面向K-12教師的智能教育素養框架構建

胡小勇 徐歡云

(華南師范大學 教育信息技術學院， 廣東廣州510631)

人工智能一詞入選“2017年度中國媒體十大流行語”，標志著智能化社會全面到來。隨后，人工智能融入教育信息化2.0發展軌道。2018年，《教育部辦公廳關于開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知》提出，要提升教師的智能教育素養(中華人民共和國教育部，2018)。2019年，《教育部關于實施全國中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0的意見》指出，教師需要主動適應人工智能等新技術變革，形成智能化教育意識，掌握智能化教育工具，探索跨學科教學、智能化教育等教育教學新模式(中華人民共和國教育部，2019)。2021年，《教育部辦公廳關于開展第二批人工智能助推教師隊伍建設試點推薦遴選工作的通知》再次提出要提升教師智能教育素養，為智能教育培育一批“領頭雁”(中華人民共和國教育部，2021)。目前，教師的智能教育素養研究與實踐尚處于探索階段，智能教育素養、人工智能素養、人工智能教育素養等概念被兼收并用，然而一線教育研究者與實踐者缺乏對其根基來源、內涵定位、發展目標、要素解構的清晰認識。因此，本研究采用智能教育素養對智能時代教師適應和開展智能化教育所必備的專業知識、專業技能、專業思維等進行分析，闡述教師智能教育素養的概念，構建理論分析框架并厘清其核心要素，以期豐富和深化教育人工智能技術支持下的教師專業發展理論。

一、面向K-12的智能教育發展正當時

技術進化與更新是推動教育形態發生變革的重要推動力之一。信息高速公路是教育信息化開端的標志，移動技術和開放教育資源運動(開放式課件、MOOC等)促進了教育信息化的規模化和常態化，泛在智能技術與物聯網撬動了教育信息化的智能按鈕，迎來了個性化教學的智能教育發展新趨勢。

(一)智能教育相關概念的發展圖譜

從國內學術研究和政策發展的信息圖譜看(見圖1)，智能技術作為教育支撐環境、教學應用方式的關鍵概念主要有智能教育、人工智能教育、智慧教育、教育人工智能等。其中，李勖等(2000)較早提出“智能教育”一詞，指出它是實現大規模個性化教育的技術手段。張劍平(2003)提出了人工智能教育，其意在將人工智能作為高中信息技術系列課程的選修課程，選擇人工智能實際應用問題開展教學，培養學習者的邏輯思維能力。2012年，有學者提出“智慧教育”(祝智庭等，2012)及“智慧教室和智慧校園”(黃榮懷等，2012a；黃榮懷等，2012b)。隨著國內學界與國際交流融合的深入，部分學者開始使用教育人工智能(閆志明等，2017；楊現民等，2018)。另外，以教育信息化2.0為重要分界點，之前相關概念以學術研究和著重基建的政策導向為引領，之后體現為學術研究、基建應用和能力提升的政策支持的融合深化。其中，2012-2017年，國家教育政策主要涉及智能教室、智慧校園、智能學習平臺等硬件環境建設。《新一代人工智能發展規劃》開始引導智能技術教學應用和開設中小學人工智能課程。2018-2020年間涉及該領域的國家教育政策密集發布，關注的內容和范圍愈加廣泛，主要包括智能學習環境與資源建設、智能技術教學應用、智能教育教師能力發展、人工智能課程建設與應用四個方面。比如，《教育信息化2.0行動計劃》強調智能學習環境與資源建設以及智能技術教學應用，《關于開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知》《關于加強新時代鄉村教師隊伍建設的意見》等文件，關注智能技術教學應用、智能教育教師能力發展以及人工智能教育課程建設等關鍵環節。

圖1 智能教育學術研究與政策發展階段圖譜

(二)智能教育相關概念的內在關系

人工智能教育側重于教學科目，智能教育強調教育融合，各有側重。目前學界提出智能教育包含以智能技術為環境與工具的教育、以人工智能為內容的教育、以智能培養為目的的教育等三層內涵(張坤穎等，2017)。不同學者在不同階段提及的智能教育大多偏重于以智能技術為學習環境與工具支持的教育。智能教育可分為計算機輔助教學、智能導學系統和智能教育體系三種發展形態(劉邦奇，2019)即為典型的觀點印證(見圖1)。需注意的是，科目視角下的人工智能教育強調以人工智能為內容，在教學技術與方法上同樣涉及智能技術的學習環境支持，并關注學習者的認知和情感智能、人工智能素養和人工智能專業知識學習。但智能教育可以面向K-12不同學科的教師群體，人工智能教育更大程度上僅限于K-12信息技術學科或通用技術學科教師。因此，本研究認為智能教育的適用范疇大于人工智能教育，且在關注焦點和適應學科教師群體上存在較大差異。

教育人工智能(Educational Artificial Intelligence，EAI)涉及人工智能、學習科學、心理學、教育學等不同學科的交叉融合，且重在通過人工智能技術更深入、更微觀地窺視和理解學習發生的原理與機制，使用智能學習工具為學習者高效學習創造條件(閆志明等，2017)。這與30多年來持續召開的“教育人工智能國際會議”的理念與主題基本一致(徐歡云等，2019)。技術視角下的教育人工智能指在教育領域應用的人工智能技術及系統，憑借其高度智能化、自動化和高精準性的數據分析處理能力與主動學習能力有效解決系列教育問題，如自動問答技術解決學習者提問、自動作業評閱提供認知反饋、情感感知識別滿足個性化情感需求、角色模擬促進學習交互等(郝祥軍等，2019)。隨后，有學者提出教育人工智能(educational Artificial Intelligence，eAI)，這是一種超學科形態的人本人工智能教育應用新范式，涵蓋學人工智能、用人工智能、創人工智能，以人和機器的交互、協作為研究對象，理解教育活動并揭示其規律，促進人與機器共同發展(祝智庭等，2021)。

關于智能教育、人工智能教育、教育人工智能的相互關系，有學者認為人工智能教育是人工智能與教育融合的初級階段，教育人工智能是人工智能與教育的深度融合階段，并致力于培養和提升人工智能時代原住民的學習力、溝通力和創造力(徐曄，2018)。同時，有學者提出智能教育具有促進智能發展和智能化教育的雙重功能，包括人工智能教育和教育人工智能兩大方向，但主要集中在教育人工智能方向，分為早期教學機器、計算機輔助教學、智能計算機輔助教學、自適應學習與智適應學習四個演進階段，具有數據驅動、自學習能力、人機協同、個性化定制等關鍵特點(李振等，2018)，應用場景覆蓋智能輔導、微格教學、自適應學習、沉浸學習、自動測評、課堂評價、數據決策、智能管理等(楊曉哲等，2021)。

綜上，本研究認為人工智能教育是以教授或習得人工智能知識為核心的教與學實踐，在中小學主要指信息技術學科的人工智能課程。基于課程與教學融合的發展理念，智能教育在吸納教育人工智能已有研究成果的基礎上，通過教育人工智能技術促進和提升教學智能化，且強調以生態進化的理念和學習科學視角審視智能教育的使命和可持續發展過程，即不同學科教師運用教育人工智能技術開展精準化學科教學創新和跨學科融合實踐，培養學習者主動適應智能學習、發展創造智能等高層次智能。

二、勝任智能教育，K-12教師需要怎樣的智能教育素養

素養涵蓋知識和能力，呈現動態性和生成性特征。其中，知識是靜態的素養觀測和描述，能力是知識在問題情境下的動態素養(馮友梅等，2018)，素養天然具備態度、情意和價值等意蘊(安桂清，2018)。有學者將其關系結構形象地表述為“素養=(知識+能力)態度”(蔡清田，2011)。素養代表人的思維方式，是高級心智能力，具有批判性、創造性運用知識和解決問題等實踐特征(張良，2018)，并被視為一種有思考的經驗，標識著人的人格和存在狀態，具有道德意蘊和價值評判意蘊(高德勝，2021)。數據資料-信息-知識-能力-素養的通達轉化過程表明了知識、能力與素養之間的發展過程(李志厚，2020)，知識意義化(理解知識)、知識功能化(實踐應用)、知識素養化(遷移創新)體現了知識、能力和素養之間的轉化規律(王磊，2016)。

(一)面向K-12教師的智能教育素養研究述評

智能技術與教師、智能技術與教育教學等層面的關系可作為K-12教師智能教育素養研究的分析線索。

1.“智能技術+教師”層面，智能教育素養關照教師關于教育人工智能的知識、應用能力及價值評判。其一，教師認識自身與教育人工智能技術之間的關系，即存在機器主導、人類主導和人機結合等三種類型(徐鵬，2019)，教師對智能技術的認知界定(角色扮演)、關系建構(融合程度)與價值判斷(意義建構)，具有影響局部教學效率提升、教師行動新樣式創造、人與技術相互形塑等不同層次的作用(李棟，2019)。其二，教師知曉并分析教育人工智能技術的功能，即具有扮演AI代理(處理低層次、機械性、重復性教學工作)、AI助手(識別復雜多變的教學信息)、AI導師(分析學習者的認知和行為模式)、AI伙伴(實現教學主體的交互協同)等多種作用(周琴等，2020)。其三，教師應用教育人工智能技術開展實踐行動，即存在學習AI基本原理、利用AI自我提升、使用AI開展教學、傳播AI教學經驗等多種實踐形式(逯行等，2020)。

2.“智能技術+教育教學”層面，智能教育素養涉及K-12教師的教學技術知識、需求能動力及其個性傾向。在教學技術知識上，人工智能技術作為教學內容滲入學科教學，成為教師專業知識體系的重要組成部分，是學習者不可或缺的學科學習內容。在需求能動力上，教師至少需要學習并掌握以下能力：1)運用人工智能系統評估與應用人工智能教育產品；2)解釋由人工智能技術支持系統提供的數據，并通過有效反饋推進學習與教學；3)管理人力資源和人工智能資源，理解計算思維和數字技能新框架；4)利用人工智能完成重復性任務；5)指導學習者獲得難以被機器取代的技能(李宏堡等，2019)；6)靈活選擇和熟練操作智能課堂設備等(張俍等，2018)；7)強調教學設計創新、教學反饋與評價，以及智能技術與教師專業發展的整合與創新(梁茜等，2019)。

在個性化傾向上，教師需要轉變角色、創新理念與視角：1)基于人機協同共生關系，教師角色應從知識傳遞者轉化為創造性活動的實施者、規則性活動的設計者、人工智能教師活動建模的指導者(余勝泉等，2019)；2)學習者、智能體和教師以知識共生為核心開展教與學，關照教育人工智能技術的設計、開發和學習模式構建(李海峰等，2020)。

(二)智能教育素養的內涵及特征

素養的核心是創意(creativity)(劉道玉，2015)，智能教育素養以“素養為統領、創意為內核”，教師基于知識、能力、思維及文化踐行協同發展，借助教育人工智能賦能師生創意協同共生的教育實踐過程。這其中包含三重意蘊：

其一，賦能教師專業發展，彰顯內生性、關聯性、持續性。從日常生活的復雜現實問題解決到特定領域的專業問題解決都蘊含著創意，它在素養層面呈現為一個發展連續體，表現為特定問題所需信息、知識或技能變動性之間的復雜交互。正如缺乏創意的“教育機器”難以培育出有生命活力的未來公民，創意是教師教學實踐成功的根本(曾文茜等，2017)。純粹技術主義取向的專業標準往往將教師視為“教育技術人員”和“知識測試人員”，低估教師回應教育情境和學生需要所應扮演的智識創生者角色(陳明選等，2020)。

其二，以創意傳遞、創意互動和創意生成滿足學習者的創意智能發展需求。目前，學習者發展核心素養是智能時代教育的剛需，且創意亦或創造力已成為國際教育共同關注的通用核心素養之一，并關乎學習者的有效終身學習。從教育發展形態及目標看，運用并發揮教育人工智能技術全面啟發學習者的創造力、培養高層次思維技能已成為共識。韓國頒布的《智能信息社會背景下中長期教育政策方向和戰略》將培養思考能力、問題解決能力和創造力作為2016-2030年教育發展的五個方向之一(全嬋蘭等，2019)。從學習方式看，“智能學習”著重以富有創意的實施形態和方法體系，處理系統知識學習與關鍵能力發展之間的關系(金慧等，2015)。

其三，智能教育蘊藏著激發、培育、生成人類創意的技術教育應用價值與發展優勢。技術的價值體現為“把平常事做得更好”和“做更好的事情”(楊現民等，2016)，后者涵蓋一般信息技術無法完成的事情，卻正是智能技術教育應用的優勢潛能和價值所在。智能問答機器人在學習領域的應用有助于提升批判性思維、增強創造性思維，甚至是形成反思性思維(楊兵等，2018)。智慧學習環境設計范式內含微創新思維，以創新創造為驅動力，關注創新者，并以促進和實現智學、智睿、智造為目標(詹青龍等，2016)。

(三)面向K-12教師的智能教育素養分析框架與發展目標

事物的發展狀態及結果均是人與環境交互作用的產物，依存于教育實踐主體而存在的智能教育素養同樣遵循這一發展邏輯與實踐規律。概言之，智能教育素養的分析框架建立在“以角色重構”和“以環境為支撐”的關鍵文化發展境脈基礎上。

其中，角色重構的核心基點包括創意教學設計者、創意智能教學行動者、創意智能學習示范者、智慧型教師引領者四重角色。這既是智能教育素養框架構建的基礎，也明確指向其具體的發展目標：針對創意教學設計者角色，智能教育素養要求教師具備豐富的創意知識儲備、更新教學法理論與實踐知識、拓展教育人工智能技術知識和借鑒吸納技術中的設計文化。教育思維既是教師專業發展和課堂/課程創新的有機連接點，也是教學與技術有效應用的融合點。因此，教師要具備教育思維、設計思維、計算思維、數據思維，并將其有機融入育人目標、教學內容、教學過程以及學習評價之中，增強智能創意教學能力，以思維發展帶動教學專業發展，提升課程與課堂的創新發展層次。針對創意智能學習示范者角色，智能教育素養使教師成為科學合理使用人工智能技術開展智能學習、高效參與社會性活動的新型數字公民，發揮對學習者的示范引導力。智慧型教師引領者角色，強調教師通過參與人工智能教育實踐，發揮對專業同行的影響力和領導力。

境脈是環境的具象，智能教育素養的促發依賴于境脈提供的情境給養、技術給養、功能給養、認知給養、交互給養、感知給養等。因此，智能教育素養的三個關鍵文化發展境脈包括課堂學習文化境脈、社會活動文化境脈、教育人工智能技術文化境脈。其中，課堂學習文化境脈為智能教育素養的生成與發展提供了情境給養，社會活動文化境脈為其提供認知給養和交互給養，教育人工智能技術文化境脈為其提供技術給養、功能給養、感知給養和認知給養。值得注意的是，三類關鍵境脈之間的交互關系體現為社會文化活動境脈和教育人工智能技術文化境脈服務課堂學習文化境脈，為其注入持續性創新和變革性創新的強大動力。

三、面向K-12教師的智能教育素養結構及構成要素

在前述智能教育素養的研究述評、分析框架及發展目標的基礎上，本研究聚焦K-12教師群體，將智能教育素養的結構劃分為知識基礎層、能力聚合層、思維支撐層、文化價值深化層。知識基礎層包括教學法知識、教育人工智能技術知識、創意知識；能力聚合層包括創意教學設計者、融合教育人工智能技術的創意教學行動者、智慧型教師引領者、創意智能學習示范者；思維支撐層包括教育思維、設計思維、計算思維和數據思維；文化價值深化層包括課堂學習文化境脈、社會文化活動境脈和教育人工智能技術文化境脈中的具體文化涵養及價值觀(見圖2)。

圖2 面向K-12教師的智能教育素養結構與構成要素

(一)智能教育素養的知識基礎層

1.創意知識

創意是主體性的本質特征，是主體社會性、自主性和能動性高度發展的表現(顏士剛等，2018)。它在內容層面包括創意過程、創意產品、創意個人、創意環境四個方面(師保國等，2017)。創意是在特定的社會環境下，通過創意技能(creativity-relevant skills)、領域相關技能(domain-relevant skills)和內部任務動機(intrinsic task motivation)的交互作用產生的(Amabile,1983；甘秋玲等，2020)。創意有微C(Mini-C)、小C(Little-C)、專業C(Professional-C)和大C(Big-C)四種。其中，微C指個體在學習過程中對經歷、活動等進行的有意義解釋，小C指日常生活中解決問題的能力及相關創造力，專業C指具有某種專業或職業素養的人展現出來的創造力，大C指卓越創造力(Kaufman & Beghetto，2009)。

創意是產生新穎而有價值的想法的能力，包括創意潛能、使用并創造富有創造性產品兩大核心內容。林崇德(2009)認為創意是根據一定目的，運用一切已知信息，產生新穎、獨特、有社會價值或個人價值的某種思維成果的智力品質。其中，思維成果包括新概念、新設想、新理論或新技術、新工藝、新產品等。雷斯尼克(Resnick ，2008)提出創意思考螺旋(creative thinking spiral)概念，認為它是一個“想象-創造-制作-分享-反思-再想象”的螺旋式上升迭代過程。K-12教師的創意涵蓋以下維度：

1)具備創意動機，即在教學實踐中勇于突破常規思維，具有強烈的創新動機，體現不拘一格性。

2)具備創意學習的知識，即能夠在教育教學相關理論知識、學科內容知識的學習解讀中形成自己的新認識、新觀點、新思維，并知曉課堂教學、課堂管理和教學科研的創新方法。

3)具備創意行為意向，即洞悉國家教育人工智能相關政策中出現的教學改革新意圖、新舉措、新項目，能多視角識別與闡述不同類型課堂及課程具有的創新特征。

2.教學法知識

教學實踐有效性很大程度上依賴于教學法的變革。教學法知識是關于教與學的過程、實踐或方法的深層次知識，是一種通用的知識類型，能被用于學習者學習、課堂管理、課程開發和實施、學習者評估，包含了課堂中的方法技巧應用知識、學習者特征知識和評估學習者理解的策略，要求教師對學習有豐富認知，理解社會發展理論，并將其應用于課堂情境(全美教師教育學院協會創新與技術委員會，2011)。賦權學習是智能社會的一種教學法，它通過在學習活動中以知識消費技術、學習體驗技術、知識內容制作技術、捕捉/分析/生產技術、學習反思和交流技術、學習組織和管理技術等賦能學習者，強調學習者在探索、發現、創造中進行學習建構，創作真實的可應用于實踐的作品，培養具備未來社會關鍵能力的賦權學習者(王永軍，2018)。

由此，K-12教師在智能時代的教學法知識涵蓋以下維度：

1)新一代科學技術時代的學習者特征知識，即能識別和分析人工智能時代學習者的學習方式、學習行為及學習心理；能運用教育人工智能技術表征、模擬真實世界的學科內容知識及問題情境，滿足學習者在智能時代的多模態學習行為與方式。

2)綜合化的教學理論知識，即宏觀層面對育人目標、學習理念、學習方式、教學模式有豐富、深刻的認知，微觀層面對學科教學法和跨學科教學法知識達到融合及創新層次的理解。

3)基于學習技術應用的教學實踐知識，即具備豐富的有效教學策略知識、智能課堂組織管理知識；能識別或設計真實世界的復雜問題，將其與課堂情境精準匹配；能設計支持學習者高階思維能力發展、自主管理與規劃的教學活動，并理解和分析這些教學活動的特征。

3.教育人工智能技術知識

教育人工智能技術知識指教師對教學中可用的人工智能平臺、工具、產品、資源的熟悉與理解，包括智能識別技術等面向學與教過程的人工智能技術，知識圖譜技術、增強現實技術等面向教學內容的人工智能技術，以及智能教學系統、智慧學伴等整合性人工智能技術(閆志明等，2020)。

K-12教師需要具有了解、應用、分析和評價教育人工智能技術相關的知識，涵蓋以下維度：

1)設備操作與軟硬件應用，即能熟練教學通用型教育人工智能技術和學科類教育人工智能技術，如使用智能可視化工具等適合學科知識的教育人工智能技術工具。

2)具備學科教育人工智能技術工具的豐富知識儲備，即能區分人工智能技術與教育人工智能技術、一般信息技術與教育人工智能技術的差異；了解教育人工智能技術的類型、功能及特點；能將教育人工智能技術與特定學科及課堂教學需求有機匹配，并闡述技術應用過程。

3)具備教學通用型人工智能技術工具的豐富知識儲備，即掌握加工、制作和管理數字教育資源的教育人工智能技術工具和方法。

4)教育人工智能技術應用評估，即評價教育人工智能技術資源的恰切性和有用性，為技術應用意圖的有效選擇開發評價標準。

(二)智能教育素養的能力聚合層

1.創意教學設計者

創意教學的真諦與追求是教與學的靈動、即興、個性化，它能識別并滿足學習者的認知交互、情感交互、社會交互及行為交互等學習體驗需求。王筱竹等(2018)使用亞馬遜語音技能工具包，讓學習者通過語音會話式交互學習程序設計技術，構建借助語音產生人機交互的新型程序設計輔助教學法，提升學習者學習計算機編程的興趣和技能。

由此，K-12教師在人本人工智能應用新范式前提下，秉持以學習者為中心的教學理念與方法，開展的創意教學設計包括：

1)激發創意教學設計理念，即以藝術和美學等視角觀察并思考教學的設計、組織、實施、管理與評價。

2)生成創意教學設計行為，即善于識別、借鑒、吸收新興教育人工智能的技術設計創意，并將其融入學習設計技術與行為干預，使技術創意與學習創意有機融合，生成更多的教學新理念與行動新創意。

3)強化流暢創意學習體驗，秉持“學習為本，學習引領教學”的理念，將學習者、設計者、分析者等角色融入并滲透到教學創造性實踐中，幫助學習者獲得流暢且富有創造靈感的學習體驗與經歷。

2.創意智能教學行動者

專業參與及投入、數字創意資源、數字創意教學法、創意評估、賦能學習者等細致刻畫了教師教學實踐行動能力的深度內涵及新標準(Barajas & Frossard，2018)。在借鑒已有研究成果的基礎上，結合建構的K-12教師智能教育素養結構，本研究將數字智能創意資源設計與應用、數字智能創意教學法、數字智能創意評估納入教師創意智能教學行動能力范疇。

其中，數字創意資源設計與應用包括識別、選擇、修改和設計有助于生成創意教學靈感的數字資源，如對具備創意教學潛能的數字智能技術保持敏銳性；根據特定情境的課程目標和內容、資源(智能學習環境、智能技術設備、智能應用軟件)、學習者特征、教學法綜合辯證評價和選取智能化創意資源，以支持和促進教學；根據教學目標，融合多種思維形成數字智能資源教學應用的創意靈感。

數字智能創意教學法包括設計基于教育人工智能技術的創意學習環境、應用教育人工智能技術支持的創意教學策略，以及提升學習者創造力的課堂交互。眾所周知，教師面臨著智能技術與教學法的深度融合和教學個性化等諸多挑戰。教師需要與教育人工智能開發人員、學科教師和跨學科專家協同交流，整合教育人工智能技術為學習者開展精準化教學和個性化輔導，培育并提升創意教學能力。

數字智能創意評估主要包括主動參與促進學習者元認知和批判性思維的評估過程，使用教育人工智能技術評價學習者人工智能素養、基礎性核心素養及創造力。例如，教師可運用教育人工智能技術跟蹤、監測學習者的學習過程和學習結果，開展學習段評估、學習性評估和學習化評估，激勵學習者批判性反思自己的學習路徑、學習能力和學習投入度等；根據創意的評價標準和發展階段，為診斷和優化學習者創意能力培養開發智能化的創意評估工具。

由此，K-12教師在創意智能教學能力涵蓋以下維度及內容：

1)數字創意資源設計與應用。其一，善用多模態技術設計創造型學習環境。例如，教師能夠創造性重組已有教育人工智能技術，為學習者搭建多模態技術支持的激發創意的友好型學習環境，營造積極主動、鼓勵開放包容的學習氛圍和社交關系，促進學習者探究和創造。其二，善于通過教育人工智能技術制作、使用和分享不同形態的數字創意資源，支持學習者在不同情境下開展多模態學習活動。

2)數字智能創意教學法，即強調教育人工智能技術創新教學策略與學習方式，例如計劃、實施與研究提升學習者創意的教學策略，制作展示教育人工智能技術應用和創意教學過程的教學設計，并理解何時以及如何在課堂學習活動中使用教育人工智能技術；設計讓學習者參與協作問題解決、項目式學習、學習產品創作的教育人工智能資源及技術應用活動，促進學習者深入探索學科知識與復雜問題解決。

3)數字智能創意評估。其一，評估教育人工智能教學實踐過程及效果，例如描述并反思教育人工智能技術的應用過程及效果(它們是如何促進學習者理解和應用學科知識，如何支持不同類型的學習方式，解釋和分析教育人工智能技術的應用原則與方法等)。其二，通過設計、修改和實施基于教育人工智能技術的課堂實踐，提供優秀展示案例。其三，為診斷和優化學習者創意能力開發智能化的創意評估工具，支持開展學習段評估、學習性評估和學習化評估。

3.創意智能學習示范者

未來社會屬于能適應人工智能技術發展應用，且具備超越人工“智能”潛能的創意型公民。這表明，教師自身要成為創意智能學習者，并作為學習者的楷模和培育者，通過教育人工智能教學實踐發展學習者的人工智能素養、創意智能以及基礎性核心素養。研究表明，人工智能導致勞動力市場的技能需求發生變化，我國勞動力市場對非程序性認知技能(分析數據或信息、創造性思維、理解外界信息)、非程序性非認知技能(建立和維護人際關系、調配和激勵下屬、指導他人)以及程序性認知技能(注重準確性和精準性、工作的結構化程度等)的需求不斷上升，對程序性身體技能和非程序性身體技能的需求在不斷下降(袁玉芝等，2019)。同時，創造力是人工智能商數重要能力之一，展現的是產生新思想、新發現和創造新事物的綜合性能力，是學習者未來發展競爭力的關鍵(趙燕等，2020)。此外，設計與創意還可促進個體的成長型思維發展(張文蘭等，2020)，幫助教師緩解、適應、解決教育人工智能技術教學應用面臨的認知障礙和情緒情感問題，成為具有豐富經歷和指導能力的創意智能學習示范者。

由此，K-12教師作為創意智能學習示范者的能力涵蓋以下維度及內容：

1)平衡、健康和文明應用教育人工智能技術的創意使用者，能運用教育人工智能技術為自我學習及團隊學習創造適合的學習環境和協作關系；具備在教育教學工作情境及人際交流中，安全、健康使用教育人工智能技術的自控力。

2)創意思維的發現者和創意人造物的生產者，能在適當的時間、場合以適當的學習技術方式向學習者展示問題解決和創意生成的過程和方法，激發學習者的創意動機、提升創意生成能力。

4.智慧型教師引領者

培養智慧型教師是教育面向未來的前提和基礎，是實現教師專業成長的要義與目標。思維教學設計師、創客教育教練員、學習數據分析師、學習冰山潛航員是智慧型教師發展的創新路徑，要求教師擁有出色的終身學習能力(祝智庭等，2017)。《新一代人工智能發展規劃》(中華人民共和國國務院，2017)指出，實施全民智能教育項目，在中小學階段設置人工智能相關課程……鼓勵進行形式多樣的人工智能科普創作。《教育部辦公廳關于開展人工智能助推教師隊伍建設行動試點工作的通知》(中華人民共和國教育部，2018)明確提出，開展教師智能助手應用行動，開設人工智能課程培養未來教師，探索教師智能研修行動。這表明，K-12教師需要具備借助教育人工智能技術的學習儲備開展智能教育的知識與能力，提升人工智能技術素養；通過教育人工智能技術的應用實踐不斷革新教學理念、重塑自身角色、優化專業能力結構，用自身的智能學習和智能創意教學引領學習者、同行的未來發展，實現從能力導向型教師向智慧型教師的飛躍。

由此，K-12教師在智慧型教師引領專業發展方面涵蓋如下維度及內容：

1)應用教育人工智能技術提升專業實踐績效，即具備教育人工智能技術應用技能，使用教育人工智能技術獲取相關科目和教學法知識提升教學實踐效率，提高學習者的學習質量。

2)提升教育人工智能融合創新的洞察力與學習力，即能將教育人工智能資源與專業學習加以整合，具備運用教育人工智能支持課堂教學、教研的實踐體驗，并與同伴及外界專家開展交流，分享智能教育實踐。

3)發展智能教育研究與實踐的教學領導力，即能參與或組織區域(或學校)的智能教育實踐共同體，并作為創意榜樣和知識創造楷模，促進智能創意教學。

(三)智能教育素養的思維支撐層

伴隨著新科學技術的應用，智能時代公民生存發展所需的信息素養、設計思維、計算思維、數據思維等可用智能素養來統領(李宏堡等，2019)。由前述研究述評可知，技術層面的人工智能及其應用的知識，能力思維層面的計算思維、數據思維已成為認可度較高的教師智能教育素養構成要素。具體來說，教師智能教育素養的思維支撐層主要包括教育思維、設計思維、計算思維以及數據思維。

1.教育思維

教育思維是教師專業素養的核心，是比常規思維和學科專業思維更復雜、綜合和動態的跨界元學科思維，可使教師適應未來教育變化和創造性解決教育問題(李志厚，2020)。

2.數據思維

數據思維是智能教育時代教師不可或缺的思維活動形態。從數據、信息、知識、智慧的發展層級看，數據是人類智慧生成的基礎。從教育生態及教學要素運行過程看，教師可借助教學過程中生成的各類教與學數據細微觀察與有效考證教育現象與教學問題。從教育人工智能技術的發展看，數據是其賴以存在和可持續發展的重要基礎和驅動力。具體來說，教師數據思維是教師對數據進行分析、比較、應用，創造性地形成解決教育問題的思路和方法，實現教育模式創新與變革的思維活動，具有數據關聯、數據決策、效果評估審視、數據價值創造等特征(李新等，2019)。

3.設計思維

設計和思維相互依存、相互促進，形成具有生成性和創造性雙重屬性的設計思維(林琳等，2016)。總體來看，設計思維具備針對技術變革情境解決教學問題和促進知識創造的優勢效能(尹睿等，2018)。首先，設計是教師具備將自己置于創造者角色，運用新視角和新方法開展創造性活動，并通過行動理解的一項整體性技能(吳秀圓等，2017)。其次，“設計思維”尋求變化，正如技術整合的關鍵在于提升教師運用技術的“設計思維”(design thinking)，使教師能創造性地運用技術。改善現狀并創造所期望的內容是創造性運用技術的關鍵，教師可借助設計思想重新組織或創造學習材料及活動(Tsai & Chai，2012)。最后，教師TPACK知識發展蘊含技術性、社會性、生成性、設計性和實踐性等需求(吳煥慶等，2014)。

4.計算思維

近年來，圍繞計算教育倫理、教育主體計算、教育情境計算、教育服務計算為核心任務解釋教育活動與問題的計算教育學研究范式的興起，對于實現人才培養的個性化大有裨益(劉三女牙等，2020)。計算思維本質是人們理解自然系統與社會系統的思維方法和思維活動，是使用科學工具抽象模擬以尋求問題解決最優化方案的系統過程，與技術工具、技術活動與技術思想具有緊密的關聯度和結合性(張立國等，2018)，也是創新性解決問題的基本思維方式和基礎性技能。將其融合于K-12所有學科教學中，有助于明確教師作為創意者與設計者的角色定位，促進教育人工智能應用，并作為一種牽引促進教師智能教育素養的提升(于穎等，2020)。

由此，結合教育思維、設計思維、計算思維及數據思維的智能教育實踐需要，K-12教師思維發展涵蓋如下維度：

1)敏銳精準識別教育關鍵問題，即能靈敏捕捉由理念、方法、技術等(如不同教育人工智能技術應用方式、學習方式、教學組織管理及評估)變革而衍生的教學問題，發揮多種思維的優勢，妥善處理并形成系統化的教學問題解決方案。

2)促進教育利益相關者間的分布式協作與人機協同，即能理解并借鑒計算的協作思維、方式與特點，促進自身與學科同行協作、與跨學科同行協作、與學生協作，并支持學生間協作、與教育人工智能體協作等教學活動。

3)生成數據驅動型教學思維和行為，即善于采集、處理、分析教學過程中生成的數據，理解數據代表的教學意義及隱藏的教學問題，并依據教學數據邏輯，關聯設計數據驅動的循證式教學，提高教學的精準度、創新性和個性化。

4)形成成長型教學心智模式，即能理解不同思維(如計算思維、設計思維，數據思維等)的核心理念和特征，并能靈活融合與轉化，形成成長型教學心智模式，使其將這些思維活化，創造性轉變為能培養學習者高階思維的學習活動設計。

(四)智能教育素養的文化價值深化層

打上人類活動的烙印并賦予其意義是文化的本體及價值展現，文化之間的融合與共生是新的價值創造。每種境脈均有特有的文化及價值，課程亦或課堂有其獨有的學習文化，人類個體及群體賴以生存的周邊環境也有其特定社會活動文化，技術尤其是教育人工智能技術的科技向善文化滋養著教育生態的物質文化、精神文化與制度文化。數字智能作為體現智慧和普適價值觀的新一代核心能力要素，要求個體成為具有終身學習能力的技術價值主導者和創造者(祝智庭等，2020)。概而言之，就如系統論秉持有機整體觀所持有的價值理念，不同文化之間的交互融合才能匯聚成一股經久不衰的創價合力。又如，在“有素養的人”的詮釋模型中有解謎者、講故事者、工具使用者三種角色(Haste，2001)，這些角色體現了不同文化交融對個體素養發展的功能、價值和影響。其中，解謎者關注發揮個體認知功能，將工具視為個體腦內計劃和外部世界的被動中介；講故事者強調情境對個體技能的生成和運用起關鍵作用，因為素養不僅包括實踐表現和使用工具的技能，也重視對其社會意義的理解；工具使用者將工具視為個體與環境積極對話的一部分，是對話和創新的解釋性支架(楊惠雯，2018)。

由此，結合課堂(課程)的學習文化、社會活動文化與教育人工智能技術文化的價值取向，并根據智能教育實踐需要，K-12教師文化價值涵養及發展涵蓋如下維度及內容：

1.多元文化智能感知與互動，即借鑒社會文化的認知多樣性與情境感知思維，尊重并理解學習者群體文化差異性及教學實踐規律，討論、反思、分享教育人工智能技術的教學應用經歷及體驗。

2.智能學習技術應用倫理與安全，即秉持人本主義的教育人工智能技術應用理念與原則，明確人工智能的技術應用倫理與安全規范，使之符合社會倫理規范和教育教學倫理規范的基本標準與要求。

3.文化融合提升智能育人層次與效益，即將技術的功能實用性、學習文化的藝術性、社會活動文化的建構性有機結合，使智能教育實踐彰顯科學性、趣味性、多元化與創新性，實現五育融合的育人目標。

總之，智能教育在教育發展新潮流中以其強烈的教學變革需求度展現了持久而旺盛的生命力。為回應K-12教師需具備怎樣的素養，本研究提出了由知識基礎層、能力聚合層、思維支撐層及文化價值深化層構成的智能教育素養結構，分析其包含的能力指標要求，深化和豐富研究者和教學實踐者對智能教育素養的認識，為開展教師智能教育素養提升行動提供引導，又可為設計和開發面向K-12教師的智能教育素養測評工具提供理論依據，推動中小學智能教育理論與實踐發展。