教育科學規劃2025年度重點課題申報書、課題設計論證求知探理明教育，創新鑄魂興未來。新時代面向中小學生人工智能素養提升的STEM課程設計研究課題設計論證研究現狀：國內外人工智能素養教育發展迅速，各國紛紛出臺政策推動。例如韓國計劃從2025年起增加中小學信息課程學時至目前兩倍，增設“人工智能基礎”和“人工智能數學”作為高中選修課程；日本自2020年開始實施小學編程教育必修化，在現有的課程中加入編程元素。我國義務教育階段信息科技課程標準中設置了“人工智能與智慧社會”模塊，普通高中信息技術課程標準中也設置了“人工智能初步”選擇性必修模塊。國內中小學人工智能教育尚處于起步階段，課程設置零散。目前，人工智能作為高中信息技術國家課程的組成部分，但在全國范圍內開設狀況不佳。我國中小學信息技術教育歷經約四十年發展，早期以程序設計為主，后逐步發展到計算機應用意識與能力以及信息素養的培養。近五年，以計算思維培養為代表的新課程理念逐漸得到廣泛認可。師資力量不足。目前中小學中具備人工智能專業知識和技能的教師數量較少，成為制約中小學人工智能教育發展的瓶頸。資源不均衡。不同地區、不同學校之間的教育資源存在差異，導致人工智能教育發展不均衡。例如人工智能教育實驗室等軟硬件資源建設并不均衡，今年2月，教育部公布了中小學人工智能教育基地名單，包括184所在人工智能課程教學、師資配備、實驗環境建設等方面具有較好基礎的中小學校。選題意義：適應人工智能時代需求，培養具備創新能力和跨學科知識的復合型人才。人工智能技術的快速發展對教育領域產生了深遠影響，為教育帶來了新的機遇和挑戰。中小學階段作為個體成長的關鍵期，對于培養學生的科技素養和創新意識具有重要意義。提升中小學生人工智能素養，有助于他們在未來社會中更好地適應科技發展和職業挑戰。通過學習人工智能，學生可以了解人工智能的發展歷程和未來趨勢，從而更好地適應科技發展的需要；培養信息素養，提高信息獲取、處理、分析和應用能力；培養解決問題的能力，鍛煉邏輯思維、批判性思維和創新能力；激發創新精神，培養勇于探索、不斷創新的品質；拓展思維方式，培養跨學科思維，更好地理解和應用不同領域的知識。研究價值：有助于提升學生綜合素質，培養未來人才。人工智能教育能夠提供豐富的知識內容，幫助學生拓寬知識視野，深入探究知識點，理解內在邏輯和原理，及時更新知識內容，跟上科技發展的步伐。同時，培養學生的創新思維、實踐能力、動手能力、問題解決能力、邏輯思維、批判性思維和創造性思維等，促進學生知識、技能、思維、情感等方面的全面發展，提高學生的綜合素質。促進教育公平，縮小城鄉教育差距。通過推動中小學人工智能教育方案的教育公平與包容，有助于縮小教育差距，提升全體學生的科技素養。利用人工智能技術有助于實現個性化教育，擴大教育機會，提高教育質量，為學生提供公平的教育機會，縮小城鄉、貧富之間的教育差距，提高整個社會的教育水平。為中小學人工智能教育提供理論支持和實踐經驗。總體介紹當前國內外中小學人工智能教育的現狀，從人工智能素養、人工智能課程設計原則以及人工智能課程資源建設等維度，論述具體實施路徑，為中小學人工智能教育的發展提供建議。二、研究目標、研究內容、重要觀點研究目標：設計面向中小學生的人工智能素養提升的STEM課程體系，旨在為中小學生提供一個全面、系統且富有創新性的學習平臺。通過精心設計的課程體系，使學生能夠逐步掌握人工智能的基本概念、原理和應用方法，培養他們對人工智能的興趣和好奇心。探索有效的教學方法和評價體系，以適應中小學生的認知特點和學習需求。教學方法應注重趣味性、互動性和實踐性，例如采用項目式學習、探究式學習等方式，讓學生在實際操作中深入理解人工智能知識。評價體系要全面、科學，涵蓋學生的知識掌握、技能應用、創新能力等多個方面，為教學提供準確的反饋和指導。提高教師的專業素養和教學能力，通過組織教師培訓、參與科研項目等方式，幫助教師不斷更新知識結構，掌握先進的教學方法和技術手段。同時，鼓勵教師積極開展教學研究，探索適合中小學生的人工智能教學模式，為推動中小學人工智能教育的發展貢獻力量。研究內容：分析中小學生人工智能素養現狀，通過問卷調查、課堂觀察等方式，了解中小學生對人工智能的認知程度、興趣愛好、學習需求等方面的情況。同時，分析當前中小學人工智能教育中存在的問題和不足，為課程設計提供依據。設計STEM課程框架與內容，結合人工智能的特點和中小學生的認知水平，構建一個涵蓋科學、技術、工程和數學等多學科領域的課程框架。課程內容應包括人工智能基礎知識、編程實踐、數據分析、智能機器人制作等方面，注重培養學生的跨學科思維和實踐能力。探索教學方法與策略，積極嘗試多種教學方法，如項目式學習、小組合作學習、在線教育等，激發學生的學習興趣和主動性。同時，注重培養學生的創新思維和問題解決能力，引導學生在實踐中不斷探索和創新。構建評價體系，借鑒國內外先進的教育評價理念和方法，構建一個科學、合理的人工智能素養評價體系。評價體系應包括知識與技能、思維能力、創新能力、實踐能力等多個維度，采用多元化的評價方式，如考試、作品評價、實踐操作考核等，全面、客觀地評價學生的學習成果。開展教師培訓，組織教師參加人工智能專業培訓和教學方法培訓，提高教師的專業素養和教學能力。同時，鼓勵教師開展教學研究和實踐探索，不斷改進教學方法和策略，提高教學質量。重要觀點：人工智能素養提升應注重跨學科融合、實踐操作和創新能力培養。人工智能是一個跨學科的領域，涉及到計算機科學、數學、物理學、生物學等多個學科。因此，在提升中小學生人工智能素養的過程中，應注重跨學科融合，將不同學科的知識有機地結合起來，培養學生的綜合素養。同時，實踐操作是學習人工智能的重要環節，通過實際操作，學生可以更好地理解人工智能的原理和應用方法，提高實踐能力。此外，創新能力培養也是人工智能素養提升的重要方面，鼓勵學生在學習過程中勇于探索、敢于創新，培養他們的創新思維和創新能力。STEM課程設計應以學生為中心，結合人工智能技術，培養學生的綜合素養。STEM課程強調學生的主體地位，注重培養學生的自主學習能力和創新能力。在設計STEM課程時，應充分考慮學生的興趣愛好和學習需求，以學生為中心，設計豐富多彩的教學活動。同時，結合人工智能技術，將人工智能融入到STEM課程中，讓學生在學習過程中感受人工智能的魅力，提高學生的綜合素養。三、研究思路、研究方法、創新之處1.研究思路本研究將按照以下步驟進行：首先，通過文獻研究了解國內外中小學人工智能素養提升與STEM課程融合的現狀，包括發展歷程、挑戰與對策等。然后，開展實證研究，設計面向中小學生的人工智能素養提升的STEM課程體系，涵蓋課程框架、內容、教學方法與策略等方面。接著，進行教學實踐，在中小學選擇試點學校實施課程體系，觀察學生的學習效果和反饋。最后，根據教學實踐的結果進行效果評估，不斷優化課程設計，以實現提升中小學生人工智能素養的目標。2.研究方法文獻研究法：全面收集與中小學人工智能教育及STEM教育相關的國內外研究成果，深入分析現有課程體系和教學實踐，為后續研究提供理論支撐。問卷調查法：針對中小學教師和學生開展問卷調查，了解他們對人工智能教育的需求、期望和困難，為課程設計提供參考依據。實證研究法：在合作小學開展人工智能教育的試點課程，評估教學效果，收集師生反饋，優化課程內容和教學方法。案例分析法：分析國內外中小學人工智能與STEM教育融合的成功案例，總結經驗教訓，為課程設計和教學實踐提供借鑒。3.創新之處跨學科融合與實踐創新：將人工智能素養提升與STEM課程設計相結合，打破學科界限，構建涵蓋科學、技術、工程和數學等多學科領域的課程框架。注重實踐操作，通過項目式學習、小組合作學習等方式，讓學生在實際操作中深入理解人工智能知識，培養跨學科思維和實踐能力。例如，在課程中可以設計智能紅綠燈的設計項目，讓學生運用聲、光等傳感器及編程知識解決實際問題。多元化評價體系構建：構建多元化評價體系，關注學生的綜合素養發展。評價維度包括知識技能、思維能力、參與度和學習態度等方面，采用筆試、操作考核、課堂觀察、作品展示、過程性評價、問卷調查和交流討論等多種評價方式。例如，通過對學生掌握人工智能基礎知識和實操技能的程度進行筆試和操作考核，評價學生的知識技能水平；通過課堂觀察和作品展示評價學生運用STEM知識分析和解決問題的創新思維能力。個性化學習與智能輔導：利用人工智能技術，根據學生的學習習慣、能力、興趣等因素，提供個性化的學習資源和指導，提高學習效果。例如，通過分析學生的學習數據，人工智能可以識別學生的學習需求和弱點，推薦相應的學習資源和方法，還可以根據學生的進度和能力，動態調整學習計劃和任務，實現個性化學習。同時，人工智能可以輔助教師進行作業批改、題目推薦等工作，減輕教師負擔，提高教學效率。四、研究基礎、條件保障、研究步驟研究基礎：已有相關研究成果提供理論支持，目前已有眾多關于中小學人工智能教育與STEM教育融合的研究，如“基于STEM的小學人工智能教育課程構建與實踐研究”“基于STEM理念的初中人工智能課程項目活動設計與實踐研究”“中小學人工智能教育與STEM教育的融合”等課題，為我們的研究提供了豐富的理論支撐和實踐經驗借鑒。研究團隊具備相關專業背景和實踐經驗，團隊成員涵蓋了計算機科學、教育技術學、數學、科學等多個學科領域，具備扎實的專業知識和豐富的教學實踐經驗，能夠為課題的研究和實施提供有力的保障。條件保障：學校提供場地和設備支持，學校擁有現代化的教學設施和設備，如計算機教室、人工智能實驗室、創客空間等，為開展人工智能素養提升的STEM課程提供了良好的硬件條件。與企業合作獲取資源，與相關企業建立合作關系，獲取人工智能教育資源和技術支持，如寓樂灣公司提供的教育資源平臺，為課程的實施提供了豐富的教學資源和工具。教育部門政策支持，國家和地方政府出臺了一系列支持中小學人工智能教育和STEM教育的政策，如教育部發布的《教育信息化“十三五”規劃》《義務教育小學科學課程標準》《新一代人工智能發展規劃》等，為課題的研究和實施提供了政策保障。研究步驟：第一階段，文獻研究和現狀調查。全面收集與中小學人工智能教育及STEM教育相關的國內外研究成果，深入分析現有課程體系和教學實踐，為后續研究提供理論支撐。同時，針對中小學教師和學生開展問卷調查，了解他們對人工智能教育的需求、期望和困難，為課程設計提供參考依據。第二階段，課程設計和教學方法探索。基于STEM教育理念，設計面向中小學生的人工智能素養提升的STEM課程體系，涵蓋課程框架、內容、教學方法與策略等方面。積極嘗試多種教學方法，如項目式學習、小組合作學習、在線教育等，激發學生的學習興趣和主動性。第三階段，教學實踐和效果評估。在中小學選擇試點學校實施課程體系，觀察學生的學習效果和反饋。采用多元化的評價方式，如考試、作品評價、實踐操作考核等，全面、客觀地評價學生的學習成果。根據評估結果，不斷優化課程設計和教學方法。第四階段，總結成果和推廣應用。總結課題研究的成果和經驗，形成可推廣的教學模式和方法。通過舉辦研討會、培訓等方式，將研究成果推廣應用到更多的學校，為中小學人工智能教育的發展做出貢獻。（全文共4736字）課題評審意見：本課題針對教育領域的重要問題進行了深入探索，展現出了較高的研究價值和實際意義。研究目標明確且具體，研究方法科學嚴謹，數據采集和分析過程規范，確保了研究成果的可靠性和有效性。通過本課題的研究，不僅豐富了相關領域的理論知識，還為教育實踐提供了有益的參考和指導。課題組成員在研究中展現出了扎實的專業素養和嚴謹的研究態度，對問題的剖析深入透徹，提出的解決方案和創新點具有較強的可操作性和實用性。此外，本課題在研究方法、數據分析等方面也具有一定的創新性，為相關領域的研究提供了新的思路和視角。總之，這是一項具有較高水平和質量的教科研課題，對于推動教育事業的發展和進步具有重要意義。課題評審標準：1、研究價值與創新性評審關注課題是否針對教育領域的重要或前沿問題進行研究，是否具有理論或實踐上的創新點，能否為相關領域帶來新的見解或解決方案。2、研究設計與科學性課題的研究設