小学生人工智能素养启蒙教育策略研究-开题报告

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小学生人工智能素养启蒙教育策略研究开题报告摘要人工智能正在进入儿童的日常生活，小学阶段是人工智能素养启蒙的起点。当前小学人工智能启蒙实践中普遍存在两种偏差，一是超前拔高，把人工智能教育等同于编程训练或原理讲授；二是回避搁置，认为小学生难以理解而长期缺位。本研究聚焦小学低中段学生，主张启蒙应以兴趣与体验为先，不超前、不拔高、不排名，探索适切的小学生人工智能素养启蒙教育策略。研究以云溪县实验小学为主要基地，联合县域内3所协作小学，将小学生人工智能素养划分为人工智能意识与兴趣、人工智能知识与理解、人工智能应用与创造、人工智能伦理与安全四个维度，综合运用文献研究法、调查法、行动研究法、案例研究法与准实验法，面向1—4年级学生开展调查与实验。研究拟构建“三阶四类”启蒙课程纲要，开发游戏化与体验式活动案例与配套资源，形成可操作的启蒙教育策略，为同类小学提供参照。关键词：小学生；人工智能素养；启蒙教育；游戏化活动；体验式学习一、课题基本情况本课题为河北省教育科学“十五五”规划一般资助课题，属基础教育学科分类、应用研究类型，研究周期为2027年1月至2028年12月。课题聚焦小学低中段学生的人工智能素养启蒙，力求通过现状调研、课程与活动设计、实践检验，形成一套适切、可用的启蒙教育策略。课题基本情况如表1所示。表1课题基本情况表项目内容课题名称小学生人工智能素养启蒙教育策略研究关键词小学生；人工智能素养；启蒙教育；游戏化活动；体验式学习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负责人诸雅琴所在单位云溪县实验小学研究周期2027年1月—2028年12月预期成果形式研究报告、调研报告、课程纲要、活动案例集、资源包、论文二、研究背景与问题提出（一）政策背景与实践背景国家层面对中小学人工智能教育作出了系统部署，并对小学阶段的特殊性提出了明确要求。《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》提出实施国家教育数字化战略，推动人工智能与教育教学深度融合，强调为学生的数字素养与创新能力成长打好基础。《关于加强中小学人工智能教育的通知》要求把人工智能教育纳入中小学相关课程与教学，鼓励各地结合学段特点开发适切资源，并明确提出要遵循学生认知规律，避免超前教学和拔高要求。《中小学人工智能通识教育指南（2025年版）》进一步指出，小学阶段应以感知、体验和兴趣培养为主，通过生活化、游戏化的方式引导学生认识人工智能的存在与作用，对其原理不作过深要求。《义务教育信息科技课程标准（2022年版）》也强调第一学段以体验为主，注重激发学生的好奇心与探究欲。上述文件共同勾勒出一条清晰取向：小学阶段的人工智能教育具有启蒙性质，重在兴趣与体验，而非知识的系统性与技术的难度。从实践背景看，儿童在生活中已经接触到智能语音助手、智能推荐、智能拍照识物等应用，也在校园里看到刷脸入校、智能测温等设备，但这些接触大多零散、被动。低中段儿童的思维以具体形象思维为主，对直观、可操作、带情境的事物反应敏锐，而对抽象的算法与原理既缺乏经验基础，也难以形成有效理解。学校层面，人工智能启蒙工作大多依托短时的科普讲座与专题班会，缺少成体系的课程与配套资源，活动之后难以延续。可见，政策方向已经明确，但学校如何把“以兴趣与体验为主”的要求转化为日常可做的事，仍然缺少成熟的经验与抓手，这正是本课题的现实背景。（二）现实问题课题组的前期走访显示，小学低中段人工智能启蒙面临三方面现实问题。第一是定位不清、容易走偏。部分教师把人工智能教育等同于图形化编程训练甚至原理讲授，内容难度超出儿童的认知接受范围；也有教师认为人工智能专业性太强，小学生学不了，索性回避，导致启蒙工作长期缺位。第二是载体不足、抓手匮乏。1—4年级学生中参加过人工智能相关主题活动的比例不足三成，学校能够组织的相关活动以观看视频、教师讲解为主，缺少可供儿童动手、发声、展示的体验设计；教师方面，能够独立设计一次人工智能启蒙活动的比例偏低，教师普遍反映“不知道该教什么、教到什么程度”，备课缺少现成的课程与资源可依。第三是认识不一、协同不易。家长调查显示，多数家长支持学校开展相关启蒙，但同时也担忧孩子过早接触屏幕和智能设备、担心影响视力与专注力，家庭与学校在启蒙的目标和方式上缺少共识。这些问题相互交织，使得小学人工智能启蒙既缺少清晰的定位，也缺少合用的载体，更缺少学校与家庭之间的配合。加之低中段学生认知以具体形象思维为主，若照搬高学段的内容与方式，很容易出现“教师讲得费力、学生听得茫然”的局面，这也进一步凸显了确立适切启蒙策略的必要性。（三）拟解决的关键问题针对上述现实问题，本课题拟解决三个关键问题。第一，小学低中段学生的人工智能素养起点与启蒙需求究竟是什么。只有摸清儿童在四个维度上的实际状况与需求差异，才能避免凭主观经验设计课程，也才能判断启蒙应当从哪里入手。第二，什么样的目标定位与课程内容适合低中段儿童，即回答“教什么、教多少、教到什么程度”。本课题将以兴趣与体验优先为基本取向，明确内容边界，坚持不超前、不拔高、不排名，让启蒙回归儿童本位。第三，怎样的游戏化与体验式活动设计与资源配套才能真正促进启蒙。本课题将把抽象目标转化为儿童玩得起来、教师用得顺手的具体活动与资源，并通过实践检验其成效，从而形成可操作、可推广的启蒙教育策略。三、研究目标与研究内容（一）研究目标本课题的总目标是：立足小学低中段学生的认知特点与成长需要，揭示其人工智能素养的起点与启蒙需求，建构并检验一套以兴趣与体验为先、以游戏化与体验式活动为载体、以课程与资源为依托的小学生人工智能素养启蒙教育策略，形成可操作、可推广的实践方案。围绕总目标，设定四项具体目标。一是编制适合小学生的调查与观察工具，形成对4所小学1—4年级学生素养现状与启蒙需求的准确画像，弄清学生在四个维度上的相对强弱与需求差异，为课程与活动设计提供依据。二是确立兴趣与体验优先的启蒙目标定位与实施边界，明确内容范围与程度要求，回答“教什么、教到什么程度”的问题，扭转超前拔高与回避搁置两种偏差，使启蒙回归儿童本位。三是建构“三阶四类”启蒙课程纲要，开发游戏化与体验式活动案例与配套资源，形成可直接用于教学的课程与活动载体，让抽象的目标落地为具体可做的事。四是检验启蒙教育策略对学生素养发展的影响，形成研究报告、调研报告、课程纲要、活动案例集、资源包与论文等成果，并在校内外推广应用，为同类小学提供参照。（二）研究内容第一，小学生人工智能素养现状与启蒙需求调研。依据低中段儿童的年龄特点，将人工智能素养划分为人工智能意识与兴趣、人工智能知识与理解、人工智能应用与创造、人工智能伦理与安全四个维度，编制24题学生问卷，采用图文结合、五级表情量表的方式呈现，并配套教师问卷、家长问卷与三类访谈提纲。在4所小学1—4年级发放学生问卷1680份，计划回收有效问卷不少于1500份，同时访谈学生60人、教师24人、家长36人。运用描述统计、差异检验与主题编码方法，描绘学生素养的起点结构与需求分层特征，识别不同年级、不同家庭背景学生的差异，为课程与活动设计提供事实依据。第二，启蒙教育的目标定位与实施边界的确立。针对实践中“超前拔高”与“回避搁置”两种偏差，依据政策要求与儿童认知发展规律，确立兴趣与体验优先的目标序列，把“愿意接触、乐于尝试、懂得安全”作为低中段启蒙的首要追求。在此基础上，研究将划定明确的内容边界，如暂不涉及算法原理、模型训练等抽象内容，不以知识掌握程度对学生进行排名，不以技能达标作为评价要求，并把边界写成可检查的具体条目，为课程与活动设计确定范围与尺度，使教师在实施中既方向明确，又不至于因过度追求知识而增加负担。第三，启蒙课程纲要与游戏化、体验式活动设计。研究把启蒙内容组织为“感知启趣—体验探究—创意初编”三个阶段，围绕智能感知、智能体验、创意表达、安全伦理四类主题开发活动，形成“三阶四类”课程纲要，明确每个模块的目标、主题、建议课时与活动方式。同时设计“情境导入—任务驱动—动手体验—分享表达—安全提示”五环节活动流程，开发游戏化与体验式活动案例36个，让儿童在玩与做中获得直接经验。活动设计坚持生活化、可操作、有安全提示三条标准，尽量采用儿童熟悉的材料与情境，并在活动中同步渗透技术边界与安全伦理教育，引导儿童理性看待技术。第四，配套资源开发与启蒙策略的实践检验。研究开发微动画、图卡、活动手册等资源52件，建立资源与活动、素养目标之间的对应关系，使资源能够随取随用，并开发家庭版活动建议，指导家长在生活场景中陪伴孩子认识智能应用、讨论安全约定。在本校8个实验班开展两轮行动研究，累计开展启蒙活动96课时，研磨课例42节，通过课堂观察、作品分析、前后测对比检验启蒙策略的成效，形成数据报告与改进建议，并在此基础上提炼出可推广的启蒙教育策略。（三）研究重点与难点研究重点是两条。一是启蒙目标定位与内容边界的确定。低中段启蒙最容易出现的偏差是超前拔高，难在“有所为、有所不为”的判断，本课题需要把不超前、不拔高的取向转化为可检查、可操作的具体要求，使课程与活动既不越界，又不流于空泛，既回应儿童的好奇，又守住适切的尺度。二是游戏化与体验式活动的设计与资源配套。低中段儿童的学习依赖直接经验，活动设计的质量直接决定启蒙效果，本课题需要开发出生活化、可操作、有安全提示的活动案例，并配套成本低、复用率高的资源，让教师拿来能用、用了能评，从而避免“有理念、缺载体”。研究难点也有两条。一是低中段学生素养的有效测量。低段学生识字量有限、表达与自我判断能力较弱，问卷作答与访谈表达容易受表达能力和情绪影响，如何设计适切的图文结合工具、如何通过教师读题与课堂观察加以补充、如何控制干扰因素，是本课题需要突破的难点。二是兴趣的持续维持与启蒙成效的稳定。儿童对新奇活动的兴趣容易在短期内被激发，却可能在重复中回落，如何通过不断更新主题、增强情境真实性来维持兴趣，并通过两轮行动研究逐步验证策略的稳定性，避免把短期热情误判为素养提升，是本课题面临的另一难点。四、研究方法与技术路线（一）研究方法及其操作设计一是文献研究法。系统检索并研读人工智能素养、儿童认知发展、游戏化学习与体验学习等领域的论著与政策文件，重点梳理近三年中文期刊文献与相关标准，厘清启蒙教育的价值取向、内容边界与设计原则，形成文献综述与理论框架，为后续研究的问题界定、工具编制与活动设计提供依据。文献工作贯穿研究全程，随研究推进持续补充更新。二是调查法。编制《小学生人工智能素养现状调查问卷》（学生版24题，采用图文结合、五级表情量表）以及教师版、家长版问卷和三类访谈提纲。工具先在1—4年级96名学生中进行预调研，回收有效问卷92份，据以修改偏难或指向模糊的题目；正式调查覆盖4所小学1680名学生，预期回收有效问卷1500份以上，同时回收教师问卷约90份、家长问卷约620份，访谈学生60人、教师24人、家长36人。数据用统计软件进行信效度检验、描述统计与差异分析，访谈资料作主题编码处理。三是行动研究法。在本校1—4年级8个实验班开展两轮“设计—实施—观察—反思”循环，第一轮验证课程纲要与活动流程的可行性，第二轮结合反馈对活动作系统优化，累计计划开展启蒙活动96课时，研磨课例42节，边实践边改进活动设计。每轮结束后组织集体反思，依据课堂观察与教师反馈修订活动案例，形成活动反思与改进记录，使研究过程本身成为课程与活动不断完善的过程。四是案例研究法。选取具有代表性的实验班与个别学生进行跟踪，通过课堂观察、作品分析与访谈收集证据，重点记录内向学生与教师成长两类典型个案，形成完整案例，揭示启蒙策略在不同对象身上的作用过程与适用条件，为策略的精细化提供支撑。五是准实验法。在实验班与对照班之间进行前后测比较，实验班8个、对照班8个，尽量控制教师水平、课时安排、学生基础等干扰因素，量表采用五级计分，通过均值比较与效应量计算检验启蒙策略对学生素养发展的影响，并借助课堂观察与作品分析对量化结果作出补充解释。（二）技术路线本课题的技术路线按“四层递进”展开。第一层是问题澄清层，通过文献研究与前期走访，明确研究问题、核心概念与价值取向，确定兴趣与体验优先的启蒙立场，回答“为什么做、做成什么样”的问题。第二层是现状诊断层，通过问卷与访谈摸清学生素养起点与需求，形成诊断结论，回答“从哪里出发”的问题。第三层是方案建构层，依据诊断结论建构“三阶四类”课程纲要，开发五环节活动流程、36个活动案例与52件资源，形成课程与活动载体，回答“做什么、怎么做”的问题。第四层是实践检验层，通过两轮行动研究与准实验比较，检验策略成效并迭代优化，最后进入总结提炼与推广应用，形成研究报告、课程纲要、活动案例集与资源包等成果，回答“效果如何、如何推广”的问题。四个层次前后相承、循环改进，前一层的产出是后一层的输入，后一层的反馈又反哺前一层，构成完整的研究链条。五、实施步骤与进度安排（一）总体安排本课题研究周期为2027年1月至2028年12月，共两年，分三个阶段推进。第一阶段为准备与调研阶段（2027年1月—7月），主要完成研究框架搭建、队伍组建、工具设计与现状调研，形成实施方案与调研报告，为后续研究奠定基础。第二阶段为建构与实践阶段（2027年8月—2028年8月），主要完成课程纲要与活动案例开发，并在实验班与协作学校开展两轮实践检验，是研究的主体时段。第三阶段为总结与推广阶段（2028年9月—12月），主要完成数据整理、成果提炼、报告撰写与推广应用，形成结题材料。（二）分阶段任务分解为把总体安排落到实处，课题组把研究划分为五个阶段，明确每个阶段的主要任务、完成标志与责任人，具体安排如表2所示。表2分阶段任务分解表时间段主要任务完成标志责任人2027年1月—3月组建队伍、研读文献与政策、设计调查工具、完成开题实施方案、调查工具初稿、开题报告诸雅琴2027年4月—7月开展问卷调查与访谈、数据统计与诊断现状调研报告卞丽姝、皮雅雯2027年8月—11月建构“三阶四类”课程纲要、开发活动案例与资源课程纲要、活动案例集、资源包谈诗涵、陶文静2027年12月—2028年8月两轮行动研究与准实验检验、课例研磨与优化课例集、检验数据报告柏立新、罗俊杰2028年9月—12月数据复核、成果提炼、报告撰写与推广应用研究报告、论文、推广记录诸雅琴、骆鹏飞五个阶段之间既有明确的时序安排，也保持适度的交叉与反馈。例如，现状调研阶段形成的诊断结论直接进入课程纲要的建构，而实践检验阶段发现的问题又会反馈到活动案例与资源的修订之中，形成“调研—设计—实践—修订”的循环。课题组规定每两周开展一次集中研讨、每月形成一份过程简报、每学期进行一次阶段小结，确保研究按计划推进且能够及时调整。各阶段形成的阶段性成果均需归档，作为结题材料的重要组成部分。在时间安排上，课题组为调研与开发留出较为充裕的时间，把实践检验期拉长至九个月，以便充分观察活动的效果并完成两轮迭代；同时为总结提炼留出足够时间，避免因赶进度而影响成果质量。针对可能出现的进度偏差，课题组还建立了预警机制，一旦某阶段任务明显滞后，即通过增加研讨频次、调整人员分工等方式及时补救。六、预期成果与人员分工（一）预期成果本课题预期形成8项成果，包括研究报告、调研报告、课程纲要、活动案例集、资源包、数据报告、策略文本与论文等，力求做到既有理论认识，也有可直接使用的实践载体。在成果定位上，调研报告与数据报告侧重“把事实说清楚”，课程纲要、活动案例集与资源包侧重“把做法做出来”，策略文本与论文侧重“把经验讲明白”，三者相互支撑，共同构成完整的研究产出。各项成果的名称、形式、完成时间与承担人如表3所示。表3预期成果一览表序号成果名称形式完成时间承担人1小学生人工智能素养现状与启蒙需求调研报告调研报告2027年7月卞丽姝2小学生人工智能素养调查与观察工具工具（量表）2027年6月皮雅雯3小学生人工智能素养启蒙课程纲要（三阶四类）课程纲要2027年10月诸雅琴4游戏化与体验式启蒙活动案例集课例集2027年11月谈诗涵5小学生人工智能启蒙资源包资源包2027年11月陶文静6启蒙活动课堂观察量表与实施指南工具（量表）2028年6月罗俊杰7小学生人工智能素养前后测数据报告研究报告2028年8月杜锦程8小学生人工智能素养启蒙教育策略文本与研究论文策略文本、论文2028年12月柏立新、骆鹏飞（二）人员分工课题组由9人组成，实行负责人总负责、成员分工协作的工作机制。负责人统筹研究全程，把关方向与进度；成员按专长分入课程设计、活动开发、资源制作、数据统计四个小组，既有明确分工，又相互配合。人员分工如表4所示。表4课题组成员分工表姓名主要分工承担任务诸雅琴负责人，总体统筹研究设计、课程纲要建构、报告统稿谈诗涵活动开发组组长游戏化与体验式活动设计、课例集编写柏立新资源与技术组组长资源开发统筹、策略文本撰写骆鹏飞实践组骨干行动研究实施、论文撰写罗俊杰活动开发组骨干体验活动设计、课堂观察工具开发陶文静资源制作组骨干微动画与图卡制作、资源包整理杜锦程数据统计组骨干前后测数据统计、成效分析皮雅雯数据统计组骨干问卷编制、现状调研卞丽姝调研与评价组骨干访谈实施、调研报告撰写七、研究保障条件（一）组织保障课题负责人诸雅琴为云溪县实验小学教学管理人员，长期从事小学课程与教学研究，主持过市级、县级相关课题，具备较强的组织协调与研究能力。学校对课题研究给予高度重视，成立课题研究领导小组，由负责人任组长，统筹协调教学、教研、信息等部门为研究提供支持。学校将课题研究纳入校本教研计划，在课时安排、教师调配、活动组织等方面给予保障，确保研究能够融入日常教学而非另起炉灶。课题组还联合3所协作小学建立协作研究机制，定期开展联合教研与成果交流。（二）条件保障学校具备开展研究的物质与资料条件。学校配有多媒体教室、信息技术教室与相关体验设备，能够满足启蒙活动的实施需要；学校图书室与数字资源库可提供专业文献支持，课题组已收集相关论著、政策文件与期刊论文若干，能够满足文献研究需要。课题组拥有一支专业结构合理的成员队伍，涉及小学语文、数学、科学等学科教学以及信息技术、课程与教学、教育测量与评价等领域，能够支撑课程开发、活动设计与数据分析等各项任务。研究经费主要用于资料购置、资源制作、调研与研讨、成果印制等，能够保障研究顺利开展。（三）制度保障学校建立了较为完善的校本教研与过程管理制度。课题研究实行“每两周一次集中研讨、每月一份过程简报、每学期一次阶段小结”的常规安排，研究过程留痕归档，重要节点组织论证与检查。学校将参与课题研究纳入教师专业发展考核，鼓励教师围绕课题开展课例研究与反思写作，为研究提供了持续动力。同时，学校建立成果推广与应用机制，通过公开活动、成果展示、校际交流等渠道推广研究成果，使研究不止于结题，而能持续发挥作用。八、参考文献[1]中华人民共和国教育部.关于加强中小学人工智能教育的通知[Z].2024.[2]教育部基础教育司.中小学人工智能通识教育指南（2025年版）[Z].2025.[3]中华人民共和国教育部.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.[4]祝智庭,韩中美,黄昌勤.教育人工智能:教育变革的新引擎[J].电化教育研究,2023(2):5-14.[5]江波,高明,陈志翰.面向中小学生的人工智能素养框架构建研究[J].中国电化教育,2024(3):78-85.[6]郑娅峰,傅骞.小学人工智能课程内容体系与实施路径研究[J].现代教育技术,2023(9):45-53.[7]王佑镁,宛平,柳晨晨.儿童人工智能素养培育:内涵、挑战与路径[J].中国远程教育,2024(5):33-41.[8]李彤彤,武法提.游戏化学习的设计原则与实现框架[J].开放教育研究,2023(4):88-96.[9]张剑平,张家华.中小学人工智能教育的定位与实施策略[J].中小学信息技术教育,2024(2):12-16.[10]陈鹏,田浩.智能时代儿童数字素养与伦理启蒙教育研究[J].中国教育学刊,2024(7):55-61.[11]顾小清,李世瑾.人工