课题申报书：新质生产力背景下AI双师编程教育的应用研究

教育科学规划2025年度重点课题申报书、课题设计论证求知探理明教育，创新铸魂兴未来。新质生产力背景下AI双师编程教育的应用研究课题设计论证新质生产力背景下AI双师编程教育研究现状丰富多样，包括核桃编程的自主研发工具及教学模式创新、桂林市第十四中学的实践探索、段玉聪的DIKWP模型创新引领等，为研究提供了多方面的参考。核桃编程在教育科技领域不断创新，从AI人机双师教学模式到自主研发编程工具NUTS，持续为中国孩子提供更适合的编程学习工具。其教学模式通过AI老师与真人老师相结合，实现规模化因材施教，打造了“不可逆”的产品体验。同时，核桃编程积累了丰富的教学经验和学习行为操作数据，开发的NUTS图形化编程工具在加载速度、运行效率与扩展性等方面得到极大提升，未来有望全面接入各类少儿编程赛事。桂林市第十四中学在中小学AI双师编程教学实践中取得了显著成效。学校通过参加项目，解决了编程教学课程和师资难题，丰富了课后服务课程。教师在项目中实现了专业化成长，学生掌握了编程基础知识和模块使用，培养了计算思维和数字化学习与创新等核心素养。学校还在AI双师编程教学实践共同体案例征集与展示活动中获得多项荣誉，并将继续推进教学实践活动，开发适合本校学情的编程校本课程和案例。段玉聪的DIKWP模型创新引领AI教育变革。该模型定义了数据、信息、知识、智慧和意图五个层次，为自然语言编程提供了完整的语义框架。通过大模型AI与DIKWP的相互作用，实现了语义深度理解、高效的信息组织和检索、代码生成与优化以及用户意图的精准把握，为AI教育提供了新的方向和方法。选题意义在于适应新质生产力发展，提升编程教育质量，培养适应时代需求的创新人才。在新质生产力背景下，编程教育成为推动社会进步和个人发展的重要力量。编程教育本质上是一种创新教育，能够培养学生的创造力、逻辑思维能力和解决问题的能力，为学生的未来发展奠定坚实的基础。通过开展AI双师编程教育的应用研究，可以更好地适应新质生产力的发展需求，提升编程教育的质量和水平，培养出更多适应时代需求的创新人才。研究价值体现在推动教育公平、提高学习效率、促进教师专业发展等方面。AI双师编程教育可以打破传统教育的时空限制，使教育资源得以更加高效地分配和利用，进一步实现教育的公平性。通过个性化的教学模式和智能辅导工具，可以提高学生的学习效率，让每个学生都能得到最适合自己的教育。同时，教师在参与AI双师编程教育的过程中，也可以不断提升自己的专业素养和教学能力，实现自身的专业发展。二、研究目标、研究内容、重要观点研究目标是探索新质生产力背景下AI双师编程教育的有效模式，提高学生编程能力和创新思维。在新质生产力的大背景下，编程教育作为培养未来科技人才的重要途径，其重要性日益凸显。AI双师编程教育旨在结合人工智能技术与传统教师教学，为学生提供更加高效、个性化的学习体验。通过探索有效的教学模式，我们期望能够充分发挥AI双师的优势，提高学生的编程能力和创新思维，使其更好地适应未来社会的发展需求。研究内容包括AI双师编程教育的教学方法、课程设计、师资培养等。教学方法：AI双师编程教育可以采用多种教学方法，如项目驱动教学、互动式学习、实时在线答疑等。通过项目驱动教学，学生可以在实际编程项目中掌握知识和技能，培养问题解决能力和创新思维。互动式学习可以提高学生的参与度和学习兴趣，实时在线答疑则可以及时解决学生在学习过程中遇到的问题。课程设计：课程设计应注重培养学生的逻辑思维、创新能力和问题解决能力。基础编程语言如Python、Java等的教学是课程的重要组成部分，同时还应包括问题解决技巧、算法设计和跨学科内容等。课程时长和进度应根据学生的年龄和认知水平进行合理设置，评价方式应采用多种形式，全面评估学生的学习成果。师资培养：AI双师编程教育需要既具备编程专业知识又熟悉人工智能技术的教师。师资培养可以通过培训和支持、引入优质师资资源等方式进行。培训和支持可以帮助教师掌握AI双师教学的方法和技能，引入优质师资资源可以提高教学质量和水平。重要观点认为AI双师编程教育是未来教育发展的趋势，能够实现规模化因材施教。随着人工智能技术的不断发展，AI双师编程教育将成为未来教育的重要发展趋势。AI双师编程教育可以通过大数据分析和智能算法，为每个学生提供个性化的学习计划和教学内容，实现规模化因材施教。这种教学模式可以打破传统教育的时空限制，使教育资源得以更加高效地分配和利用，进一步实现教育的公平性。同时，AI双师编程教育还可以提高学生的学习效率，让每个学生都能得到最适合自己的教育。三、研究思路、研究方法、创新之处1.研究思路本研究以问题为导向，聚焦新质生产力背景下AI双师编程教育的发展需求与挑战。通过文献研究，梳理国内外相关理论成果与实践经验，为构建AI双师编程教育的理论与实践体系提供坚实的基础。实践探索方面，深入学校、教育机构等实地调研，了解AI双师编程教育的实际应用情况，收集教学过程中的问题与反馈。同时，选取典型案例进行分析，如编程猫在各地的实践、核桃编程的创新模式、桂林市第十四中学的教学探索等，总结成功经验与不足之处。在此基础上，构建起适应新质生产力发展的AI双师编程教育理论与实践体系，为提升编程教育质量、培养创新人才提供有力支撑。2.研究方法文献研究法：广泛收集国内外关于新质生产力、人工智能教育、编程教育等方面的文献资料，深入分析相关理论与实践成果，把握研究领域的发展动态与趋势。实证研究法：通过实地调研、问卷调查、访谈等方式，收集AI双师编程教育的实际数据，对教学效果、学生满意度、教师反馈等进行定量与定性分析，验证研究假设，为理论体系的构建提供实证依据。案例分析法：选取编程猫、核桃编程、桂林市第十四中学等具有代表性的案例，深入分析其在AI双师编程教育方面的教学模式、课程设计、师资培养等成功经验，总结可推广的模式与方法。3.创新之处本研究的创新之处在于紧密结合新质生产力，探索AI双师编程教育的新模式、新方法。具体体现在以下几个方面：教学模式创新：将人工智能技术与传统教师教学深度融合，构建“AI学习引擎+编程猫线上老师+学校课堂老师”、“AI人机双师”等多元化的教学模式，实现人机协同教学，提高教学效率与质量。课程设计创新：注重培养学生的逻辑思维、创新能力和问题解决能力，在课程中融入跨学科内容，如结合数学、科学等学科知识，设计具有挑战性的编程项目，激发学生的学习兴趣和创造力。同时，根据学生的年龄和认知水平合理设置课程时长和进度，采用多种评价方式全面评估学生的学习成果。师资培养创新：针对AI双师编程教育的需求，培养既具备编程专业知识又熟悉人工智能技术的教师。通过培训和支持，帮助教师掌握AI双师教学的方法和技能；引入优质师资资源，提高教学质量和水平。同时，鼓励高校与企业合作，共同探索人工智能编程课堂的新突破和发展，为师资培养提供更多的途径和方法。四、研究基础、条件保障、研究步骤研究基础包括已有研究成果、实践经验、专业团队等。已有研究成果方面，目前已有关于新质生产力背景下AI双师编程教育的诸多研究，如段玉聪的DIKWP模型为自然语言编程提供了完整的语义框架，为AI双师编程教育提供了新的方向和方法；基于人工智能的新双师课堂模式构建研究、面向新工科人才培养的AI双师教学设计、高等教育人工智能下双师型教学探讨等研究成果，为本次研究提供了理论基础。实践经验方面，桂林市第十四中学在中小学AI双师编程教学实践中取得了显著成效，解决了编程教学课程和师资难题，丰富了课后服务课程，学生掌握了编程基础知识和模块使用，培养了计算思维和数字化学习与创新等核心素养；AI双师编程教学展示交流活动在南宁市成功举办，总结了信息化教学应用实践共同体经验，集中展示AI双师编程教学实验成果；编程猫已进驻11500多所公立中小学校，协助公立校全面开展编程教育，共同推进编程课程开发与实践。专业团队方面，本次研究将组建由编程教育专家、人工智能专家、教育技术专家等组成的专业团队，他们在编程教育、人工智能、教育技术等领域具有丰富的经验和专业知识，能够为本次研究提供有力的支持。条件保障包括资金支持、技术设备、合作单位等。资金支持方面，本次研究将积极争取政府部门、教育机构、企业等的资金支持，确保研究的顺利进行。技术设备方面，本次研究将借助先进的人工智能技术、编程工具、教学设备等，为研究提供技术支持。合作单位方面，本次研究将与编程教育机构、学校、企业等合作单位建立合作关系，共同开展研究，实现资源共享、优势互补。研究步骤分为准备阶段、实施阶段、总结阶段，确保研究有序进行。准备阶段：确定研究课题，明确研究目标和内容。组建研究团队，明确各成员的职责和分工。收集和整理相关文献资料，了解国内外研究现状。制定研究方案，确定研究方法和步骤。实施阶段：按照研究方案，开展实地调研、问卷调查、访谈等研究活动，收集数据和信息。对收集的数据和信息进行分析和处理，总结成功经验和不足之处。构建适应新质生产力发展的AI双师编程教育理论与实践体系，开展教学实践活动。总结阶段：对研究成果进行总结和提炼，撰写研究报告和学术论文。组织专家对研究成果进行评审和鉴定，提出改进意见和建议。推广研究成果，为提升编程教育质量、培养创新人才提供有力支撑。（全文共3951字）课题评审意见：本课题针对教育领域的重要问题进行了深入探索，展现出了较高的研究价值和实际意义。研究目标明确且具体，研究方法科学严谨，数据采集和分析过程规范，确保了研究成果的可靠性和有效性。通过本课题的研究，不仅丰富了相关领域的理论知识，还为教育实践提供了有益的参考和指导。课题组成员在研究中展现出了扎实的专业素养和严谨的研究态度，对问题的剖析深入透彻，提出的解决方案和创新点具有较强的可操作性和实用性。此外，本课题在研究方法、数据分析等方面也具有一定的创新性，为相关领域的研究提供了新的思路和视角。总之，这是一项具有较高水平和质量的教科研课题，对于推动教育事业的发展和进步具有重要意义。课题评审标准：1、研究价值与创新性评审关注课题是否针对教育领域的重要或前沿问题进行研究，是否具有理论或实践上的创新点，能否为相关领域带来新的见解或解决方案。2、研究设计与科学性课题的研究设计是否合理，研究方法是否科学严谨，数据收集与分析过程是否规范，以及结论是否基于