课题申报书：青少年人工智能素养的结构、评价与提升策略研究

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。青少年人工智能素养的结构、评价与提升策略研究课题设计论证一、研究现状、选题意义、研究价值1.研究现状目前，国内外关于青少年人工智能素养的研究正处于逐渐发展的阶段。在国内，诸多学者对智能素养的概念及构成有着不同理解，例如汪明将其定位为多维复合结构体，赵飞龙等人则认为培养学生智能素养的核心目标在于培养人工智能的鉴赏力等。而国外学者更加侧重于技能掌握以及思维形成，尤其注重对编程能力和计算思维的培养。同时，中小学人工智能教育在实施层面也存在一些待解决的问题，像课程目标缺乏素养导向，人工智能虽在综合实践活动、信息技术等课程中有所涉及，但缺少统一的课程标准，致使学校和教师在教学时偏重于学生技能掌握，淡化了素养培养；实施路径较为单一，多以课堂教学为主，依托信息技术课程开展，学生体验和实践机会少；并且还缺少智能伦理引导，在人机共生的时代背景下，人们在将人工智能引入教学实践时，对人工智能伦理意识的引导有所欠缺。2.选题意义随着人工智能技术的飞速发展，其已在众多领域得到广泛应用并深刻改变着人们的生活、工作与学习方式。在此背景下，社会对具备人工智能素养的人才需求日益增长。对于青少年而言，提高他们的人工智能素养意义重大，一方面有助于他们更好地适应未来社会的发展趋势，使他们在面对智能化的生活与工作环境时能够游刃有余；另一方面，能够提升他们的个人竞争力，让他们在未来的学习、职业发展等方面更具优势。此外，人工智能素养的提升还可以促进跨学科融合，因为人工智能技术本身涉及多个学科领域的知识，在培养该素养的过程中能帮助青少年打破学科界限，实现知识的综合运用。3.研究价值本研究聚焦于青少年人工智能素养，旨在为其培养提供理论支持和实践指导。通过深入探究青少年人工智能素养的结构、评价方法以及提升策略，能够为中小学开展人工智能教育提供清晰的目标指引与科学的实施路径，有助于推动中小学人工智能教育更加规范、有效地发展，进而提升我国青少年整体的人工智能素养水平，为国家在人工智能时代储备更多高素质的创新型人才，助力科技强国建设。二、研究目标、研究内容、重要观点1.研究目标本研究旨在达成以下几个关键目标：首先，构建青少年人工智能素养的结构模型，通过深入分析和梳理，明确青少年在人工智能素养方面所涵盖的各个要素及其相互关系，为全面、系统地认识这一素养奠定基础。其次，制定科学的评价体系，依据相关理论和实践经验，确定能够准确衡量青少年人工智能素养水平的评价指标，同时设计出合理、有效的评价方法与工具，使对青少年人工智能素养的评估更具客观性和科学性。最后，提出切实可行的提升策略，针对当前青少年人工智能素养培养过程中存在的问题与不足，结合教育教学实际情况，探索出一系列有助于提高青少年人工智能素养的具体途径和方法，为中小学开展相关教育工作提供有力指导。2.研究内容研究内容主要聚焦于以下几个重要方面：一是深入分析青少年人工智能素养的结构，综合考量国内外相关研究成果以及不同学者对于智能素养构成要素的见解，剖析青少年在面对人工智能时应具备的知识储备、技能掌握、思维模式、创新能力以及伦理意识等多维度的具体内涵，探索这些要素之间的内在联系与逻辑架构，从而构建起符合青少年发展特点的人工智能素养结构体系。二是确定评价指标，参考已有的各类素养评价框架以及人工智能教育实践中的关键要点，从知识理解、技能运用、思维发展、创新实践、伦理遵循等多个角度出发，筛选并确定出能够精准反映青少年人工智能素养水平的具体指标，确保评价体系的科学性和完整性。三是探索提升策略，结合当前中小学人工智能教育在课程设置、教学方法、实践活动、师资队伍建设等方面的现状，分析制约青少年人工智能素养提升的瓶颈问题，进而从完善课程体系、优化教学模式、增加实践机会、加强教师培训等多个维度，探索出具有针对性和可操作性的提升策略，以促进青少年人工智能素养的有效提升。重要观点在于，青少年人工智能素养已然成为适应智能时代发展的重要能力，在当今人机共生、人工智能广泛应用的大背景下，青少年仅仅掌握传统的知识和技能已远远不够，他们需要具备理解、运用以及创新人工智能的能力，并且要在伦理道德层面能够正确对待人工智能带来的各种影响。这种素养的培养不能局限于单一的学科或途径，而是需要学校、家庭、社会等多方面协同配合，从多个方面进行系统的培养，才能使青少年在未来更好地融入智能社会，利用人工智能技术为自身发展和社会进步贡献力量。3.具体要点阐释青少年人工智能素养的结构涵盖多个关键方面：在知识层面，包括对人工智能基本概念、原理、发展历程以及相关应用领域知识的了解；技能方面涉及编程能力、算法设计、数据处理、智能硬件操作等实际操作技能；思维层面着重培养计算思维、逻辑思维、创新思维等，使其能够运用合理的思维方式解决人工智能相关问题；创新方面鼓励青少年在人工智能应用场景、功能拓展等方面提出新颖的想法和解决方案；伦理方面则强调要让青少年明白人工智能应用中的道德规范、社会责任以及可能面临的风险等问题，引导他们正确地使用人工智能技术。评价体系应从多个维度进行构建，例如针对知识维度可通过测试、问答等方式考查青少年对人工智能知识的掌握程度；技能维度则借助实际操作任务、项目实践来评估其运用技能解决问题的能力；思维维度可设置开放性问题、案例分析等考察其思维的灵活性和创新性；创新维度看其是否能提出独特的见解和创新方案；伦理维度通过情境模拟、讨论等了解其对人工智能伦理的认知和遵循情况等。提升策略方面，注重课程建设是关键，开发具有系统性、趣味性且贴合青少年认知特点的人工智能课程，融入多学科知识，让学生在学习中建立起完整的知识体系。加强教师培训也至关重要，提升教师自身的人工智能素养和教学能力，使其能够更好地引导学生学习。同时，丰富实践活动，组织学生参与各类人工智能项目实践、竞赛、科普活动等，让学生在亲身体验中深化对人工智能的理解，提高素养水平，为其在智能时代的发展奠定坚实基础。三、研究思路、研究方法、创新之处1.研究思路本研究将按照以下思路逐步展开：首先，对国内外关于青少年人工智能素养的已有研究成果进行全面且细致的梳理，通过查阅大量的学术文献、调研报告以及相关实践案例等，了解当前该领域的研究现状、主要成果以及存在的问题与争议点，从而确定本研究需要聚焦的具体问题以及适宜采用的研究方法。例如，在梳理过程中发现现有研究对于青少年人工智能素养的结构模型尚未达成统一共识，且评价体系也不够完善，那么这便成为我们重点研究攻克的方向。接着，依据确定的研究方法开展实证研究。一方面，运用文献研究法深入挖掘理论依据，为后续的研究构建坚实的理论基础；另一方面，通过问卷调查法广泛收集青少年在人工智能素养方面的实际情况数据，以及利用案例分析法对典型的教育实践案例进行剖析，以获取更具实践性和针对性的信息。最后，基于前面的理论分析与实证研究结果，对所收集的数据进行系统的整理、深入的分析与综合的归纳，进而提出科学合理的结论以及具有可行性和建设性的建议，为青少年人工智能素养的培养与提升提供有益的参考和指导。2.研究方法文献研究法：查阅国内外众多学术数据库、教育机构发布的研究报告、专业期刊杂志等，收集与青少年人工智能素养相关的各类文献资料，包括但不限于其概念界定、结构要素分析、培养策略探讨以及评价体系构建等方面的内容。通过对这些文献的梳理、分析与归纳，把握该领域的研究脉络、前沿动态以及存在的空白点，为本研究奠定坚实的理论基础，同时也为后续研究思路的拓展和研究方法的选择提供参考依据。问卷调查法：根据研究目的和内容，设计科学合理、具有针对性的调查问卷，面向不同地区、不同年龄段、不同学习背景的青少年群体进行广泛发放，以获取他们在人工智能素养方面的认知水平、知识掌握程度、技能运用情况、思维发展状况以及伦理意识等多维度的第一手数据资料。在问卷设计过程中，充分考虑问题的合理性、有效性以及可操作性，确保问卷能够真实反映青少年的实际情况。回收问卷后，运用统计学方法对数据进行整理、分析，从而了解青少年人工智能素养的整体现状及存在的差异情况。案例分析法：选取多个在青少年人工智能素养培养方面具有代表性和典型性的学校、教育机构或者相关项目作为案例研究对象，深入分析它们在课程设置、教学方法运用、实践活动开展、评价体系构建等方面的具体实践举措以及取得的成效与面临的问题。通过对这些案例的详细剖析，总结成功经验，汲取失败教训，从中提炼出可供借鉴和推广的实践模式与方法，为探索适合广大青少年的人工智能素养提升策略提供实践支撑。3.创新之处构建青少年人工智能素养的结构模型和评价体系：目前虽然已有一些关于人工智能素养的相关研究，但针对青少年这一特定群体的、系统全面且贴合其身心发展特点的人工智能素养结构模型和评价体系尚未完善。本研究将综合考虑青少年在知识储备、技能掌握、思维培养、创新能力以及伦理意识等多方面的要素，构建起科学合理的素养结构模型，并以此为基础，从多个维度设计出一套严谨、客观且可操作的评价体系，以便能够精准地衡量青少年的人工智能素养水平，为后续的培养与提升工作提供清晰的目标导向和科学的评价依据。提出具有针对性的提升策略：在深入分析当前青少年人工智能素养培养过程中存在的课程设置不合理、实践机会不足、师资力量薄弱等诸多现实问题的基础上，结合青少年的学习特点、兴趣爱好以及成长需求，从完善课程体系（如融入跨学科知识、开发趣味性课程等）、优化教学模式（如采用项目式学习、探究式学习等方法）、增加实践机会（如组织参与各类人工智能项目实践、竞赛活动等）、加强教师培训（提升教师的人工智能素养和教学能力）等多个维度，提出一套切实可行、具有较强针对性的提升策略，旨在全面提高青少年的人工智能素养水平，帮助他们更好地适应智能时代的发展要求。注重实践应用和跨学科融合：本研究充分认识到人工智能技术本身具有很强的实践性以及涉及多学科知识交叉融合的特点，因此在整个研究过程中始终强调实践应用和跨学科融合的重要性。一方面，鼓励青少年将所学的人工智能知识与技能运用到实际生活场景中，解决实际问题，通过实践活动深化对人工智能的理解与掌握；另一方面，积极探索如何将人工智能教育与数学、物理、计算机科学、伦理学等多学科进行有机融合，打破学科界限，拓宽青少年的知识视野，培养他们的综合运用知识能力和跨学科思维能力，使青少年在跨学科的学习与实践中更好地提升人工智能素养。四、研究基础、条件保障、研究步骤1.研究基础国内外相关研究成果方面：国外在中小学人工智能教育方面起步较早，像美国、英国、日本等发达国家已经开展了相关教育，注重培养学生的编程思维和解决问题的能力，并且在课程设置上会将人工智能知识与技能融入数学、科学、计算机等现有课程体系，还依据学生年龄和认知水平设计不同难度课程。同时，国外也深入探索了项目式学习、翻转课堂等创新教学方法，以及通过开设专门培训课程、与企业和高等院校合作等形式开展师资培训。而国内近年来，政府和教育部门逐渐重视人工智能教育，部分地区和学校开始试点和探索，但整体尚处于起步阶段，存在课程设置不系统、师资力量不足、教育资源不均衡等问题。不过，我国也有诸多学者对智能素养的概念及构成提出了不同见解，并且有像中国信息协会开展“青少年人工智能素养发展评估”课题研究等诸多探索，为后续进一步研究奠定了一定基础。研究团队的专业背景和经验方面：研究团队成员具备教育学、计算机科学等多学科背景，对人工智能教育领域有着长期的关注和深入的研究，部分成员参与过相关的教育实践项目或者课题研究，熟悉青少年教育特点以及人工智能技术在教育场景中的应用情况，能够从多学科、多角度对青少年人工智能素养相关问题进行剖析和探索，保障研究工作科学、有序地开展。2.条件保障研究经费：通过申请相关的科研项目基金、与合作单位共同投入等方式，筹集充足的研究经费，确保研究过程中诸如资料收集、调研、数据分析、专家咨询等各项工作能够顺利开展，比如开展大规模的问卷调查、实地调研不同地区的人工智能教育实践情况等都需要经费支持。实验设备：依托学校、合作科研机构等已有的计算机设备、人工智能实验室等硬件资源，为研究中涉及的编程实践、人工智能应用体验、数据处理等环节提供实验条件。同时，根据研究需要，适时采购或更新一些如智能机器人、传感器等特定的人工智能教学和实验设备，以更好地模拟和分析青少年在人工智能学习中的实际场景和情况。合作单位：与多所中小学建立合作关系，方便深入了解当前中小学人工智能教育的一线教学现状、学生的实际素养水平以及存在的问题等，为提出贴合实际的提升策略提供实践依据；与专业的人工智能教育机构合作，借鉴其在课程开发、教学方法创新、师资培训等方面的成熟经验；还会与高校的计算机学院、教育学院等相关院系开展合作，借助高校的科研力量、专家资源等，对研究中的理论问题进行深入探讨、对研究成果进行科学论证等，保障研究的专业性和科学性。3.研究步骤准备阶段：文献收集和整理：通过查阅国内外学术数据库、教育机构发布的研究报告、专业期刊杂志、相关政策文件等，广泛收集与青少年人工智能素养相关的各类文献资料，涵盖其概念界定、结构要素分析、培养策略探讨、评价体系构建以及国内外教育实践案例等内容，然后对这些文献进行细致梳理、分类归纳，分析当前该领域的研究现状、主要成果以及存在的空白点和争议点，为确定研究的具体方向和重点提供充分的理论依据。确定研究方案：基于文献分析结果，结合研究目标和内容，进一步细化研究思路，明确各阶段的研究任务、时间节点以及预期成果；选择合适的研究方法，如文献研究法、问卷调查法、案例分析法等，并制定具体的实施计划，包括调查问卷的设计框架、案例选取的标准、数据分析的方法等；同时，组建研究团队，明确各成员的分工职责，确保研究工作能够有条不紊地推进。实施阶段：实证研究：按照研究方案，运用问卷调查法，面向不同地区、不同年龄段、不同学习背景的青少年群体发放设计好的调查问卷，收集他们在人工智能素养方面的多维度实际情况数据；同时，选取多个具有代表性和典型性的学校、教育机构或者相关项目作为案例研究对象，深入剖析其在青少年人工智能素养培养方面的具体实践举措、成效以及面临的问题。数据分析：对回收的调查问卷数据进行整理，运用统计学方法进行量化分析，比如描述性统计分析青少年人工智能素养各维度的整体现状，相关性分析不同因素之间的关联情况，差异性分析不同群体之间的差异表现等；针对案例分析中的质性资料，通过编码、归类、主题提炼等方式进行深入挖掘，总结成功经验和失败教训，探寻影响青少年人工智能素养提升的关键因素以及内在规律。总结阶段：撰写研究报告：综合实证研究和数据分析的结果，系统阐述青少年人工智能素养的结构模型、评价体系以及提升策略等核心内容，详细呈现研究过程、方法、发现以及结论，同时对研究的局限性进行客观说明，并对未来研究方向提出展望，（全文共6173字）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。青少年人工智能素养的结构、评价与提升策略研究课题设计论证一、研究现状、选题意义、研究价值1.研究现状目前，青少年人工智能素养的研究在国内外逐渐兴起。在国内，中小学信息技术教育已有约四十年历史，经历了计算机教育的实验阶段、计算机课程的形成与发展以及信息技术课程全面发展阶段。2003年，“人工智能初步”作为选修模块被纳入高中信息技术课程标准，但由于多种原因，全国范围内开设状况不佳。随着《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的修订，人工智能相关内容在必修和选修模块中均有涉及。同时，北京市海淀区率先开设人工智能课程并制定了三级培养目标框架和课程内容，国内也陆续出现了高中和初中版人工智能教材。然而，由于缺少统一的人工智能课程标准，学者们对于人工智能教育的目标和内容众说纷纭。在学校开展的各类教育教学活动中，有些与人工智能技术紧密相关，有些仅在内容上有少许关联，但由于人们对人工智能教育的内涵、外延没有清晰统一的认识，这些活动与人工智能的关系难以严格准确地描述。目前国内开展人工智能科技创新活动的中小学校主要集中在一线城市，AI设备未能普及和AI教育的城乡差距较大。此外，未成年人对人工智能的了解主要依靠上网和课外实践，上过专门网络素养课程的未成年人仅占19%，大部分未成年网民对人工智能技术的了解有限，AI素养亟待提升。2.选题意义随着人工智能技术的快速发展，社会对具备人工智能素养的人才需求日益增长。在中小学阶段设置人工智能相关课程，逐步推广编程教育，对于培养适应未来社会发展的创新型人才具有重要意义。提高青少年的人工智能素养，有助于他们更好地适应人工智能时代的生活，加深对人工智能所蕴含的技术思想和技术原理的理解，培养综合实践能力和创新精神，激发对人工智能的兴趣，树立投身人工智能事业的志向。同时，这也是国家经济社会发展的战略需要，有助于促进国家科技竞争力的提升。3.研究价值构建科学合理的青少年人工智能素养评价体系，探索有效的提升策略，对于推动中小学人工智能教育具有重要意义。一方面，能够为中小学人工智能教育提供明确的目标和方向，使教育更加系统、全面地培养学生的人工智能素养。另一方面，有助于培养未来的科技人才，提升国家科技创新能力。通过培养学生正确的智能态度、丰富的智能知识和熟练的智能技能，提高他们在人工智能领域的鉴赏力、理解力和应用力，为国家的科技发展和经济建设提供有力的人才支持。二、研究目标、研究内容、重要观点1.研究目标本课题旨在明确青少年人工智能素养的结构，构建科学的评价体系，提出有效的提升策略，以适应智能时代对人才的需求。具体而言，通过深入研究青少年人工智能素养的内涵与结构，为教育教学提供明确的目标指引；通过研究评价方法，实现对青少年人工智能素养的准确评估；通过探索提升策略，为培养适应未来社会的创新型人才提供有力支持。2.研究内容分析青少年人工智能素养的内涵与结构：借鉴国内外相关研究成果，如北师大发布的《青少年人工智能素养核心框架》等，从智能意识、智能伦理、智能知识、智能技能、智能思维和智能创新等方面深入分析青少年人工智能素养的内涵。结合不同年龄段学生的特点，构建适合青少年的人工智能素养结构模型，明确各要素之间的关系和层次。研究青少年人工智能素养的评价方法：参考国内外人工智能素养测评的实践经验，如AICE测评等，构建评估学生对人工智能的基本概念、原理和应用的了解程度，对运用人工智能技术的能力，在人工智能领域的创新意识和创新能力，以及对人工智能的伦理、法律和社会责任的认知等多维度的评价指标体系。选择合适的测评方法，包括笔试、实操测试、项目式学习、问卷调查等，以全面、准确地评价青少年人工智能素养。探索青少年人工智能素养的提升策略：从多个方面探索提升青少年人工智能素养的策略。在课程建设方面，加强人工智能教育资源的建设与整合，开发适合中小学生的AI教育课程，建立人工智能教育资源库，为教师和学生提供丰富的学习材料。在教师培养方面，开展教师AI培训，提升教师的人工智能素养与教学能力，鼓励教师探索AI教育教学方法，将AI技术与传统学科相结合，创新教学方式。在学生活动方面，鼓励学生参加各类AI竞赛和创意活动，建立AI实验室或创客空间，为学生提供实践场所和设备，培养学生的动手能力和解决问题的能力。3.重要观点青少年人工智能素养是适应智能时代的关键能力，涵盖智能意识、智能伦理、智能知识、智能技能、智能思维和智能创新等多个方面。智能意识包括对人工智能存在的敏感度、利用意识、价值意识和人机协同意识，使青少年能够敏锐地感知人工智能的发展和应用，积极利用人工智能技术解决问题，认识到人工智能的价值，并与人工智能实现良好的协同工作。智能伦理要求青少年在使用人工智能技术时遵守道德伦理和法律规范，对自身行为负责，培养正确的责任感和社会意识。智能知识包括人工智能的基本概念、原理、发展历程和应用领域等方面的知识，为青少年理解和应用人工智能技术奠定基础。智能技能涵盖编程、数据分析、算法设计等实际操作能力，使青少年能够熟练运用人工智能技术解决实际问题。智能思维包括创新思维、批判性思维等，培养青少年在人工智能领域的探索精神和解决问题的能力。智能创新则鼓励青少年在人工智能领域发挥创造力，提出新颖的应用方案，推动人工智能技术的发展。三、研究思路、研究方法、创新之处研究思路：首先，梳理国内外相关研究成果，明确青少年人工智能素养的内涵与结构。通过对已有文献如《人工智能时代中小学生智能素养框架构建及其培养机制探讨》《中小学生智能核心素养模型与培养策略武汉教育云》等的研究，总结国内外智能素养和人工智能课程的发展现状，借鉴北师大发布的《青少年人工智能素养核心框架》以及众多学者对智能素养的定义和结构分析，从智能意识、智能伦理、智能知识、智能技能、智能思维和智能创新等方面深入挖掘青少年人工智能素养的内涵。其次，构建评价体系，对青少年人工智能素养进行评价。参考国内外人工智能素养测评的实践经验，如AICE测评等，构建多维度的评价指标体系。包括评估学生对人工智能的基本概念、原理和应用的了解程度，对运用人工智能技术的能力，在人工智能领域的创新意识和创新能力，以及对人工智能的伦理、法律和社会责任的认知等。选择合适的测评方法，如笔试、实操测试、项目式学习、问卷调查等，以全面、准确地评价青少年人工智能素养。最后，提出提升策略，为中小学人工智能教育提供参考。从课程建设、教师培养、学生活动等多个方面探索提升青少年人工智能素养的策略。加强人工智能教育资源的建设与整合，开发适合中小学生的AI教育课程，建立人工智能教育资源库；开展教师AI培训，提升教师的人工智能素养与教学能力；鼓励学生参加各类AI竞赛和创意活动，建立AI实验室或创客空间。研究方法：文献研究法：通过查阅国内外关于智能素养和人工智能课程的文献，了解研究现状和发展趋势，为课题研究提供理论支持。问卷调查法：设计问卷，调查青少年对人工智能的认知、态度和应用能力，了解他们的人工智能素养水平。案例分析法：分析国内外中小学人工智能教育的成功案例，如北京市海淀区的人工智能课程、卡耐基梅隆大学的人工智能课程等，总结经验教训，为提升策略的提出提供参考。实验研究法：在部分中小学开展人工智能教育实验，对比实验前后学生的人工智能素养水平，验证提升策略的有效性。创新之处：构建全面的青少年人工智能素养评价体系。以往的研究中，对青少年人工智能素养的评价往往不够全面，本课题将综合考虑知识、技能、思维、创新、伦理等多个方面，构建更加科学、全面的评价体系。提出具有针对性的提升策略。针对不同年龄段的学生特点和需求，提出具体的提升策略，如在课程建设方面，根据小学、初中、高中不同阶段的学生设计不同难度的课程内容；在教师培养方面，开展分层培训，提高教师的专业素养。注重城乡教育均衡发展。目前，人工智能教育的城乡差距较大，本课题将关注农村地区和薄弱学校的人工智能教育，通过推广优质教育资源、加强师资培训等方式，促进城乡教育均衡发展。四、研究基础、条件保障、研究步骤研究基础：已有相关研究成果为课题提供了理论支持。目前，国内外关于青少年人工智能素养的研究逐渐增多，如北师大发布的《青少年人工智能素养核心框架》、《中小学生智能核心素养模型与培养策略武汉教育云》、《人工智能时代中小学生智能素养框架构建及其培养机制探讨》等，这些研究从不同角度对青少年人工智能素养的内涵、结构、评价方法和培养策略进行了探讨，为课题研究提供了丰富的理论参考。课题组成员具备相关专业知识和研究经验。课题组成员包括教育专家、信息技术教师、心理学专家等，他们在人工智能教育、课程设计、教学方法等方面具有丰富的经验和专业知识，能够为课题研究提供有力的支持。条件保障：学校和相关部门的支持，提供研究所需的设备和资源。随着国家对人工智