人工智能时代小学信息技术教师教学的挑战与突围

     朱慧 王学男

    

    

    

    近年来，随着世界机器人大赛在北京的举行，对于机器人、编程教育及人工智能的概念和应用人们已经不再陌生。“人工智能+教育”的研究和实践在近几年也异常火热。在各界敞开怀抱迎接人工智能对传统教育带来变革的同时，也存在着“人工智能威胁论”的申辩性说法。在《新一代人工智能发展规划》等国家层面规划的引领下，教育部也公布了《2019年教育信息化和网络安全工作要点》，提出“将启动中小学生信息素养测评，推动在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育”。人工智能时代对教师知识结构的新要求，对教学生态产生了重大影响，赋予了教师不同于传统课堂的新角色，即整合信息技术的境脉分析者、教学设计者、反思性实践者和多方位合作者。[1]

    要实现角色转型，教师个人应树立设计意识和实践意识，不断优化知识结构。面对科技的快速发展、校外各种形式的编程教育培训的火爆以及教育部对中小学校内课程的要求，小学信息技术教师如何扎扎实实上好信息技术课，成为人工智能教育启蒙的关键。

    据此，课题组聚焦于小学信息技术教师的学科教学设计能力，选择具有代表性和典型性的北京市西城区，进行了多次调研和为期两个学期的跟踪式观察，以期了解目前西城区小学信息技术教师学科教学设计的现状与问题，并通过区级教研培训体系为引领的解决路径。

    小学信息技术教师教学设计能力的现状与问题

    教师的专业水平是其教学设计能力、教学实施能力和教学反思能力的综合体现，其中教学设计能力是前提和关键。学科教学设计是指教学设计的一般理论与信息技术学科情境相结合，从而形成指导具体学科教师设计教学的原则、模式、操作程序、方法等。因此，让教师理解所教学科的本质并在此基础上学会科学、规范、系统地设计教学，不仅是社会和科技发展对小学信息技术课的必然要求，同时还可以以此为切入口，促进教师的专业发展。

    在现阶段的大多数小学信息技术教学过程中，教师过度重视学生基础知识掌握，忽视了他们创造力的培养。在长期的实践过程中，传统的信息技术教学已经无法满足我们的社会需求了，我们需要通过更加多元化的教学模式来推动学生信息技术的学习。[2]

    北京市西城区小学信息技术教师队伍的现状可以用“存在差异”来概括。具体体现在年龄和学科专业两个方面，年龄与专业化构成两极化突出，并且相互交错。一部分学校招聘的新教师，多是计算机或相关专业的本科及以上学历毕业生，另一部分学校多以非计算机专业的中年教师任教。教师的专业化水平，对不同学校的信息技术教学质量起着关键的影响作用。基于这种师资结构特征，经过近一年的课堂教学观察和教学设计比赛作品的综合分析发现，小学信息技术教师教学设计存在一些突出的问题，同时不同专业成长阶段的教师特征与期待也有所差异。

    第一，小学信息技术教师普遍缺乏教学设计的系统规划、整体考虑。比如，对知识与技能，具体表现为：忽视学科知识整体之间的联系，只注重“知识点”的设计;对单元的设计存在偏差，把单元理解为“课”的叠加;对于如何有效地剪裁教材，有效地运用教学媒体解决教学中的重点与难点，恰当地使用教参不太关注;对学生的学习基础和生活经验不够关注，漠视学生个体之间的差异;对“教学目标、内容、策略、评价的整体设计考虑”感到困难。另外，从教师教学设计的撰写看，也存在着一些形式化的倾向，教学目标虚化，缺乏可操作性;情境创设缺乏连续性;教学活动缺少对学生思维参与的关注;教学反思针对性不强，反思水平低等。

    第二，处于不同专业成长阶段的教师的教学行为和专业期待有很大的差异，他们的教学设计水平也有很大的差异。如年轻教师热衷于教学内容的分析和理解，期望得到具体的、可行的课堂教学设计实例;有经验的教师在已有的基础上进行对比、反思后，还希望得到更深入的指导，以此找到更高的创新点等。

    区级教研培训体系的模式与特征

    针对西城区小学信息技术教师的结构特征和教学设计存在的问题，依托区级教研人员的诊断，通过区级教研培训针对学科知识和教学设计能力进行分类培训，并在为期一年的区级教研培训实践中不断摸索、不断迭代，最后形成了一套具有实践意义的“研训教”一体模式。

    第一，对教师的教学设计和专业发展进行充分调研和分析，了解问题症结所在，精准施策。主要通过教学比赛、日常听课、评课、备课、磨课等多种途径，了解教师在教学设计、学科知识和专业成长期待方面的困惑与需求。同时注意将培训对象——小学信息技术教师有意识地进行分类，可以按照教龄划分为两大类教师群体，分别是青年教师和成熟型教师，以便进一步甄别问题，精准教研。青年教师的突出问题在于缺乏对学生的了解，教学设计基本上以模仿为主，尤其在教学目标的制定上，基本上是照搬教材、教参。成熟型教师的主要问题是拥有较丰富的实践经验，但是没有及时进行总结、提升，未能应用先进的教学理论指导自己的教学实践，以达到更高的水平，成为专家型的教师。

    第二，针对不同专业成长阶段，也就是不同教龄的信息技术教师，进行全区范围内的学科教学设计能力行动研究。通过对比研究的范式，调动一线教师全体参与到研究过程中，让不同片区、不同教龄、不同学科的教师进行充分交流，彼此之间既是研究者，又成为研究对象，通过课堂教学、教学设计文本以及专业成長的经历进行交流、互助，发现差异，发扬“差异”，弥补差异。以研究带动培训，在多维交流中互学互补互助，形成“学习共同体”。通过分组的组织形式，让教师自主发现问题，通过优势差异，让教师自主学习，充分激发教师的主动性和积极性。

    第三，针对教学设计的教育类原理性知识、以人工智能为代表的前沿知识与技术、计算机基础三类内容进行系统性培训。一是立足于了解教学设计理论的前沿发展，结合教学实践中存在的问题，组织教师进行促进认知发展、面向理解的教育学、建构主义的教学设计、开放弹性适应的教学设计等相关理论方面的学习，从而帮助教师能够运用理论观点分析并解释教学设计中的问题。二是分组学习计算机及网络的相关知识，人工智能的相关技术、图形化编程、Python等编程知识及技术应用，以便于更好地适应社会和学生对信息技术的更高要求。二者同步进行，使教师在理解其所教学科本质的基础上，学会科学规范地设计教学，把教学设计的一般过程模式（包括教材分析、学生分析、教学目标的制定、教学策略等具体操作环节）与信息技术学科课程特征相结合，研究出适合信息技术学科的指导原则和教学设计过程模式。进而提高教师的学科教学设计水平，促进教师的专业发展，提升学校的教学质量，以适应不同发展阶段教师日常教学和自主学习的需要。

    成效与建议

    整个培训与日常教研融为一体，经过五个阶段的共同研究和培训，实现了针对区域性小学信息技术教师的结构和问题特征的“研训教”一体化过程，故称之为“研训教五阶段”一体化教研模式。这种模式在区域性的基于一线的教研和教师培训中非常适用，能够基于需求、关照受训者进行系统设计，在行动研究和学习共同体中不断调整、不断完善，使参与其中的每位教师都有所收获。

    五阶段分别为：教学设计的理论学习，教学设计规范书写的研究性学习，教材、学生与教学目标的研究性学习，计算机编程的专业知识实践性学习，设计与开发适合不同成长阶段教师的信息技术教学设计模板的共同体学习。在这五个阶段进展的过程中，形成了以区级师训中心、教研中心为主导的，区域性学科教师专业发展的支持体系，理论学习、研究性学习、实践性学习与共同体形式有机结合，步步推进，能够为小学一线的信息技术教师提供全面、互动、专业、有针对性的学习体系。

    为更客观有效地评价培训和支持体系的成果，课题组通过教师组、专家组，对教案、教学录像以及反馈问卷的综合评价设立了准定量的评价规则。通过规则数据的采集、统计和分析，直观地反映教师教学设计的变化发展情况。从各个阶段所采集的数据分析不难看出以下趋势：各组教师均有能力水平提高，年輕教师提高最多（表1）;教师之间的教学设计水平差异逐渐缩小，呈收敛状态（表2）;教师之间的教学设计能力在逐步趋于均衡格分布（表3）。所有采集的评价信息的定量度量标准采用10分制，10分为最好，1分为最差。对于每个评价样本的各个项目的评分均由3位教师互评分、3位专家评价分组成，为了避免评价的偶然性，对各个评分进行了数字滤波处理。

    通过两个学期的研究、培训与实践循环进行，教师的理论水平得到普遍提升，信息技术学科的教学设计能力也有所提高，计算机专业知识也得到夯实，得到了学生们的喜爱和积极的反馈，有效地推进了西城区小学信息技术教师队伍的专业发展和提升了队伍活力。

    除此之外，值得一提的是，一方面，教师的教学反思能力得到提高，思考记录的习惯得以养成。由于课堂是动态的，在实践中会出现不同的问题，这可能会偏离了我们的预设，而这些又多是我们在预设中无法涉及或者挖掘得不够深入的内容。教师能够自觉及时地进行总结，并记录下来，形成文字性资料。后续的教学可以以此为基础，调整教学设计。现在，教师已经养成了每课必有反思、必有记录的习惯。另一方面，教师的科研水平、科研意识有了较大提高，教学和研究的自信心逐渐建立。一线的教师对“科研”这个概念也有了全新的认识，不再认为它是遥不可及的，科研水平和科研意识有了较大提高，对教材有了更加深刻的分析和把握，相信每位老师都可能成为出色的科研型教师。

    注：本文系全国教育科学规划国家青年课题“STEM教育创新与实践：中小学机器人课程建设的研究”（课题准号：CEA180262）阶段性研究成果