人工智能時代中小學教師信息化教學能力發展現狀與提升策略*

何文濤 龐興會 朱 悅 阮高峰 石 倩

（浙江師范大學 浙江省智能教育技術與應用重點實驗室，浙江金華 321004）

引言

隨著人工智能技術的迅猛發展，智能技術產品在教育中的應用逐漸增多，且優勢日益凸顯。為適應智能時代的教學要求，教育部于2018年印發了《教育信息化2.0行動計劃》，用來指導我國教育信息化建設。教育信息化2.0本質上是教育信息化1.0的轉化升級[1]，而教育信息化1.0時代已基本完成“起步”與“應用”兩個階段，故進入教育信息化2.0時代后，工作重心轉移到“融合”與“創新”兩個新階段[2]。實現教育信息化2.0的關鍵，在于教師是否具備基本的信息化教學能力，是否持續推進人工智能、大數據測評等新技術的教育應用。因此，教師不能只局限于常規的信息技術使用，還要在原有基礎上融合智能技術，進一步創新學科教學。但是，當前大部分教師并不完全具備智能時代的信息化教學能力，這就需要迫切提升中小學教師的信息化教學能力[3]。2019年，教育部發布《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》[4]，期望通過整校推進的方式全面提升教師運用現代信息技術進行教學的能力。為了更好地提升教師的信息化教學能力，需要掌握教師信息化教學能力的發展現狀與存在的問題。

目前，針對教師信息化教學能力的現狀調研，研究內容多聚焦于“互聯網+”時代教師利用網絡學習空間與資源的教學現狀[5]，而對智能時代教師利用智能技術進行教學創新的現狀關注較少；從地理位置來看，相關調研大多集中在少數民族[6]、農村[7]等欠發達地區，而對經濟發達地區研究較少。但無論是智能產品的教育投入，還是智能技術的教學應用，經濟較發達地區均走在全國的前列。調研經濟發達地區教師的信息化教學能力現狀和發展經驗，對于提升全國中小學教師的信息化能力更具借鑒意義?；诖?，本研究嘗試通過調研人工智能時代經濟發達地區中小學教師的信息化教學能力現狀，揭示教師信息化教學能力發展中存在的問題，并總結可供借鑒的發展經驗，為探究人工智能技術與教師教育教學的融合路徑提供參考。

一 研究設計

1 問卷設計

本研究基于已有的研究成果（如信息化教學的影響因素[8][9]、信息化教學的能力結構[10]），結合《師范生信息化教學能力標準解讀》《中小學教師信息技術應用能力標準（試行）》等文件[11]，編制了人工智能時代中小學教師信息化教學能力的調查問卷，內容涉及教師的基本信息、教師的信息化教學能力、教師對提升自身信息化教學能力的建議、教師對改進信息化教學培訓的建議四個方面。其中，教師的信息化教學能力包括信息素養、常規技術教學能力和智能技術教學能力三個維度，采用李克特五級量表（非常差=1，比較差=2，一般=3，比較好=4，非常好=5）進行評分，如表1所示。

表1 人工智能時代中小學教師信息化教學能力的調查維度

2 研究對象

本研究的調查對象為175所學校的教師，大部分來自北京和浙江地區，基本覆蓋了各學段的所有學科，其中以語、數、英三大主科為主。調查問卷通過問卷星發放，共回收問卷1405份，將花費時間少于200秒且選擇單一的問卷剔除后得到有效問卷1224份，有效率達87.1%。

3 問卷的信效度檢驗

經過多次測試調整，得到的調查問卷整體效度Cronbach’s α值為0.909。調查問卷回收后，問卷的可靠性Cronbach’s α值為0.940，基于標準化項的Cronbach’s α值為0.913；信息素養、常規技術教學能力、智能技術教學能力三個維度的Cronbach’s α值分別為0.936、0.962、0.975；KMO檢驗值為0.934、接近1，球形檢驗的顯著性無限接近于0。上述數據表明，調查問卷的信效度較好。

二 人工智能時代中小學教師信息化教學能力現狀分析

1 教師意識態度整體特征分析

本研究采用EXCEL對調查問卷數據進行統計，結果顯示：對于課堂教學中人工智能技術的使用，75.65%的教師表示支持，23.77%的教師保持中立，0.57%的教師表示反對。在需求方面，87.25%的教師需要智能技術輔助課堂教學，10.54%的教師表示無所謂，僅有2.21%的教師不需要智能技術輔助課堂教學。在有用性方面，66.91%的教師認為人工智能對教師教學有積極影響，19.12%的教師認為沒有什么效果，11.85%的教師認為非常有效，2.12%的教師認為影響較差。持積極態度的教師認為智能技術可以輔助教學，提高教學效率；而持消極態度的教師認為人工智能技術并沒有提高學生的學習效果，反而會削弱人類思維的發展。例如，虛擬現實雖能逼真地展現幾何圖形，但會導致學生三維空間想象力退化，違背教育倫理。

2 教師信息技術應用經驗分析

教齡與新技術運用的頻率交叉分析結果表明，教師使用新技術的頻率并不高，學校購買的新設備經常被擱置在一旁。究其原因，68.95%的教師表示不熟悉工具軟件，56.29%的教師認為與教學內容相配套的資源不足；近50%的教師認為教學工作多，沒有時間用或現有設備無法滿足教學需求；少數教師表示領導不關注、不支持；還有個別教師認為是工作時間緊張、來回切換工具容易影響學生、接觸人工智能教學設備少、教學平臺中學科資源無法下載等原因所致。

教齡與參加智能技術培訓頻率的交叉分析顯示，雖然多數教師認為智能技術能夠有效提升教學質量，但教師很少參與智能技術應用的培訓。教師的信息化教學知識主要源于同事間的相互學習、入職前的積累或自主學習，而向專業人員請教或來自針對性培訓的相對較少。

3 教師信息化教學能力的差異性分析

（1）教師信息化教學能力在性別上存有差異

從表2數據可知，在性別維度上，男教師與女教師在三個能力維度上存在差異：①整體來說，男教師的信息化教學能力優于女教師，這與以往的研究結果一致[14]。②具體來說，男、女教師的信息素養相差最大——男教師的信息素養明顯優于女教師；男教師的常規技術教學能力、智能技術教學能力均值雖比女教師高，但男、女教師在常規技術和智能技術的教學能力上的差異并不明顯。

表2 性別分組統計

（2）教師信息化教學能力在年齡上差異明顯

六個年齡段的教師信息化教學能力在信息素養、常規技術教學能力和智能技術教學能力三個維度上均存在顯著性差異，如表3所示。30歲以下教師的信息化教學能力均值高于年長教師，隨著教師年齡的增長，其信息化教學能力呈現遞減趨勢。其中，六個年齡段教師的智能技術教學應用水平整體較低，教師的智能技術教學應用能力有待進一步提升。

表3 各維度在年齡段上的單因素方差分析表

（3）教師信息化教學能力在教齡上差異較小

不同教齡段教師的信息化教學能力自評均值相差不大，如表4所示。大部分教師的自評均值為中等，自評非常好的多是1～5年、6～10年教齡的教師；部分剛入職教師在師范生培養階段接受過信息技能訓練，對運用現代信息技術支持教學比較自信，但入職時間越長，教師技能忘卻、懈怠現象越嚴重，教師的信息化教學自評能力均值呈現出階段性變化的特點。

表4 不同教齡段教師的信息化教學能力自評表

（4）教師信息化教學能力在地域上差異不明顯

通過統計計算市級教師和鄉鎮教師的信息化教學能力自評數據可知，市級教師和鄉鎮教師的信息化教學能力自評均值分別為3.06、3.04，標準差分別為0.71、0.673。雖然市級教師自評均值略高于鄉鎮教師，但兩者均是中等水平，差別并不大。由表5可知，在信息素養和常規技術教學能力維度上，市級教師能力均值高于鄉鎮教師；但是，在智能技術教學的能力維度上，市級教師的能力水平與鄉鎮教師相差不大。

表5 市級與鄉鎮學校教師的信息化教學能力比較表

（5）教師信息化教學能力在職稱上差異趨同

從職稱與教師信息化教學能力自評的交叉分析可知，不同職稱的教師大多認為自己的信息化教學能力一般，不同職稱級別與信息化教學能力不具有線性增長關系。而從不同職稱的教師與使用信息化教學手段原因的交叉分析可知，高級職稱的教師多從激發學生的學習興趣和教學的實際需求出發來考慮是否使用信息技術教學手段，而其它職稱級別的教師多是出于參加公開課、優質課評比的需要或是學校的強制要求才去被動使用。

（6）教師信息化教學能力在學科上存在一定差異

從各學科與教師信息化教學能力自評的交叉分析可知，只有少數教師對自己的信息化教學水平感覺較好，而大部分教師感覺一般。在所有學科中，接近20%的政治教師和體育教師認為自己的信息化教學能力較差，44.09%的信息技術教師自評為比較好，但無論年齡大小，信息技術教師的信息化教學能力自評值都高于其它學科的教師。

4 教師對信息化教學培訓的建議

依據問卷中教師提出的信息化教學培訓建議，本研究繪制了教師對于培訓建議的詞云圖，如圖1所示。教師對信息化教學培訓的改進建議集中在以下四方面：①在培訓內容上，教師普遍表示需要根據教師需求和學校現狀，選擇適切的、實用的實踐操作類主題進行培訓，并能夠結合學科組織專業人士進行實操指導，而不是搞華而不實的理論傳授。②在培訓方式上，教師建議根據教師的差異化需求，以在線方式進行分批、分層教學，精準施策，專人定期開展線上培訓與答疑，而不是搞集中培訓一刀切。此外，教師建議線上培訓內容需經過部分學校的先行檢驗后，再嘗試依據不同地區的校情和經費情況逐步進行線上培訓。③在培訓時間上，教師希望利用寒暑假時間進行脫崗學習，同時增加培訓的強度和個性化指導的力度。④在信息化環境方面，教師建議注重農村的教育信息化基礎設施建設，尤其是智能教學平臺建設的優秀案例，并在培訓時重組、優化軟件工具，多為教師提供免費的優質軟件和各學科切實可用的教輔資料。

圖1 教師對于培訓建議的詞云圖

5 教師對于提升信息化教學能力的建議

依據問卷中教師提出的提升信息化教學能力的建議，本研究繪制了教師對提升信息化教學能力的建議詞云圖，如圖2所示。從教師的建議可知，提升教師信息化教學能力可從以下三方面努力：①在信息化環境方面，教師建議政府注重不同學校之間的均衡發展，不能厚此薄彼；學校自身也應加大在學校信息化建設方面的資金投入力度，解決信息化教學的軟硬件配備問題。此外，教師還建議技術人員開發實用小程序，重視用于學生數據收集、錯題分析等智能工具的研發，以減少教師的重復性事務；同時，還需從實際的教與學需求出發，充分挖掘優質課程，加大學習資源的共享力度。②在能力培養方面，教師建議學校減少與教學無關的活動，讓教師能專心參與課例研討、理論培訓與技術實操，并建立以年輕教師為主力的信息化教學能力提升團隊，分層次、分階段、分教齡、分學科進行校本培訓，定期邀請專家開展交流活動，同時將培訓考核結果與教學績效掛鉤。此外，在培訓內容上，教師建議培訓者多講信息技術與學科教學如何融合的實用內容，而不是單講技術操作或基本理論；同時，還建議設計一些利用智能技術處理突發教學事件的相關活動，以提高教師課堂上的臨場應變能力。③在教師自身方面，教師普遍認為需將學習態度從“要你學”轉變為“我要學”，只有主動將專業人士的指導和自身教學進行結合，轉變原有的教學理念，才能適應智能技術應用的課堂教學與管理模式。

圖2 教師對提升信息化教學能力的建議詞云圖

三 討論與反思

基于以上關于中小學教師信息化教學能力的分析，本研究得到的結論主要如下：

1 教師的信息化教學能力隨年齡增長呈遞減趨勢

教師年齡和教齡差異分析數據顯示，低教齡教師的信息化教學能力明顯高于高教齡教師，且不同年齡階段教師的信息化教學能力之間存在明顯差異，教師的信息化教學能力隨著年齡增長或教齡增加呈現遞減趨勢。這是因為新教師多屬于新生一代數字原著民，長期在電子產品的“喂養”下，對新技術比較敏感，面對新的教育技術產品能夠快速上手，而老教師長時間處于固定的教學環境，常用工具軟件的更新頻率較低，對學校裝配的新設備、新技術接觸較少。此外，新型智能技術產品的操作步驟較為繁瑣，動手能力稍弱的老教師遇到困難時，如果簡單嘗試后仍然得不到解決，便容易萌生放棄的念頭，對其技術應用的信心打擊較大。

2 城市與鄉鎮教師的信息化教學能力無明顯差異

從地域差異分析數據可知，城市教師的信息化教學能力比鄉鎮學校教師稍強，但兩者之間的差距并不大。這是因為北京、浙江等經濟發達地區重視鄉鎮學校的信息化硬件建設和教師信息化教學能力的培養，城、鄉學校在硬件方面的差距正在逐漸縮小。但是，信息化教學能力不只是表現為技術的使用水平，更表現為將技術與學科教學進行融合的實際能力。在此方面，教師的自我效能感普遍較低，也缺乏專業指導，即使配有相關設備也很難充分利用。另外，智能技術在教育教學領域的應用在近年來才興起，教師接觸到的人工智能教育產品普遍不多，大部分教師在人工智能技術的使用上都存在一定的困難。即使是接觸智能教育產品較多的城市地區，在面對教學中是否引入智能技術的實際問題時，城市教師也多持觀望態度，并未真正開始智能技術的教學應用實踐。

3 自我效能感不足是信息化教學能力受限的主因

動力來源分為價值實現、經濟利益、專業發展等內生動力和任務驅動、競爭壓力、社會評價等外在動力兩類[15]。但從職稱差異分析數據來看，高級教師從教學需求出發主動考慮是否使用信息技術，而其他教師多在外部力量的推動下被迫完成培訓任務或技術應用的優質課比賽，教師缺乏持續進修的內在動力，自我效能感不足。

造成教師效能感不足的原因主要有三：①學校評價機制不夠完善，區域學校沒有明確的能力標準體系，盲目安排教師參加培訓但效果欠佳；②工學時長矛盾，教師投入技術應用實踐的時間較少，難以體驗技術應用促使課堂教學變革的獲得感和成就感，降低了教師主動提升自身信息化教學能力的意愿；③學校采購的智能設備與教學活動的相關性不夠緊密，實用性較差，加上缺少相關培訓，教師在新引進設備的使用上長期存在困難，以至于近一半的教師都不愿接觸新引進的智能設備。

4 技術教學應用培訓與教師學科教學融合不緊密

從分析結果可知，除了信息技術教師，各個學科教師的信息化教學能力均值處于一般水平，大部分教師信息化教學能力的提升依賴于信息技術應用培訓。但相關培訓為了按期完成，多采用“召集一堆教師，邀請一波專家”的方式開展，想到什么就培訓什么，而較少根據不同學科開發相應的學習資源或培訓內容，與學科聯系不緊密。與此同時，培訓時專家單純地講信息技術或只講理論知識的居多，而較少將信息技術應用與學科教學進行深度融合。此外，培訓內容更新速度慢，且存在重復培訓的現象。學校強行將學習時長與培訓考核成績綁定，教師也多是趕趕場，刷刷學時，應付了事。培訓之后，教師在實際的學科教學中仍然不會操作新技術產品，也難以順利地將智能技術與學科教學進行有效融合。

5 人工智能的教學應用實效尚未達到人們的預期

雖然教師的信息化教學意識較強，但還是有不少教師不會使用基礎智能工具，如運用智能識別工具提取文字、利用智能工具組卷、利用虛擬現實技術設計實驗等，而利用智能技術變革教學組織形式的能力更是欠缺。

造成上述問題的原因主要有二：①教師對人工智能的教學應用不熟，教學工作繁重，難以為智能軟件的學習單獨分配時間；②當前的智能教育產品尚不成熟，產品的智能性還不夠明顯，未能真正減輕教師的實際負擔。大部分教師還處于幻燈片階段，對疫情期間線上教學中要求使用的相關智能產品多持排斥姿態。即使教師在課堂教學中使用了這些智能產品，也多是只用其中一些單一、基礎的功能，距離人工智能技術與課堂教學的深度融合期望相差甚遠。

四 人工智能時代中小學教師信息化教學能力提升的策略

基于以上分析結果，本研究認為可采取以下策略來提升中小學教師的信息化教學能力：

1 以教師為中心，形成技術幫扶結對機制

學校創建校本研訓團隊時，可以讓年輕教師，尤其是男教師擔任核心骨干，培養其綜合能力，為學校信息化管理和信息化教學改革儲備人才，形成青年教師與老教師技術幫扶結對機制。同時，學校可以采用多樣化培訓形式，如線上線下相結合的混合式培訓，通過智能實訓平臺捕獲教師在知識技能方面的缺陷，然后利用線上的微課（測試）和線下的個性化指導，針對性地提升教師的信息技術教學應用技能。在實際培訓時，學校需多為教師安排操作性和針對性較強的智能技術培訓內容，讓教師都能夠學到實用性的應用技能，以應對線上教學或混合式教學等技術應用課堂的挑戰[16]。同時，學校還應關注教師的職前職后培訓，按年齡和學科異質分組進行分層次、系統性的培訓，靈活安排培訓周期，并安排專業人員不定期地進行答疑解惑，保障信息化教學技術服務的持續跟進。

2 借助人工智能，助力優質資源共建共享

無論是城區學校，還是鄉鎮學校，雖然或多或少都安裝了一些智能化設備，但這些設備多被閑置，未能發揮出智能產品應有的教學功能。原因主要在于學校購置的多是智能硬件設施，并沒有購買與之配套的相關資源，抑或這些智能產品沒有資源庫，所需資源需自行開發，而離開了這些配套資源，設備也就喪失了智能性。因此，當下人工智能的教育應用亟需解決配套資源缺失這一關鍵問題。對此，本研究認為在資源建設方面，需在區、縣、校原有資源庫的基礎上，發揮教師大眾和社會各界人士的集體智慧，利用人工智能、云計算等技術進行基礎教育資源的眾籌共建。在此過程中，教師既是資源的開發者，也是資源的享用者。另外，為改變城鄉之間優質教育資源分布不均衡的現狀，城市學?？蔀猷l鎮教師提供技術體驗場，以相互研學探討，還可應用智能技術與鄉鎮學校共享優質教學資源庫，構建城鄉一體化的數字化智能環境。

3 完善考核機制，以賽促練教師專業技能

采用一定的獎懲機制，有助于教師保持持續學習的動力。部分沒有職稱晉升壓力的高級教師，沒有動力甚至不愿去學新知識，為此學校可以制定詳細的能力培訓計劃、建立嚴格的信息化教學能力考核機制[17]。學校應鼓勵教師走出課堂，多參與“全國教師信息化教學大賽”、“曬課”等活動，以在活動中不斷提升教師的技術應用水平與教學反思能力。在備賽過程中，不僅要充分發揮教師利用信息技術變革課堂教學的帶頭作用，還要通過課題研究、沙龍講座、名師工作坊、校本研討會等活動形式為教師提供支持幫助，以整體推動學校信息化教學的開展。對于成果突出或認可度較高的教師，學校和相關培訓部門可給予能力認定或獎勵，如利用大數據技術將信息化教學實踐認定為教師個人成果，給予優秀學員稱號、職稱認定加分等獎勵來提升教師的自我效能感，激勵教師主動發展專業技能。

4 打造智能環境，以點促面引領教師成長

在智能時代，構建符合教與學需求的智能教學環境是當下提升教師信息化能力的必備前提。部分學校雖已裝備智慧教室，但這些智慧教室多停留于空間設計（如多屏呈現、可自由移動組合的桌椅）[18]，即使裝有師生言語行為的自動化分析設備，但也只是課堂師生行為數據的計量統計，并不智能，故常被教師束之高閣。教師常用的反而是一些零散的、功能單一的人工智能產品[19]，但這些產品對系統化提升教師的人工智能技術教學應用能力的作用有限。因此，打造智慧環境時可以先從教師素質較高、硬件配備相對完善的城區學校進行試點，通過試點探索智慧環境建設方案、總結先進教學模式和信息教學能力提升經驗，為教師群體的信息教學能力培養先行“排雷”，再全面鋪開推廣，以點促面地加快“人工智能+教師”隊伍的建設。

5 聚焦技術應用，構建教學能力發展框架

教師信息化教學能力的提升，需要信息化教學能力發展框架的指導——該框架不僅規定了教師應用技術的影響因素及其應具備的教學設計能力、教學實施能力和教學評價反思能力，還提供了教師信息化教學能力培養的大致路徑，而這些內容是培養、發展教師信息化教學能力的前提。但是，現實中的信息化教學培訓主題要么來自一線學校需求，要么根據省廳紅頭文件而定，培訓內容相對隨意，而且培訓方案的制定者也多是一些培訓機構的文職人員，并不具備教師專業發展的理論知識，致使以往教師的技術應用培訓難成體系或重復培訓，收效甚微。究其原因，主要在于信息技術應用的培訓過程中長期缺失信息化教學能力發展框架。可見，促進人工智能時代教師信息化教學的專業發展，信息化教學能力發展框架的構建刻不容緩。