中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架研究

丁世強 馬瀟 魏擁軍

[摘? ?要] 人工智能教師是促進人工智能教育高質(zhì)量發(fā)展的重要保障，然而，當下中小學人工智能教師專業(yè)能力不佳、能力標準不清等已成為制約基礎(chǔ)教育階段人工智能教育發(fā)展的主要阻力。鑒于此，為切實提升中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)，研究基于教師專業(yè)素養(yǎng)和人工智能教師專業(yè)能力相關(guān)研究成果，廓清了中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵。通過文獻分析法、訪談法和德爾菲法等，以葉瀾的“教師專業(yè)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)理論”為基礎(chǔ)，探索性構(gòu)建了涵蓋AI教育意識、AI學科知識、AI實踐技能3個一級維度和11個二級要素的中小學生人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架，并對該素養(yǎng)框架進行了學理性闡釋，以期為我國中小學人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)提供一定的理論借鑒。

[關(guān)鍵詞] 中小學教師； 人工智能教育； 專業(yè)素養(yǎng)； 結(jié)構(gòu)框架； 教師專業(yè)發(fā)展

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 丁世強（1992—），男，山東濰坊人。博士研究生，主要從事人工智能教育、教師專業(yè)發(fā)展研究。E-mail：dingsq0309@126.com。魏擁軍為通訊作者，E-mail：weiyongjun9288@163.com。

一、引? ?言

近年來，隨著人工智能與經(jīng)濟、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域的深度融合，提升普通公民對人工智能技術(shù)的深度認知與應(yīng)用能力迫在眉睫[1]。在此背景下，人工智能教育應(yīng)運而生并迅速成為各國的關(guān)注焦點和研究熱點。2017年，國務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出，要“在中小學階段設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育”[2]。2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》，明確要求“在中小學階段引入人工智能普及教育”[3]。2019年，教育部頒布了《2019年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》，提出要逐步在中小學階段開設(shè)人工智能相關(guān)課程[4]。人工智能教師是人工智能教育的踐行者，是人工智能教育發(fā)展的關(guān)鍵引領(lǐng)者和重要推動者。但已有研究表明，中小學人工智能教師在實踐中所暴露出的孱弱專業(yè)能力，造成了教師教學過程中能力缺失的尷尬局面，致使教師缺乏足夠的能力支撐中小學生智能素養(yǎng)的良性發(fā)展[5]。因此，實現(xiàn)中小學人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)顯得尤為迫切。然而，目前對中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)或能力標準的研究尚未引起學界足夠重視，其構(gòu)成維度及層次關(guān)系等尚未得到闡明。為此，本研究基于文獻分析法、訪談法及德爾菲法等，嘗試對中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架進行探索性建構(gòu)。

二、核心概念界定

厘清中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵是構(gòu)建中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的邏輯起點。為此，以發(fā)展和提升中小學人工智能專業(yè)素養(yǎng)為根本出發(fā)點與落腳點，嘗試廓清和闡明中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵意蘊。如何解讀中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)，就是要回答“應(yīng)培養(yǎng)什么樣的中小學人工智能教師”，中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)是智能教育發(fā)展對教師能力的現(xiàn)實訴求，也是人工智能教師群體尋求自身專業(yè)成長的發(fā)展需求。目前，鮮有學者對中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)進行系統(tǒng)性研究，故本研究取其上位概念“教師專業(yè)素養(yǎng)”為突破口，并結(jié)合已有中小學人工智能教師能力或素養(yǎng)研究成果，延展性地闡釋中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵及其構(gòu)成。

（一）教師專業(yè)素養(yǎng)

林崇德等從教育心理學視角提出，教師專業(yè)素養(yǎng)是教師在育人實踐中所展現(xiàn)的，影響教育對象身心發(fā)展的意識和心理的總和，并提出教師專業(yè)素養(yǎng)應(yīng)包含職業(yè)理想、育人理念、專業(yè)知識、教學策略等維度[6]；葉瀾則基于教師專業(yè)發(fā)展理論認為，教師專業(yè)素養(yǎng)是教師質(zhì)量的集中體現(xiàn)，其構(gòu)成具有系統(tǒng)性和層次性，主要包括教育思想、學科知識以及參與教學的各種能力[7]；還有學者認為教師專業(yè)素養(yǎng)應(yīng)包含教師品格、教師知識、教師信念和教師能力[8]?？梢?，教師專業(yè)素養(yǎng)具有多維性，是教師在具體教育教學情境中想做什么（動機與價值取向）、能做什么（知識與技能）、該做什么（態(tài)度與意識）等內(nèi)在特質(zhì)的綜合體現(xiàn)。為此，本文認為，教師專業(yè)素養(yǎng)是指教師能夠勝任某一特定學科所必備的相關(guān)知識、技能及其特質(zhì)，但并非知識、能力、情感、信念等要素的相互疊加，而是注重知識的內(nèi)化和習慣的養(yǎng)成，是教師教育教學過程中知、情、意、行的綜合性體現(xiàn)。

（二）中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)

迄今，鮮有學者對人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)進行系統(tǒng)性論述，但部分研究者和相關(guān)文件中論及了人工智能教師的相關(guān)職能或構(gòu)成（見表1）。雖然這些成果的研究視角不盡相同，對人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的描述也各有側(cè)重，但其中仍有共性可循，即均強調(diào)中小學人工智能教師應(yīng)掌握人工智能知識和跨學科知識，強調(diào)人工智能技術(shù)應(yīng)用、跨學科教學設(shè)計、道德倫理引導以及問題解決等技能的發(fā)展與培養(yǎng)。

綜上所述，基于對教師專業(yè)素養(yǎng)的理解及中小學人工智能教師能力（素養(yǎng)）相關(guān)研究，并綜合考慮中小學人工智能教師的日常工作、常態(tài)化教學及未來專業(yè)發(fā)展需求等因素，本研究將中小學人工智能教師素養(yǎng)界定為教師在基礎(chǔ)教育階段開展人工智能教育所應(yīng)具備的相關(guān)態(tài)度、價值觀、知識、技術(shù)、方法及技能等各種心理品質(zhì)的總和。

三、中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的構(gòu)建

（一）研究方法及流程

為保證研究結(jié)果的規(guī)范性和科學性，本研究采用文獻分析式、訪談法以及德爾菲法，以定量與定性相結(jié)合的方法，嘗試對人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架進行探索性建構(gòu)。具體流程如下：（1）通過文獻分析法梳理人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的基本邊界和核心要素，奠定人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的建構(gòu)基礎(chǔ)；（2）采用實地調(diào)查法和訪談法，深入了解一線中小學人工智能教師的真實工作境況，并觀察人工智能教師的課堂教學行為，聽取一線教師對人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的態(tài)度和看法，收集、整理后作為重要的輔證材料；（3）分析收集的一線資料，凝練、提取人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)所蘊含的關(guān)鍵要素，并以葉瀾的“教師專業(yè)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)”理論作為維度劃分依據(jù)[7]，初步構(gòu)建中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架；（4）基于德爾菲法，通過編制專家咨詢問卷，循環(huán)多次征詢專家意見，不斷校正人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架構(gòu)成要素；（5）在專家意見統(tǒng)一的基礎(chǔ)上，通過征詢多名一線優(yōu)秀中小學人工智能教師及教研員的意見，最終確立人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架。

（二）素養(yǎng)框架的初步構(gòu)建

基于上文對人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵解讀，并結(jié)合其構(gòu)成要素的抽象程度和適用范圍，以葉瀾的“教師專業(yè)素養(yǎng)三維結(jié)構(gòu)”為理論基礎(chǔ)，初步構(gòu)建了中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架，該素養(yǎng)框架將人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)包含的知識、技能、思維、態(tài)度和倫理等組成要素整合為AI教育意識、AI學科知識和AI實踐技能3個一級維度及10個二級要素（見表2）。

（三）框架要素的迭代與校正

本研究遵循權(quán)威性和規(guī)范性原則，采用主觀抽樣法，選取國內(nèi)高校從事人工智能教育研究的教育技術(shù)專家以及山東省內(nèi)一線教師和教研員組建專家團隊，其中，高校專家8名、一線人工智能學科教師8名、信息技術(shù)教研員2名，共計18人。根據(jù)初步構(gòu)建的中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架制定評審文檔，采用德爾菲法對框架的要素進行修改與校正，經(jīng)過三輪專家征詢，通過增添、修改部分要素，專家組意見趨于一致（見表3）。

（四）素養(yǎng)框架的正式確立

本研究經(jīng)過框架的初步構(gòu)建及框架要素的多輪修正，最終確立了人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架（如圖1所示）。從AI教育意識、AI學科知識、AI實踐技能三個維度對我國中小學人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)框架結(jié)構(gòu)進行了探索性建構(gòu)。其中，AI教育意識是人工智能教師支撐人工智能實踐活動開展的意志、情感、價值觀、責任感等品質(zhì)；AI學科知識包含人工智能技術(shù)相關(guān)的背景、原理、應(yīng)用以及道德倫理等知識；AI實踐技能是人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)中與技能、方法、實踐等相關(guān)的能力。

值得注意的是，人工智能教師作為一類特殊教師群體，兼具“普通”教師的通用素養(yǎng)以及作為人工智能“特殊”教師的專業(yè)素養(yǎng)。因此，其專業(yè)素養(yǎng)框架應(yīng)具有以下特征：首先，將中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架劃分為不同的維度，便于理解和把握人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的內(nèi)涵及其構(gòu)成，并不意味著各維度之間是孤立的，相反，三者之間相互依存、相互影響。AI教育意識統(tǒng)攝AI學科知識和AI實踐技能，直接影響AI學科知識和AI實踐技能的發(fā)展邊界；AI學科知識是AI教育意識和AI實踐技能培養(yǎng)的根基；AI實踐技能則是AI教育意識和AI學科知識的集中體現(xiàn)。其次，事物的發(fā)展呈現(xiàn)出由簡單到復雜、由低級向高級的發(fā)展趨勢，表現(xiàn)為一定的過程性和動態(tài)性。因此，本研究所提出的人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架也并非一成不變，隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，新的要素會不斷填充到框架結(jié)構(gòu)當中。簡而言之，中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)是一個多要素構(gòu)成的有機整體，整體內(nèi)部各要素之間既相互聯(lián)系，又相互影響，在教師專業(yè)成長的過程中實現(xiàn)三者的自我完善和動態(tài)平衡，故本結(jié)構(gòu)框架僅提供了一個培養(yǎng)的目標和方向。

四、中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架的學理闡釋

（一）AI教育意識：價值支點

AI教育意識是指教師對中小學人工智能教育的態(tài)度、理解力和價值判斷，以及如何認識教育對象、教學活動等個人品質(zhì)。AI教育意識統(tǒng)攝人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)，是人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的價值支點。AI教育意識的健全與否，不僅影響著人工智能教師自身的專業(yè)發(fā)展，更關(guān)乎中小學生人工智能素養(yǎng)的培養(yǎng)。本研究認為，AI教育意識是指人工智能教師在深度理解中小學人工智能教育的學科定位的基礎(chǔ)性、教育對象的發(fā)展性以及教育使命的社會性基礎(chǔ)上，形成的新型AI教育觀、AI學生觀和AI教學觀。

中小學人工智能教育屬于整個人工智能教育體系的奠基部分，其目標定位注重讓學生在情境體驗和實踐操作中實現(xiàn)對人工智能技術(shù)相關(guān)興趣的培養(yǎng)、基礎(chǔ)知識的習得及智能素養(yǎng)的提升[21]，達到為學生未來發(fā)展奠基的目的。因此，其基礎(chǔ)性是區(qū)別于其他學段人工智能教育的顯著特征。其發(fā)展性體現(xiàn)在，隨著人類逐漸步入人工智能時代，社會的進步對個體的生存與發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。由此，切實增強中小學生對智能時代的深度認知，培養(yǎng)中小學生智能時代的必備品格和關(guān)鍵能力是義務(wù)教育階段人工智能教育的“初心”。人工智能教育的社會性主要體現(xiàn)在兩個方面：其一，通過實施人工智能教育幫助公民對當前的社會形態(tài)形成基本的認知，培養(yǎng)智能時代的合格公民；其二，培養(yǎng)智能時代的人工智能技術(shù)的駕馭者，主動構(gòu)建未來人機協(xié)同的新型社會，實現(xiàn)智能技術(shù)和智能社會“雙翼齊飛”。

1. 體現(xiàn)智能教育價值的AI教育觀

AI教育觀即教師對人工智能教育價值、功能等維度的判斷與理解，是對“人工智能教育是什么”的價值判斷，對開展人工智能教育實踐具有指導、規(guī)范以及反思等重要功能和作用。AI教育觀主要指教師如何理解人工智能教育的育人價值，以幫助中小學生形成智能時代所必備的智能素養(yǎng)和智能思維。教師應(yīng)樹立正確的人工智能教育觀，摒棄知識灌輸觀念，秉持以人工智能技術(shù)理解、應(yīng)用為導向的高階思維和智能素養(yǎng)培養(yǎng)的教育理念。同時，更需明晰中小學人工智能教育的教育目標、教育理念、實踐價值、學科特質(zhì)以及教學策略等，增強自身的智能社會責任感，讓學生在理論學習中掌握人工智能的核心概念和基礎(chǔ)知識，在實踐操作中體驗人工智能技術(shù)的工作原理和基本功用，在理性反思中批判性認識人工智能技術(shù)應(yīng)用所帶來的社會價值和潛在風險。

2. 強調(diào)智能素養(yǎng)生成的AI學生觀

學生觀是教師對學生認知的具體表征[7]。AI學生觀即教師對學生如何理解人工智能教育的認識，體現(xiàn)在以下三個方面：首先，重視學生已有知識經(jīng)驗基礎(chǔ)。教師應(yīng)基于學生的“最近發(fā)展區(qū)”進行人工智能教學活動設(shè)計，明晰學生目前的知識儲備及認知發(fā)展規(guī)律等情況，并以此作為教學設(shè)計的起點和新知識的生長點。其次，掌握學生建構(gòu)AI知識的內(nèi)在規(guī)律和有效途徑。不同知識類型的表征和理解的方式也不同，人工智能課程包含了多種專業(yè)知識和跨學科知識，教師需要將人工智能各類學科知識轉(zhuǎn)化為學生容易理解和掌握的表征形式，通過情境體驗、動手實踐等方式驅(qū)動智能知識的習得、智能技術(shù)的應(yīng)用以及智能素養(yǎng)的生發(fā)。最后，尊重學生的主體性。人工智能教學過程不再是被動的知識“填灌”，而是采取主體參與性更強的項目式教學、問題式教學等教學形式。教師轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂活動的引領(lǐng)者和驅(qū)動者，學生轉(zhuǎn)變?yōu)檎n堂活動的參與者和執(zhí)行者，應(yīng)充分尊重學生的主體性，引導學生積極主動地參與到課堂智能教學活動中。

3. 凸顯智能教育特性的AI教學觀

教學是銜接教育理想和教育現(xiàn)實的“中樞系統(tǒng)”，也是教師教學觀的實踐映照。AI教學觀即教師如何實施人工智能教學活動，是對人工智能教學活動實施策略和方法的認識。人工智能教育教學方式與其他學科有較大差異，教師在開展人工智能教學過程中應(yīng)注意以下問題：（1）教學目標應(yīng)由“知識本位”向“素養(yǎng)本位”轉(zhuǎn)變。人工智能教育旨在提升學生的人工智能素養(yǎng)，不僅注重人工智能相關(guān)知識和技能的習得，更強調(diào)學生智能意識、智能思維以及智能社會責任感等高階能力的發(fā)展，以實現(xiàn)中小學生知、情、意、行的全面提升。（2）教學內(nèi)容應(yīng)由“單一學科”向“跨學科”轉(zhuǎn)變。人工智能學科知識涉及數(shù)學、物理、信息科學、腦科學等多門學科，教師在開展教學過程中應(yīng)注重整合所在學段的學科知識與學科方法，可依托項目式教學或問題式教學等進行教學設(shè)計，將人工智能知識與其他學科知識建立有效的內(nèi)在聯(lián)系，在應(yīng)用人工智能技術(shù)的過程中理解人工智能原理、激發(fā)學生學習興趣。（3）教學方式應(yīng)由“陳述式”向“情境式”轉(zhuǎn)變。傳統(tǒng)科目以書面知識的靜態(tài)傳授為主，而人工智能教育多借助于動態(tài)實踐活動的方式進行教學，注重學生智能情境下的親身體悟和實踐驅(qū)動中的知識習得。讓學生在體驗、互動、探究和實踐過程中，體悟、學習、理解人工智能技術(shù)的內(nèi)在機理和核心功用，形成對人工智能學科知識的意義性建構(gòu)。（4）教學評價應(yīng)由“單維度”向“多維度”轉(zhuǎn)變。人工智能教育教學評價應(yīng)側(cè)重學生智能素養(yǎng)、計算思維、智能思維等高階思維的發(fā)展。故宜采用質(zhì)性評價，減少利用分數(shù)衡量學生學習效果的評價方式。同時，強化過程性評價，可通過建立學生電子學習檔案、學生日志等，收集、記錄學生的學習過程行為數(shù)據(jù)。通過完善教學評價體系，實現(xiàn)教學評價方式的科學化和規(guī)范化。

（二）AI學科知識：先驗基礎(chǔ)

AI學科知識是人工智能教師開展教育教學的基礎(chǔ)，其在知識結(jié)構(gòu)上區(qū)別于其他學科教師，不再強調(diào)學科專業(yè)知識與教育學知識的相互疊加，而是強調(diào)多元化、復合化的知識結(jié)構(gòu)。一般而言，教師需要具備的專業(yè)知識分為本體類知識、通識類知識、條件類知識和實踐類知識四類[22]。人工智能教師開展中小學人工智能教育的知識基礎(chǔ)在于，應(yīng)具備彰顯智能教育學科特征的本體類知識，掌握多元融合的跨學科通識類知識，遵循智能教育內(nèi)在規(guī)律的條件類知識以及體現(xiàn)智能教育行動邏輯的實踐類知識，且能夠?qū)崿F(xiàn)四類知識體系的有效整合和靈活應(yīng)用。

1. 彰顯智能教育學科特征的本體類知識

本體類知識是人工智能教師所特有的專業(yè)類知識，是人工智能教師知識體系的根基。眾所周知，智能技術(shù)的發(fā)展催生出人工智能教育，其技術(shù)特性是人工智能教育最顯著的學科特征，鑒于此，教師的本體類知識也應(yīng)遵循與其技術(shù)特性相聯(lián)系的基本邏輯。故人工智能教師的本體類知識應(yīng)包括：（1）智能技術(shù)背景類知識。教師應(yīng)掌握人工智能技術(shù)的基本定義和主要特征，了解人工智能相關(guān)的核心概念、基本特征、發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢等，了解人工智能技術(shù)與人類、社會的關(guān)系等基礎(chǔ)知識。（2）核心智能技術(shù)類知識。智能技術(shù)主要涵蓋了智能感知、數(shù)據(jù)表示和推理、機器學習、人機交互等多個領(lǐng)域，涉及人工智能典型算法、信息感知、數(shù)據(jù)表示方法與表示過程、常用的搜索技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)以及各類人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和機器學習等內(nèi)容[23]。（3）智能技術(shù)應(yīng)用類知識。目前，國內(nèi)外有關(guān)人工智能技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)、平臺、模型等種類繁多，教師應(yīng)了解常見的人工智能技術(shù)應(yīng)用場景知識。如文本挖掘系統(tǒng)、人臉識別系統(tǒng)、百度AI平臺、詞袋模型、智能交通以及智能家居等典型應(yīng)用。（4）智能技術(shù)倫理類知識。隨著人工智能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，與其相關(guān)的隱私保護、道德倫理等眾多社會影響也隨之而來，在造福人類的同時可能會出現(xiàn)類似“信息泄露”“隱私竊取”“機器意識”“超智能”等多種“副作用”，教師應(yīng)該具備相應(yīng)的人工智能倫理與安全知識以消解技術(shù)異化帶來的潛在社會風險。

2. 掌握多元融合的跨學科通識類知識

跨學科通識類知識是支撐人工智能教師知識結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。人工智能教育具有顯著的跨學科性，其學科內(nèi)容涵蓋了計算機科學、控制科學、數(shù)學、工程學、神經(jīng)科學等多個學科領(lǐng)域。這就要求人工智能教師不僅需要掌握專業(yè)的本體類知識體系，還應(yīng)具備多層復合的通識類知識，通過專業(yè)知識與通用知識的有效整合實現(xiàn)人工智能教師知識結(jié)構(gòu)的均衡化發(fā)展。具體而言，人工智能教師的通識類知識體系包括常識性知識和跨學科知識。常識性知識包括數(shù)學知識、物理知識、智能科學知識、編程與算法知識等，此類知識是人工智能教師開展人工智能教育教學的基礎(chǔ)?？鐚W科知識包括認知與神經(jīng)科學、社會與機器倫理、電子與計算機工程、信息與計算科學等知識內(nèi)容。

3. 遵循智能教育內(nèi)在規(guī)律的條件類知識

條件類知識是教師正確認識教育對象、理解人工智能教學活動規(guī)律，并有效開展人工智能教育教學的關(guān)鍵性知識。要成為一名優(yōu)秀的人工智能教師，不僅要擁有廣博的人工智能學科知識，更應(yīng)懂得如何通過設(shè)計和實施教育教學活動，幫助學生理解核心概念、掌握學科知識以及培育智能素養(yǎng)等。人工智能教師應(yīng)能夠根據(jù)學情和教學任務(wù)選擇恰當?shù)闹悄芗夹g(shù)開展教育教學實踐活動，以提升學生對人工智能的興趣和智能素養(yǎng)。這就要求教師在尊重學生身心發(fā)展和認知規(guī)律的基礎(chǔ)上，將教育學和心理學等知識與人工智能教育教學進行有效整合，通過靈活設(shè)計案例教學、項目式教學等，將學生能力與素養(yǎng)的提升內(nèi)化于實踐活動之中[24]，吸引學生主動參與實踐活動，提升學生的課堂參與度，促進學生之間的溝通協(xié)作，培養(yǎng)學生應(yīng)用AI技術(shù)解決問題的能力。

4. 體現(xiàn)智能教育行動邏輯的實踐類知識

實踐類知識指教師基于真實課堂情境中教學實踐經(jīng)驗的積累與反思，具有主體性（源于教學經(jīng)驗）、情境性（指引教學實踐）、學科性（與學科緊密相關(guān)）三個顯著特征[25]。中小學人工智能教育多依托項目式學習、探究式學習等教學方式開展，具有顯著的參與性、協(xié)作性、實踐性等特點。教師需以培育學生人工智能素養(yǎng)為宗旨，通過選取貼近學生日常學習和生活經(jīng)驗的人工智能應(yīng)用情境，充分激發(fā)學生的學習興趣和參與積極性，讓學生在相互協(xié)作的行動實踐中感受、理解、掌握人工智能技術(shù)的原理和用途，并達成與他人的心靈對話。同時，教師應(yīng)積極引導學生主動建立人工智能與生活之間的聯(lián)系，探索生活中應(yīng)用人工智能技術(shù)的現(xiàn)實需求，鼓勵學生提出新的生活問題和解決策略。另外，人工智能教育的授課形式更多樣、教學流程更自由、學習方式也更靈活，導致課堂中突發(fā)事件的呈現(xiàn)方式更多樣，這要求教師在人工智能教學實踐中應(yīng)善于發(fā)現(xiàn)教學問題、總結(jié)教學經(jīng)驗，預(yù)防并有效應(yīng)對教學過程中可能出現(xiàn)的突發(fā)事件和潛在問題，具有化解教學沖突和矛盾的機智。

（三）AI實踐技能：行動內(nèi)核

AI實踐技能是人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的行動內(nèi)核，是教師專業(yè)素養(yǎng)水平的集中體現(xiàn)。HARTNELL-YOUNG等曾提出，以技術(shù)應(yīng)用為導向的課堂中，教師應(yīng)具備四種能力：設(shè)計學習環(huán)境（Designing the Learning Environment）、學習資源管理（Managing People and Resources）、調(diào)控學生學習（Mediating Student Learning）、提高實施質(zhì)量（Improving Practice）[26]。聚焦于人工智能教師，應(yīng)具備的主要實踐技能包括：AI教育空間運維能力、AI課程資源開發(fā)能力、AI技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)管能力以及AI教學實踐能力。

1. AI教育空間運維能力

工欲善其事，必先利其器。AI教育空間是師生開展人工智能教學實踐的重要物質(zhì)前提，AI教育空間運維能力指人工智能教師規(guī)劃、建設(shè)、運營及后期管理與維護智能空間的能力。與AI教育空間運維相關(guān)的活動主要包含硬件設(shè)施環(huán)境建設(shè)和相關(guān)管理制度建設(shè)。首先，AI教育空間內(nèi)往往配有計算機和各類人工智能設(shè)備，如VR產(chǎn)品、智能機器人、開源套件、電子元件、遙控器、積木元件等常見智能工具和設(shè)備，教師需要依據(jù)產(chǎn)品類型、適用對象、比賽要求和具體場地情況等進行智能空間的規(guī)劃與建設(shè)、學習場景的設(shè)計與布置、智能設(shè)備的安裝與配置等，這些均屬于硬件設(shè)施環(huán)境建設(shè)維度。其次，為便于后期智能空間內(nèi)教學設(shè)備和產(chǎn)品的維護，智能空間在使用的過程中需建立明確、規(guī)范的管理制度，既能保障各種智能設(shè)備的規(guī)范化使用，又能營造出良好的智能文化氛圍。

2. AI課程資源開發(fā)能力

AI課程資源是開展人工智能教育教學的重要載體。目前，國內(nèi)中小學人工智能課程缺乏統(tǒng)一的課程標準、教材以及配套學習資源，人工智能教師需要具備相應(yīng)的課程資源開發(fā)能力。由于人工智能教育的跨學科性，課程內(nèi)容涉及領(lǐng)域比較廣泛。課堂中教師經(jīng)常將深度學習、機器學習、編程、創(chuàng)客等內(nèi)容進行各種形式的組合，此種授課形式看似內(nèi)容豐富多彩，實則是對人工智能教育教學缺乏深刻的理解，導致課程結(jié)構(gòu)松散且邏輯混亂，難以凸顯人工智能教育的學科特點[27]。針對人工智能課程資源開發(fā)，應(yīng)關(guān)注以下三種取向： 一是人本主義取向。課程資源應(yīng)以服務(wù)學生、發(fā)展學生為宗旨，根據(jù)學生的興趣、經(jīng)驗和認知規(guī)律開發(fā)相應(yīng)課程資源，引導學生思考人工智能技術(shù)與社會、人類及自身的關(guān)系，幫助學生成為人工智能技術(shù)的使用者、管理者、反思者乃至引領(lǐng)者。二是生活情境取向。人工智能技術(shù)與生活聯(lián)系密切，應(yīng)將真實人工智能技術(shù)應(yīng)用情境整合到課程資源開發(fā)中。脫離人工智能技術(shù)的真實應(yīng)用情境，猶如“無源之水、無本之木”，不僅不利于學生理解和運用，而且將導致課程內(nèi)容缺乏扎實的實踐根基。三是學科融合取向。人工智能學科具有明顯的跨學科特性，人工智能教師可通過設(shè)計不同的問題情境和學習任務(wù)，探尋不同學科之間的共通之處以及不同學科知識的契合點，借助問題解決、項目制作等形式達到多種學科之間知識、方法和技術(shù)的有效整合。

3. AI技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)管能力

AI技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)管能力是開展人工智能教育教學的關(guān)鍵。根據(jù)人工智能技術(shù)的應(yīng)用場景進行分類，包括日常工作場景和教育教學場景。在日常工作層面，教師能夠?qū)⑷斯ぶ悄芗夹g(shù)與日常辦公相融合，實現(xiàn)人工智能技術(shù)為日常工作賦能；在教育教學層面，能夠合理利用人工智能技術(shù)解決教育教學過程中的常見問題。例如：教師能夠根據(jù)教學目標、學生需求等要素選擇合適的人工智能應(yīng)用工具、開源系統(tǒng)以及實體模型等；能夠突破人工智能技術(shù)的固有應(yīng)用范式，將人工智能技術(shù)與教育教學目標進行適切性整合，以適應(yīng)不同學生的認知規(guī)律和經(jīng)驗基礎(chǔ)，實現(xiàn)人工智能技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用等。同時，教師不僅是人工智能技術(shù)的應(yīng)用者，更是人工智能技術(shù)的管理者和監(jiān)督者。教師應(yīng)熟悉各類人工智能技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)缺點、局限性以及潛在風險等，能夠根據(jù)教學任務(wù)對學生進行合理的技術(shù)分配和技術(shù)監(jiān)管，促進學生對人工智能技術(shù)的合理利用，讓人工智能技術(shù)更好地服務(wù)于教育教學。

4. AI教學實踐能力

不同學科屬性對任課教師的教育教學能力要求也不同，人工智能教育作為一種新型教育教學模式，僅依靠單一的講授式教學難以觸及人工智能學科的教育教學目標。鐘柏昌研究團隊基于人工智能教育的知識內(nèi)容和物化成果構(gòu)建了“5I教學模式”“TRIP四類教學模式”“4C教學模式”[28]，此類教學模式主要應(yīng)用了項目式教學、探究式教學、案例式教學等教學方法，對人工智能教師的課堂教學實踐能力提出了更高的要求。因此，人工智能教師首先應(yīng)具備良好的教學設(shè)計能力，教學設(shè)計是人工智能教學活動順利開展的前提，需要對項目、案例等進行可行性分析、設(shè)計，并對資源進行整合，實現(xiàn)人工智能知識、成果與項目、案例的有效結(jié)合；其次，應(yīng)具備靈活的教學指導能力，在課堂中增強師生之間雙向互動，教師不僅需要引導學生主動參與實踐活動，更需融入學生實踐當中，及時了解學生遇到的各種困難和問題，并做出相應(yīng)的反饋與個性化指導；最后，應(yīng)具備敏銳的教學反思能力，關(guān)心如何設(shè)計和實施教學活動能更好地培養(yǎng)學生的人工智能素養(yǎng)、計算思維、深度理解能力等品質(zhì)，學會在問題中總結(jié)經(jīng)驗教訓，在反思中不斷提高自身教學實踐能力。

五、結(jié)? ?語

“智能教育，教師先行”[29]，人工智能教師作為人工智能教育推進的主體力量，如何實現(xiàn)人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)成為亟須解決的問題。為此，本研究嘗試構(gòu)建了中小學人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)框架，試圖通過培育AI教育意識、AI學科知識及AI實踐技能提升中小學人工智能教師的專業(yè)素養(yǎng)，以期為我國中小學人工智能教師的專業(yè)化培養(yǎng)提供一定理論參考。值得注意的是，人工智能教師專業(yè)素養(yǎng)的整體性發(fā)展并非朝夕之功，而是一項長期性、系統(tǒng)性的“時代課題”。未來，國家及各級教育部門應(yīng)完善頂層設(shè)計，通過制定相關(guān)教育政策，建立系統(tǒng)化、專業(yè)化的中小學人工智能教師培訓體系，自上而下打通人工智能教師發(fā)展的通道。同時，高等院校應(yīng)盡快開設(shè)各類人工智能師范類課程，積極探索人工智能教育職前教師的專業(yè)化培養(yǎng)體系，為我國中小學人工智能教育事業(yè)持續(xù)輸送優(yōu)質(zhì)后備師資。

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[Abstract] Artificial intelligence （AI for short） teachers are an important guarantee for the high-quality development of artificial intelligence education. However， the poor professional competence and unclear competence standards of primary and secondary school AI teachers at present have become the main obstacles to the development of AI education at basic education stage. In view of this， in order to effectively improve the professional literacy of AI teachers in primary and secondary schools， the connotation of professional literacy of AI teachers in primary and secondary schools is clarified based on the research results related to teachers' professional literacy and professional competence of AI teachers. Through literature analysis， interview method and Delphi method， and based on Professor Ye Lan's "three-dimensional structure theory of teacher professional literacy"， a framework of AI teacher professional literacy for primary and secondary school students is constructed， which covers three first-level dimensions of AI educational awareness， AI subject knowledge and AI practical skills and 11 second-level elements. The theoretical interpretation of this literacy framework is also carried out in order to provide some theoretical reference for the professional training of AI teachers in primary and secondary schools in China.

[Keywords] Primary and Secondary School Teachers; Artificial Intelligence Education; Professional Literacy; Structural Framework; Teacher Professional Development