解读丨《教师人工智能能力框架》:基于教师权益的自主人工智能应用
发布部门: 智慧教学   发布时间: 2024-10-12   浏览次数: 696

一、两维框架和能力模块

“能力框架”基于两个维度建构人工智能能力矩阵,并基于以人为本的人工智能观念对能力模块进行了既具概括性又有场景适应性的界定。

1.“以人为本的观念”为纲的人工智能能力两维框架

“能力框架”的第一个维度是能力层面,指教师为了保障合乎伦理和有效的人工智能教学应用所需的相互关联的价值观、态度、知识、技能要素。该能力框架涵盖五个能力层面:以人为本的人工智能观念、人工智能伦理、人工智能基础知识和应用技能、人工智能与教学法整合、人工智能支持教师专业发展。

第二个维度是教师在培训和校本的支持下,在五个层面可能达到的内隐能力和外显行为的发展水平。“能力框架”提出三个进阶水平,即“获取”“深化”和“创造”,为教师人工智能能力的发展路径提供梯级基准线。

2.能力模块:教师人工智能能力核心概念界定及相互关系图谱

应对人工智能在教育教学中逐步全面深入的渗透,教师能力框架既需要结合新场景对人类能动性、教师的教育教学职责、社会责任、伦理观念、教学设计等已有核心概念进行调适和再界定,也需要对人工智能与教育互动产生的新交叉概念进行同化和整合。“能力框架”的两维矩阵是对教师人工智能能力“新”“旧”核心概念及其与教育教学场景融合的图谱扫描、概念界定和关系画像的示例。该框架的目的不是框定教师人工智能能力,而是对以人为本人工智能为纲的能力培养的思路启迪。

1)“获取”水平的能力模块

“获取”水平是所有教师经过培训或校本支持均应达到的层次,是教师人工智能学习和培训的入门水平和初始实践阶段,是教师在教学实践中评估、选用并有效和合乎伦理地应用人工智能所需的基本能力组合。该水平的教师获得应用人工智能基本原理和操作基本人工智能工具的能力,初步理解人工智能对教学过程和教学结果的双面影响并能通过教学设计开展常用智能工具支持的教学活动。“能力框架”在获取水平详细界定了如下能力模块。

人类能动性。教师形成关于“人工智能由人类主导”以及人工智能开发者在企业和个体层次的决策对人类用户的自主性和权利会产生深远影响的批判性观点,养成评估和应用人工智能时秉承人类能动性的意识。

基本伦理原则。教师对典型的人工智能伦理冲突问题形成基本的理解,获得有关人机交互必须遵循的伦理原则的基础知识,包括保护人的基本权利和人类能动性、促进语言和文化多样性、倡导包容性和环境可持续发展等。

人工智能原理及应用基础。教师获得关于人工智能的基础知识,包括人工智能的定义、如何基于数据和算法等训练人工智能模型、人工智能的主要门类及其实例;获得基于人工智能基本原理考证特定人工智能工具教育适用性的基本技能、操作经审核准入的人工智能工具的技能等。

人工智能辅助教学。教师能识别特定人工智能工具能否在辅助学科教学的课程规划和教案设计、教学、评价等方面具有促进作用,并能通过教学设计和实施挖掘经确认的人工智能工具的教学潜能、规避可能风险。

人工智能赋能终身专业学习。教师能借助人工智能工具促进自我专业发展和教学反思,可初步使用人工智能支持自我专业学习的需求分析和规划个别化专业学习路径。

2)“深化”水平的能力模块

“深化”水平是所有教师接受系统培训和校本支持后都应致力达到的该领域骨干教师的能力水平。具备该能力水平的教师能熟练地将人工智能整合入教学育人实践,并充分践行人类问责原则以确保安全和负责任的人工智能应用。该能力水平的教师能识别、评估、选用和操作合适的人工智能工具以改进教育教学和提高学习效果,能熟练渗透以人为本的教学法策略,能借助人工智能增强自身和所在组织的专业学习。“能力框架”对该水平的下属能力界定如下:

人类问责。教师对人工智能的合理部署和应用实践中的人类问责和人类判定等原则有更深入的理解,形成关于借助人工智能协助人类决策的相关风险和原则的批判性思维能力,并能对过分夸大技术优势、在高利害(教育)决策中用人工智能替代人类的炒作进行批驳。

安全负责的应用。教师应能内化安全负责地应用人工智能的基本伦理规则,包括保护数据隐私、遵守知识产权和其他相关法律,并能习惯性地将这些伦理准则有机融合到教育领域评估和应用人工智能工具、数据、人工智能生成内容的实践中。

应用技能。教师具有在教育场景中熟练操作和应用人工智能工具的知识和技能,深化与教师教学职责和教育背景相适应的各门类人工智能知识以及有关于算法等的实践操作技能,能在实践操作中有机渗透和践行伦理原则。

人工智能与教学整合。教师能以符合学科特点、学习者认知能力和综合学习需求的方式将人工智能应用到以学生为中心的学习活动设计和教学辅助引导中,并借助人工智能引导学生的学习参与、支持基于能力和兴趣的个性化学习、增强师生互动,能在人工智能用于教学过程中有意识地倡导和培养学生的同情心、批判思维和问题解决能力。

人工智能增进组织学习。教师能自信地应用人工智能工具为参与专业学习社群和合作专业发展定制合理的参与方式和专业学习计划,包括借助相关工具和平台分享资源、参与同伴辅导和互助、动态调整专业学习计划等。

3. “创造”水平的能力模块

“创造”水平主要是针对人工智能教育应用领域专家型教师的预期能力水平。达到创造水平的教师展现出对人工智能社会影响的批判性观点以及对作为人工智能社会公民应承担的社会责任的理解。该能力水平的教师能利用人工智能支持持续性专业发展或可能的专业发展跃迁,能针对性地组合人工智能工具以满足专业教师社群的持续专业发展需求。针对面向创新的探索性能力水平,“能力框架”提出了如下的展望性界定。

1)人工智能社会的社会责任。

教师形成对人工智能冲击社会准则和道德规范的批判性观点,并以此为指导积极参与安全包容的人工智能社会的设想和建设,尤其是倡导人工智能的设计与应用应致力于增强人类福祉、社会包容和公正。

(2)合作制定伦理规则。

教师能通过宣讲、冲突情境揭示、观点共情等方式引领公众重视人工智能伦理问题和对相关原则与法规的理解和落实,通过专题讨论和合作监督等方式倡导从设计出发解决人工智能伦理风险、社会文化危害和环境忧患,积极参与制定教育人工智能应用伦理规则。

(3)用人工智能创作。

教师能熟练应用人工智能概念性知识和操作技能,通过改进开源性工具或调适人工智系统等方法制作可解决现实问题的人工智能工具,或创设包容性人工智能学习环境。

(4)人工智能支持教学法变革。

教师能批判性地评价人工智能对教学、学习和评价的影响;规划和辅助浸入式人工智能学习场景以支持学科学习、跨学科能力培养、批判性思维培养、问题解决能力发展等学习和实践活动场景;能借助基于数据的学习过程及其结果的分析与反馈等,以批判性和开放性的心态持续探索人工智能与教学方式变革互动的前沿边界。

(5)人工智能支持专业能力跃迁。

教师能通过调适和改进人工智能工具促进专业发展,能持续考察和验证利用人工智能激发和支持自身和专业团体职业能力跃迁的有效方式。

二、分模块能力目标、专题内容和培训方法的说明及跨模块关联的能力表现画像

“能力框架”针对每个能力模块,阐释和说明了相关培训课程和校本教师学习计划的预期“规格”,包括培训目标、培训内容专题及其深广度、培训方法等。教师人工智能能力发展的实际效果需在具体教学规划与实施、学习设计与辅助、评价结果与反馈中才有实际意义。为此,“能力框架”在“情境性活动表现”中对达到特定能力水平的教师的态度和行为转变进行了画像。不同国家和地区、学科和年级的教师面对的具体场景千差万别,相关阐释和示例考虑了场景差异性,从而为各国和各机构本地化的开发和应用留下了空间。

1.针对特定模块、体现跨模块关联的“课程目标”

“能力框架”中的课程目标是针对系统性的教师培训的课程设计提出的建议,旨在从课程规划和提供者的角度界定能力发展目标、必备专题内容及恰当的培训方法。针对价值观、社会情感学习、伦理原理、人工智能原理、操作技能、教学和教师发展实践应用等领域特征,“课程目标”部分内嵌高度适应性的培训方法,如针对以人为本的人工智能观念,建议采取基于两难冲突的观点采择等方法;针对人工智能伦理原则,建议设计基于场景的基本伦理争议归因、伦理原则理解和伦理法规内化等方法;针对人工智能概念性知识图式的建构,建议基于仿真问题开展探究和基于具体工具建构并逐步更新概念图等方法;针对操作性和创作型技术技能的学习,建议基于仿真任务的工具制作项目以及基于任务变式的迁移能力练习;针对人工智能与教学法整合,建议采用“案例分析、教学或学习设计、教学实施、反思提升”等方式,引导理论与实践相结合螺旋式深化;针对教师专业发展,则建议采用以“能力自评、动机激发、选用工具、批判应用”为线索的自我专业学习与同伴互助方法。

2. 界定分模块掌握程度和综合应用能力的“学习目标”

“学习目标”是直接针对教师群体描述的专业学习达标状态,用以界定具备各模块特定能力和综合应用能力的教师“能做什么”。学习目标试图从“个体到机构的行为主体维度”和从“人工智能的设计开发与应用监督全生命周期维度”等出发,澄清各模块涵盖的核心概念、各概念跨模块的内在联系和逐步深入关系。作为实践从业人员的教师,其预期学习目标还体现为在教育教学实践中的可迁移能力,为此,“学习目标”体现了以人为本的人工智能观念如何为其他各层面学习提供思维范式和态度倾向,伦理原则如何引导人工智能工具的评估和选用,人工智能基本原理如何反向为深化伦理原则的内化提供技术支撑等关联关系。

3. 展示全人能力教学行为表现的“情境性活动”画像

各能力模块在现实的教师能力发展进程中,体现为各要素缺一不可、相互关联的“全人”能力组合,教师对具体模块的掌握程度及对各能力模块的综合应用能力共同决定其在不同情境的态度和行为表现。鉴于此,“能力框架”设计了贴近教师教学实践、易于教师理解的态度变化和实践应用表现。

三、教师人工智能能力框架对中国的现实意义

教育部2022年颁布的《教师数字素养》从数字技术发展连续体的视角出发,在数字教育资源、数字技术知识和数字化教学设计等维度建议教师对人工智能的整合性应用。联合国教科文组织的“能力框架”在数字技术连续体基础上,更强调人工智能技术跃迁及其对教师、学生和拟人智能体互动关系的影响,并由此界定了教师人工智能能力框架。该“能力框架”对中国有如下现实意义。

1.分类界定人工智能安全风险,明确教育人工智能的红线

学校和课堂不应沦为风险未知的人工智能工具的试验田。国家监管部门应在《生成式人工智能暂行管理办法》等人工智能监管办法的基础上,借鉴欧盟《人工智能法案》,对各类通用人工智能系统的开发意图和安全风险进行等级划分,明确禁用高风险类的人工智能系统和工具。例如,《人工智能法案》划定的具有“不可接受的风险”的人工智能技术,包括引诱未成年对人工智能聊天平台产生依赖的技术、通过面部识别的情感监控技术、对人类的智力和行为作出预测和操控的人工智能工具等,应被禁止开发或进入市场,更不能以任何形式进入学校或课堂试用和使用。各种教育类人工智能系统属于“高风险”人工智能门类,应纳入重点和严格监管类别。为此,国家监管部门可考虑更新教育部2019年版的《教育移动互联网应用程序备案管理办法》,制定针对教育人工智能应用程序的审核和备案管理办法,明确教育人工智能准入的红线,并为教育系统提供基于分类标准的安全可信人工智能白名单。

2. 强化对教育人工智能工具的伦理合规性和教育适用性验证,实施绿色标签制度

国家各级监管部门应与教育机构、教师团体、家长代表等相关人员合作,针对政府采购和大面积推广的教育人工智能系统开展合规性和适用性验证,在白名单的基础上为通过验证的教育人工智能工具提供基于具体指标的绿色标签制度。针对技术类别、验证侧重点和实施主体,综合运用试用验证、仿真验证、以模型为中心的验证等方式对其开展验证。验证的指标至少应包括安全性、偏见(数据、算法、输出等)、输出的准确性、在数据隐私保护和数据所有权等方面的人类问责性、模型的可解释性、模型训练所用数据的当地语言文化代表性、针对不同年龄和能力水平用户的适用性、应用过程中收集和使用用户数据的合规性、系统设计的典型应用模式及其对人类判断力和行为自主性的操控、对教师及其他人类用户能动性的影响、对环境的消极影响程度等。

四、权衡战略重点与调适课程评价并举

教师的人工智能能力有助于解决“不会用”的能力短板,是有效应用人工智能并服务于教学育人目的必要但非充分条件。国家人工智能教育政策应批判性权衡人工智能教育应用的战略重点以预防滥用、误用,消除不想用、用不起等障碍,创设合理人工智能应用的充分条件和减负提质创新的管理机制。

1.权衡人工智能在教育目标中的战略定位,引导关于“何时不该用”的各级决策

人工智能教育政策制定应超越技术中心主义和技术解决方案主义的误区,基于有限的总体教育经费,确定非技术性教育基础设施、无关技术的教师能力培养、非技术性育人目标、不借助技术媒介的人际交往和社会情感教育等优先或并列于人工智能教育的战略目标和领域,引导经费的优先保障及对不该使用人工智能的教育战略目标的确立和保护,防止假借教育智能化名义的教育资源浪费和对人工智能的滥用和误用。

2. 适度调整课程与评价目标、课时结构,消除“为何用”和“何时用”的增负疑虑

参考“能力框架”提供的思路,相关部门应适度预判人工智能时代应建设的安全包容的人类社会形态以及为建设预期的人工智能社会需要培养什么样的人等根本问题;以此为依据,论证国家科技创新人才战略与数字化教育的内在联系,尤其是论证人工智能技术具有相对技术优势的教学育人领域,确定人工智能支持科学、技术、工程和数学等领域的科学发现、科技创新、工程实现的重点应用目标;同时,研判人工智能对语言、艺术、社会科学等领域课程目标可能的冲击,论证人工智能是否有切实的提质潜力和应用前景。随着生成式人工智能的应用,机械记忆和低水平思维活动在学习和工作中的重要性可能会逐步降低。应对这一趋势,政策制定者应充分论证人工智能对各领域和跨领域课程目标的倒逼变革,适度调整学习结果中低水平和高水平思维在学习结果结构中的占比、相应课时占比及其针对性的评价方式,为教师和学生应用人工智能支持探究活动和高水平思维提供基本的课时保障和适当的激励机制。在不增加课时甚至适度减轻师生负担的前提下,引导学校和教师应将人工智能有机融合到课程教学和评价的迭代更新进程中。

3. 建立包容性数字化和智能化教学装备底线标准,提供“有得用” “用得起”的基本保障

以学校基本运作经费为依据,在国家层面制定学校数字化基础设施和基本人工智能工具配置的底线标准,通过正常办公经费覆盖基本的上网费用和各类数字化及智能工具的常规使用费用。同时,通过设立专项基金等方式,激励企业和教育机构合作研发面向有特殊需要的师生的辅助性人工智能工具,确保基本教育人工智能工具面向所有人的可达性和可承受性。(文章摘自中国民航大学教师教学发展中心)