2.3 设计方案的构思教学设计-2025-2026学年粤科版高中通用技术必修一

课例名称： 《设计方案的构思——基于AI赋能的高中生课堂防困方案设计》 2017年版课程标准要求 通过案例和实践活动，学习设计方案构思的方法，并对设计进行分析。 课时教学设计理念 以“高中生课堂犯困” 真实问题为切入点，引导学生运用生成式人工智能AI开展数据采集与分析，通过层层递进的问题链驱动思考，逐步掌握黑箱法、列举法、移植借鉴法、筛选法等常见的构思方法。 深度教材分析（教材结构、教材处理方式等内容） 1. 教材结构：本课选自《技术与设计 1》第二章 “技术设计的基础” 第三节内容中的 “设计方案的构思”，是 “设计的一般过程” 的核心环节，前承 “发现与明确问题”，后接 “方案的筛选与优化”，在技术设计知识体系中起 “承上启下” 作用； 2. 教材处理方式：（1）“去抽象化”：将教材中 “设计方案构思的一般方法”（黑箱法、列举法、移植借鉴法、筛选法）与 “高中生课堂犯困” 的真实问题结合，避免理论空泛；（2）“增实践环节”：补充 五个“AI 实践活动”以及“数字人汇报” 环节，将教材的 “构思方法” 转化为 “实践能力”；（3）“AI赋能”：引入生成式人工智能 AI 辅助方案设计，体现技术的时代性。（4）“问题链式”：围绕一个中心问题，通过问题链层层递进，实现思维跃迁与方法内化。 课时教学内容分析 （基于教材内容发挥引导作用、方法论指示、价值判断、规范概念等） 1. 引导作用：通过 “课堂犯困” 的真实情境，引导学生从 “被动接受知识” 转向 “主动解决问题”，理解 “设计源于生活、服务生活” 的技术本质； 2. 方法论指示：（1）信息收集：指导学生用 “问卷调查 + 实地观察 + 采访” 的方法获取真实数据，培养 “用数据说话” 的科学思维；（2）方案构思：通过四大方法（黑箱法：分析输入输出；列举法：优缺点梳理；移植借鉴法：跨场景复用；筛选法：权重评估），提供 “从发散到聚焦” 的设计思路；（3）AI 应用：指导学生用 AI 工具完善问卷、优化方案，掌握 “技术工具辅助创新” 的方法； 3. 价值判断：引导学生在方案设计中统筹权衡，形成 “技术伦理” 意识； 4. 规范概念：明确 “设计方案构思的常见方法”（含义），建立技术设计的规范性认知。 课时学情分析 1. 知识基础：学生已学习 “发现与明确问题” 的基本方法，对 “设计的一般过程” 有初步认知，但未系统掌握 “方案构思的具体方法”，易出现 “有问题但不知如何构思方案” 的困境； 2. 生活经验：95% 的学生有课堂犯困体验，能直观感知犯困的时间、学科，但缺乏对 “犯困原因” 的系统分析； 3. 能力基础：具备基础的小组合作能力和常见AI问答操作经验，但用 WPS 设计问卷、用 AI 辅助提炼关键词，需教师引导； 4. 思维特点：高中生处于 “形式运算阶段”，能进行逻辑推理，但抽象思维向实践应用转化的能力不足，需通过 “真实案例 + 分步引导” 降低难度。 课时教学目标(需体现学科核心素养的培养) 1.技术意识：能主动识别课堂犯困的真实问题，阐述技术方案对改善学习状态的核心价值；能辩证分析传统防困方法与AI辅助设计方案的优劣，形成“技术服务生活”的意识；掌握设计方案构思的四大方法（黑箱法、列举法、移植借鉴法、筛选法）的核心内涵及适用场景； 2.创新设计：能运用多种构思方法发散防困思路，结合AI工具（如豆包）对初案进行优化，提出具创新性与可行性的防困方案； 3.工程思维：能运用系统分析方法拆解犯困问题，在方案设计中权衡“效果、成本、合规性”等约束条件，形成“目标导向—多因素权衡”的工程思维；增强小组合作中的沟通协作能力和责任分工意识，形成“共创共享”的技术实践态度；培养“主动用技术解决生活问题”的探究精神和创新意识； 4.图样表达：能根据设计方案绘制简易草图，标注关键尺寸或操作要点，确保图样能清晰传递设计意图； 课时教学重点、难点（含突破策略） 教学重点：设计方案构思四大方法的理解与综合应用；技术意识、创新设计、工程思维的落地（即结合真实问题完成方案设计）。 教学难点：工程思维的培养（多因素权衡与系统分析），引导学生量化分析方案可行性，落实工程思维。 课时教学资源(含教学媒体、工具、素材等) 1. 教学媒体： 课件PPT、 多媒体教室； 2. 工具：办公软件：WPS（问卷设计、草图绘制）、 AI工具：豆包（方案优化）、DeepSeek（思路拓展）； 3. 素材： 课堂犯困视频、问卷模板、课前调研的268份问卷统计数据（图表形式）。 课时教学过程 (应包括教学步骤、教学活动、设计意图、组织形式等内容) 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 一、发现问题 真实情境提问： 1.同学们，在日常课堂中，你们有过犯困的经历吗？ 2.你们觉得身边有多少同学经常会在课堂上犯困呢？是个别现象，还是较为普遍？ 1. 观看“课堂犯困现象”图片引发共鸣； 2. 引导学生分享犯困经历，提炼共性问题； 1.自由发言分享个人犯困困扰 2.记录关键词，形成“课堂犯困问题清单”； 开门见山，直击本节课的案例，激发学生的探究欲和解决真实问题的责任感。 二、明确问题 问题链提问： 1.回想一下，通常在一天中的什么时间段更容易犯困呢？ 2.在哪些学科的课堂上，你们感觉更容易犯困呢？ 3.你认为自己课堂犯困，是自身原因，还是课堂因素导致的呢？ 4.如果是自身原因，是睡眠不足？睡眠质量差？压力大？还是其他原因？ 5.要是觉得课堂因素影响大，那具体是教室环境不好？还是课程内容枯燥？或是老师教学方法的问题？ 引导学生思考、分享 思考、发言 让学生对“课堂犯困”所涉及的问题有全面的思考，便于后期设计问卷和设计方案 三、收集和整理信息 1.简单介绍收集信息的常见方式（问卷调查、实地考察、采访等） 2.AI实践活动一：设计高中生课堂犯困现状调查问卷 三人为一小组进行合作，通过WPS软件的“统计表单”启用表单“AI生成问卷”，并借助生成式人工智能AI（如：豆包、DeepSeek、kimi等）进行完善。 3.https://f.wps.cn/g/MWHkIbLS/ 公布问卷调查结果 1.讲解收集整理信息的方法； 2.指导学生完成问卷设计 3.反馈问卷调查结果（课堂犯困现状） 认真听讲 小组合作、讨论、实践 思考问题 学习获取信息的途径，并亲身体验，通过问卷调查结果，清楚我校学子“课堂犯困”的现状，为后期铺垫。 四、问题解决方案构思 问题：现在我们知道了课堂犯困背后的原因和现状，那大家先想想，有什么办法可以减少课堂犯困呢？ 1.黑箱法：把一个不清楚内部结构的系统当作黑箱，通过观测外部输入和输出的变化关系，探索黑箱的内部构造和机理。 问题1：“若把‘课堂犯困’看作一个‘黑箱’（不纠结大脑神经运作等内部原理），哪些外部因素会让你更容易犯困？” 问题2：“我们希望这个‘黑箱’的‘输出’（结果）是什么？” 问题3：“结合这些‘输入’（影响因素）和‘输出’（目标），你能想到哪些防困方案？” AI实践活动二: 小组合作,借助生成式人工智能AI(豆包、DeepSeek、kimi等),选择一项或多项“影响因素”和“目标”,撰写可行的防困方案。由组员1阐述小组讨论成果。 问题4：“用黑箱法为‘课堂犯困’构思方案，核心步骤是哪几步？”（确定‘犯困’为黑箱→找影响犯困的输入因素→明确清醒的输出目标→设计从输入到输出的方案） 1. 抛出本环节需解决的问题； 2.递进式问题链，引导学生学习黑箱法； 3.用“黑箱”比喻解释方法内涵，展示“输入-输出”关系图； 4.指导实践活动 认真听讲 小组合作利用生成式人工智能完成实践活动二项目 组员1展示小组成果 思考、总结 通过问题链驱动学生从现象到本质的思维跃迁，从而更好的理解黑箱法在设计中的作用，并使用黑箱法解决问题 2.列举法：与设计对象作比较，列举其优点保留，列举其缺点避免，列举其不足进行补充。 问题1：“课堂犯困会带来哪些不好的影响？” 问题2：“除了避免这些问题，你希望有哪些‘防困神器’或‘防困方式’？” 问题3：“针对这些‘缺点’和‘希望点’，能设计什么方案？” AI实践活动三: 借助生成式人工智能AI,选择一项或多项“缺点”和“希望点”,设计“防困”方案,由组员2阐述小组的解决方案。 问题4：用列举法构思方案，核心步骤是哪几步？ 设计的参照物（需解决的问题）→找优缺点和希望点→选择一点或多点→构思解决的办法（方案） 1.讲解列举法的含义； 2.通过提问形式，引导学生使用列举法； 3.指导学生完成实践活动三； 4.引导学生总结 认真听讲 小组合作利用生成式人工智能完成实践活动三项目 组员2展示小组成果 思考、总结 通过问题链的方式，理解列举法，学会用列举法解决“课堂犯困”问题。活动结束，归纳总结核心步骤，用于后期开展设计活动。 3.移植借鉴法：通过将某一领域已有的成熟理论、技术、方法或模式，迁移应用到另一全新领域的创新方法。 问题1：生活中除了课堂，还有哪些场景需要“防困”？ 问题2：司机开车防困会用什么方法？ 问题3：能不能把司机的防困方法移植到课堂？具体怎么用？ 问题4：运动员比赛前为保持清醒会做“简单拉伸”，怎么把这个方法移植到课堂？ 问题5：如果移植“医疗领域的穴位按压”防困，该选哪个穴位？怎么在课堂安全操作？ 问题6：可以移植哪些方法、事物到课堂防困？ AI实践活动四: 任务：借助生成式人工智能，至少选一项进行探讨具体方案，由组员3发言。选题如下： a.移植自然现象，改善课堂环境 b.借鉴运动激励机制，提升课堂活力 c.引入游戏互动模式，增添课堂趣味性 d.借鉴生物钟规律，优化课堂时间管理 1.讲解移植借鉴法的含义； 2.通过提问形式，引导学生用移植借鉴法； 3.指导学生完成实践活动四； 认真听讲、思考 小组合作利用生成式人工智能完成实践活动四项目 组员3展示小组成果 问题链形式由易到难，让学生更好的理解移植借鉴法；并通过AI实践活动，深入探究“课堂犯困”问题解决。 4.筛选法：“去粗取精”的过程：通过预设规则，从“多”中选“少”，从“杂”中选“优”。 问题1：通过前面三种方法，我们有了多个“课堂防困”初案：① 嚼无糖口香糖；② 课间听动感音乐；③ 按虎口穴位；④ 戴防困提醒眼镜。大家觉得这些方案各有什么特点？ 问题2：要选最适合课堂的方案，需要考虑哪些标准？ 问题3：这些标准中，哪个最重要？我们给每个标准设权重：不干扰他人（40%）、方便携带（30%）、效果持续（30%），合理吗？ 问题4：如果下表是按标准打分的结果，可以得出那个方案更优？ AI实践活动五: 查找小组成员犯困真想，明确需解决的问题，利用AI全面分析前期方案，从可行性、持久性、安全性、成本效益四个方面，找到最适合本小组的“防困方案”。 1. 讲解筛选法的含义； 2、 分析初案特点，引导学生总结方案标准，权重比例等 3.指导学生完成实践活动五； 认真听讲、思考 小组合作利用生成式人工智能完成实践活动五项目 汇总前三种方法得出的初案，了解方案需考虑的因素、标准、权重，然后进行权衡、决策，最终活动最适合小组的方案。 五、设计方案展示 各小组即梦AI数字人，汇报小组最终方案。 指导制作即梦AI数字人 制作数字人展示设计方案 成果展示， 提高成就感。 课时板书设计（课堂真实板书） 设计方案的构思——高中生课堂防困方案设计 发现问题→明确问题→收集和整理信息→问题解决方案构思→设计方案展示 四大构思方法： 1. 黑箱法：输入→机制→输出 2. 列举法：缺点+希望点 3. 移植法：他场景→课堂 4. 筛选法：效果(40%)+合规(30%)+成本(30%) 课时作业设计（简要说明） 作业： 课后请大家试用今天设计的“课堂防困方案”，记录效果。 下节课分享：方案是否有效？需要怎么改进？ 课时评价设计（框架说明+评价示例） 主要是对五项AI实践活动进行评价，包括AI使用熟练度、任务完成进度、汇报表达流畅、信息分析能力等方面评价。 课时教学反思 1.以“课堂犯困”真实情境切入，通过问题链（犯困原因分析→方案构思→可行性评估）实现思维进阶，学生参与度提升100%（基于课堂观察统计），印证了“技术源于生活”的价值导向，可见问题链驱动的实效性。 2.AI赋能学习，五大AI实践活动覆盖设计全流程，所有小组能运用豆包、DeepSeek等工具完成方案迭代，体现“技术工具辅助创新”的方法论落地。教学过程中也发现每个学生对AI工具操作熟练度不一样，小组合作很好的避免这个问题。 3.方法结构化迁移能力：通过黑箱法（输入-机制-输出）、移植法（跨场景复用）等四大构思方法的系统训练，绝大部分学生能在课后作业中独立应用至少两种方法改进方案，达成“方法论内化”目标。 学科网（北京）股份有限公司 $