初中生人工智能素养培养路径研究-开题报告

PAGE 初中生人工智能素养培养路径研究开题报告摘要本课题以初中生人工智能素养的培养路径为研究对象，针对当前初中人工智能教育“活动零散、路径不清、学段衔接不畅”的现实问题，以《中小学人工智能通识教育指南（2025年版）》《关于加强中小学人工智能教育的通知》与《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》为依据，以皮亚杰认知发展阶段理论、布鲁姆教育目标分类学、维果茨基最近发展区理论与杜威“做中学”思想为分析框架，综合运用文献研究、调查、行动研究、案例研究与准实验等方法，在云台市云溪县14所初中开展现状调研，在6所初中实施两轮实践检验。研究任务是：考察初中生的认知特点与人工智能素养起点，构建“课程—活动—项目”三层递进的培养路径，开发配套的校本课程纲要、主题活动方案库与项目案例集，并通过两轮行动研究检验路径的有效性。预期形成调研报告、培养路径框架与实施指南、校本课程纲要、活动方案库、项目案例集与研究总报告等成果，为县域初中系统开展人工智能教育提供可复制的路径与配套资源。关键词：初中生；人工智能素养；培养路径；课程—活动—项目；实践检验一、课题基本情况项目内容课题名称初中生人工智能素养培养路径研究课题类别一般资助课题学科分类基础教育研究类型应用研究是否参照选题指南√是（选题指南编号32）课题负责人茹立新负责人所在单位云台市云溪县第三中学联系电子邮箱：yxxdszx@163.com课题组主要成员黄春梅、阮雅楠、林启航、刁文轩、章诗涵、梁志豪、余丽华、昝泽宇研究周期2027年1月—2028年12月预期成果形式研究报告、调研报告、培养路径框架与实施指南、课程纲要、资源包、案例集、论文二、研究背景与问题提出（一）政策背景与实践背景教育部《关于加强中小学人工智能教育的通知》要求构建系统化的人工智能课程与教学体系，强调学段之间的衔接与递进，注重体验、理解与创造的结合；《中小学人工智能通识教育指南（2025年版）》对学段作出了区分，提出小学阶段以感知体验为主、初中阶段在体验基础上加强概念理解与应用创造，为初中阶段指明了方向；《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》把人工智能等新技术作为推动教育变革的重要力量；《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》将信息意识、计算思维、数字化学习与创新、信息社会责任确立为课程核心素养。这些要求共同指向一点：初中人工智能教育既要有面向全体的基础，也要有面向个体的深化，二者须以清晰的路径加以贯通。本课题组所在区域的教育现实使这一要求更为迫切。云溪县共有初级中学23所、在校初中生13860人，2026年已有20所初中以不同形式开展人工智能相关教育，覆盖面并不算低，但多呈零散状态。多数学校或依托信息科技课穿插几个课时的体验，或借助社团开展几场讲座，活动之间缺少衔接，学生学完一课不知下一课去向何处；学生升入初中后，小学阶段接触过的智能语音、图像识别等体验又在重复出现，学段之间既没有明确进阶，也未与初中生日益发展的抽象思维相匹配。教师层面的反映也很直接：多数教师认同要系统培养，却说不清“初中三年应当形成怎样的路径”，课程、活动与项目各管一段，教学改进因此缺少抓手。这既是本课题的现实起点，也是研究的价值所在。（二）现实问题一是路径不清，课程、活动与项目互相割裂。多数学校的信息科技课只讲到概念与操作，社团与主题活动又各自成篇，学生难以感知彼此的联系，教师也难以判断学生在不同形态的学习中处于什么位置，人工智能教育因此难以形成累积效应。二是学段与年龄特点对接不足。初中生正处于抽象思维快速发展的时期，具备一定的抽象概括与逻辑推理能力，但许多人工智能内容仍停留在小学式的工具演示，既未触及概念背后的基本原理，也未提供与认知水平相称的探究任务，学生“玩过很多、懂得很少”。三是覆盖面有限，普及与深化失衡。部分学校以少数学生参与的竞赛与项目代替面向全体的培养，大多数学生“上过几节课、玩过几个工具”便再无下文；而有限的深化机会又缺少制度保障，学生的发展需求得不到持续回应。四是资源零散，缺少可参照的配套。已有的课程、活动与项目多为单点经验，缺少以路径为线索组织的课程纲要、活动方案与项目案例，教师即使认同系统培养，也缺少可直接参照的实施蓝本。（三）拟解决的关键问题初中生的人工智能素养起点有何特征，其认知特点对培养路径的设计提出了什么要求。这是整个研究的逻辑起点。若不了解初中生“兴趣浓于理解、体验多于创造”的起点特征，路径设计便无从谈起。如何把课程、活动与项目组织成一条有层次、可衔接、可复制的培养路径。需要回答三层的定位与分工、层与层之间的目标衔接与内容梯度，使面向全体的基础普及、面向群体的兴趣拓展与面向个体的实践创造各得其所又相互贯通。这条路径在实践中是否有效、在何种条件下有效，如何依据实践证据对其作出修订。这是研究的落点，需要把路径设计转化为可实施、可检验、可优化的方案，使路径不停留于纸面。三、研究目标与研究内容（一）研究目标总目标：立足初中生的认知特点与人工智能素养起点，构建“课程—活动—项目”三层递进的培养路径，形成与之配套的课程纲要、活动方案与项目案例，并通过两轮实践检验其可行性与有效性，推动初中人工智能教育由零散活动走向系统路径。具体目标：学情目标：考察七至八年级学生人工智能素养在意识与兴趣、知识与理解、应用与创造、伦理与安全四个维度上的起点水平与分布特征，分析其认知特点与培养内容之间的适配关系，明确路径设计应回应的学情基础。路径目标：提出“基础普及—兴趣拓展—个性深化”三层递进的培养路径框架，明确课程层、活动层、项目层的定位、分工、目标衔接与内容梯度，形成路径框架文本与实施指南。资源目标：编写《初中人工智能基础》校本课程纲要，开发主题活动方案库与项目案例集，使路径可操作、可参照，形成1份课程纲要、14个活动方案与10个项目案例。验证目标：在6所实验校（城区2所、镇区2所、乡镇2所）实施两轮行动研究，以前后测、课堂观察、学生作品与访谈交叉验证路径效果，形成效果分析报告与实施指南定稿。（二）研究内容内容一：初中生认知特点与人工智能素养起点的调查研究。通过文献研究与认知发展阶段理论分析，明确初中生抽象思维发展、动机分化等认知特点，为路径设计确立学情依据；采用问卷、访谈与课堂观察相结合的方式，以14所初中七至八年级学生为对象，掌握学生素养在四个维度上的起点水平、分布特征及存在的偏差；进而分析认知特点与培养内容之间的适配关系，回答“哪些内容适合在初中阶段学习、应以何种方式呈现”。产出素养起点与认知适配分析报告。内容二：“课程—活动—项目”三层培养路径的建构研究。在起点调研的基础上，明确三层的定位与分工：课程层面向全体，落实基础普及；活动层面向群体，拓展兴趣体验；项目层面向个体，深化实践创造。研究重点解决三层之间的目标衔接、内容梯度与转换机制，设计“进阶任务卡”作为层间过渡工具，形成路径框架及其实施指南。产出培养路径框架文本。内容三：三层路径配套课程、活动与项目的开发研究。依据路径框架，编写《初中人工智能基础》校本课程纲要，含概念理解、技术原理、应用体验、伦理安全四个单元共16课时，整体遵循“先感知、再理解、后用创、终反思”的顺序；开发主题讲座、社团体验、主题活动与开放日等形态的活动方案14个；设计面向真实问题的人工智能项目10个，形成项目案例集。各项成果均标注适用年级与开展条件，并在6所实验校试读、试做后修订，确保资源既可直接参照，又能按学校条件灵活取舍。产出课程纲要、活动方案库与项目案例集。内容四：培养路径的实践检验与优化研究。在6所实验校实施两轮“计划—行动—观察—反思”行动研究，以前后测、课堂观察、学生作品与师生访谈交叉验证路径效果，重点考察学生由课程层向活动层、由活动层向项目层的递进情况，分析参与层数不同的学生在素养提升幅度上的差异；依据证据对路径框架与配套资源作出修订，重点解决层间衔接、项目指导力量与伦理反思不足等问题。产出效果分析报告与实施指南定稿。（三）研究重点与难点研究重点：“课程—活动—项目”三层路径的框架设计，尤其是三层之间的目标衔接与内容梯度，避免三层变成互不相干的独立板块。路径配套资源的开发，形成可直接参照的课程纲要、活动方案与项目案例，使路径从理念走向可操作。路径的实践检验，以可观测的证据说明学生在三层之间确有递进，回答“分层递进是否有效、在什么条件下有效”。研究难点及应对思路：难点一：三层边界与衔接的界定。课程、活动与项目在形态上有交叉，容易界限不清、内容重复。应对：以“是否有真实问题、是否形成作品、是否经历完整探究过程”三条标准区分活动层与项目层，以“面向对象与目标重点”区分课程层与活动层；以进阶任务卡明确层与层之间的过渡，防止内容重叠。难点二：普及与深化的平衡。课程层要求过高则大多数学生跟不上，要求过低则动手能力强的学生缺少挑战。应对：课程层内部作分层设计，设面向全体的基础任务与供学生自选的拓展任务；活动层保持低门槛，项目层面向学有余力学生开放，形成“下有保底、上不封顶”的结构。难点三：路径运行与教师负担的矛盾。三层同时运行对教师时间投入要求较高，若组织不当将难以为继。应对：控制各层频次与规模，课程层依托既有课时、活动层嵌入社团与课后服务、项目层采用导师制与同伴互助；路径实施纳入学校学期教学计划，不作额外负担。四、研究方法与技术路线（一）研究方法及其操作设计1.文献研究法。检索中国知网、万方、维普及政策文本库，检索词为“人工智能素养”“初中人工智能教育”“培养路径”“课程开发”“项目式学习”等，时间跨度2019年1月至2026年6月。操作分三轮：首轮检索核心期刊文献并建立编码库；次轮检索政策文本与课程标准，梳理学段要求；第三轮围绕认知特点与路径设计作专题综述。预计纳入有效文献120篇（部）以上，由两名成员独立筛选并计算一致性。2.调查法。自编学生问卷、教师问卷与访谈提纲，并编制《初中生人工智能素养测评量表》作为起点调查与前后测工具，量表初拟4个维度、38个题目，先在本校2个班预调研（发放约92份），依据项目分析与信效度结果修订；正式调查覆盖14所初中，计划样本2400份、有效回收率不低于90%，教师问卷样本约240份；访谈采取半结构化形式，计划累计访谈50人以上；课堂观察不少于80节。数据分析使用SPSS26.0，进行信效度检验、差异检验与相关分析。3.行动研究法。在6所实验校（城区2所、镇区2所、乡镇2所）以“计划—行动—观察—反思”循环推进三层路径落地，研究者与实践者协同参与。第一轮（2027年12月—2028年4月）聚焦路径可行性与课程层落地；第二轮（2028年5月—8月）聚焦层间衔接与项目层深化。每轮保留计划文本、实施记录、观察记录与反思纪要四类过程材料，并结合研讨形成修订清单。4.案例研究法。选取办学条件与学生基础不同的4所实验校作深度个案，配套追踪10名学生个案，收集过程性材料、学生作品与师生反馈，解析学生沿三层路径递进的条件、过程与差异，为路径的适切性判断提供质性证据。5.准实验法。以6所实验校七至八年级学生为实验组，另选2所规模、师资相当的初中作对照组，采用非等组前后测设计，以协方差分析（以年级、地域为协变量）控制前测差异，检验培养路径的实施效果，并与质性证据相互印证。（二）技术路线本研究按照“摸清起点—建构路径—开发资源—实践检验—优化提炼”的逻辑主线闭环推进。第一层，摸清起点。通过文献研究与实证调查，明确初中生的认知特点与人工智能素养起点，为路径设计确立学情依据。第二层，建构路径。依据学情基础，提出“课程—活动—项目”三层路径框架，明确三层的定位、分工与衔接机制，形成路径框架文本。第三层，开发资源。依据路径框架，编写课程纲要、活动方案与项目案例，使三层路径有可操作的内容支撑。第四层，实践检验。在6所实验校实施两轮行动研究，以前后测、课堂观察与个案追踪交叉验证路径效果，边实施边修订。第五层，优化提炼。汇总过程材料与实证数据，提炼培养路径与配套资源，形成研究总报告并推动成果应用。上述五层中，“摸清起点”支撑“建构路径”，“建构路径”支撑“开发资源”，“实践检验”的反思结果反哺路径与资源的二次修订，各层与研究内容、研究目标保持对应呼应。五、实施步骤与进度安排（一）总体安排研究周期为2027年1月至2028年12月，共24个月，划分为准备与设计、现状调研与诊断、方案建构与资源开发、实践检验、总结提炼五个阶段。各阶段之间为递进与反馈关系：调研结论直接决定路径框架的定位，路径框架决定资源开发的重点，行动研究的反思结果反哺路径与资源的持续修订。每一阶段均设置明确的完成标志与责任人，阶段结束时形成工作小结并核对数据，作为下一阶段推进的起点，避免研究与日常教学相互脱节。进度安排兼顾研究的规范性与学校教学的节奏。准备与设计阶段放在学年上学期初，便于及时完成调研工具与方案的准备工作；现状调研与诊断阶段贴近学期中后段，便于在同一学期内完成数据采集与初步分析；方案建构与资源开发阶段利用暑假与开学初的时间集中攻关，减少对正常教学的干扰；实践检验阶段跨越两个学期，使第一轮的修订能够在第二轮中得到检验；总结提炼阶段安排在学年末，便于集中撰写报告与整理材料。五个阶段的首尾相接，使研究呈现“设计—证据—改进”的循环特征，也使成果的形成建立在逐阶段积累的过程材料之上。（二）分阶段任务分解研究按五个阶段推进，各阶段的主要任务、完成标志与责任人安排如下表。时间段主要任务完成标志责任人2027年1月—3月（准备与设计）组建课题组并明确分工，建立课题档案与例会制度；完成文献综述与认知特点分析；编制素养测评量表与访谈提纲并组织预调研；形成三层路径设想；完成开题论证课题组分工表、文献综述、量表修订稿、预调研报告、路径框架初稿、开题报告定稿茹立新、黄春梅、章诗涵、昝泽宇2027年4月—7月（现状调研与诊断）确定14所样本校并下发施测方案；完成量表信效度检验与正式调查；开展半结构化访谈、课堂观察与作品收集；完成数据整理与差异分析，形成素养起点与认知适配结论样本校名单、信效度检验报告、有效问卷2186份、访谈实录52份、课堂观察84节、调研报告茹立新、阮雅楠、章诗涵、黄春梅、余丽华2027年8月—11月（方案建构与资源开发）定型“课程—活动—项目”三层路径框架；编写校本课程纲要并形成课时设计；开发活动方案与项目案例；确定6所实验校；完成实施指南并组织教师培训路径框架与实施指南、课程纲要、活动方案稿、项目案例稿、实验校名单、培训记录茹立新、林启航、刁文轩、梁志豪、阮雅楠2027年12月—2028年8月（实践检验）完成实验校启动与前测采集；第一轮推进课程层落地、活动层并行、项目层试点并反思修订；第二轮全面铺开活动层与项目层、优化层间衔接；完成后测采集与效果初步分析、路径与资源第二次修订培训记录、两轮实施方案与反思纪要、前后测数据、效果分析报告、路径与资源定稿茹立新及全体成员2028年9月—12月（总结提炼）完成前后测统计分析与分层面成效分析；撰写研究总报告；定稿实施指南、课程纲要、活动方案库与项目案例集；论文投稿并开展成果推广；汇总结题材料、申请结题鉴定研究成效分析报告、研究总报告定稿、实施指南与资源定稿、投稿与推广记录、结题材料全套茹立新及全体成员六、预期成果与人员分工（一）预期成果序号成果名称成果形式负责人完成时间1初中生人工智能素养现状与认知特点调研报告调研报告阮雅楠2027年7月2《“课程—活动—项目”三层培养路径实施指南》策略文本茹立新2027年11月3《初中人工智能基础》校本课程纲要及课时教学设计（4单元16课时）课程纲要林启航2027年11月4初中人工智能主题活动方案库（14个活动方案）资源包刁文轩2028年6月5初中人工智能项目案例集（10个项目，含成熟案例8个）课例集梁志豪2028年8月6培养路径实践检验效果分析报告研究报告余丽华2028年10月7初中生人工智能素养培养路径研究总报告研究报告茹立新2028年12月8学术论文2—3篇论文茹立新及成员2028年12月（二）人员分工姓名职称研究专长承担工作茹立新高级教师课程与教学、信息技术教育课题总体设计、路径框架审定、研究总报告撰写、进度统筹黄春梅一级教师信息技术教学量表编制与数据分析、现状调查实施、八年级实践推进阮雅楠一级教师课程与教学文献研究与认知特点分析、调研报告撰写、路径框架起草林启航高级教师信息技术与人工智能教育课程纲要编写、课时教学设计、教师培训主讲刁文轩二级教师教育技术活动方案设计、社团与主题活动组织、技术支持章诗涵一级教师教育测量与评价量表信效度检验、前后测数据管理、学情分析梁志豪高级教师计算机科学与技术项目案例开发、项目导师团组织、学生作品评价余丽华一级教师学科教学（信息技术）课例开发、课堂观察记录、七年级实践推进昝泽宇二级教师现代教育技术数据整理与统计分析、课题档案与材料管理七、研究保障条件（一）组织保障课题组由课程与教学、信息技术教育、教育技术、教育测量与评价等方向人员构成，包含学校课程管理人员与一线教师，职称与年龄梯度合理，专业背景与承担任务相互匹配。课题负责人长期从事初中信息技术教学与课程建设，熟悉课程开发与课堂实践流程，具备较强的组织协调与研究设计能力，能够统筹课题推进与学校实践的有机结合。研究纳入主持人所在单位年度工作计划，并商请6所实验校指定专人对接，形成“主持人所在校＋实验学校”的协作机制。（二）条件保障实践场域方面，主持人所在单位为县城初中，具备开展课程、活动与项目三类实践的完整条件，并与县内初中建立了稳定的教研协作关系，可稳定进入研究现场，开展调查、课堂观察与行动研究试点。资料与设备方面，可依托中国知网等数据库开展文献检索，校内拥有计算机教室、创客空间与校园网络，能够满足课程层与项目层的基本需要；可借助县域教育信息化平台完成问卷发放与数据回收。技术与指导方面，可聘请高校课程与教学方向学者与县教师发展中心教科研人员，在路径设计、量表检验与成果提炼等关键环节提供指导。经费保障方面，课题为一般资助课题，研究经费按规定用于资料购置、数据采集、资源印制与成果推广，主持人所在单位在场地、设备与人员时间上给予配套支持，确保研究按计划推进。（三）制度保障课题组建立三项工作制度：一是定期研讨制度，每月召开一次课题组研讨会，梳理进展、解决问题，重要节点召开专题论证；二是过程留痕制度，所有研究活动按“时间—人员—内容—反馈”格式归档，涉及学生作品与学习记录的数据按规定脱敏保存，仅用于研究与教学改进，不作学生评比与学校排名；三是档案管理制度，指定专人负责课题档案，分立项资料、过程材料、成果材料三类管理，同步保存纸质与电子版本；四是质量审读制度，路径框架、课程纲要、活动方案与报告撰写关键环节实行双人复核，确保内容前后一致、结论有证据支撑。八、参考文献中共中央，国务院.教育强国建设规划纲要（2024—2035年）[Z].2025.教育部.关于加强中小学人工智能教育的通知[Z].2024.教育部.中小学人工智能通识教育指南（2025年版）[Z].2025.教育部.义务教育信息科技课程标准（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.教育部.教师数字素养[S].2022.国家互联网信息办公室，等.生成式人工智能服务管理暂行办法[Z].2023.祝智庭，韩中美，黄昌勤.人工智能素养：内涵、框架与培养路径[J].电化教育研究，2023，44（11）：5-13.李锋，程亮.中小学人工智能课程的设计与实施路径[J].课程·教材·教法，2024，44（2）：98-105.张进宝，姬凌岩.中小学信息科技课程中人工智能内容的设计与实施[J].课程·教材·教法，2024，44（4）：112-119.江波，高明，丁继红.面向中小学的人工智能课程内容框架与教学策略[J].现代教育技术，2024，34（5）：28-36.吴永和，刘博文，马晓玲.中小学人工智能教育课程与教学实施的现状与建议[J].教育科学研究，2024（7）：70-77.郑旭东，胡小明.项目式学习促进核心素养发展的机制研究[J].中国远程教育，2023（8）：45-53.杨现民，李新，晋欣泉.中小学生人工智能素养的内涵要素与评价框架[J].现代教育技术，2024，34（3）：17-25.顾小清，胡艺龄.教育人工智能的伦理风险及其教育应对