基于项目式学习的聋校高中人工智能课程设计与实施

一、课题的核心概念及课题名称整体解读

（核心概念界定要清晰、准确，阐释本课题的操作性定义。课题名称整体解读需限定研究范围，明确研究含义，说明课题研究方向和角度）

①人工智能课程：本课题中，我们将人工智能课程定义为：人工智能课程是依据听障学生认知特点和高中信息技术课程标准，引导学生了解人工智能的概念，感悟人工智能对学习生活的影响，体验人工智能应用，探索人工智能原理，遵守人工智能伦理规范，创造简单智能系统的一门课程。

②项目式学习：本课题中，我们将项目式学习界定为：教师指导学生在真实情境中发现问题，以解决问题为导向，融合人工智能课程教学内容，通过规划符合听障学生认知特点和需求的项目方案，搭建切合听障学生能力的支架，引导学生开展项目合作探究、实践操作，最终解决问题并展示、分享、评价项目成果。

基于项目式学习的聋校高中人工智能课程设计与实施研究是指依据国家高中信息技术课程标准，明晰聋校高中人工智能课程目标，有机整合高中人工智能课程教学内容，建设切合高中听障学生的认知特点的项目式课程资源。以项目式学习为抓手，通过具体的项目方案设计、可视化情境创设、阶梯式支架搭建、渐进式活动组织、生成式项目评价等策略，引导聋校高中听障学生在真实化、趣味化、可视化的项目中了解人工智能的发展与概念，感悟人工智能对学习生活的影响，体验人工智能应用，探索人工智能原理，遵守人工智能伦理规范，创造简单智能系统，形成聋校高中人工智能课程项目式实施的有效策略，建构适于聋校高中人工智能课程的教学模式，有效促进听障学生信息意识、计算思维、数字化学习与创新及信息社会责任四大核心素养（图1）的提升。

图1  人工智能课程核心素养解读

二、研究背景与研究意义

（为什么开展研究？在教育教学情境中遇到了什么亟需解决的问题？阐述要突出研究的实践性）

随着信息时代的飞速发展，人工智能以惊人的速度向我们走来，人类社会正加速进入一个万物智能的新时代。开展人工智能教育是时代赋予的使命，受到国家的高度重视。2017年，国务院在《新一代人工智能发展规划》中提出：“在中小学设置人工智能相关课程， 逐步推广编程教育”。2018年，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，明确要求完善课程方案和课程标准，使中小学人工智能和编程课程内容能充分适应信息时代、智能时代发展需要。2020年，教育部在《2020年教育信息化和网络安全工作要点》中指出：继续推进中小学人工智能教育课程建设、应用与推广工作。在信息时代的推动下，在国家相关政策的指引下，探索中小学人工智能教育，开展人工智能课程建设具有重要意义。

国家对特殊教育的发展规划同样提及了人工智能技术的应用。2021年12月，国务院办公厅发布《“十四五”特殊教育发展提升行动计划》中提出：鼓励有条件的地方充分应用互联网、云计算、大数据、虚拟现实和人工智能等新技术，推进特殊教育智慧校园、智慧课堂建设。在聋校，如何通过开设人工智能课程，培养学生的信息技术核心素养，从而帮助听障学生适应信息化时代的发展，立足于信息社会，亦是具有重要意义的课题。

然而，从认知特点角度，听障学生信息获取通道缺失、语言发展滞后、抽象思维相对薄弱。从成长环境角度，听障学生长期处于聋校环境中，与社会形成无形的交往屏障。这均是开展人工智能教学的不利因素。如何依据听障学生的认知特点和需求设计人工智能课程？如何利用项目式学习方式实施人工智能课程？是亟待研究的问题。因此，针对高中听障学生特点，依据可视化、重体验、重创新的原则，建设切合学生的认知特点的项目式课程资源，形成聋校高中人工智能课程项目式实施的有效策略，建构适于聋校高中人工智能课程的教学模式，从而有效地促进高中听障学生信息技术核心素养的发展，助力学生更好地适应信息社会发展恰是本课题需要研究与解决的真问题。

三、国内外同一研究领域现状

（已有研究的历史现状、发展趋势及其特点与不足，已有的研究结论对本研究的启示）

（1）人工智能课程研究现状

人工智能(Artificial Intelligence)是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的综合性学科。随着信息技术的发展，各国都将其视为提升国家竞争力的重要力量，并逐步在基础教育阶段开展人工智能课程教学，着力于人工智能知识的普及和人工智能人才的培养。

我国于2003年逐步推行中小学人工智能教育，2017年我国颁布《新一代人工智能发展规划》后，人工智能课程受到了高度的关注，相关教学内容逐步渗透在信息技术课程、STEM课程及创客课程中。同年，《普通高中信息技术课程标准(2017年版)》将“人工智能初步”列为选择性必修模块，分为人工智能基础、简单智能系统开发、人工智能技术的发展与应用三部分内容，将人工智能课程上升到国家意志层面。我们通过知网检索到人工智能课程相关论文2175篇，其中中小学人工智能课程相关论文为 494篇，在人工智能课程核心素养方面。中小学人工智能课程指南课题组提出智能意识、智能思维、智能应用与创造、智能社会责任四要素。王本陆等人认为培养学生的创造力、人文素养、计算思维是人工智能课程的价值旨归。 在人工智能课程设计方面，谢忠新等人从小学、初中、高中三个学段对人工智能课程内容进行了详细的梳理。中小学人工智能课程指南确立了“人工智能概念与历史”、“人工智能应用与技术”、“人工智能感知与数据”、“人工智能方法与实现”、“人工智能伦理与社会”五大主题。从人工智能课程实施方面，郑妍、周倩等人在分析人工智能课程实施利弊的基础上提出“有意义讲授 + 项目式学习”教学模式。曹维娜基于知识整合（KI）模型构建了人工智能教学模式框架，并证明了其有效性。此外，学习评估方式的改革也是当前研究的重点。传统的笔试和机考已逐渐向项目式评估、同行评审和实践操作等多元化评估方式转变，以更全面地评价学生的综合能力。上述研究给本课题的开展提供了借鉴和参考。然而，人工智能课程的推广和实施也面临一些挑战。高宇在《中小学人工智能课程研究的文献梳理与分析》一文中指出以下问题：研究者合作意识较为薄弱，跨机构合作研究少；课程定位模糊；课程内容分散，尚未形成一体化的课程内容体系。上述研究成果，为我们进一步设计、实施聋校人工智能课程提供了依据与参考。

（2）项目式学习研究现状

项目式学习(Project-based Learning)起源于美国教育家威廉.克伯屈提出的设计教学法，他将完成一项“设计”划分为确定目的、制订计划、执行操作和评估结果四个环节，其观点奠定了20世纪美国教育的方法论基础，项目式学习在此基础上历经了百年的发展和变革后，逐步在欧美国家盛行。自 2001年起，国内逐步开展项目式学习的实践研究活动。高中信息技术课程标准中指出，基于项目的学习是指学生在教师引导下发现问题，以解决问题为导向开展方案设计、新知学习、实践探索，具有创新特质的学习活动。李玉霞认为，“项目式学习”是指教师依据课程标准，综合考虑学生的经验设计驱动问题，学生运用已有知识经验浏览相关资源，确定主题和子问题，开展主题探究活动，通过精心设计最终作品，展示探究成果。虽然对于项目式学习的定义阐述不尽相同，但均体现出项目式学习所具有的真实情境、问题驱动、合作探究、成果输出等重要因素。

赵永恬在《项目学习研究综述》一文中采用文献分析法，以中国知网为数据来源，检索出 2015 年—2018 年间约 442 篇文献，并采用文献计量法，分别从时间、来源、被引频次等角度进行了 文献分析，发现：通过关键词共现频率聚类出的研究热点分别为创客、基于问题的学习、教学改革、评价量规。同时指出现有研究存在四项不足：1.研究领域尚未铺开，2.重复性研究较多、深度不够，3.评价研究不足，4.对项目学习过程的支持研究不足。

本人通过知网检索项目式学习的相关论文3898篇，中小学项目式学习的相关论文为1295篇，研究覆盖普通教育、职业教育及特殊教育领域，其中与聋校相关的项目式学习相关论文为12篇，可见在聋校开展项目式学习研究成果极少。通过检索，我们还发现项目式学习在语文、数学、信息技术等全学科落地生根，各个学科都在关注和实践项目式学习。通过检索发现，人工智能课程项目式学习相关论文为69篇，多集中在人工智能课程教学模式及研究具体的教学案例的研究，为本课题的发展提供了一定的参考和借鉴价值。然而，通过知网以听障（聋校）、项目式学习（项目学习）、人工智能课程（人工智能）为关键词搜索，检索到论文0 篇，上述搜索结果表明本课题研究具有一定创新性和独特性。

通过对人工智能课程与项目式学习的相关研究文献的梳理，我们发现：上述研究科学界定了人工智能课程、项目式学习的基本概念，阐述了其内涵、核心价值及应用模式，为本课题的研究提供了可靠的依据，更为我们针对高中听障学生的认知特点，确定人工智能课程培养目标，建构人工智能课程项目化资源、形成人工智能项目式教学模式提供了方法指导与策略借鉴。

四、课题研究的目标

（概括地说明研究要解决的问题，指明课题研究想解决的特定问题）

   本课题研究试图达成的目标有以下四点：第一，依据课标和听障学生的认知特点确立聋校人工智能课程各项目学习主题，梳理出人工智能各项目教学内容，明确各项目需达成的具体教学目标及核心素养培养目标。第二，依据确定的项目主题，建构出相关的可视化学习资源。第二，通过项目实施，生成聋校人工智能课程项目式学习有效策略。第四，形成聋校人工智能课程评价体系。

五、课题研究内容、方法及过程

（说明为了达成研究目标需要研究哪些内容，表述具体准确；说明采用何种相匹配的研究方法，并说清每阶段的研究安排，重点回答每一阶段需解决什么问题、准备怎么做等）

1. 课题研究内容

本课题的研究对象是聋校高一、高二年级的听障学生。本课题的研究主体是高一、高二年级信息技术课中的人工智能内容教学和人工智能校本活动课中的人工智能教学内容。图2展示了本课题的研究框架。

在项目式学习设计阶段，教师按照信息技术课程标准，分析听障学生的已知点、障碍点和发展点，充分利用人工智能软硬件资源，筛选、整合适于听障学生的人工智能教学内容，确定基于真实情境的、趣味化的项目学习主题和项目学习目标。在此基础上，教师搜集、制作贴合主题和学习内容的可视化资源，准备微视频、思维导图等可视化支架，充分思考项目实施策略，制作过程性评价和总结性评价量表。在项目式学习实施阶段，依据项目呈现—项目分解—项目探究—项目实施—项目评价环节，师生开展相应的活动，教师发布主题、分析目标、提供支架、观察支持、组织分享，是项目式学习的引导者、支持者。学生明确主题、问题分解、协作探究、实践创新、展示评价，是项目式学习的研究者、实践者。在项目实施阶段，利用电子档案袋、活动过程记录表等手段记录学生的学习状态，客观的评估学生的学习过程和学习目标落实情况，以促进学生的学习及改进课程实施方案。通过基于项目式学习的人工智能课程设计与实施，帮助学生在学习人工智能基础知识和应用技能的过程中，在感知、体验、探究、协作、应用、实践、创新的学习活动中，螺旋提升信息技术核心素养，实现知识迁移。

研究内容一：教学内容的研究

在普通高中信息技术课程标准的引领下，人工智能教材的研发逐渐呈百花齐放的态势，如中央电化教育馆编写的《人工智能》、华东师范大学出版的《人工智能基础》等，解决了教师无教材可用的问题，然而，现行的教材内容存在知识点生涩难懂、教材组织形式单一、缺乏项目指引等问题，并没有满足学生实践创新的需求，加之听障学生逻辑思维薄弱等认知特点的特殊性，如何从众多教材中选取、整合适合听障学生的教学内容是亟待研究的问题。

此外，如图3所述，本课题的研究主体分为两类，一是常规课程中的高一年级信息技术必修一“数据与计算”中的人工智能教学内容，以及高二年级的3D One AI课程的教学内容，旨在引导学生认识、感知、体验人工智能技术。二是校本活动课中的教学内容，通过“人工智能概念与历史”、“人工智能应用与技术”、“人工智能感知与数据”、“人工智能方法与实现”、“人工智能伦理与社会”五大主题的教学，引导学生进一步探究人工智能技术原理，实践创新，利用人工智能技术创造性的解决生活问题。因此，本研究试图通过遴选、整合教学内容，形成认识—感知—体验—探究—实践—创新的阶梯式学习模式，引导学生通过课程学习实现由感性到理性、由具体到概括、由形象到抽象的思维跨跃。

研究内容二：教学资源的研究

随着人工智能课程的全面展开，与课程相匹配的人工智能课程平台也层出不穷，目前科大讯飞畅言智人工智能平台被运用到我校人工智能课堂中，该平台资源丰富，具有较强的互动性和体验性。本课题研究试图以项目式学习的方式重整该平台资源，并依据听障学生的认知特点和学习需求对所需资源进行修改。此外，随着技术的不断推进，本课题将关注人工智能教学相关的新平台新资源，及时将适合聋校人工智能课程的相关资源整合到课题研究中。

除了整合人工智能课程平台资源，本人还将依据项目学习情境和听障学生认知特点建构新的项目化学习资源，包括课件、学件、微课等，以支持学生开展项目式学习。

研究内容三：教学策略的研究

  本课题试图研究项目式教学模式在聋校人工智能课堂的可行性及其与普校项目式教学中的存在的差异，同时探究将有意义的讲授和练习穿插在项目式教学中的必要性，此外，通过本研究，尝试在情境创设、问题设置、支架搭建、活动组织、项目评价方面形成切合听障学生认知特点和需求的教学策略，生成系统的具有聋校特色的项目式教学模式。

研究内容四：教学评价的研究

本研究试图采用质性评价+量化评价、过程性评价+总结性评价的方式开展教学评价。通过课堂观察、成果分享等方式，分析学生的学习行为，如讨论、展示、操作、协作等，建立学生日志，收集过程性学习数据；通过适当的调查问卷、纸笔测试、上机测试、评价量表等进行总结性评价，实现结果评价、过程评价和综合评价的有机统一。在评价形式上，采用学生自评、生生互评、教师总评的多元评价方式，重点考查学生学习过程中知识、能力和素养的变化发展情况，以检验学生的学习效果，从而进一步优化课程的教学策略，改进课程研究实践。

2. 课题研究过程和方法

①课题申报阶段（2024年3月—2024年5月）：运用文献研究法，深入了解国内人工智能课程项目式教学现状，理清核心概念，梳理研究思路，撰写课题申报书。

②课程设计阶段（2024 年5月—2024年9月）：运用问卷调查法和访谈法，对聋校学生掌握人工智能知识情况和项目式学习现状进行了解，明确研究起点；运用文献研究法和归纳演绎法，梳理和规划聋校人工智能课程项目式学习内容，初步建构项目资源，初步生成项目式教学实施策略，设计基于项目式学习的聋校人工智能课程。

③课程实施阶段（2024年9月—2025 年6月）：运用行动研究法，依据项目呈现、项目分解、项目探究、项目实施、项目评价流程，在此过程中，注重真实情境创设、可视化支架搭建、问题引导、过程性评价等各环节中策略的落实，收集并整理实验数据，为策略的评估提供可靠的依据。

④中期小结阶段（2025 年6月—2025 年8月）：以量表评估和经验总结法，进行课题中期分析，针对存在的问题，改进人工智能项目式学习方案。

⑤ 课程验证阶段（2025年8月—2026 年2月）：运用行动研究法和比较研究法，结合改进的方案，进一步实施聋校人工智能课程项目式学习，收集并整理实验数据，开展有效性研究。

⑥ 总结研究阶段（2026年2月—2026年3月）：运用经验总结法，对研究材料进行整理分析，撰写研究论文和结题报告。

六、预期研究成果

（根据研究内容考虑阐述成果形式、成果名称。文本性研究成果的表述必须与课题名称、核心概念、主体内容高度相关）

本研究成果将为聋校信息技术教师、听障教育研究者提供真实的一手研究数据、学习资源与案例，为其他聋校后续开展相关研究提供参考和借鉴，起到一定的区域示范与辐射作用。

七、完成研究任务的可行性分析

（包括：①主持人的学术或学科背景、研究经历、研究能力、已有研究成果；②研究基础，包括围绕本课题所开展的文献搜集、调研和相关论文等；③完成研究任务的保障条件，包括研究资料的获得、研究时间的保障等）

①本人所在的学校是一所有九十多年历史的特殊教育学校，具有三十多年的聋人高中办学经验。该校是南京是创新教育标杆校、南京市人工智能培育校，为本课题的开展提供了良好的研究环境。此外，学校积极鼓励教师开展课题研究，如果本课题申报成功，学校将在力所能及的范围，在资源、经费与课时方面予以必要的支持。

②本课题主持人是教学经验丰富的聋校高中信息技术教师，南京市初中信息技术学科优秀青年教师，南京市五一创新能手，目前担任校信息技术学科教研组长。近年来撰写的专业论文发表、获奖近十篇。在课题研究上具有一定的经验，曾成功申报南京市第八期个人课题并顺利结题，相关研究成果获市级二等奖；参加省、市级集体课题两项，并顺利结题；目前参与国家社科基金一般课题《促进高中听障学生计算思维发展的项目式学习策略研究》的研究。此外，本人是我校南京市创新项目负责人、项目负责人、南京市特殊教育内涵建设培育项目负责人，有一定的经验和能力完成本课题的研究。

③本课题主持人长期在聋校一线开展信息技术教学实践，在课题研究上富有热情和主动性，能够合理安排课题研究进度，统筹资源，在时间、精力上保证顺利完成课题研究。

自2022年9月至今，围绕着项目式教学和人工智能课程教学，本人开展了一系列的文献研究和行动研究,取得了一定阶段性研究成果。

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