AI-TPACK理論視角下教師智能教育素養：模型構建及培養策略

張 群 田格格

（1.江南大學 江蘇“互聯網+教育”研究基地，江蘇 無錫 214122；2.江南大學 圖書館，江蘇 無錫 214122）

一、引言

近年來，我國先后出臺了《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》《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》等一系列政策文件，著力強調提升教師智能教育素養，實現智能技術與教育教學的融合創新發展 。此外，以人工智能為代表的智能技術不斷滲透和重塑著現有的教育形態和教育實踐，如教學活動進入人機智能共存的二元智能場域（秦丹，張立新，2020）、教育評價由經驗導向向數據驅動轉變等，對未來教師開展智能技術與教學融合的實踐能力提出了更高的要求。

以融合為內核的智能教育素養是教師適應智能時代教育變革的必然選擇。目前，研究者從不同視角透視教師適應智能時代所需的關鍵能力要素，既有從社會學理論視角，構建以人機協同為關鍵能力的教師數智素養模型（吳茵荷，蔡連玉，周躍良，2021），也有基于以人為本的價值取向，審視教師智能教育素養構成（李湘，2021）。然而，對于以智能技術與學科教學深度融合為核心的智能教育素養內涵是什么、包括哪些要素及如何培養等問題鮮有研究者進行研究。因此，本研究從智能技術與學科教學融合的教師專業發展視角出發，基于AI-TPACK理論探究智能教育素養的內涵、構成要素及培養策略，以豐富和深化教師專業素養發展理論，并為K-12教師智能教育素養培養提供理論支持。

二、智能教育素養概念界定及模型研究

（一）智能教育素養概念界定

1.智能教育

智能教育是智慧教育的實踐路徑，但有別于智慧教育。智慧教育包括智慧環境、智慧教育模式以及智慧化體系和制度，其實現形態是自上而下的過程。智能教育強調智能環境和模式的構建，是智慧教育的子集，是自下而上的實現形態。

關于智能教育（Intelligent Education, IE）的內涵，學者在研究實踐中對其有不同的理解和認識，主要包括兩層：一是以促進個體智能發展的教育。早期階段的智能教育是以促進人類智力和能力發展為目標，將提升個體智能而非教育智能化作為核心價值取向的教育（劉邦奇，王亞飛，2019）。人類智能經歷了從一元通用智能到多元能力結構的轉變，因此，該時期智能教育注重整體性和差異性的結合。在智能時代，智能教育是利用智能技術賦能人類智能發展的教育（郭紹青，華曉雨，2022），發展人機協同的新型智能，以達到人機共生、協同進化的狀態。另一種是融合智能技術的教育。主要經歷了三個發展階段，即計算機輔助教學、智能導師系統和智能教育系統（劉邦奇，2019）。目前，多數學者將智能教育定位在第三個階段，即智能化教育是基于智能技術構建智能化教育環境和工具，以發揮支持教學的作用，推動智能技術與教育的系統性融合和新型智能化教育模式構建。

本研究從融合智能技術和促進個體新型智能發展相結合的視角理解智能教育，認為智能教育是不同學科教師在智能化教學環境中，利用智能技術開展精準化教學創新實踐并提供個性化學習服務，以培養學習者智能學習勝任力和發展人機協同智能的新型教育形態。

2.智能教育素養

智能教育素養是教師在智能教育形態下開展教學時綜合素質的體現，是智能時代教師必備的關鍵素養。智能教育素養的概念首次在《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》文件中提出。自此之后，眾多學者從不同角度探討智能教育素養的內涵，但對其并未形成統一的界定，現有的觀點主要從兩個視角闡釋，一是素養連續統的視角，智能教育素養既是信息素養、數據素養、數字素養的延伸，亦是教師信息素養在智能時代的升級和拓展，包含人工智能素養和教師專業素養兩方面特性（權國龍，杜華，馬麗，2023；陳芳艷，陳莉，鄧敏，2023）。另一種是從教師綜合素質發展的視角理解智能教育素養，將智能教育素養界定為教師以勝任人工智能時代教育教學實踐，集知識、能力、態度及倫理于一體的綜合素質（劉斌，2020；王潤蘭，李夢雪，2023）。此外，郭炯和郝建江（2021）認為智能教育素養是智能時代教師開展人機協同教學工作的能力、思維和品質。

結合智能教育的內涵和教師綜合能力的視角，本研究認為智能教育素養是將智能技術與學科教學有效融合并利用智能技術支持教學實踐有效開展所具備的綜合能力，也是促進師生智能協同共生的多層面、多維度、系統化的專業素養。智能教育素養不僅關注智能技術與學科教學的融合能力，以適應教育變革對教師能力的訴求，更關注教育者對智能時代學習者智能發展的支持和促進作用。

（二）多元化視角智能教育素養模型

本研究采用文獻研究法，梳理、歸納和分析已有的智能教育素養模型構建基礎及構成要素，為構建完整的智能教育素養模型提供參考。在中國知網數據庫，以“智能素養+教師”“智能教育素養+教師”“智能能力+教師”“人工智能+教師”為檢索詞，以“篇關摘”為檢索項，共檢索到848篇文獻。在Web of Science、Springer Link、Elsevier ScienceDirect數據庫中，以“artificial intelligence literacy（AI literacy）+teacher”“artificial intelligence competence（AI competence）+teacher ”“intelligent education literacy+teacher ”為主題詞，共檢索到468篇文獻。對所收集的文獻進行篩選并對篩選后的文獻進行深入閱讀，以滾雪球的方式對文獻中提及的智能教育素養研究進行二次檢索。最終，確定了19個面向教師智能教育素養直接相關的框架和標準（見下頁表1）。

1.智能教育素養模型構建基礎

已有的智能教育素養模型構建基礎包括以下方面：①智能教育素養絕非憑空產生的，是在以往素養模型基礎上形成的。一類是從以往教師信息素養、數字素養、勝任力模型等基礎上發展而來。如基于已有的能力素養框架構建教師智能教育素養模型及標準體系（Riina, Stefano, & Yves, 2022; Jun &Hong, 2013; 李湘，2021）或基于勝任力結構模型構建了教師智能教育教學模型（柏宏權 等，2020；張艷麗 等，2021）。另一類是梳理和借鑒教師智能教育素養相關研究構建智能素養模型。如基于已有的智能素養模型或相關研究成果構建了智能素養模型（王潤蘭，李夢雪，2023；Zhao, Wu, Luo & 2022;Long, Magerko, 2020）。②教育心理學和社會學理論為模型的構建提供了新的研究視角。如陳芳艷等（2023）認為智能教育素養亦是個體在智能環境中習得的學習結果和綜合能力，故基于加涅學習結果分類理論，構建了小學教師智能教育素養模型。吳茵荷等（2021）基于國家實力三分理論，用國家實力表征教師參與協同教學所需的能力素養，構建了人機協同時代教師核心素養框架。③一些學者基于時代發展需求及智能教育素養的內涵特征建立起智能教育素養模型。如郭炯和郝建江（2021）基于對智能時代教師角色轉變的分析，并結合對教師智能教育素養概念界定和內涵的分析，總結出教師智能教育素養所涉及的核心維度。胡小勇和徐歡云（2021）從創意的視角，構建了k-12教師智能教育素養模型。

教師智能教育素養不僅是教師專業發展的一種新形態，也是智能技術和教育創新融合的能力要求。通過對上述構建模型的基礎分析發現，現有的智能教育素養模型及標準基于素養連續統中的已有素養、教育心理學和社會學理論及智能教育素養內涵構建模型，但缺少智能技術與學科融合的教師專業發展視角關照。因此，本研究從智能技術與教育整合的教師專業發展視角透視智能時代教師知識結構、能力素養構成。

2.智能教育素養模型維度

通過對上述模型分析，發現智能教育素養模型維度劃分及表述有所不同，但是其維度的核心內涵具有較高的相似性，因此將19個智能教育素養模型中名稱及內容相同或相近的維度進行重命名、合并，而后對各維度進行統計，從而分析智能教育素養模型維度特征（見下頁表2）。核心維度頻次越大，越能代表其在智能教育素養能力構成中的重要程度。

通過梳理已有模型及標準核心維度發現，智能知識、智能能力、智能倫理及智能意識頻次較高，是構成智能教育素養較為穩定的因素。

智能知識是智能能力和思維生成的基礎。智能時代教師智能教育素養的形成和發展仍要以了解和掌握基礎知識為起點。教師掌握人工智能知識、智能教學策略知識及工具知識，進而實現教學內容的外在化表達及智能技術與學科教學的有效融合（高山冰，楊丹，2022）。智能教育知識主要包括人工智能概念知識、智能教育理論知識及智能教學法知識。

智能能力是智能教育素養發展的實踐核心。教師作為智能教育的行動者，具備智能能力，能夠促進智能課堂教學提質增效，并靈活應對教育理念和技術不斷更新帶來的挑戰。已有的智能教育素養模型關注教師融合實踐能力，包括智能教學應用、智能資源設計、智能教學實施等。另外，也有學者關注教師專業發展和反思能力（劉斌，2020）。

智能倫理是智能能力的保障和智能素養的底線，是利用智能技術開展教學實踐所遵循的道德規范和行為準則（陳麗，郭玉娟，高欣峰，謝雷，鄭琴華，2019）。教師具備智能倫理風險的意識、明確智能技術應用的倫理規范、保持謹慎的理性態度，才能有效緩解智能技術對教師主體地位的沖擊，為防范智能技術過度介入教育提供保障（盧佳，陳曉慧，楊鑫，劉俁宏，王小丹，2023）。

智能意識是智能教育素養形成的前提，是教師對智能技術及其教育應用的態度、理解及價值判斷，主導和控制著教師使用智能技術的意向和行為，主要體現在教師對智能技術的接受程度、價值判斷、應用態度以及角色定位等方面。

三、融合視角下教師智能素養模型構建

（一）理論基礎：AI-TPACK理論

K o e h l e r 和 M i s h r a（2 0 0 9）將技術知識（Technological Knowledge, TK）作為一個新維度引入舒爾曼的PCK理論，構建了TPACK理論框架。隨著人工智能技術與教育領域的深入融合，閆志明、付加留、朱友良和段元美（2020）更新了TPACK理論中最活躍的技術要素，將人工智能知識融入到教師專業知識體系，形成了AI-TPACK理論框架（見圖1）。該理論對教學內容、教學方法及智能技術三要素相互作用關系做出了解釋，是將技術有效融入教學的一種指導性框架，包括人工智能技術知識（AI-TK）、融合人工智能技術的教學知識（AITPK）、融合人工智能技術的學科內容知識（AITCK）、融合人工智能技術的學科教學知識（AITPACK）。

圖1 AI-TPACK理論框架

（二）融合視角下教師智能教育素養模型初步構建

AI-TPACK理論框架不僅能有效指導人機協同思維下智能技術與學科內容及教學方法之間的融合，且蘊含著構成教師智能教育素養的核心要素，因此，下面將以AI-TPACK理論為基礎，演繹、歸納和析取智能教育素養模型的核心維度及構成要素。

1）智能知識

AI-TPACK理論是將人工智能技術作為TPACK理論中的技術要素而形成融合人工智能技術的學科教學知識框架。根據該理論，除需要掌握基本的教學知識和學科內容知識外，教師借助智能技術開展與學科教學的創新融合實踐還需掌握：AI知識（AITK），是指智能技術本體知識；融合智能技術的教學知識（AI-TPK），是指實現智能環境下教學新樣態的教學策略知識；融合智能技術的學科內容知識（AI-TCK），是指智能技術與學科內容相互作用、相互影響方式的相關知識。

2）智能能力

理論模型中不僅包括知識要素，還蘊含實現智能技術與教學知識、內容知識融合形成的復合知識要素所需的能力。融合人工智能的教學知識（AI-TPK）強調智能技術與教學各要素之間的相互支持、給養和限制關系，反映到能力層面是教師依據此關系實現智能技術有效融入教學各要素，賦能教育教學的設計能力，即基于智能技術的教學設計能力；融合人工智能技術的學科內容知識（AITCK）強調教師借助智能技術實現學科內容的外在化表達，實現學科內容智能表征的資源開發能力（羅強，2022）。此外，融合智能技術的學科教學知識是智能技術、教學知識及學科內容知識三者的融合體。相對于其他的信息技術和工具，具備計算智能、感知智能、認知智能及社會智能的智能代理正是AI-TPACK的集成體。在實踐層面，智能代理與人類教師以人機協同的方式參與融合實踐，進而表征了人機協同思維下人工智能技術、學科內容、教學方法之間的交互關系（閆志明 等，2020），因此，AI-TPACK復合知識維度聚焦到人機協同能力。

3）智能思維

AI-TPACK理論最終指向教師實現智能技術、教學法及學科內容知識的有機融合。實現這一融合需要教師具備融合過程中動態調整三者相互作用關系及解決融合過程中教學問題的思維方式。針對智能技術、教學法及教學內容三者的相互作用關系，教師需具備為智能教育課堂提供創新融合方案和不斷優化迭代的設計思維。通過設計或改進教學要素和內容，診斷并解決復雜的教學問題，使AITPACK理論中的技術、教學法、學科內容三者達到最優的融合狀態，并在實踐、反思、再實踐、再反思的不斷迭代中不斷提高整合智能技術的教學實踐能力（吳秀圓，施楓，2017）。關于智能技術、教學法及教學內容融合過程中遇到的問題，人機協同成為實現智能技術與教育創新融合的主要實踐方式（祝智庭，彭紅超，雷云鶴，2018）。教師始終作為主體參與人機交互，需要具備利用計算模型創造性解決人機協同場域中教學問題的能力，以恰當的時機和方式介入人機協同，以提升人機協同教學效果，發揮計算思維對教師智能教育融合能力提升的牽引作用（于穎，謝仕興，2020）。此外，由于教育的情境性、動態性及生成性，智能機器難以量化復雜的教育現象和教學問題，加之教育決策往往基于教育大數據的相關關系而非因果關系，缺乏對問題因果關系深層次的分析和揭示，難以充分肯定數據驅動的教育決策的合理性和有效性（彭紅超，祝智庭，2019）。針對這一問題，教師需具備批判性思維對決策進行推理、評估、歸因，從而完善教育決策。

4）智能倫理

對于水泥工程技術信息化而言，最主要的有三大部分，分別是綜合管理信息化、工程管理信息化以及質量安全信息化，三者與數據庫的關系如圖1所示。

智能技術認知智能的發展，且基于通用大模型以及強大的數據算力的支持，其主體性逐漸增強并導致教師和學生的主體性逐漸消弭。面對智能技術與教學融合實踐，教師缺乏勝任智能教學的理論知識、能力素養等，會產生教育倫理問題。在AITPACK理論中，智能技術與教學內容和教學方法形成緊密的相互作用關系，且教師通過教學實踐實現理論中復合要素的融合，由于智能技術本身的特性及教師智能教學素養的缺乏，造成教育技術、師生關系、教育生態三方面的倫理風險（王曉敏，劉嬋娟，2023）。相應地，教師應具備應對智能技術與教學實踐、學科內容、學科教學實踐融合過程中倫理風險的能力（鄧國民，李云春，朱永海，2021）。

2.模型初步構建

前面基于對AI-TPACK理論框架的分析，歸納出教師智能教育素養的智能知識、智能能力、智能思維、智能倫理四個核心維度。為確保模型的完整性，將現有模型核心維度頻次較高的智能意識作為模型核心維度的補充。因此，本研究將教師智能教育素養核心維度確定為智能倫理、智能意識、智能知識、智能能力、智能思維，形成基于AI-TPACK理論的教師智能教育素養金字塔模型（見圖2）。

圖2 基于AI-TPACK理論的教師智能教育素養金字塔模型

1）智能倫理：必要的約束

智能技術與教育融合需要良好的倫理秩序和必要的倫理規約（謝娟，2023）。針對教師主體，需要外在的倫理規約對其加以倫理規范的約束，確定教師“應該做什么”，即對教師進行道德規范與行為約束使其滿足教育倫理要求，以及對智能技術的應用結果進行倫理評估，消除技術應用倫理性憂慮。智能倫理的關鍵要素及其描述說明如表3所示。

表3 智能倫理維度關鍵要素及描述

2）智能意識：堅守本體價值

教師和智能代理的協同教學是實現深度融合的主要方式。信任、責任、控制是影響教師開展人機協作動機的個體內部心理特征（樂惠驍，汪瓊，2022）。信任即價值認同，是教師對智能技術產生信任感，增強對技術的價值感知和認同，從而將內在的動力轉化為行動的力量；責任強調責任的劃分，即角色分工，教師具備智能時代教師角色轉型和定位重構的意識；控制是教師對教學過程中“育人”的控制權，強調智能技術與教育融合過程中“人”的主體性意識。智能意識的關鍵要素及其描述說明如表4所示。

表4 智能意識維度關鍵要素及描述

3）智能知識：硬知識

在人工智能時代，人類和人工智能活動仍需立足于知識，并基于已有知識實現知識的生產和創新應用（秦朋緒，陳明選，2022）。教師作為智能教育的踐行者，需具備人工智能及其教育應用的“硬”知識，掌握智能技術教育應用的策略，進一步付諸實踐，以支持技術創新應用、自我發展、智慧生成。智能知識的關鍵要素及其描述說明如表5所示。

表5 智能知識維度關鍵要求及描述

4）智能能力：以人機協同為核心能力

智能能力維度包括教學設計能力、智能資源開發能力、協同教學實施能力、協同教學評估能力、協同專業發展能力和協同數據決策能力（見表6）。

表6 智能能力維度關鍵要素及描述

5）智能思維：高階智能思維

智能思維是協調智能技術、教學法及學科內容三者關系達到深度融合狀態的思維方式。通過對AITPACK理論的深入探析，歸納出融合視角下的智能思維關注教師在智能環境中技術要素與教育其他要素迭代融合及復雜教學問題解決的思維方式，包括設計思維、計算思維和批判性思維（見表7）。

表7 智能思維維度關鍵要求及描述

（三）教師智能教育素養模型修正

1.模型修正

為進一步完善和修正教師智能教育素養模型的構成要素，本研究采用專家意見咨詢法征詢相關領域專家對模型的修正意見。將上述構建的教師智能教育素養模型的核心維度及其要素作為問卷題項，編制了《AI-TPACK理論視角下的教師智能教育素養模型專家咨詢問卷》。

本次專家咨詢共選取從事教育信息化、素養教育相關研究工作的專家7位、采用智能教學系統的一線教師3位，問卷回收9份，專家積極系數為90%。本研究通過權威系數（Cr）判斷專家的權威程度，通過對評議數據分析顯示，專家權威系數平均值為0.78（Cr＞0.7），表明參與本研究意見咨詢的專家具有一定的權威性。

本研究以均值、滿分率衡量專家意見的集中程度，核心維度及要素的均值和滿分率越高表示專家對指標的認同度越高；以變異系數（變異系數=標準差/均值）衡量專家意見的協調程度。專家咨詢統計分析結果如表8所示，核心維度的均值均大于4.5，滿分率大于80%，變異系數小于0.1，表明專家對模型的核心維度較為認可，且意見趨于一致。針對關鍵要素的分析結果，雖然所有要素的均值都大于4，變異系數小于0.2，但是價值認同、角色分工、智能資源開發能力、協同專業發展能力的滿分率小于70%，需結合專家意見對其進行修改和調整。將修改后的教師智能教育素養模型再次以問卷的方式發放給相同的專家，進行第二輪專家意見征詢。第二輪專家認為核心維度和關鍵要素較為合理，除對個別維度或要素的表述進行修改外，無須做其他修改。

表8 專家咨詢結果分析

匯總整理專家意見如下：①智能資源開發能力要素對學科教師存在一定技術難度。②對于協同專業發展能力，AI-TPACK理論強調融合視角下智能技術與教學的融合，模型的能力要素應直接與教學的一系列活動相關。而協同專業發展能力素養及其表述體現教師自身的發展，與教學融合不直接相關，建議刪除。③基于AI-TPACK理論構建模型，主要體現是融合特征，核心維度及要素的表述需進一步修改。④協同教學評估能力修改成協同教學評價能力。

根據專家意見，本研究對基于AI-TPACK理論的教師智能教育素養構成要素做出如下調整：①將智能資源開發能力修改為智能資源整合能力，并調整其描述。②在智能能力維度中刪除協同專業發展能力。③將核心維度表述為智能融合倫理、智能融合意識、智能融合知識、智能融合能力、智能融合思維。④將智能意識三個要素及協同教學評估能力修改為“智能應用意識”“角色轉變意識”“主體責任意識”及“協同教學評價能力”。

2.模型確定

基于AI-TPACK理論的教師智能教育素養模型包括智能融合倫理層、智能融合意識層、智能融合知識層、智能融合能力層和智能融合思維層（見下頁圖3）。各層之間相互影響、相互促進，智能融合倫理位于底層，是智能融合知識、能力、思維形成的保障和底線，也是開展融合實踐的道德規范和指導準則。智能融合意識、智能融合能力、智能融合知識位于中間層，是智能融合思維發展的前提和基礎。智能融合思維是較為內隱的、高階的構成維度，處于金字塔頂端的位置，對智能融合知識的創生、智能融合能力的發展具有創造性指導和調控作用。

圖3 基于AI-TPACK理論的教師智能教育素養金字塔模型

四、教師智能教育素養培養策略探析

教師智能教育素養是包含多層面、多維度的綜合能力?；谇拔臉嫿ǖ闹悄芙逃仞B模型，針對模型的五個核心維度探析促進教師智能教育素養培養的策略。

（一）開展智能教育培訓，增強主體意識和倫理責任

智能教育培訓以情景案例為依托，幫助教師獲得智能技術教育應用主體意識和倫理意識。關于智能融合意識，通過展示和分析智能技術教育應用案例，幫助教師消除技術恐懼，獲得自我效能感知；針對智能融合倫理，創設教育倫理兩難問題情景，開展智能技術教育應用倫理規范知識普及，引導教師在實踐教學過程中運用智能技術發揮主觀能動性，堅持教育倫理公平、以人為本、保護隱私安全、持續評估、知情參與和合作等原則（王佑鎂，王旦，柳晨晨，2022），以應對教育中的倫理問題并做出合乎倫理規范的教育行為。

（二）提供個性化資源，深化智能融合知識積累

智能技術賦能教師在研修或自主學習過程中通過以下兩種途徑實現對智能融合知識的深化和積累。①基于教師畫像的資源推薦。以教師過程性數據為基礎，構建教師用戶畫像，并從畫像中提煉教學需求，為教師推送優秀示范課程、活動設計等數字化資源和專家科研成果、實踐成果等智力資源。②基于對話互動的個性化知識提供。如ChatGPT在教師智能融合知識發展的過程中，扮演“智能專家”的角色，通過與教師對話互動，提供多元新視角學科知識、整合智能技術的教學實踐知識和內容知識等（王佑鎂，王旦，梁煒怡，柳晨晨，2023）。

（三）創設虛擬教研空間，助力智能融合思維發展

虛擬教研空間具備教育情景創設、教學資源生成、虛擬研訓等功能，為教師提供了實踐場域（洪玲，2023）。首先，智能虛擬教學空間創設和模擬各類教學情景，支持教師開展創新教學實踐。其次，智能分析系統生成教學行為可視化分析報告，精準診斷研訓中存在的教學問題。最后，教師與教研共同體根據問題診斷結果探索問題解決方案，并在虛擬教學空間中實施，形成解決方案的制定、實施、優化的循環迭代，推動智能融合思維的形成與發展。

（四）人—機協同研修，共促智能融合能力提升

以項目培訓或自組織的方式建立包括教師、高校研究者及優秀教師同儕等研修共同體。共同體成員協作開展智能環境下的課程資源設計、智能技術應用設計等活動，并借助智能系統的可視化教學診斷，形成人—機協同教研新模式，支持教師將智能技術應用到教學的融合實踐（蔡慧英，盧琳萌，董海霞，顧小清，2022），例如：智能系統實現對教學過程的精準教研和教學問題診斷。研究者或專家為教師提供針對教學問題的前沿智能教學理論和教學方法改進的指導，與教師協同參與智能教學活動的設計，生成解決策略和干預方案。

五、結語

智能技術賦能教育教學的同時，也引發了教師角色轉變和能力重構。為探究智能時代教師的能力結構，本研究從AI-TPACK理論的融合視角切入，構建了教師智能教育素養模型，并針對該模型包含的能力要素，提出了相應的培養路徑，回應了教育智能化轉型對教師隊伍的能力和培養訴求。未來，研究應基于該模型不斷深入開展教師智能素養測評工具設計和開發及教師培訓課程設計和開發等相關研究。