中小學人工智能學科教師勝任力模型構建

曹楊璐 謝忠新

（上海市浦東教育發展研究院 上海 200135）

一、 引言

人工智能技術為農業、醫療、教育、能源、國防等諸多領域提供了大量新的發展機遇。2019 年，習近平總書記在向國際人工智能與教育大會的賀信中提到，培養大批具有創新能力和合作精神的人工智能高端人才，是教育的重要使命。

人工智能與教育融合發展已經成為引領教育的模式變革和生態重構的必然選擇，并已經上升為國家戰略。我國就中小學校推進培養人工智能人才推出了很多舉措。2017 年，國務院在印發的《新一代人工智能發展規劃》中明確提出“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，逐步推廣編程教育”，引領了人工智能教育發展方向。同年12 月，教育部印發《普通高中課程方案和語文等學科課程標準》（2017 年版），正式將人工智能列入新課標。人工智能進入新課標切實明確了人工智能教育的重要性。2018 年，教育部印發的《教育信息化2.0 行動計劃》中提出智能時代發展需要人工智能和編程課程內容，并將其作為學生信息素養培養的一部分。2019 年，教育部辦公廳印發的《2019 年教育信息化和網絡安全工作要點》中提出“有序開展智慧教育創新發展行動”“推動在中小學階段設置人工智能相關課程，逐步推廣編程教育”。2020 年，教育部辦公廳印發的《2020年教育信息化和網絡安全工作要點》提出圍繞《教育信息化2.0 行動計劃》大力實施信息素養全面提升行動，培養教師和學生的信息素養。中小學階段人工智能課程的開設是國家促進人工智能發展及普及人工智能知識的重要手段。

人工智能技術在改變人們生活、學習、工作和生存方式的同時，也在不斷“定義”智能社會所需的人才標準。教育部原部長陳寶生提出，讓學生為智能時代的到來做好生活、就業和能力的準備，要在中小學設置人工智能相關課程，推進普及教育，要把人工智能普及作為前提和基礎，讓學生對人工智能有基本的意識、基本的概念、基本的素養、基本的興趣。[1]值得關注的是，就學校教育而言，培養和發展學生的人工智能能力與素養，關鍵在于教師是否具備勝任此項工作的能力。中小學教師人工智能教育的勝任力一定程度上影響著學生的人工智能能力與素養，這對學生的成長與發展具有重要意義。智能時代的到來使教師面臨新的挑戰，構建人工智能學科的教師勝任力勢在必行。

二、 中小學人工智能學科教師勝任力的主要內容

（一） 人工智能學科教師勝任力

“勝任力”的概念最早由哈佛大學教授戴維·麥克利蘭提出[2]。他認為，勝任力是能夠推測出實際工作中與工作成果績效有直接聯系的能力、特質和工作動機等。在他對勝任力的研究中，體現出除了傳統知識與技能的易于測量的特征要素之外的要素，如良好的溝通能力、自控能力和協作能力、動機、態度、價值觀等。哈尼克對勝任力的理解是“一個人出色地完成既定目標和任務時所需要的一系列知識與技能、態度觀念等保證績效優秀的多方位的綜合能力”[3]。斯彭切爾提出的勝任力是指“能將某一項工作或者活動的成績優秀者和普通者區分開來的個人特征，這些特征可以是內在的動機、個人特點、個人自我形象、態度或者個體的價值觀、認知和行為技能等，包含所有可以能測量的特征，這些特征能明顯地把表現優秀者和一般者區分開”[4]。美國管理協會給出勝任力的定義是“在一項工作中，達成優良績效所需的相關知識、技能、動機、特征、形象和社會角色”[5]。

“勝任力”這個概念引入后，引發了不同崗位和領域的國內研究者對其進行研究和分析界定的熱潮。學者蕭鳴政對勝任力的界定是“勝任力是指在某一特定工作崗位、組織環境及文化氛圍中的優秀者可以被測量的個人特質，這些特質能把優秀者和一般者分開，這些特質包含潛在的和外顯的特質”[6]。彭劍鋒定義的勝任力是指“驅使一個人工作或者組織等產生優秀績效的所有個人的能力特質集合，它可以反映出通過不同方式表現出的個人的知識與技能、方式和方法、內驅力和價值觀等，通過對這些能力的分析能判斷出一個人能否較優秀地勝任某項工作”[7]。

通過對國內外學者對勝任力定義的對比分析，歸納出共性觀點：勝任力與特定的職業或者工作任務有著密切的關系，是在特定的工作中所體現的知識、技能和態度等，并且這些能力可以區分優秀與普通的個體特征。

根據共性觀點，教師勝任力體現教師的職業特征，主要表現在教育工作中的勝任能力。本研究將教師勝任力定義為教師勝任教育教學工作中的專業知識、專業技能、倫理與道德以及教學態度、理念、自我效能的綜合，這四方面對應教師在學科中應知道哪些知識、學科有哪些教學技能、價值觀是什么（決定在教學中更關注哪些內容、怎么來教學）以及個人本身的理念動機四大方面。這四個方面相互影響，理念動機和個人的價值觀也就是教學態度、理念、自我效能、倫理與道德等較為隱性的個人特質是決定教師能否勝任的內部驅動力。一名教師有很強的理念動機和較好的價值觀會驅使個體去了解和掌握更多的教學知識與技能，并在教學過程中選擇正確的價值觀來引導學生。如果離開理念動機，教師單純將現有的知識與技能投入一門學科，不會產生特別優秀的結果。如果沒有較好的價值觀，教師就算是有豐富的學科知識與教學技能也無法正確引導學生產生正確的價值追求。教師需要為學生的終身發展打下良好的基礎。

不同學科的教師勝任力大不相同，中小學人工智能是一門新興學科。結合教師勝任力的界定，本研究認為，中小學人工智能學科教師的勝任力是人工智能學科的相關專業知識、人工智能學科的相關技能、人工智能學科的倫理與道德以及人工智能學科教學的態度、理念、自我效能的綜合。

（二） 中小學人工智能學科教師勝任力模型構建

本研究在人工智能學科教師勝任力概念定義的基礎上構建了中小學人工智能學科教師勝任力模型。該模型以冰山模型為理論基礎，主要聚焦人工智能學科的知識、技能、倫理與道德和教學態度、理念、自我效能來展開。

1. 理論基礎：勝任力理論之冰山模型

美國學者戴維·麥克利蘭指出，傳統的智力測試對個體的能力高低進行判斷存在許多不足。他建議使用“勝任特質”來進行測試，認為影響個體績效發揮的要素既包括內隱的特質也包括外顯的特質。這些概念和理論的提出，為開展不同工作的勝任力研究提供了堅實的基礎。

勝任力模型是勝任力理論的核心。為了更直觀形象地呈現個體的勝任力特質，麥克利蘭等人將相關理論內容通過模型的方式進行研究，并形成兩種類型的模型：冰山模型與洋蔥模型。本研究基于冰山模型開展。

冰山模型形象地用一座漂浮在水面上的冰山來展示個體勝任力的多種特質，主要分為顯現在水面上的知識與技能部分的外顯部分和隱藏在水面以下的潛在的驅動力、態度、價值觀等內隱部分，并且內隱部分占據冰山的較大一部分。顯現的特征容易被觀察和測量，潛在水面下的部分不易被發現，但這些內隱的特征是非常重要的。有學者進行過相關研究，只有不到四分之一的工作表現和績效差距源自外顯的知識與技能的欠缺，而至少四分之三的差距是由內在的驅動力等內隱特質所產生的。

2. 人工智能學科教師勝任力模型構建

基于冰山模型，本研究構建了人工智能學科教師的勝任力模型。其中，人工智能學科的專業知識與教學技能作為模型中的外顯部分，對待人工智能學科的教學態度、理念、自我效能和倫理與道德作為模型的內隱部分。這幾方面相輔相成，共同構成人工智能學科教師的勝任力。知識方面對應作為人工智能學科教師該知道哪些專業知識。技能方面對應作為人工智能學科教師該如何教學。倫理與道德和教學態度、理念、自我效能對應教師的價值觀和理念動機，這兩方面作為個體隱性的特質驅動教師的外顯特質發展。具體如圖2 所示。

圖2 人工智能學科教師勝任力模型

（1） 人工智能知識

圖1 冰山模型

教師的人工智能知識是人工智能學科教師勝任力的基礎。人工智能學科教育是將人工智能知識、原理、技能作為教學內容進行傳授和培養的教育，學生的核心素養也是在人工智能的教學活動中習得和逐步養成的，所以在人工智能學科教學中，具有豐富的人工智能學科專業知識是能較好勝任學科教學的前提條件。這一部分體現的是教師知道哪些知識，包含人工智能專業知識與人工智能教學知識兩部分。

中小學人工智能學科教師應具有人工智能的相關概念、原理、技能與應用等專業知識。例如，教師應熟知人工智能的定義、大數據、機器學習、計算機視覺、智能語音、自然語言處理等相關的專業知識，知道對應的人工智能技術在各個領域中的應用，熟練掌握基本人工智能技術（如機器學習、知識圖譜、智能語音、計算機視覺）的實現原理，并能根據不同學生的認知水平組織相應的教學內容來講解相關知識與原理。

除了掌握人工智能學科本體知識外，教師還應有人工智能學科的教學知識。無論從理論層面還是實踐層面看，開展人工智能教學時運用項目式教學模式既有助于學生對技術原理的理解與掌握，也有助于培養學生的計算思維能力。基于人工智能學科的特性，傳統的教學方法和策略已經無法滿足新興學科的教學。人工智能學科教師的專業知識如圖3 所示。

圖3 人工智能知識

（2） 人工智能技能

人工智能學科教師的技能部分是勝任力的重要內容。當前快速發展和廣泛應用的人工智能技術，對學生的影響不僅僅是使用工具的外在層面，對人的內在層面的意識和思維也會形成重要的影響。在組織人工智能相關內容進行教學時，對學生的數據意識和計算思維的培養顯得更加重要。這不僅需要教師自身知道如何使用人工智能技術，還需要教師有靈活設計教學任務的技能。基于學科屬性，設計面向解決問題的具有現實意義的項目教學活動，靈活借助人工智能教學環境，共同促進教學目的達成。人工智能學科教師勝任力的技能部分主要體現在人工智能的專業實踐技能、人工智能的教學技能、人工智能教學環境的應用技能三個方面。

人工智能的專業實踐技能是指教師可以利用人工智能相關技術來開發相關應用。例如，可以利用計算機視覺技術編程實現“人臉識別”的相關應用、可以利用智能語音技術編程實現“人機對話”的相關應用等。

人工智能的教學技能包括與教學活動相關的教學設計與實施技能。教師能對人工智能的學習內容與目標進行合理的符合學生認知的設計，為達成教學目標能巧妙地設計人工智能學科的教與學活動，并能有效組織與實施落實，在活動開展的過程中會按照學生反饋情況及時更改教學活動策略和任務等，并在活動過程與結束后進行有效的教學評價的技能綜合。

人工智能教學環境的應用技能包括教師會靈活使用人工智能教學平臺、人工智能中的教學硬件、教學中各種信息化設施的技能，還包括利于人工智能學科教學的其他技能。人工智能學科教師的技能部分勝任力的歸納如圖4 所示。

圖4 人工智能的技能

（3） 人工智能的倫理與道德

人工智能學科教師的倫理與道德部分的勝任力是關鍵，是開展健康的人工智能教育的基石。它對應的是教師的價值觀取向，是教師能夠利用人工智能技術與其他個體進行建設性的和有責任的互動，并以倫理道德為指導，在培養學生人工智能知識與技能的同時，幫助學生樹立正確的價值觀。

人工智能的倫理貫穿人工智能技術的各個環節，從最初的數據采集、貼標簽、建立模型、訓練以及最終結果的呈現，每個環節都涉及倫理問題。教師不僅自身需要有正確的價值觀，還應該有培養學生樹立正確價值觀的能力，讓學生可以辯證地看待人工智能，從小具有人工智能技術的倫理責任意識，開展健康的人工智能教育。人工智能的倫理與道德部分主要包括教師自身的人工智能相關倫理與道德和教師教學中關注學生人工智能倫理與道德的培養兩個方面。

教師自身的人工智能相關倫理與道德主要體現在教師在人工智能學習與應用中，關注個人隱私、倫理道德、數據使用的安全以及開發過程的知識產權等方面。教師只有樹立正確的價值觀，能時刻關注人工智能相關的倫理道德，才能在教學中有意識地開展倫理與道德培養的教學活動。

教師教學中關注學生人工智能倫理與道德的培養主要體現在會合理引導學生關注人工智能應用的個人隱私、倫理道德以及數據安全使用和知識產權的能力。在教學活動過程中，教師要考慮人工智能在社會活動中所扮演的新角色，同時還應該考慮這些角色的不當行為可能帶來的倫理風險，并引導學生明白不能主動利用角色的特殊地位為個人牟利或是危害他人利益。在學習人工智能的同時，倫理的強化是非常必要的。教師的人工智能倫理與道德如圖5所示。

圖5 人工智能的倫理與道德

（4） 人工智能教學的態度、理念、自我效能等

人工智能教學的態度、理念、自我效能部分是人工智能學科教師勝任力的驅動力，屬于人格特質。人格心理學家認為，通過對個體的人格特質和成因進行研究，可以預測其外在的行為。崇高的道德品質是教師的首要素質，因為言傳身教對學生人格特質的形成有很大影響。教師應具備高尚的人格品質，時刻保持積極的學習與教學態度、較高的自我要求，這樣才能產生較高的教學質量。人工智能教學的態度、理念、自我效能部分主要從人工智能教學的態度與價值觀、人工智能教學理念與動機和人工智能教育的自我概念與自我形象三部分展開。

教師對待學科教學的態度至關重要，因為態度是處事之源，好的工作態度和正確的價值觀是好的教學質量的前提和保障。勝任人工智能學科教學的教師應能認識到人工智能教學的重要性，并很樂意積極地開展人工智能教學，樂于在人工智能教學中積極探索新的教育教學方式。

對較為優秀的教師而言，一般都會有較高的職業標準，在教學任務和自身能力上有強烈的成就動機，對教學工作追求完美，會主動追求專業發展，尋求較為合適的教學方式，力爭培養優秀的人才。人工智能學科教師的教學理念與動機應積極樹立在人工智能教學中培養計算思維的教學理念，基于課程內容，梳理項目化學習的教學理念，具有開展人工智能教學的強烈動機，為培養具有創新能力和合作精神的人才打下基礎。

教師的自我概念和自我形象是影響人格特質的重要部分。具有勝任力的教師應積極開展人工智能知識和技能的自我學習，并及時開展教學反思，完善教學環節，對教學工作精益求精，對人工智能教學有較強的自我效能感。具有勝任力的教師人格特質如圖6 所示。

圖6 人工智能教學的態度、理念、自我效能等

隨著人工智能應用的發展，人工智能學科教師勝任力會不斷地更新與發展。在中小學人工智能學科教學中，教師要根據自身以及學生的學習需求進行調整，讓自己成為優秀的人工智能學科教師。

三、 人工智能學科教師勝任力提升的內在路徑

在人工智能與生活融合的生態下，教師需要完成角色轉換，面對與時俱進的人工智能學科教學，教師不僅是知識的傳授者，而且要成為滿足學生個性化需求的教學服務提供者，以及學生學習的陪伴者、動力激發者、情感呵護者。教育大計，教師為本。教師作為教育工作的承擔者，應主動提升人工智能學科教師勝任力。

（一） 持續提升個人專業知識與技術能力

教師應充分認識到人工智能的育人作用，要勝任人工智能學科教學，應通過持續學習來提升自己的人工智能知識儲備和技術應用能力，形成較完整、科學、合理的知識體系結構，時刻關注人工智能領域出現的新技術、新理論等。

教師還應不斷補充教學方法知識，根據不同的學科特征尋找較為適合的教學方法與技巧。對于人工智能學科的教學，教師應提升實踐應用導向的技術和理論的學習，學習將人工智能技術融入教育教學活動的技巧與方法。教師要不斷提高自身的職業素養，多參加人工智能相關的培訓活動。

人工智能時代對教師的學習能力有特別高的期待和要求，教師若不持續學習就容易落伍。隨著人工智能技術的快速發展，對教師知識和技能都提出了新的挑戰，要求教師知識和技能不斷更新和優化。

（二） 著重培養學生的核心素養

在人工智能技術相結合的教學環境下，教師將面臨全新的教學環境，會更便于教師實現個性化、多樣性和適應性的教學，提升根據不同教學內容設計不同教學活動的能力和技巧。教師在傳授知識的同時，關注學生思維方式和核心素養的培養變得越來越重要。因為技術會不斷更新和迭代，培養學生利用技術解決問題的能力才是關鍵。只有當教師關注學生的問題解決能力和創新能力的培養，才能讓學生真正地在人工智能學科中有所收獲，才能達到培養創新型、復合型人才的目標。

（三） 積極探索人工智能教學育人新模式

在教學模式方面，結合人工智能學科的特殊性，需要摒棄一味向學生灌輸知識的觀念，從單純的知識傳授教學向理論與創新實踐并重的啟發式教學轉變，不斷探索新的適合學生的教學模式，推動學生自主學習。

教師作為人工智能學科教學的傳授者，在自覺承擔應用人工智能責任的同時應主動承擔教育學生人工智能倫理與道德的責任，發揮教師在學生成長過程中的道德價值引路人的責任，幫助學生樹立正確的人工智能技術應用的價值觀。在教學工作中，應以學生為本，精準把握和了解學生的成長需要與個性特質，及時給予細致入微的個性化關懷和呵護，永遠具備仁愛之心，永葆對人工智能教學的熱愛，永葆正確的教育價值觀，深入落實立德樹人的根本任務。

四、 結語

作為新時代的人工智能學科教師，應具備人工智能學科的教學勝任力，順應時代發展的要求，培養學生的學科核心素養，更科學有效地完成人工智能學科教學任務。

以人工智能、5G 為代表的新技術同教育的深度融合已成為教育改革的重大推動力，廣大教師要以積極的心態擁抱新技術、駕馭新技術，積極探索新時代下的教育教學方法，為培養德智體美勞全面發展的社會主義建設者和接班人作出新的更大的貢獻。