人工智能課程教師TPACK能力發(fā)展現(xiàn)狀與提升策略

摘" "要：人工智能課程教師教學(xué)能力是人工智能教育質(zhì)量的重要抓手，如何構(gòu)建人工智能課程教師教學(xué)能力提升機(jī)制，需進(jìn)行較為充分的研究。使用問卷調(diào)查和半結(jié)構(gòu)化訪談相結(jié)合的方法，研究某省會(huì)城市部分中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力現(xiàn)狀、差異及影響因素。研究發(fā)現(xiàn)該市中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力整體處于不足水平，各因子發(fā)展不均衡，復(fù)合因子對(duì)教師TPACK能力發(fā)展更具推動(dòng)作用，人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校教師TPACK能力更高。基于研究的數(shù)據(jù)分析和成因探討，借鑒相關(guān)理論和相似實(shí)踐領(lǐng)域的有益經(jīng)驗(yàn)，建議從以下四個(gè)方面來提升人工智能課程教師TPACK能力：統(tǒng)籌多渠道資源加快建設(shè)人工智能教育教學(xué)環(huán)境；組建區(qū)域協(xié)作式人工智能課程教、學(xué)、研實(shí)踐共同體；完善學(xué)校激勵(lì)機(jī)制，激發(fā)教師專業(yè)發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力；實(shí)施基于TPACK框架的混合式精準(zhǔn)培訓(xùn)。

關(guān)鍵詞：人工智能課程；TPACK；中小學(xué)教師；教學(xué)能力

中圖分類號(hào)：G434" " " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " "文章編號(hào)：1673-8454（2023）11-0112-09

DOI：10.3969/j.issn.1673-8454.2023.11.012

作者簡(jiǎn)介：郭偉秀，華中師范大學(xué)人工智能教育學(xué)部博士研究生（湖北武漢 430079）；吳軍其，通訊作者，華中師范大學(xué)人工智能教育學(xué)部教授、博士生導(dǎo)師（湖北武漢 430079）；解攀科，華中師范大學(xué)信息化辦公室實(shí)驗(yàn)師（湖北武漢 430079）

基金項(xiàng)目：華中師范大學(xué)國(guó)家教師發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)基地2021年建設(shè)研究項(xiàng)目“‘人工智能+’名師課堂創(chuàng)新應(yīng)用”（編號(hào)：CCNUTEIII2021-13）；華中師范大學(xué)2023年教師教育專項(xiàng)研究（年度）項(xiàng)目“基于大語(yǔ)言模型的‘雙師’賦能協(xié)作學(xué)習(xí)新范式研究”（編號(hào)：CCNUTEI2023-04）

一、研究背景

鑒于人工智能社會(huì)應(yīng)用的巨大價(jià)值和潛力，當(dāng)前，世界主要國(guó)家和地區(qū)都非常重視人工智能教育和相關(guān)人才的培養(yǎng)。歐美等科技強(qiáng)國(guó)都已為中小學(xué)人工智能教育的實(shí)踐推進(jìn)做出比較精細(xì)明確的政策規(guī)劃和目標(biāo)定位。[1]國(guó)內(nèi)中小學(xué)人工智能教育也隨著《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》的發(fā)布迎來迅猛發(fā)展的契機(jī)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年至今國(guó)內(nèi)已出版千余種人工智能教材，有千余所中小學(xué)開設(shè)人工智能相關(guān)課程。[2]隨著課程的開展，國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界對(duì)中小學(xué)開設(shè)人工智能課程的意義、體系建設(shè)、智能倫理等問題展開積極討論。相比之下，專門論述或探討中小學(xué)人工智能課程教師有效教學(xué)能力的文獻(xiàn)較少。有學(xué)者通過系統(tǒng)整理相關(guān)文獻(xiàn)，提煉出人工智能學(xué)科教師勝任力要素，并采用問卷調(diào)查法深入探討當(dāng)?shù)厝斯ぶ悄苷n程教師勝任力現(xiàn)狀；[3]有學(xué)者提出，通過多方協(xié)作，提升中小學(xué)人工智能教育師資培養(yǎng)的組織實(shí)施能力，以成果為導(dǎo)向，解決師資水平差異大、學(xué)習(xí)時(shí)間難以協(xié)調(diào)的問題。[4]調(diào)查顯示，在中小學(xué)實(shí)行人工智能普及教育面臨的一大瓶頸問題是師資問題，當(dāng)前，我國(guó)在相關(guān)師資力量準(zhǔn)備、專業(yè)發(fā)展指導(dǎo)方面還有待進(jìn)一步完善。[5]人工智能課程教師教學(xué)能力是人工智能教育質(zhì)量的重要抓手，目前，中小學(xué)人工智能課程教師有效教學(xué)能力處于何種水平、如何構(gòu)建人工智能課程教師教學(xué)能力提升機(jī)制都需要進(jìn)行更為充分的研究。

TPACK（Technological Pedagogical Content Knowledge）即整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)，是國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界比較公認(rèn)的一種符合信息技術(shù)時(shí)代教師專業(yè)發(fā)展的知識(shí)體系，它可以有效測(cè)量和評(píng)估基于整合技術(shù)環(huán)境下學(xué)科教師的教學(xué)能力。[6]有學(xué)者對(duì)當(dāng)?shù)刂袑W(xué)信息技術(shù)（計(jì)算機(jī)科學(xué)）教師的TPACK能力進(jìn)行實(shí)證調(diào)查研究，深入剖析他們?cè)赥PACK能力方面存在的問題和不足，并給出相應(yīng)的提升對(duì)策；[7][8]有學(xué)者采用TPACK框架對(duì)美、中、印、澳、韓五國(guó)中小學(xué)人工智能政策和課程資源進(jìn)行梳理分析。[9]通過這種分析，他們總結(jié)出中小學(xué)人工智能課程教師應(yīng)具備的關(guān)鍵能力。

TPACK框架包含三個(gè)單因子，即TK（技術(shù)知識(shí)）、CK（學(xué)科內(nèi)容知識(shí)）和PK（教學(xué)法知識(shí)），它們是核心要素；還包含由三個(gè)單因子交叉衍生出的四個(gè)復(fù)合因子，即PCK（學(xué)科教學(xué)知識(shí)）、TCK（整合技術(shù)的學(xué)科內(nèi)容知識(shí)）、TPK（整合技術(shù)的教學(xué)法知識(shí)）和TPACK（整合技術(shù)的學(xué)科教學(xué)知識(shí)）。[10]在人工智能課程當(dāng)中，“技術(shù)”既是教學(xué)內(nèi)容又是有效完成教學(xué)的手段，這種性質(zhì)決定了相關(guān)教師整合課程內(nèi)容、教學(xué)策略和技術(shù)的能力水平會(huì)影響教授課程的質(zhì)量。

基于上述分析，本研究聚焦于中小學(xué)人工智能課程教師，使用問卷調(diào)查和半結(jié)構(gòu)化訪談相結(jié)合的方法，對(duì)某省會(huì)城市有中小學(xué)人工智能課程授課經(jīng)驗(yàn)的教師TPACK能力的現(xiàn)狀、差異及影響因素進(jìn)行研究。

二、研究設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）研究對(duì)象

本研究調(diào)查對(duì)象是某省會(huì)城市具有中小學(xué)人工智能課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師。該市作為國(guó)家首批“智慧教育示范”創(chuàng)建區(qū)域之一，遵循“試點(diǎn)引領(lǐng)、全面覆蓋”的發(fā)展策略，計(jì)劃先建設(shè)一批人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校，并逐步在全市中小學(xué)推廣。目前，該市已設(shè)立120所試點(diǎn)學(xué)校，并計(jì)劃再發(fā)展120所。

（二）研究設(shè)計(jì)

本研究采用混合研究方法，先通過定量研究收集和分析數(shù)據(jù)，再結(jié)合定性研究解釋結(jié)果。定量研究結(jié)果所產(chǎn)生的統(tǒng)計(jì)效應(yīng)值、顯著性等參數(shù)為研究提供概括性的結(jié)果。但研究者往往對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的原因和脈絡(luò)情境不了解。因此，需要定性研究數(shù)據(jù)來幫助進(jìn)行深入解釋。本研究先通過定量的問卷調(diào)查收集、分析當(dāng)前該市中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力現(xiàn)狀和差異數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，選取部分研究對(duì)象開展針對(duì)性較強(qiáng)的半結(jié)構(gòu)化訪談。最后，結(jié)合定量和定性數(shù)據(jù)，對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析和討論。

1.問卷設(shè)計(jì)

本研究基于相關(guān)學(xué)者編制的TPACK測(cè)量量表并結(jié)合當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程教學(xué)具體情境，設(shè)計(jì)中小學(xué)人工智能課程教師TPACK水平測(cè)量問卷。[11]該問卷包含三部分：①人口統(tǒng)計(jì)學(xué)信息，如性別、學(xué)歷、專業(yè)等；②TPACK各因子的測(cè)量題項(xiàng)（含24道題），均采用五點(diǎn)Likert量表的形式，選項(xiàng)包含“非常不符合、不符合、不確定、符合、非常符合”，對(duì)應(yīng)分值為“1、2、3、4、5”；③教師能力培訓(xùn)需求及參加后續(xù)訪談意愿。

2.訪談設(shè)計(jì)

訪談設(shè)計(jì)包含：①關(guān)于該市人工智能課程教師能力水平的評(píng)估結(jié)果及原因分析；②關(guān)于如何提升當(dāng)前教師人工智能課程教學(xué)能力的建議。

（三）問卷的發(fā)放和收集

第一階段，2021年12月利用問卷星平臺(tái)在該市主要城區(qū)的人工智能課程教師群進(jìn)行為期一周的數(shù)據(jù)采集，共收回問卷246份，其中有效問卷237份，問卷有效回收率為97.93%。

第二階段，結(jié)合問卷調(diào)查的結(jié)果，從愿意接受后續(xù)訪談的教師中遴選幾位有代表性的教師進(jìn)行面對(duì)面訪談并整理資料。

（四）信效度檢驗(yàn)

本研究使用SPSS軟件對(duì)TPACK量表進(jìn)行信度分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示量表各因子及整體Cronbach’s alpha介于0.930～0.985，均大于0.9，這表明各個(gè)因子和總量都有較高的信度，如表1所示。

研究中使用因子分析法檢驗(yàn)問卷的結(jié)構(gòu)效度，問卷的KMO值為0.822及Bartlett球形檢驗(yàn)的近似卡方值為2539.214，且顯著性水平Sig.=0.000lt;0.01，這表明問卷具有較高的結(jié)構(gòu)效度；同時(shí)，因本研究所使用的問卷量表在編制中參考國(guó)際上廣泛使用的經(jīng)典TPACK量表，所以具有較好的內(nèi)容效度。

三、研究統(tǒng)計(jì)與分析

（一）中小學(xué)人工智能課程教師TPACK水平現(xiàn)狀

對(duì)問卷調(diào)查獲得的數(shù)據(jù)，本研究使用描述性統(tǒng)計(jì)的結(jié)果對(duì)其進(jìn)行分類描述，采用畫像的原理勾勒出該市當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程教師特征、TPACK水平現(xiàn)狀和能力發(fā)展需求，如圖1所示。

相關(guān)教師TPACK能力水平在7個(gè)因子上的均分范圍為2.76～3.43，高低排序?yàn)镻Kgt;TPKgt;TCKgt;TPACKgt;PCKgt;TKgt;CK。依據(jù)已有研究，將TPACK能力水平從高到低劃分為四個(gè)等級(jí)：優(yōu)秀（X≥4.5）、良好（4.0≤Xlt;4.5）、一般（3.5≤Xlt;4.0）和不足（Xlt;3.5），[12]可以得出，當(dāng)前該市中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力處于“不足”水平。其中PK因子得分3.43比較接近“一般水平”，CK和TK兩個(gè)因子得分均低于3分。因此，從總體上來講當(dāng)前該市中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力水平不足，各因子發(fā)展不均衡。

（二）TPACK各因子之間相關(guān)性分析

本研究使用SPSS軟件，利用Pearson系數(shù)檢測(cè)TPACK各因子間的相關(guān)性。數(shù)據(jù)顯示，因子間的相關(guān)系數(shù)處于0.591～0.959區(qū)間，這表明因子間相關(guān)性較強(qiáng)，如表2所示。其中單因子間相關(guān)系數(shù)最低，均為0.591，而復(fù)合因子間相關(guān)系數(shù)都大于0.9，相關(guān)性極強(qiáng)。

（三）教師TPACK因子間回歸分析

為探究TPACK量表內(nèi)部各因子對(duì)中小學(xué)人工智能課程教師TPACK水平發(fā)展的影響，本研究設(shè)定自變量為TK、CK、PK、PCK、TCK、TPK，因變量為TPACK，回歸方法為stepwise，進(jìn)行多元線性回歸分析。最終構(gòu)建的多元回歸方程可寫為：TPACK=0.013+0.371×TCK+0.393×PCK+0.229×TPK，其中調(diào)整后R2=0.945，F(xiàn)=1348.957，plt;0.001，模型具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。復(fù)合因子變量TCK、PCK、TPK逐步進(jìn)入回歸模型，能夠解釋TPACK水平變化的94.5%，而三個(gè)單因子無(wú)一進(jìn)入回歸模型。這表明在TPACK框架中復(fù)合因子PCK、TCK、TPK對(duì)教師的TPACK發(fā)展有顯著貢獻(xiàn)。

（四）不同群體人工智能課程教師TPACK能力差異檢驗(yàn)

1.人工智能課程授課年限差異

單因素方差分析結(jié)果顯示，人工智能課程授課年限在TPACK能力的7個(gè)因子上都存在極為顯著差異性。通過多重比較得知，人工智能相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)在1年內(nèi)的教師在7個(gè)因子上的得分與其他兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)組之間存在明顯差異。這表明人工智能課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)時(shí)間越長(zhǎng)，相應(yīng)地教師課程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)越豐富，因此教師TPACK能力水平越高。

2.人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校差異

獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，來自人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校的教師與非試點(diǎn)學(xué)校的教師TPACK能力水平在7個(gè)因子上都存在極為顯著差異（plt;0.001），這表明人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校相關(guān)教師TPACK能力水平更高，如表3所示。

3.年齡、教齡、專業(yè)、學(xué)歷分組的差異

不同年齡、教齡、專業(yè)分組僅在TK、CK兩個(gè)因子上存在顯著差異。通過多重比較得知，41-51歲年齡組的教師在這兩個(gè)因子上得分均顯著低于40歲及以下年齡組的教師；教齡21～30年的教師在這兩個(gè)因子上得分均顯著低于教齡20年及以下分組教師；畢業(yè)于師范院校信息技術(shù)相關(guān)專業(yè)教師在這兩個(gè)因子上得分均顯著高于師范院校非信息技術(shù)類專業(yè)教師；不同學(xué)歷分組僅在三個(gè)因子（TK、PCK、TPACK）上存在顯著差異。通過多重比較得知，專科及以下學(xué)歷教師在這三個(gè)因子上得分顯著低于其他兩組，而本科、研究生兩組不存在顯著差異。

4.性別、學(xué)段、學(xué)校地理位置分組差異

通過獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)（在性別維度、學(xué)校地理位置維度即中心城區(qū)和郊區(qū)）及按照小學(xué)、初中、高中三個(gè)學(xué)段分組進(jìn)行單因素方差分析，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)均表明相關(guān)教師TPACK能力在各個(gè)因子上都不存在顯著性差異。

四、研究結(jié)論與分析

（一）人工智能課程教師TPACK能力大多數(shù)處于不足水平

在查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料基礎(chǔ)上再結(jié)合后續(xù)的定性訪談數(shù)據(jù)，本研究認(rèn)為，該市中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力大多數(shù)處于不足水平的主要原因是教師缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)。中小學(xué)人工智能課程目前處于試驗(yàn)階段，大部分學(xué)校不但缺乏相關(guān)軟硬件設(shè)施，也未將課程納入必修課。

TK得分偏低的原因：①人工智能教學(xué)軟硬件設(shè)備建設(shè)不足導(dǎo)致教師缺乏技術(shù)實(shí)操經(jīng)驗(yàn)；②一線教師缺乏新技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)歷，僅靠自學(xué)不能解決人工智能技術(shù)迅猛發(fā)展帶來的技術(shù)學(xué)習(xí)上的壓力與困惑。

CK得分最低的原因：中小學(xué)人工智能課程目標(biāo)、體系內(nèi)容缺乏省部一級(jí)教育主管部門統(tǒng)一規(guī)劃，絕大多數(shù)學(xué)校都沒有專用教材，相關(guān)教師參與的人工智能課程培訓(xùn)大多數(shù)是宏觀理念，沒有成體系的相關(guān)課程內(nèi)容培訓(xùn)。

PK得分高于其它因子的原因：結(jié)合問卷中教齡調(diào)查結(jié)果，這批教師中接近四分之三的人具有6年以上授課經(jīng)驗(yàn)，其中任教時(shí)長(zhǎng)在11年以上的教師占66.03%，同時(shí)，96.20%的受訪者具有信息技術(shù)課授課經(jīng)驗(yàn)，所以PK因子得分最高。

PCK、TCK、TPK三個(gè)因子都具有二元屬性，在均分上TPKgt;TCKgt;PCK，這與上述的PKgt;TKgt;CK相一致，即一元屬性得分高的，交叉所得二元屬性得分就相對(duì)高。這表明中小學(xué)人工智能課程教師PCK、TCK、TPK能力受TK、CK、PK能力的影響，提高TK、CK、PK能力將能提高他們之間交叉產(chǎn)生能力。最后，TPACK平均值為3.26，表明TPACK能力各個(gè)因子之間具有正面相關(guān)性。

（二）復(fù)合因子對(duì)TPACK發(fā)展更具正向推動(dòng)作用

線性回歸分析結(jié)果顯示，相較于單因子，復(fù)合因子PCK、TCK、TPK對(duì)TPACK發(fā)展的推動(dòng)作用更大。這并不說明單因子TK、CK、PK對(duì)相關(guān)教師TPACK的發(fā)展沒有作用。Pearson系數(shù)檢驗(yàn)表明各因子間存在顯著正相關(guān)，在TPACK的發(fā)展中單因子也起著重要作用，例如，TK可通過影響TPK、TCK對(duì)TPACK的發(fā)展起作用。有學(xué)者認(rèn)為“TPACK是教師創(chuàng)造性地將TK、PK和CK三種關(guān)鍵知識(shí)整合起來，而超越三者的新興知識(shí)形態(tài)”。[13]這表明教師TPACK能力發(fā)展，不是諸因子的簡(jiǎn)單疊加過程，它需要相關(guān)教師具備知識(shí)轉(zhuǎn)化、整合的綜合能力。

（三）人工智能試點(diǎn)學(xué)校教師TPACK能力更高

為更深入地分析該市人工智能課程教師TPACK能力現(xiàn)狀，本研究對(duì)涉及相關(guān)教師的人口學(xué)變量進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。檢驗(yàn)結(jié)果表明相關(guān)教師僅在人工智能課程授課年限和人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校兩個(gè)變量上存在顯著性差異，其他人口學(xué)變量上完全不存在或僅在個(gè)別因子上存在顯著差異。這是因?yàn)椤霸圏c(diǎn)學(xué)?！鲍@得更多專項(xiàng)資金投入，相應(yīng)的在人工智能課程相關(guān)軟硬件環(huán)境建設(shè)、經(jīng)費(fèi)、課時(shí)上更有保障，一線教師實(shí)踐機(jī)會(huì)多。這表明真實(shí)情境中教學(xué)實(shí)踐是促進(jìn)TPACK能力發(fā)展的保障。

五、提升策略

基于研究的數(shù)據(jù)分析和成因探討，借鑒相關(guān)理論和相似實(shí)踐領(lǐng)域的有益經(jīng)驗(yàn)，本研究認(rèn)為應(yīng)從以下四個(gè)方面入手，切實(shí)提高中小學(xué)人工智能課程教師的TPACK能力水平，促進(jìn)教師專業(yè)成長(zhǎng)。

（一）統(tǒng)籌多渠道資源加快建設(shè)人工智能教育教學(xué)環(huán)境

由于TPACK是教師置身于教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)視情境而定的一種知識(shí)體，[14]所以TPACK能力主要來源于教學(xué)實(shí)踐。研究發(fā)現(xiàn)，缺乏實(shí)踐機(jī)會(huì)是導(dǎo)致該市當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力水平不足的主要原因。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，該市有近千所中小學(xué)校，目前有240所人工智能課程試點(diǎn)校（含已建設(shè)完成的120所和正在審批中120所），占比不足25%。因此，該市有超過75%的中小學(xué)尚未建立專門的人工智能課程實(shí)驗(yàn)室，人工智能教學(xué)設(shè)備設(shè)施的缺乏必然導(dǎo)致大部分一線教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足。所以，為了加快建設(shè)中小學(xué)人工智能教育環(huán)境，各學(xué)校要積極努力統(tǒng)籌獲得多渠道資源的支持。

渠道之一，積極申請(qǐng)各級(jí)政府或教育主管部門設(shè)立的人工智能教育專項(xiàng)建設(shè)項(xiàng)目。例如，申請(qǐng)“人工智能課程”試點(diǎn)學(xué)?；颉叭斯ぶ悄芘c教育融合”示范學(xué)校項(xiàng)目，學(xué)校就可以在人工智能教育相關(guān)環(huán)境建設(shè)上得到相應(yīng)級(jí)別的財(cái)政支持。本研究數(shù)據(jù)分析表明來自人工智能課程試點(diǎn)學(xué)校相關(guān)教師TPACK能力顯著高于非試點(diǎn)學(xué)校。這充分說明試點(diǎn)學(xué)校模式對(duì)相關(guān)教師TPACK能力發(fā)展具有極大推動(dòng)作用。

渠道之二，積極尋求與高等院校和科研院所合作，借助其專業(yè)的人工智能資源推進(jìn)人工智能教育教學(xué)的開展。[15]例如，武漢市常青樹實(shí)驗(yàn)學(xué)校與哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人集團(tuán)教育事業(yè)部青少年培養(yǎng)基地合作，共同培養(yǎng)人工智能、信息學(xué)拔尖創(chuàng)新人才；武漢市光谷第二高級(jí)中學(xué)、北京師范大學(xué)附屬中學(xué)、西安交通大學(xué)附屬小學(xué)等學(xué)校和當(dāng)?shù)乜蒲性核谌斯ぶ悄芙虒W(xué)方面開展深度合作的經(jīng)驗(yàn)也可以借鑒，合作開發(fā)校本特色人工智能課程，借助大學(xué)人工智能資源平臺(tái)進(jìn)行備課教學(xué)及實(shí)現(xiàn)學(xué)校智慧化管理，邀請(qǐng)專家定期到校開展面對(duì)面交流。

渠道之三，中小學(xué)可以通過與行業(yè)知名企業(yè)開展合作的方式來建設(shè)本校的智能化教學(xué)環(huán)境。例如，陜西師范大學(xué)附屬中學(xué)與“百度教育大腦”合作案例中，企業(yè)為學(xué)校建立“AI實(shí)驗(yàn)室”并提供百度教育智慧課堂和人工智能課程體系平臺(tái)，學(xué)校利用這些軟硬件設(shè)備開展人工智能教育活動(dòng)。通過“專項(xiàng)財(cái)政支持”和高校等專業(yè)學(xué)術(shù)團(tuán)體、知名企業(yè)合作，學(xué)校的人工智能教學(xué)環(huán)境得以完善，學(xué)術(shù)研究團(tuán)隊(duì)和企業(yè)同時(shí)也獲得相關(guān)豐富案例，實(shí)現(xiàn)共同發(fā)展。

（二）組建區(qū)域協(xié)作式人工智能課程教、學(xué)、研實(shí)踐共同體

有學(xué)者認(rèn)為共同體是教師學(xué)習(xí)框架中的一個(gè)關(guān)鍵要素，教師專業(yè)的成長(zhǎng)和能力的形成需要協(xié)作式反思。[16]教學(xué)問題是一個(gè)劣構(gòu)問題，這類問題的解決沒有一個(gè)固定的途徑。對(duì)于這樣的問題，如果完全由每個(gè)教師自己去摸索，一方面需要消耗大量的時(shí)間和精力，另一方面也會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的錯(cuò)誤或失誤。[17]組建區(qū)域式教、學(xué)、研實(shí)踐共同體，不但可以共享區(qū)域內(nèi)人工智能教育資源，還可以發(fā)揮群體智慧的優(yōu)勢(shì)，使成員間取長(zhǎng)補(bǔ)短、協(xié)作發(fā)展。

形式一，組建校際聯(lián)合人工智能教研共同體，可以實(shí)現(xiàn)各校優(yōu)勢(shì)人工智能資源共享，集中多所學(xué)校師資力量解決人工智能教育發(fā)展中的難題。例如，武漢市第四十九中學(xué)、武漢市吳家山第三中學(xué)、荊門市?；壑袑W(xué)等成員單位組建校際聯(lián)合中小學(xué)人工智能課程發(fā)展共同體，該共同體以中小學(xué)人工智能教育的“普及、普適、普惠”為主題，研究并指定中小學(xué)人工智能課程標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)中小學(xué)人工智能課程進(jìn)課堂，聯(lián)合培養(yǎng)中小學(xué)人工智能骨干教師。

形式二，區(qū)級(jí)以上教研機(jī)構(gòu)應(yīng)該發(fā)揮引領(lǐng)作用，搭建好本區(qū)域教學(xué)交流平臺(tái)和資源共享庫(kù)，將本轄區(qū)相關(guān)教師組織起來共同學(xué)習(xí)和共同反思，引導(dǎo)大家建立共同發(fā)展目標(biāo)。通過對(duì)同一目標(biāo)的追求與思考，教師可以在知識(shí)、技能及方法上協(xié)作共享，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)群體專業(yè)的共同發(fā)展。例如，湖北省仙桃市“肖新國(guó)名師工作室”的“三三三”協(xié)同教研共同體模式值得借鑒。該模式包括三個(gè)“三”：一是“三種共享機(jī)制”，即教師、設(shè)備和課程的共享，形成“工作室+教師”“工作室+設(shè)備”“工作室+課程”的格局；二是“三種類型管理”，將實(shí)驗(yàn)學(xué)校分為“基地學(xué)?！薄皩?shí)驗(yàn)學(xué)?！薄昂献鲗W(xué)校”三種類型；三是“三個(gè)層次引導(dǎo)”，將教師分為學(xué)科核心、學(xué)科骨干和學(xué)科教師三種類型，并賦予不同職責(zé)和任務(wù)。

（三）完善學(xué)校激勵(lì)機(jī)制，激發(fā)教師專業(yè)發(fā)展的內(nèi)驅(qū)力

TPACK能力是一種對(duì)學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)法和技術(shù)之間相互作用的理解和實(shí)踐，[18]幾乎涵蓋技術(shù)環(huán)境下教學(xué)的全部核心要素。這其中涉及很多隱性知識(shí)，而隱性知識(shí)的習(xí)得更多地依靠自我觀察、反思與體悟，[19]因此，教師主觀意愿對(duì)其發(fā)展具有重大影響。調(diào)查顯示，近70%受訪教師認(rèn)為自學(xué)是獲得人工智能課程授課經(jīng)驗(yàn)的重要途徑之一；超過40%的受訪教師希望學(xué)校給予一定的支持，認(rèn)為自己可以通過自主研修的方式提高該課程TPACK能力。辯證唯物法認(rèn)為事物發(fā)展的根本原因不在于事物的外部，而在于事物的內(nèi)部。人工智能課程教師是人工智能課程的主要建設(shè)者，只有充分尊重和保障他們的權(quán)益，才能調(diào)動(dòng)和激發(fā)教師工作主動(dòng)性和積極性，促使他們發(fā)揮更大創(chuàng)造力，產(chǎn)生更大價(jià)值。多數(shù)一線教師沒有接受過專業(yè)系統(tǒng)化的培訓(xùn)，為了應(yīng)對(duì)人工智能的飛速發(fā)展，他們必然需要投入大量時(shí)間和精力學(xué)習(xí)。調(diào)查顯示，該市承擔(dān)人工智能教學(xué)任務(wù)的主體是信息技術(shù)教師（約占96%），文獻(xiàn)研究表明“信息技術(shù)教師在中小學(xué)處于邊緣化”，具體表現(xiàn)在“承擔(dān)大量非教學(xué)性事務(wù)”“信息技術(shù)是副科”等學(xué)科價(jià)值不被認(rèn)同，“工作成就感低”“績(jī)效工資標(biāo)準(zhǔn)低”。因此，學(xué)校可以通過調(diào)節(jié)人事資源分配策略和設(shè)置績(jī)效獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制來提升相關(guān)課程教師的內(nèi)驅(qū)力，提高一線教師開展人工智能教學(xué)的積極性。例如，可以通過調(diào)整學(xué)校人事勞資分配方案，還可以設(shè)置人工智能專項(xiàng)培訓(xùn)經(jīng)費(fèi)等，來提高人工智能課程一線教師的收入水平。同時(shí)，學(xué)校要給予人工智能課程教師更多的專業(yè)自主權(quán)。例如，不僅要充分尊重他們關(guān)于課程開發(fā)、教材選用、教學(xué)方法等方面的建議，還要充分保障相關(guān)課程課時(shí)計(jì)劃。目前，全國(guó)許多學(xué)校將人工智能課程作為中小學(xué)課后的托管服務(wù)內(nèi)容，以期在基礎(chǔ)教育課程改革和“雙減”政策中發(fā)揮積極作用。此舉不僅可以保障或增加人工智能課程的課時(shí)數(shù)，提高一線教師的課時(shí)工資，還有助于提升課程教師在人工智能課程教學(xué)方面的實(shí)踐能力。

（四）實(shí)施基于TPACK框架的混合式精準(zhǔn)培訓(xùn)

TPACK框架使“技術(shù)”“學(xué)科知識(shí)”和“教學(xué)方法”融合為一體，它強(qiáng)調(diào)不能孤立地培養(yǎng)和發(fā)展教師的TPACK能力，技術(shù)要內(nèi)化于教師自身的學(xué)科教學(xué)知識(shí)和教學(xué)方法中。[20]本研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)合因子對(duì)教師TPACK能力發(fā)展更具推動(dòng)作用。而TPACK復(fù)合因子的發(fā)展更多的是依靠觀摩示范、案例研究、交流討論等這類實(shí)踐性的培訓(xùn)。因此，在人工智能課程教師培訓(xùn)中，不但要建設(shè)基于TPACK框架的培訓(xùn)課程資源，還要在培訓(xùn)形式上結(jié)合TPACK能力發(fā)展特征，采取“線上+線下”混合式模式開展培訓(xùn)。本研究調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，接近70%的教師認(rèn)為線下觀摩示范有助于提高TPACK能力，接近60%教師認(rèn)為應(yīng)該開展線上線下相結(jié)合的混合教研活動(dòng)。此外，還要充分利用基于人工智能的大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)當(dāng)前人工智能課程教師進(jìn)行更為精確的畫像，實(shí)施分角色、分層次的精準(zhǔn)培訓(xùn)，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)參訓(xùn)教師的TPACK能力開展過程性評(píng)價(jià)。例如，按人工智能教育中教師擔(dān)任不同角色進(jìn)行分類培訓(xùn)，教研專家側(cè)重人工智能課程理念、教材、教學(xué)培訓(xùn)，裝備專家側(cè)重裝備使用、活動(dòng)空間建設(shè)培訓(xùn)，技術(shù)專家側(cè)重編程和智能機(jī)器人培訓(xùn)。[21]又如本研究發(fā)現(xiàn)教師個(gè)體在教學(xué)經(jīng)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)、專業(yè)、年齡、學(xué)校類型上有顯著差異，在培訓(xùn)前利用基于人工智能技術(shù)的大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)相關(guān)教師TPACK能力進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)估，根據(jù)評(píng)估結(jié)果，采用分層培訓(xùn)。還可以結(jié)合教師認(rèn)知結(jié)構(gòu)、教學(xué)信念、學(xué)科背景、思維方式來精準(zhǔn)提供提升策略、個(gè)性化培訓(xùn)方案和推送培訓(xùn)內(nèi)容。

六、結(jié)語(yǔ)

解決當(dāng)前基礎(chǔ)教育中人工智能課程師資問題的重要途徑之一就是提升一線教師的TPACK 能力。本研究使用定量問卷調(diào)查和定性個(gè)人訪談相結(jié)合的方法，研究當(dāng)前中小學(xué)人工智能課程教師TPACK能力發(fā)展現(xiàn)狀、差異和影響因素，并有針對(duì)性地提出基礎(chǔ)教育中人工智能課程教師TPACK能力提升的策略。當(dāng)然，由于本研究?jī)H對(duì)某省會(huì)城市部分中小學(xué)人工智能課程教師進(jìn)行研究，樣本數(shù)據(jù)的規(guī)模程度和精細(xì)程度存在一定的局限性，將在后續(xù)的研究中進(jìn)一步完善，以期達(dá)到更好的研究效果。

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Development Status and Improvement Strategies of TPACK

for Teachers of Artificial Intelligence Course

Weixiu GUO1， Junqi WU1， Panke XIE2

（1.Faculty of Artificial Intelligence in Education， Central China Normal University， Wuhan" 430079， Hubei;

2.Information Office， Central China Normal University， Wuhan 430079， Hubei）

Abstract： The teaching ability of teachers in artificial intelligence courses is an important pillar for the quality of artificial intelligence education， and hence how to construct a mechanism to improve the teaching ability of artificial intelligence courses needs to be studied more fully. This paper employs questionnaire survey and semi-structured interview to study the current situation， differences and influencing factors of TPACK ability of artificial intelligence teachers in primary and secondary schools in a provincial capital city. The study found that the TPACK ability of primary and secondary school teachers in the city is at a inadequate level， and the development of each factor is not balanced. The composite factor has a more promoting effect on the development of teachers’ TPACK ability. The TPACK ability of teachers in the pilot schools of artificial intelligence courses is higher. Therefore， based on the data analysis and cause exploration of the study， and drawing on relevant theories and useful experiences in similar practice areas， this paper proposes to improve the TPACK ability of teachers in artificial intelligence course from the following four aspects： coordinating multi-channel resources to accelerate the construction of artificial intelligence education and teaching environments; forming a regional collaborative artificial intelligence course teaching， learning， and researching community of practice; and perfecting the school’s incentive mechanism to stimulate the internal drive of teachers’ professional development; implementing blended precision training based on the TPACK framework.

Keywords： Artificial intelligence course; TPACK; Primary and secondary school teachers; Teaching ability

編輯：王天鵬" "校對(duì)：王曉明