能優(yōu)勢(shì),通過新技術(shù)在戰(zhàn)略上的應(yīng)用,使美軍在戰(zhàn)略上獲得了較大的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。
人工智能正推動(dòng)著教育高質(zhì)量發(fā)展,在智能時(shí)代,“人工智能+教育”在推動(dòng)教育進(jìn)入“快車道”。新時(shí)代教育系統(tǒng)正在從多個(gè)維度邁入智能化,人工智能與學(xué)生學(xué)習(xí)、教師發(fā)展、教育評(píng)價(jià)、教育公平、家校共育、教育治理等深度融合,促使教育水平高質(zhì)量發(fā)展。隨著技術(shù)的發(fā)展,人工智能在教育領(lǐng)域的應(yīng)用將越來越廣泛,不僅能夠提升教學(xué)質(zhì)量和效率,還能促進(jìn)教育公平。然而,這也可能帶來一些挑戰(zhàn),比如隱私保護(hù)、倫理道德等問題,需要政策制定者、教育工作者和技術(shù)開發(fā)者共同努力解決。
二、人工智能和教師智能素養(yǎng)
人工智能是一種模擬人類智能、人類思考的技術(shù),使得機(jī)器能夠像人一樣學(xué)習(xí)、思考、做出決策,進(jìn)而執(zhí)行各種任務(wù)。人工智能不是單一的一種技術(shù),而是包含了深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)、語音識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺、圖像識(shí)別、自然語言處理等多種算法和技術(shù)。
教師智能素養(yǎng)是指教師要掌握與人工智能相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能、具備設(shè)計(jì)人工智能相關(guān)課程的能力,進(jìn)而對(duì)年齡、背景、性別、能力和社會(huì)文化背景各異的學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際工作和日常生活中遇到的問題。[3]在設(shè)計(jì)課程的過程中,教師充分利用人工智能技術(shù)將實(shí)際問題與課程要求聯(lián)系起來,設(shè)計(jì)具體的課堂活動(dòng)、創(chuàng)新方式實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。[4]簡(jiǎn)單地講,教師智能素養(yǎng)就是教師應(yīng)用人工智能技術(shù),獲取信息與處理信息能力、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)能力、人工智能技術(shù)應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新能力和問題解決思維能力。[5]教師智能素養(yǎng)主要包含以下幾個(gè)方面:
第一,技術(shù)知識(shí)與技能:了解人工智能的知識(shí)和技術(shù),使用智能工具進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)和開發(fā)。第二,教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施:根據(jù)目標(biāo),整合智能技術(shù),利用智能工具設(shè)計(jì)個(gè)性化學(xué)習(xí)活動(dòng),實(shí)行基于智能的數(shù)字策略。第三,評(píng)估與反饋:使用智能工具對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行有效評(píng)價(jià),分析數(shù)據(jù)及提供個(gè)性化反饋,利用智能工具形成評(píng)價(jià)或者自我反思。第四,學(xué)習(xí)與輔導(dǎo):利用智能系統(tǒng)支持學(xué)生自主學(xué)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式學(xué)習(xí)。提供技術(shù)幫助,解決學(xué)生在使用智能工具中遇到的問題。第五,倫理與安全:理解數(shù)據(jù)隱私、數(shù)據(jù)安全的重要性,保護(hù)個(gè)人信息安全。遵守法律法規(guī),保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),培養(yǎng)數(shù)字公民意識(shí)。第六,終身學(xué)習(xí)與專業(yè)發(fā)展:更新知識(shí)結(jié)構(gòu),學(xué)習(xí)新技術(shù)的發(fā)展,參與專業(yè)培訓(xùn)和項(xiàng)目。第七,創(chuàng)新能力與批判性思維:鼓勵(lì)學(xué)生利用智能工具解決問題和創(chuàng)造新知識(shí),培養(yǎng)學(xué)生的判斷力和批判性思維能力,激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新精神,鼓勵(lì)學(xué)生探索未知領(lǐng)域。
三、教師人工智能教育素養(yǎng)現(xiàn)狀分析
通過走訪調(diào)研,西安市中小學(xué)教師智能教育素養(yǎng)不高,普遍存在以下問題:
(一)教師應(yīng)用人工智能技術(shù)的積極性不高,不愿意打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式
部分教師缺乏人工智能知識(shí)體系、基本原理和性質(zhì)的相關(guān)知識(shí),缺乏基于算法、模型、規(guī)則以及通過大規(guī)模數(shù)據(jù)生成的文本、圖片、聲音、視頻等新型人工智能技術(shù)。因此教師的積極性不高,仍使用傳統(tǒng)教學(xué)模式。
(二)學(xué)校的部分人工智能設(shè)備、產(chǎn)品教師不熟悉,不了解,不清楚如何進(jìn)行操作
省上或教育部的國(guó)家智慧教育公共服務(wù)平臺(tái),教師們的使用率并不高,有些教師甚至不清楚這些教育平臺(tái)。教師不懂人工智能技術(shù)的使用方法,對(duì)基本的人工智能模型、應(yīng)用領(lǐng)域、操作方法不熟悉,沒有很好地利用人工智能技術(shù),沒有學(xué)習(xí)智能設(shè)備的應(yīng)用操作,未參與或研究人工智能技術(shù)開發(fā),沒有實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)。導(dǎo)致人工智能的設(shè)備沒有充分利用,教師人工智能素養(yǎng)也未得到真正提高。
(三)教師繼續(xù)教育與培訓(xùn)大都是相同的課程,不能滿足教師的個(gè)性化課程需求
教師基本上每年都要進(jìn)行繼續(xù)教育培訓(xùn)學(xué)習(xí),培訓(xùn)內(nèi)容比較陳舊或者大眾化,其中關(guān)于人工智能相關(guān)的課程太少。教師智能素養(yǎng)提升的課程應(yīng)用、教學(xué)案例等偏少,不同專業(yè)、不同課程之間的教學(xué)設(shè)計(jì)、案例、數(shù)字素養(yǎng)提升等較少,不能滿足教師的個(gè)性化需求。
四、教師智能教育素養(yǎng)提升路徑研究
教師智能教育素養(yǎng)的提升分為教師自身智能素養(yǎng)的提升以及外部因素推動(dòng)教師智能素養(yǎng)的提升,如圖1(見43頁)所示。教師自身智能素養(yǎng)的提升主要包含教師智能教育理念的更新,教師電子資源、課堂設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與開發(fā)能力,課堂模式的創(chuàng)新能力,課程評(píng)價(jià)與優(yōu)化能力,個(gè)性化學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)的能力。外部因素推動(dòng)教師智能素養(yǎng)的提升主要包含政府對(duì)各級(jí)各類教學(xué)的智能教育場(chǎng)景應(yīng)用和宣傳推動(dòng),學(xué)校智能教育環(huán)境的搭建和提升,重構(gòu)育人目標(biāo)、培養(yǎng)智能時(shí)代的創(chuàng)新型人才。通過自身素養(yǎng)的5條路徑和外部3條路徑推動(dòng),教師利用人工智能技術(shù),獲取、處理、加工數(shù)字資源,進(jìn)行課堂教學(xué)與設(shè)計(jì),創(chuàng)新課堂教學(xué)模式,提高師生解決問題的能力,進(jìn)而提升教師的智能教育素養(yǎng)。
(一)教師自身智能教育素養(yǎng)的提升
1.教師智能教育理念的更新與創(chuàng)新意識(shí)
2021年4月,教育部強(qiáng)調(diào)應(yīng)創(chuàng)新“人工智能+教師研修”模式等手段,促進(jìn)人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與教師隊(duì)伍建設(shè)的有效整合,助推教師教育理念與模式的智能轉(zhuǎn)型。2023年大火的ChatGPT,人工智能生成語言內(nèi)容,人工智能對(duì)教師以及學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來了全新體驗(yàn),深受師生喜愛。教師必須清楚地認(rèn)識(shí)到我們已處在“智能教育”時(shí)代,教師的智能教育素養(yǎng)也必須提高。[6]教師必須成為理解復(fù)雜現(xiàn)實(shí)的知識(shí)生產(chǎn)者、促進(jìn)者和指導(dǎo)者,教師必須接受培訓(xùn),從被動(dòng)到主動(dòng)、從垂直和單向到協(xié)作。教師必須促進(jìn)基于經(jīng)驗(yàn)、探究和好奇心的學(xué)習(xí),要變被動(dòng)為主動(dòng),積極主動(dòng)擁抱人工智能,學(xué)習(xí)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù),為教師智能素養(yǎng)奠定知識(shí)和技能基礎(chǔ)。[7]
2.教師課程的電子資源建設(shè)及教學(xué)設(shè)計(jì)的開發(fā)
人工智能為教師教育資源的開發(fā)與獲取提供了技術(shù)保障。教師可通過教育智能化資源開發(fā)平臺(tái)或者國(guó)家智慧教育平臺(tái),設(shè)計(jì)、整理海量的教案、課件、課堂實(shí)錄以及習(xí)題等課程教學(xué)資源,快速建立自己的課程電子資源。[8]利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析功能、智能匹配為教師快速篩選優(yōu)質(zhì)的課程資源,推薦最適合的學(xué)習(xí)資料,有助于為教師提供專業(yè)發(fā)展的精準(zhǔn)化課程資料。教師借助各種教學(xué)資源以及課程網(wǎng)站、人工智能技術(shù),高效進(jìn)行課堂教學(xué)設(shè)計(jì)。教師也可借助校內(nèi)教學(xué)資源平臺(tái)、教學(xué)名師工作室、骨干教師、省市區(qū)級(jí)名師教學(xué)資源、名校+教育集團(tuán)資源,結(jié)合本校學(xué)生實(shí)際,借鑒、處理、形成自己的電子課程資源,同時(shí)對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行精心設(shè)計(jì)與開發(fā)。教師要學(xué)會(huì)對(duì)海量信息搜索、獲取、加工、處理的能力,進(jìn)而非常高效地形成自己的教學(xué)資源和課堂教學(xué)設(shè)計(jì),提升教師的信息處理和加工能力。
3.教師課堂教學(xué)模式的創(chuàng)新
人工智能技術(shù)可以大大創(chuàng)新課堂教學(xué)模式。教師利用課程教學(xué)平臺(tái)線上課堂實(shí)錄、教案、ppt、在線答題等功能,開展線上線下混合式教學(xué)模式;開展分組式、探究式、合作式的學(xué)習(xí)模式;引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)現(xiàn)沉浸式、交互式的教學(xué)模式。課堂教學(xué)模式可以多樣化、靈活化。翻轉(zhuǎn)課堂、探究式學(xué)習(xí),充分利用人工智能技術(shù)解決學(xué)生在生活中、學(xué)習(xí)中遇到的復(fù)雜問題,真正實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心的課堂教學(xué)模式。激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生積極思考問題、解決問題的能力。[9]比如利用泛雅超星學(xué)習(xí)平臺(tái),可以實(shí)現(xiàn)課堂簽到、搶答、討論、分組任務(wù)、課堂測(cè)試等多項(xiàng)活動(dòng),豐富課堂形式,能更好地體現(xiàn)以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。
4.教師課程評(píng)價(jià)的改進(jìn)與優(yōu)化
機(jī)器學(xué)習(xí)可對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、深度挖掘與分析,挖掘數(shù)據(jù)背后的潛在關(guān)系,實(shí)現(xiàn)基于理性證據(jù)的科學(xué)決策,也為教師教育質(zhì)量的精準(zhǔn)檢測(cè)與改進(jìn)提供實(shí)踐路徑。機(jī)器學(xué)習(xí)可通過智能傳感、人臉識(shí)別、圖像識(shí)別等技術(shù)實(shí)現(xiàn)迅速識(shí)別其教育教學(xué)的缺點(diǎn),并能夠有針對(duì)性地進(jìn)行改進(jìn),為教師教育的精準(zhǔn)改進(jìn)提供方便。教師通過教育大數(shù)據(jù)智慧系統(tǒng),觀察、挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)過程中存在的問題,為精準(zhǔn)評(píng)估與課堂改進(jìn)提供有效支持。[10]
教師也可通過相關(guān)教育平臺(tái),利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析處理、數(shù)據(jù)可視化技術(shù),快速展現(xiàn)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在的問題,為教師精準(zhǔn)改進(jìn)和重點(diǎn)教學(xué)提供重要依據(jù),并可以大大提高課堂教學(xué)質(zhì)量。如陜西師范大學(xué)附屬中學(xué)在教學(xué)過程中使用智學(xué)網(wǎng)軟件,每次考試后通過數(shù)據(jù)挖掘快速展現(xiàn)學(xué)生各科成績(jī)的分布,快速診斷學(xué)生的各科學(xué)習(xí)情況,如圖2所示。從圖2可以看出,該學(xué)生的英語、物理、歷史明顯低于班級(jí)平均成績(jī),需要加強(qiáng)和提高。同時(shí)智學(xué)網(wǎng)能快速對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)情分析,顯示學(xué)生學(xué)習(xí)中存在的主要問題,方便老師精準(zhǔn)改進(jìn)和查漏補(bǔ)缺,快速提高學(xué)生成績(jī),同時(shí)也方便學(xué)生快速找到自己的易錯(cuò)點(diǎn),查漏補(bǔ)缺。
5.教師培訓(xùn)學(xué)習(xí)的個(gè)性化需求
基于智能互聯(lián)理念的教師研修平臺(tái)有助于創(chuàng)設(shè)沉浸性虛擬研修空間與“雙師課堂”的教學(xué)空間,實(shí)現(xiàn)對(duì)教師認(rèn)知結(jié)構(gòu)、教學(xué)行為、教學(xué)風(fēng)格與專業(yè)能力的智能檢測(cè)與精準(zhǔn)診斷,實(shí)現(xiàn)教師的精準(zhǔn)化課程推送、個(gè)性化的助學(xué)支持。“智能+教育”模式打破了教師培訓(xùn)的時(shí)空局限,增強(qiáng)了靈活性,實(shí)現(xiàn)了跨區(qū)域的教師培訓(xùn)新機(jī)制。國(guó)家智慧教育系統(tǒng)可以滿足教師培訓(xùn)的個(gè)性化需求,在線學(xué)習(xí)不受時(shí)空局限,有助于教師繼續(xù)教育的提升。教師除了學(xué)習(xí)一定的公共課程,如師德師風(fēng)建設(shè)、弘揚(yáng)教育家精神等課程外,還應(yīng)學(xué)習(xí)相關(guān)的專業(yè)課程,滿足教學(xué)和課堂需要,實(shí)現(xiàn)教師的個(gè)性化培訓(xùn)需求。借助國(guó)家智慧教育平臺(tái)、省市智慧教育平臺(tái),通過大數(shù)據(jù)技術(shù),快速篩選符合教師專業(yè)需求的專業(yè)課程,通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí),提升教師的繼續(xù)教育水平。[11]
(二)學(xué)校、政府的重視從外部推動(dòng)教師智能教育的提升
學(xué)校在各級(jí)各類教育創(chuàng)新智能教育場(chǎng)景應(yīng)用中[12],應(yīng)明確重點(diǎn),以人工智能推動(dòng)教育教學(xué)改革,全面提升教學(xué)質(zhì)量,構(gòu)建全民學(xué)習(xí)課程體系,服務(wù)各級(jí)各類學(xué)生,完善基礎(chǔ)教育、高等教育、繼續(xù)教育等統(tǒng)籌發(fā)展,充分發(fā)揮人工智能優(yōu)勢(shì)和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì),建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)。
建設(shè)人工智能技術(shù)支持的網(wǎng)絡(luò)硬件環(huán)境,提升校園網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施,推進(jìn)學(xué)校“5G+云網(wǎng)”建設(shè)與融合,支持建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)校園,推動(dòng)智慧校園建設(shè);加快教育創(chuàng)新的應(yīng)用發(fā)展,以智能技術(shù)促進(jìn)教育流程、教育模式重構(gòu)、教育智能管理、高質(zhì)量教育的智能環(huán)境生態(tài)。隨著技術(shù)的進(jìn)步,未來的教育智能環(huán)境將更加注重用戶體驗(yàn)、師生高效教育教學(xué)、可持續(xù)性和技術(shù)創(chuàng)新。這要求教育工作者、技術(shù)開發(fā)者和政策制定者密切合作,共同構(gòu)建一個(gè)適應(yīng)未來教育需求的智能學(xué)習(xí)生態(tài)系統(tǒng),構(gòu)筑高質(zhì)量教育智能環(huán)境。
重構(gòu)育人目標(biāo),培養(yǎng)智能時(shí)代創(chuàng)新型人才。提高學(xué)生在智能時(shí)代的學(xué)習(xí)能力和思維能力;推動(dòng)人工智能、計(jì)算機(jī)編程進(jìn)入中小學(xué)課堂。重構(gòu)育人目標(biāo),培養(yǎng)中小學(xué)生的科技創(chuàng)新能力,將人工智能新技術(shù)帶入課堂,人工智能技術(shù)應(yīng)用融入科技活動(dòng)中,培養(yǎng)師生熱愛科技、敢于創(chuàng)新的能力。
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[責(zé)任編輯 張 敏]
Research on the Path of Improving the Intelligent Education
Literacy of Primary and Secondary School Teachers under
the Background of Artificial Intelligence Education
Luo Yaguoa,Xi Haoxueb,Shao Yuloua,Zheng Xuana
(a.School of Information Engineering; b.Modern Educational Technology Center, Xi’an University, Xi’an 710065 China)
Abstract: In the context of “artificial intelligence+education”, the integration of artificial intelligence and education is to promote high-quality development of education. However, currently, the intelligent education literacy of primary and secondary school teachers is relatively low, and artificial intelligence is less applied in education. In response to this situation, this article first elaborates on the meanings of artificial intelligence and teacher intelligent literacy, and elaborates on the paths for primary and secondary school teachers to improve their intelligent literacy, from two aspects: improving their own intelligent literacy and external factors to promote it. The self-improvement of teachers includes updating educational concepts, constructing electronic resources, innovating classroom teaching models, curriculum evaluation, and personalized teacher training needs.
Key words:Artificial Intelligence; Intelligent Literacy; The Improvement of Literacy
西安文理學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)2024年4期