人工智能時代職前教師創新能力培養策略研究

張暉 張佳剛 王彩云

摘 要 職前教師作為一線教師的后備力量，其創新能力將直接影響未來教師的創新意識和創新素質。只有推進職前教師創新教育，才能培養出具有創新意識、創新精神和創新能力的基礎教育師資，推動未來基礎教育的創新。本文首先分析了人工智能時代職前教師培養的方向和要求，論述了人工智能時代職前教師創新能力的構成，重點闡述了通過借助人工智能技術培養職前教師創新能力的方法，為提升職前教師創新能力做出有益探索。

關鍵詞 人工智能 職前教師 創新能力

中圖分類號：G451? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2020.12.033

Abstract As the reserve force of front-line teachers， pre-service teachers' innovative ability will directly affect the innovative consciousness and quality of future teachers. Only by promoting the innovative education of pre-service teachers， can we cultivate teachers with innovative consciousness， innovative spirit and innovative ability， and promote the innovation of basic education in the future. This paper first analyzes the direction and requirements of pre-service teacher training in the era of artificial intelligence， discusses the composition of pre-service teachers' innovation ability in the era of artificial intelligence， and focuses on the methods of cultivating pre-service teachers' innovation ability by means of artificial intelligence technology， so as to make beneficial exploration for improving the innovation ability of pre-service teachers.

Keywords artificial intelligence; pre-service teachers; innovative ability

目前人工智能技術在各個領域的應用越來越廣泛，人工智能與教育領域的融合也越來越深化。以人工智能為核心的新興信息技術，有利于提高教學效率，增進教學過程調控，定制個性化學習內容，增進和豐富學生的學習體驗，根據不同學生的需求和能力，滿足不同層次人群對課程的要求，能夠加強學生創新能力的培養。人工智能技術的發展一方面推動了教學方式和手段的變革，另一方面也使職前教師培養工作面臨嚴峻挑戰。職前教師作為一線教師的后備力量，其創新能力將直接影響未來教師的創新意識和創新素質。只有推進職前教師創新教育，才能培養出具有創新意識、創新精神和創新能力的基礎教育師資，推動未來基礎教育的創新。本文首先分析了人工智能時代職前教師培養的方向和要求，論述了人工智能時代職前教師創新能力的構成，重點闡述了通過借助人工智能技術培養職前教師創新能力的策略，為提升職前教師創新能力做出有益探索。

1 人工智能時代職前教師培養的方向和要求

隨著互聯網的廣泛應用，大數據、云計算和虛擬現實技術都取得了突破性的進展，當代社會進入了日新月異的人工智能時代。早在2017年，為了應對人工智能的快速發展，國務院發布的《新一代人工智能發展規劃》就提出“利用智能技術加快推動人才培養模式、教學方法改革，構建包含智能學習、交互式學習的新型教育體系。開展智能校園建設，推動人工智能在教學、管理、資源建設等全流程應用。開發立體綜合教學場、基于大數據智能的在線學習教育平臺。開發智能教育助理，建立智能、快速、全面的教育分析系統。建立以學習者為中心的教育環境，提供精準推送的教育服務，實現日常教育和終身教育定制化。”

借助于人工智能技術，教師可以迅速、準確地掌握全班同學的學習狀況，并能夠對每一位學生的學習特點、學習態度、學習能力進行分析和預測。此外，人工智能極大地豐富了課程資源，提高了教學的效率。人工智能技術可以從眾多信息中篩選出真正有益的、對學生有幫助的信息，針對學生的具體情況提出相應的教學策略，可以通過實時監測學生的學習行為及時調整教學策略。人工智能的學習分析技術使個性化定制教學成為可能，可以針對不同學生的特點，提供量身定制的個性化學習內容。人工智能的自動調節學習系統可以為學生提供最適合的學習路徑，實現個性化學習。人工智能虛擬技術可以創設虛擬情境，能夠創建與現實社會類似的環境，能形象生動地表現教學內容，另外虛擬技術還結合了益智游戲、情景化學習、協作學習、遠程教育等多種手段，可以廣泛用于學習情景的創設，進而實現模擬訓練。人工智能使得教師與學生的互動更加廣泛而且深入，也使得傳統的教學方式發生了極大變化。現在的慕課、微課、在線課程和智慧課堂等教學形式，可以突破時間和空間的限制，把優質教育資源整合共享，激發了學生學習的興趣，明顯提高學習者的學習質量。

人工智能是一門由計算機科學、心理學、語言學、哲學等多種學科互相滲透而發展起來的綜合性學科。特別是近幾年大數據技術的突破和廣泛應用，極大促進了人工智能技術的發展與進步。北京師范大學未來教育高精尖創新中心進行了一系列前瞻性的研究，并提出了人工智能教師未來的12個角色和功能，分別是：自動出題與批閱;學習障礙診斷與及時反饋;問題解決能力測評;綜合心理素質測評與改進;體質健康檢測;綜合素質評估與形成性報告;個性化教學;智能導師;學生成長發展指導;精準教研;個性化學習內容生成;教育決策仿真計算。[1] 這十二個角色基本涵蓋了人工智能時代教師角色轉變的主要方面，也為職前教師的培養提出了新的要求。除此之外，教育領域更為重要的轉變在于教育范式的改變。教學設計要從以“教師教什么”轉變為“學生學什么”為中心，教師關注的核心和重點應當是學生的創造能力、協作能力和社會化運用能力等，教師應當善于激發學生學習和探究的欲望，解放學生的個性，讓每一個學生都可以充分發揮自身的潛質。知識型的教師很容易被機器所取代，而未來教師要轉變為職業咨詢師、心理咨詢師、項目咨詢師的角色，幫助學生發現自己的優點，實現自己的人生價值。[2]

人工智能技術的快速發展使得許多技術含量低、重復性強的工作逐漸被取代，特別是在感知和認知方面，人工智能取得了長足的進步。但是人工智能終究是輔助教學的工具和手段，在培養學生情感、態度和價值觀方面，人工智能與人類的智能還存在巨大的鴻溝，人工智能還無法取代人類的情感和精神領域。作為技能型教師或者知識型教師，人工智能可以輕易取代，但作為創造型、人格型的教師不僅要傳輸知識，還要承擔培養學生世界觀、人生觀、價值觀，塑造學生的品格，提升學生的精神境界的任務。教師不僅要精確把握每個學生的成長需要和情感需要，給予學生情感的呵護，傳遞溫暖和愛的力量，這些正是未來教師職業的價值所在，也代表了職前教師未來的培養方向。

2 人工智能時代職前教師創新能力的構成

2012年為落實《教育部 財政部關于實施高等學校創新能力提升計劃的意見》（教技[2012]6號），教育部、財政部聯合制定了《“高等學校創新能力提升計劃”實施方案》，提出“轉變高校創新方式，提升高校人才、學科、科研三位一體的創新能力”。為進一步支持優秀創新團隊，持續提升創新能力，孕育重大創新成果，支撐一流學科建設，教育部還發起了“長江學者和創新團隊發展計劃”。而在2017年修訂的《普通高中信息技術課程標準》中，也專門把“人工智能初步”模塊作為選擇性必修課程，寫入了新的課程標準。

人工智能是通過智能機器延伸、增強人類改造自然和治理社會能力的新興技術。近些年來，人工智能技術的飛速發展使得機器人能夠勝任一些復雜性的工作，這就要求越來越多使用這項技術的人必須懂得計算機、心理學和哲學等多方面的知識。有人把人工智能時代必備的素質稱作人工智能商數（AIQ，Artificial Intelligence Quotient），這一概念與IQ（智力商數） 和EQ（情緒商數）相對應，簡單的說就是利用人工智能技術的能力。人工智能時代對勞動者素質的要求進一步提高，勞動者不僅要具備IQ和EQ，還要進一步具備AIQ，處理好“人與AI”的關系。[3]同時AIQ培養以教師培養為基礎，從而進行學生AIQ的培養。

對于職前教師來說，在人工智能時代應當更加強化職業技能的創新，進一步提高職前教師教學設計能力和創新能力。職前教師畢業之后，需要從事教師職業，職業技能和教學設計能力是其從教的基礎和保障。人工智能時代的教師在講授知識方面的角色進一步弱化，而在促進學生全面發展、幫助學生成長中的角色則會加強。這就要求職前教師在進行職業技能訓練時，精心設計教學問題、充分利用教學資源、運用先進的教學工具、設計科學的教學活動、開展良好的教學評價。未來的教育范式將不再是單純課堂教授為主的授課模式，學生可以通過線上學習、線下輔導的方式獲得更多的學習資源。借助于人工智能技術，教師既可以成為全面負責的全能型教師，也可以成為只負責某一領域的專業型教師。未來教師間的協同合作、教師和人工智能的協同分工，都需要首先強化職前教師專業技能訓練，提升職前教師分析問題、解決問題能力和創新能力。

人工智能在教育領域的相關技術主要有：機器學習、深度學習、神經網絡、語言處理、圖像識別等。其中，機器學習和深度學習是人工智能教育應用的關鍵技術，通過與大數據技術相結合，為人工智能提供了算法基礎和數據保障。[4]人的智力雖然是有限的，但借助于人工智能技術，可以增強我們處理信息和數據的總量，能夠處理超越個人認知能力的海量數據。因此未來人工智能教育領域的變革，更多地體現為各種智能化的教育裝備和智慧化的教育環境。[5]這就要求我們在進行職前教師創新能力培養時，要注重培養職前教師智能產品應用和開發能力。通過人工智能技術的支持，可以全面采集分析學生在學習過程中的問題和數據，通過教師和人工智能的協作教學，能夠實現對學生群體和個體發展的支持。目前很多教育大數據平臺，通過采集學生在學習過程中的數據，精確分析了解學生個體學習規律，實現個性化教學。這些都要求職前教師不僅僅要具有良好的教學水平和能力，同時需要具備對數據的搜集、整理、分析、利用和生成的能力。

3 人工智能時代職前教師創新能力培養策略

3.1 優化教學培養過程，提高職前教師教學設計創新能力

人工智能時代在教育理念上更加注重培養學生的創新能力和知識創造力，人工智能時代背景下的職前教師，首先要具備教育創新的本領和能力，提高教學設計能力，能夠積極參與創新實踐，大膽改革教育教學方式方法。在職前教師專業課程范圍內開設專門的人工智能課程，同時將人工智能技術與職前教師的專業課程相結合。首先，可以根據職前教師不同專業發展階段，開設相應的創新能力培養課程。例如在一二年級中開設“現代教育技術”，在三四年級中開設“多媒體課件設計理論與制作”“STEAM課程”等等。其次，在專業課程中增加實踐創新環節的比重，提升職前教師的教學設計技能，為創新能力提升增加實踐機會。例如，在“學科教學論”這門課程中，在進行教學設計部分的學習時，先由教師講授教學設計的基本原則、步驟和內容，并讓學生模仿設計一部分課題，使學生能夠充分掌握教學設計中的主要技能方法。之后教師布置相關選題，要求學生以小組為單位應用最新的教育技術，自行創新設計課題和制作多媒體課件，教師對學生的制作過程進行創新性指導。通過這樣的教學和練習，職前教師的課堂參與度和積極性大大提高，教學設計創新能力和自主設計能力有了顯著提升，取得了良好的教學效果。

3.2 強化創新性教學訓練，提高職前教師創造性解決問題的能力

虛擬現實技術又被稱作VR技術，這項技術可以借助于一系列軟硬件，為用戶創設一個與真實環境極其相似的虛擬環境，借助于先進的三維顯示技術為用戶提供最真實、最完整和最全面的動態效果。虛擬現實技術突破了傳統教學模式時間和空間的局限，給予學習者更多的自由度和選擇性，更有利于學生創新能力和創新思維的發展，因此這項技術在中小學的物理、地理和化學等學科教學中得到了廣泛應用。

在職前教師創新能力培養方面，虛擬現實技術借助于微格教學系統，可以模擬出近似真實的教室環境，參與者可以自主選擇教室類型、布局和教學情境。借助于虛擬現實技術，可以創設更接近于課堂的教學情境，有針對性地開展創新性教學訓練和個性化訓練，有效地提升職前教師掌控課堂的能力和處理實際問題的能力。訓練結束后，還可以借助人工智能技術對職前教師的教學技能進行智能評價，最終形成職前教師全面的訓練檔案。[6]

3.3 構建職前教師教學技能創新平臺，鼓勵職前教師自主發展

現代教育技術是教育教學工作的重要輔助工具，在中小學教學中有著普遍應用，特別是現代教育技術融合了計算機技術、大數據技術和圖像識別與處理技術，為教育教學工作提供了重要的支持。通過組織職前教師參加教學技能大賽、學科技能創新大賽，以及智能化教學競賽，為職前教師構建教學技能創新平臺，創造創新實踐條件，調動職前教師創新發展的積極性，培養職前教師創新實踐能力。通過組織各年級職前教師觀摩和參與比賽，展示職前教師最新的創新成果，為他們今后的職業發展奠定良好的實踐基礎。

高校應為職前教師的創新實踐活動提供免費的場地和經費支持，設置專門的職前教師創新項目，并鼓勵職前教師組建創新團隊，參與各級各類創新教研項目;為支持和鼓勵職前教師創新團隊的發展，學校可以組建專門的指導教師團隊，在具體的教學課程中貫穿最新的創新理念和學科前沿知識，擴大學生的知識視野;高校教師可以鼓勵學生參與教師的教科研課題，提供創新崗位和創新人才激勵計劃，鼓勵專業能力強，具有創新潛能的學生多出成果、出好成果。

基金項目：本文系山東省教育科學“十三五”規劃專項課題“基于人工智能教育的師范生創新能力培養研究”（課題編號：BYZN201911）、山東省社科規劃統一戰線理論研究專項“新時代網絡人士統戰工作研究”（課題編號：19CTZJ10）的階段性成果，濟南大學2019年度本科教學改革研究項目立項（J1918），濟南大學政法學院課程思政項目支持

參考文獻

[1][5] 余勝泉.人工智能教師的未來角色[J].開放教育研究，2018（1）：16-28.

[2] 趙勇.未來，我們如何做教師？[J].中國德育，2017（11）：48-51.

[3] 王作冰.人工智能時代的教育革命[M].北京：北京聯合出版公司，2017：5-9.

[4] 高婷婷，郭炯.人工智能教育應用研究綜述[J].現代教育技術，2019（1）：11-17.

[6] 陳淑潔，仇星月，葉新東.基于虛擬現實技術的微格教學系統設計[J].實驗技術與管理，2018（4）：121-125.