《人工智能时代高中信息科技课程“双螺旋”教学模式构建》开题报告

《人工智能时代高中信息科技课程“双螺旋”教学模式构建》开题报告

一、选题背景与意义

政策与技术背景

课标导向：2022年《信息科技课程标准》提出"数据、算法、网络、信息处理、信息安全、人工智能"六大逻辑主线，强调"科技与伦理并重"。

现实困境：当前教学存在"三重失衡"：

知识技能与价值引领失衡：编程教育重代码实现轻社会影响评估

个体学习与协作创新失衡：项目式学习流于形式，缺乏真实问题驱动

技术应用与批判反思失衡：AI工具使用缺乏伦理讨论框架

时代挑战：生成式AI普及引发青少年信息甄别、数字身份认知等新型素养需求。

研究意义

理论价值：构建"技术实践-伦理反思"双螺旋教学模型，完善信息科技课程育人体系。

实践价值：开发跨学科项目案例与智能评价工具，破解"核心素养落地难"问题。

社会价值：培养兼具技术创新能力与社会责任感的数字公民，应对AI伦理挑战。

二、国内外研究现状

国内研究

计算思维培养：华东师大团队开发"问题拆解-抽象建模"阶梯训练体系。

课程整合实践：深圳中学"AI+SDGs"项目联结人工智能与可持续发展目标。

现存问题：伦理教育多停留于理论说教，缺乏与技术实践的深度融合。

国外研究

技术伦理教育：MIT媒体实验室"道德机器"项目通过情境模拟训练AI伦理决策。

评价创新：欧盟"DigComp 2.2"框架将"批判性反思"列为数字能力核心维度。

本土化瓶颈：西方个人主义伦理观与我国集体主义价值体系存在文化张力。

三、研究内容与方法

核心研究内容

"双螺旋"模型建构：

技术实践链：设计"真实问题→算法实现→系统部署"三阶项目（如"校园垃圾分类智能督导系统开发"）

伦理反思链：配套"影响预判→冲突辩论→方案迭代"反思工具（如"AI偏见检测工作纸""数据隐私影响树状图"）

支持系统开发：

课程资源包：编制《高中信息科技跨学科项目案例集》（含12个主题，覆盖智慧城市、生物基因等领域）

智能评价平台：搭建"双轨评估系统"（技术代码自动评分+伦理讨论NLP语义分析）

研究方法

设计型研究：遵循"理论原型→教学设计→实施修正"迭代路径，在5所高中开展三轮实验。

学习分析技术：利用GitHub代码提交记录分析协作模式，通过论坛发帖情感分析追踪伦理认知发展。

跨学科协同：联合哲学教师开发技术伦理辩论框架，引入"技术社会建构论"批判视角。

对比实验法：设置传统班（纯技术教学）与实验班（双螺旋教学），追踪两年素养发展数据。

四、预期成果与创新点

预期成果

实践成果：

《高中信息科技"技术-伦理"双螺旋教学指南》（含教学设计模板、评价量规）

开源项目库（10个可复制的AI伦理实践项目，附数据集与教学视频）

理论成果：

发表论文《解耦与重构：技术实践与伦理反思的课程融合机制研究》

开发《中学生AI伦理认知发展水平测评工具》（常模参照版）

创新点

范式突破：首创"做中学"与"思中做"交替深化的双螺旋教学逻辑。

评价创新：建立"技术可行性×社会合意性"二维项目评估矩阵。

资源开源：构建可扩展的"AI伦理挑战赛题库"，支持全国师生共创更新。

五、研究计划与进度

阶段 时间 主要任务 成果形态

1.理论建构 2024.09-2025.02 完成文献研究与模型设计，制定伦理辩论框架 理论模型白皮书

2.资源开发 2025.03-2025.08 开发6个跨学科项目案例，搭建评估平台原型 案例集1.0、平台α版

3.教学实验 2025.09-2026.06 开展三轮行动研究，采集1000份学生作品 实验数据库、修正模型

4.成果推广 2026.07-2026.12 举办全国信息教师工作坊，开源项目库 教学指南2.0、开源平台

六、参考文献

中华人民共和国教育部.《信息科技课程标准（2022年版）》[S]. 人民教育出版社,2022.

任友群.《计算教育：从理念到实践》[M]. 华东师范大学出版社,2021.

刘德建.《人工智能教育研究》[M]. 科学出版社,2023.

Floridi, L. The Ethics of Information [M]. Oxford University Press,2013.

Wing, J.M. "Computational Thinking's Influence on Research and Education"[J]. Nature,2021.