课题申报范本:4659-人工智能背景下小学STEAM课程建设理论与实践研究

玛丽莲梦兔
646次浏览
2021年03月01日 09:10
最佳经验
本文由作者推荐

-

2021年3月1日发(作者:格罗培斯)



人工智能背景下小学


STEAM


课程建设理论与实践研究



1


问题的提出、课题界定、国内外研究现状述评、评选意义与研究价值



1.1


问题的提出




近日,


国务院印发

< p>
《新一代人工智能发展规划》



提出到

< p>
2030


年中国要发展为世界主要


人工智能创新中 心。


《规划》指出,人工智能成为国际竞争的新焦点,应逐步开展全民智能


教育项目。


与此同时,


科学技术的进步深刻地影响着 科学教育


STEAM


的发展,



2017



《义


务教 育小学科学课程标准》中就曾提出,要进一步加强小学科学教育。美国、加拿大、以色


列 等国自小学阶段就重视对科学的“体验”,


强调在科技领域“做中学“,


强调创新能力在


“体验”中的提升。




因此,


在我国初等教育阶段, 基于


STEAM


教育理论,


设置人工智 能相关课程,


逐步推广


编程教育、


鼓励 社会力量参与寓教于乐的编程教学软件、


游戏的开发和推广,


并 结合人工智


能、大数据中的用户画像技术,


进行学生聚类分析, 精准推送


STEAM


课程教育服务,对培养

具有综合科技素养和深度创新能力人才具有重大意义。



1.2


课题的界定



STEAM


课程起源于美国,



STEM


转变而来,


即开展以科学< /p>


(Science)



技术

< p>
(Technology)



工程


(Engineering)


、数学


(Mathema tics)


为主的课程,后来又把艺术


(Arts)

< p>
类课程添加到


STEM


课程中,

< br>形成了现在的


STEAM


课程。


STEAM


课程以项目学习的形式展开,


学生对这些知


识的学习变成问题解决式的知识探索。


它不仅仅是多种课程的叠加,


而是使多门课程组合成


一个有机整体,


让分 散的知识点整合,


当学生进行项目学习时,


无形之中提高了学生 多方面


的综合能力。




本课题以美国


STEAM


教育理论为基础,探 讨在人工智能背景下小学


STEAM


课程内容建


设,


通过对学生进行画像,


对课程网络资源建设和智能 校园建设,


推动人工智能在


STEAM



学、管理、


资源建设等全流程应用,


建立以学习者为中心的交互式教育环境,提供精准推送


的教育服务,以期实现日常教育和 终身教育定制化。



1.3


国内外研究现状评述



1.3.1


国外研究现状评述



STEM


教育理念的提出已有


30


余年时间,


其最初的目的是提升大学本科生的


STEM


整合


性能力,为科技行业输送综合性人才。


20


世纪末,


STEM


教育将关注重点转移 至中小学,成


为许多国家基础教育改革政策的主导,同时也逐渐成为研究热点。




早在


199 6


年,美国国家科学基金会


( NSF)


就发布了《塑造未来


:


透视 科学、数学、工


程和技术的本科教育》


这一政策报告,


提出了未来的“行动指南”。


2010


年,


美国政府通过



2010

< br>年美国竞争再授权法》


,对


STEM

教育提出了专门规定。


2011


年,美国国家科学院研


究委员会发表了


《成功的


K-12


阶段


STEM


教育


:


确认科学、


技术、


工程和数学的有效途 径》


的报告,确立了提高学生对


STEM


兴趣、扩张


STEM


人才、全面提升公民

STEM


素养等目标。


2013


年 ,美国联邦政府颁布了《五年


STEM


教育战略计划

< p>
(2013)



,提出了


5


个战略目标和


2


个协调目标,


探讨如何培养


STEM


人才,


增强国家综合竞争力。


2015


年,

< br>美国颁布了



2015



STEM


教育法案》



该法案指出要把计算机科学归到


STEM


教育的范畴,



STEM


教育的定义


作了重申,还对非正式的


STEM


教育进行了强调。



综上所述,美国不仅是在理论层面还是在应用层面都取得了巨大的收获 。就理论层面而言,


STEM


教育的领域在陆续地扩展,


STEM


教育的师资培养以及课程开发也逐渐形成制度,


STEM


教育的评估更是不断步入正轨。在应用层面上,一系列优秀的


STEM


课程和教学活动案例涌


现出来。



1.3.2


国内研究现状评述





2012


年以来


,< /p>


国内相关研究主要集中在


STEAM


教育 的概念辨析、


课程研究、


教学模式




及实施案例等方面。其中,杨晓哲等将


STEAM

< p>
教育与创客教育在概念起源、教育目标、教


育内容、


教育过程和师生关系的异同等方面进行了对比,


揭示了两者在课程设置、


评价体系、


资源整合和师生能力等方面面临的问题与挑战。李小涛等探究了< /p>


STEAM


教育的来源、目的、


课程及特 点等,


揭示了从


STEAM


教育到创客 教育的转变过程。


王娟等从搭建平台、


开展项目、


拓展领域、研发产品四个方面研究


STEAM


教育 应用现状,提出了“一个中心”、“两种机


制”、“三种资源库”、“四种技术和用户” 的


STEAM


教育应用创新路径。傅骞等在比较


STEAM


教育和创客教育起源和发展的基础上,发现创客教育对


STEAM


教育具有优化作用。




综上所述,国内研究已经借鉴发达国家


STEAM


教育的经验,分析了


STEAM


教育的背景


特点、目标取向以及实施现状,但对其教育活动设计的研究相 对薄弱。



1.4


选题的意义与研究价值




与全球范围内的其它国家相比,


我国的中小学生在应试教育的压力下 ,


他们的数学、



化其实己经打下了坚 实的基础,而科学、技术(信息技术、通用技术)和综合性学习等相关


课程,

< p>
也在紧锣密鼓的展开,但是在“应试教育”的形势下,


有些课程形同虚设,


学生的动


手能力与知识型学科之间的融合并无法共通,


导致其实国家层面上其实早已开始对


STEAM



育进行部署,


但是实施起来却难上加难。

尤其是在“人工智能”、


“大数据”及“互联网+”


的时代 背景之下,


如何针对学生性格个性特征、


能力水平参差、


偏好特长差异,


开展定制化、


精准推送的


STEAM


教育服务,


是现阶段提升学生逻 辑思维能力、


动手实操能力、


创新创造能


力的关键路径。


因此,


本课题“人工智能背景下小学


STEAM


课程建设理论与实践研究”将围


绕着 学生画像、


STEAM


课程内容建设、网络资源建设以及教学效 果评价四个重点展开研究,


综合


STEAM

教育理念,设计出符合我国国情的、适合小学生特点的


STEAM

< br>课程,为政府部


门、相关研究机构、教育机构开展课程改革提供一定的参考依据。




2.


课题 理论依据、研究目标、研究内容、研究假设、创新之处。



2.1


课题理论依据




本课题主要依据


STEAM< /p>


教育理论,采用跨学科的方法融会贯通科学、


技术、工程、艺术< /p>


和数学五大领域,


注重学习内容与现实世界的联系,


引导学生通过协作和实践的学习方式形


成终身学习的能力和意识,以适应快速 发展的社会生活和专业领域。



2.2


研究目标



< br>本课题以小学


STEAM


课程为研究对象,


根据学生画像结论,


匹配设计小学


STEAM


课程内


容;在此基础上,开展


STEAM


课程资源库、开放课程库和智能校园建设;最后,运用云平台


和大数 据分析构建课程评价体系,并运用实验调查法对比学生在学习能力、思维逻辑能力、


创新 创造能力、


团队协作能力、


问题解决能力等方面的差异,


提出优化


STEAM


课程的方法与

< p>
路径。



2.3


研究内容



< br>(


1



STEAM


教育的理论框架研究



通过文献研究,了解


STEAM


教育的内涵与特点、


STEAM


教育的目的与作用、


STEAM< /p>


教育


的参与对象;


构建

< br>STEAM


教育框架、


明确


ST EAM


教育活动要素的设计与流程设计;


探讨

< br>STEAM


教育的教学方法,为我校开展


STEAM


课程建设实践提供了强有力的思想引领。





2


)学生画像研究

< br>



画像是人工智能、大数据技术的重要应用之一


,


其目标是在多维度上构建针对用户的


描述性标签属性。


本课题研究将构建以观察力、


认知力、


注意力、


思维力、


创造力、


持久力、


记忆力等指标的学生画像模型,


对学生进行聚类分析。


利用这些 标签属性


,


对学生多方面的


真实个人 特征进行描绘勾勒,


并匹配相应的定制化、


精准推送的


STEAM


课程,


针对性的开展


STEAM


课程教学。



-


-


-


-


-


-


-


-