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
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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
《新一代人工智能发展规划》
，
提出到
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，
在
2017
年
《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，
由
STEM
转变而来，
即开展以科学<
/p>
(Science)
、
技术
(Technology)
、
工程
(Engineering)
、数学
(Mathema
tics)
为主的课程，后来又把艺术
(Arts)
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
教
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
(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
年
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，
对
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
自
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
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、
理
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，
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
教
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
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。