版豫科版高中通用技術選擇性必修9創造力開發與技術發明《第四章發明成果與專利》大單元整體教學設計[2020課標]一、內容分析與整合二、《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》分解三、學情分析四、大主題或大概念設計五、大單元目標敘寫六、大單元教學重點七、大單元教學難點八、大單元整體教學思路九、學業評價十、大單元實施思路及教學結構圖十一、大情境、大任務創設十二、單元學歷案十三、學科實踐與跨學科學習設計十四、大單元作業設計十五、“教-學-評”一致性課時設計十六、大單元教學反思一、內容分析與整合（一）教學內容分析《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》中，創造力開發與技術發明是選擇性必修模塊中的重要內容。本次大單元教學設計聚焦于豫科版高中通用技術選擇性必修9《創造力開發與技術發明》的第四章《發明成果與專利》，旨在通過本章內容的學習，培養學生的創新意識、創新思維和創新能力，以及尊重和保護知識產權的意識。本章內容共分為三節，分別是“發明成果的實現”、“創造成果的利弊分析與優化”和“知識產權保護與發明專利”。第一節“發明成果的實現”包括兩部分內容：一是創造成果的實現步驟，包括選題規劃、方案設計以及方案的評價與論證；二是創意設計和技術創新實踐活動，通過實踐活動來提升學生的創新能力和動手實踐能力。第二節“創造成果的利弊分析與優化”著重于引導學生對創造成果進行辯證分析，理解其兩面性，并提出防止產生負面影響的優化路徑和有效措施。通過這一節的學習，學生將學會如何全面、客觀地評價創造成果，并具備初步的優化設計能力。第三節“知識產權保護與發明專利”則側重于知識產權的保護意識和專利申請流程的教學。通過本節內容的學習，學生將了解知識產權保護的重要性，學會尊重他人的創造性成果，并掌握專利申請的基本方法和流程。（二）單元內容分析本單元內容緊密圍繞“創造力開發與技術發明”這一主題展開，旨在通過理論講解和實踐活動相結合的方式，全面提升學生的創新能力和實踐能力。具體內容分析如下：發明成果的實現：本節內容通過選題規劃、方案設計以及方案的評價與論證等步驟，引導學生逐步掌握創造成果的實現過程。選題規劃階段，學生需要學會從現實生活中尋找問題，確定具有創新性和實用性的選題；方案設計階段，則要求學生運用所學知識進行創造性設計，提出可行的解決方案；方案的評價與論證階段，則是對設計方案的全面檢驗和優化，確保方案的可行性和創新性。創造成果的利弊分析與優化：本節內容通過引導學生對創造成果進行利弊分析，培養其辯證思維能力和優化設計能力。學生需要學會從多個角度對創造成果進行全面評價，理解其優勢和不足，并提出針對性的優化措施。這一過程中，學生將逐漸掌握如何平衡創新性與實用性、如何避免創造成果可能帶來的負面影響等關鍵技能。知識產權保護與發明專利：本節內容聚焦于知識產權保護和專利申請流程的教學。學生將了解知識產權的基本概念和重要性，學會尊重他人的創造性成果，并掌握專利申請的基本方法和流程。通過本節內容的學習，學生將具備初步的知識產權保護意識和專利申請能力。（三）單元內容整合本單元內容在整合上注重理論與實踐相結合、知識與技能相融合的原則。具體整合策略如下：理論與實踐相結合：在理論講解的基礎上，通過實踐活動來加深學生對知識點的理解和掌握。例如，在“發明成果的實現”一節中，通過選題規劃、方案設計等實踐活動來提升學生的創新意識和創新能力；在“知識產權保護與發明專利”一節中，則通過模擬專利申請流程等實踐活動來增強學生的知識產權保護意識和專利申請能力。知識與技能相融合：在傳授知識的同時，注重培養學生的實踐技能和創新能力。例如，在“創意設計和技術創新實踐活動”中，通過引導學生運用所學知識進行創造性設計來培養其創新思維和動手能力；在“創造成果的利弊分析與優化”中，則通過引導學生對創造成果進行全面評價和優化設計來培養其辯證思維能力和優化設計能力。跨學科融合：本單元內容還注重與其他學科的融合與滲透。例如，在“發明成果的實現”一節中，可以引入物理、化學、生物等相關學科的知識來豐富設計內容；在“知識產權保護與發明專利”一節中，則可以結合法律學科的知識來講解專利申請的法律流程和注意事項等。二、《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》分解通用技術的核心素養目標是：（一）技術意識技術意識是指對技術現象及技術問題的感知與體悟，以及對技術規范和標準的理解與運用。在本單元教學中，技術意識的培養主要體現在以下幾個方面：對技術現象及技術問題的敏感性：通過引導學生觀察和分析現實生活中的技術問題，培養其對技術現象及技術問題的敏感性，使其能夠敏銳地捕捉到技術創新的契機。技術規范和標準的理解與應用：在方案設計、模型制作等實踐活動中，要求學生嚴格遵守技術規范和標準，確保設計作品的合理性和實用性。通過案例分析等方式加深學生對技術規范和標準的理解。技術倫理與道德意識的培養：在技術設計和創新過程中，注重培養學生的技術倫理與道德意識，使其能夠正確處理技術與人、自然、社會的關系，形成正確的技術價值觀和責任感。（二）工程思維工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思維。在本單元教學中，工程思維的培養主要體現在以下幾個方面：系統分析與整體優化：在方案設計階段，要求學生運用系統分析的方法對問題進行全面剖析，明確問題的制約條件和影響因素，并通過比較權衡來尋求最佳解決方案。注重培養學生的整體優化意識，使其能夠在設計過程中綜合考慮各種因素，實現設計作品的整體最優。結構與流程的設計能力：通過引導學生對設計作品的結構和流程進行精心設計，培養其結構與流程的設計能力。要求學生能夠準確理解結構和流程在設計中的重要性，并能夠運用所學知識進行科學合理的設計。風險評估與決策能力：在方案評價與論證階段，注重培養學生的風險評估與決策能力。要求學生能夠對設計方案進行全面的風險評估，識別潛在的風險因素，并據此作出合理的決策。通過模擬決策等實踐活動來提升學生的決策能力。（三）創新設計創新設計是指基于技術問題進行創新性方案構思的一系列問題解決過程。在本單元教學中，創新設計的培養主要體現在以下幾個方面：創新意識與創新能力的培養：通過引導學生關注現實生活中的技術問題，激發其創新意識，培養其創新能力。鼓勵學生勇于嘗試新的設計思路和方法，不斷探索和創新。創新思維與創造技法的應用：在創意設計和技術創新實踐活動中，注重培養學生的創新思維和創造技法應用能力。要求學生能夠靈活運用所學知識進行創造性設計，提出具有創新性和實用性的解決方案。設計方案的優化與改進：在方案評價與論證階段，注重培養學生的設計優化與改進能力。要求學生能夠針對設計方案中存在的問題和不足進行深入剖析，并提出針對性的優化措施和改進方案。通過不斷的優化和改進來提升設計作品的質量和水平。（四）圖樣表達圖樣表達是指運用圖形樣式對意念中或客觀存在的技術對象進行可視化的描述和交流。在本單元教學中，圖樣表達的培養主要體現在以下幾個方面：技術圖樣的識讀與繪制能力：通過教學使學生掌握常見技術圖樣的識讀和繪制方法，能夠準確理解圖樣所表達的信息，并能夠運用所學知識進行技術圖樣的繪制。圖樣表達與溝通交流能力：在方案設計和模型制作等實踐活動中，注重培養學生的圖樣表達與溝通交流能力。要求學生能夠運用圖樣清晰、準確地表達設計意圖和方案構思，并能夠與他人進行有效的溝通交流和協作。技術圖樣在創新設計中的應用：在創新設計過程中，鼓勵學生運用技術圖樣進行方案構思和表達。通過圖樣來表達設計思想和方案構思，有助于提升學生的創新思維和設計能力。通過圖樣交流也有助于促進學生之間的合作與分享。（五）物化能力物化能力是指采用一定的工藝方法等將意念、方案轉化為有用物品或對已有物品進行改進與優化的能力。在本單元教學中，物化能力的培養主要體現在以下幾個方面：工藝方法與技能的學習與掌握：通過教學使學生掌握常見的工藝方法和技能，如材料的選擇與加工、工具的使用與維護等。要求學生能夠根據設計需要選擇合適的工藝方法和技能進行模型制作和作品物化。動手實踐能力與創新能力的提升：在模型制作和作品物化等實踐活動中，注重培養學生的動手實踐能力和創新能力。鼓勵學生勇于嘗試新的工藝方法和技能，不斷探索和創新。通過動手實踐來提升學生的創新意識和創新能力。作品物化過程中的問題解決能力：在作品物化過程中，注重培養學生的問題解決能力。要求學生能夠針對物化過程中出現的問題進行深入剖析和有效解決。通過問題解決來提升學生的綜合能力和實踐水平。也要求學生在問題解決過程中注重總結經驗教訓，不斷完善自己的物化能力和實踐水平。三、學情分析（一）已知內容分析在進入《創造力開發與技術發明》第四章《發明成果與專利》的教學之前，學生已經通過前面的學習，掌握了通用技術課程的基礎知識，包括技術設計的一般過程、基本的設計原則和方法、常見的技術圖樣識讀與繪制等。特別是在選擇性必修模塊中，學生已經完成了“技術與設計1”和“技術與設計2”的學習，對技術設計的流程、結構、流程、系統、控制等核心概念有了較為深入的理解。學生還通過一些項目實踐和案例分析，積累了一定的技術實踐經驗和問題解決能力。在創造力開發方面，學生已經了解了創造力的重要性，以及創新意識、創新精神和創造性思維在技術發展中的作用。通過“創新思維與技法”單元的學習，學生掌握了一些基本的創造技法，如智力激勵法、設問法、聯想組合法等，并嘗試將這些技法應用于技術產品的創新設計中。（二）新知內容分析本章《發明成果與專利》的教學將進一步深化學生對創造力開發和技術發明的理解，引導學生將所學的理論知識應用于實際的技術發明創造中。教學內容主要包括以下幾個方面：創造成果的實現：學生將學習如何通過選題規劃、方案設計、方案評價與論證等步驟，將創新想法轉化為具體的發明創造成果。這一過程中，學生需要綜合運用多種知識，通過不斷的試驗和改進，解決技術難題，完成發明創造。創意設計和技術創新實踐活動：學生將通過實踐活動，體驗從發現問題、分析問題到解決問題的全過程，培養創新意識和創新能力。學生還將學習如何選擇合適的制造工具，設計制造流程，將創意轉化為實際的產品或模型。創造成果的利弊分析與優化：學生將對所創造的成果進行利弊分析，識別其優點和缺點，以及可能帶來的正面和負面影響。在此基礎上，學生將探索優化路徑和措施，改進發明創造成果，提高其實用性和社會價值。知識產權保護與發明專利：學生將了解知識產權的重要性，學習如何尊重和保護他人的創造性成果，同時掌握專利申請的方法和流程。這一部分內容將幫助學生樹立知識產權意識，為未來的技術發明創造提供法律保障。（三）學生學習能力分析通過前面的學習，學生已經具備了一定的技術設計能力和問題解決能力。他們能夠在教師的指導下，完成一些簡單的技術設計項目，并初步掌握了一些創造技法。要將這些知識和技能應用于實際的發明創造中，學生還需要進一步提升以下幾個方面的能力：綜合應用能力：學生需要將所學的技術設計知識、創造技法、知識產權保護等內容綜合應用于實際的發明創造中，這需要他們具備較強的綜合應用能力和跨學科整合能力。創新思維能力：發明創造需要學生具備敏銳的觀察力和豐富的想象力，能夠從不同角度思考問題，提出新穎的解決方案。學生需要進一步提升自己的創新思維能力，學會運用不同的思維方式和方法來解決問題。實踐能力：發明創造不僅需要理論知識的支持，更需要實踐經驗的積累。學生需要通過不斷的實踐活動，鍛煉自己的動手能力、操作能力和問題解決能力，將創意轉化為實際的產品或模型。團隊合作能力：在發明創造過程中，學生往往需要與他人合作，共同完成項目任務。學生需要具備良好的團隊合作能力和溝通能力，能夠與團隊成員有效協作，共同解決問題。（四）學習障礙突破策略針對學生在學習過程中可能遇到的學習障礙，教師可以采取以下策略來幫助學生突破難關：情境創設與問題導向：通過創設真實的學習情境和提出具體的問題，激發學生的學習興趣和求知欲。教師可以結合學生的生活實際和興趣點，設計一些與發明創造相關的項目任務，引導學生主動探索和解決問題。案例分析與示范引導：通過展示一些成功的發明創造案例，讓學生了解發明創造的過程和方法，感受發明創造的魅力和價值。教師可以通過示范引導的方式，向學生展示如何選題、如何設計方案、如何進行利弊分析等關鍵步驟，幫助學生掌握發明創造的基本流程和方法。實踐操作與反饋指導：通過實踐操作環節，讓學生親自動手進行發明創造活動，鍛煉他們的動手能力和問題解決能力。在實踐過程中，教師要及時給予學生反饋和指導，幫助他們發現問題、解決問題，不斷改進和完善自己的發明創造成果。團隊合作與交流分享：鼓勵學生進行團隊合作，共同完成項目任務。通過團隊合作，學生可以相互學習、相互啟發，共同提高。教師還可以組織學生進行交流分享活動，讓他們展示自己的發明創造成果，分享自己的經驗和體會，從而增強學生的自信心和成就感。資源整合與技術支持：充分利用學校和社會資源，為學生提供必要的工具、材料和設備支持。教師還可以借助信息技術手段，為學生提供豐富的學習資源和在線學習平臺，幫助他們拓寬視野、增長知識。通過以上策略的實施，教師可以有效地幫助學生克服學習障礙，提升他們的發明創造能力和綜合素養。教師還應關注學生的個體差異和學習需求，因材施教，為每個學生提供個性化的指導和支持。四、大主題或大概念設計本大單元的主題設計為“發明創造與專利保護：從創意到實踐”。圍繞這一主題，通過三個主要部分展開教學：發明成果的實現、創造成果的利弊分析與優化、知識產權保護與專利申請。本單元旨在通過理論學習與實踐操作相結合的方式，培養學生的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力，同時加強學生對知識產權保護的意識，引導學生從創意產生到實際發明，再到專利申請的全過程有深入的理解和實踐。五、大單元目標敘寫通用技術的核心素養目標：技術意識：學生能夠敏銳地感知技術問題，理解技術與人、自然、社會的關系，形成積極的技術價值觀和倫理觀。學生在發明創造過程中，能夠綜合考慮技術的安全性、可靠性、環保性和經濟性，形成科學、合理的技術決策能力。工程思維：學生能夠運用系統分析和工程思維方法，對發明創造項目進行整體規劃、設計和管理，解決實際問題。學生能夠通過模擬試驗、數學模型等方法，對技術設計進行性能和風險評估，優化設計方案。創新設計：學生能夠根據實際需求，運用創新思維和方法，提出具有創造性和實用性的設計方案。學生能夠熟練運用技術語言和圖樣表達設計思想，通過團隊合作，完成創新設計項目的開發和實施。圖樣表達：學生能夠準確繪制和識讀技術圖樣，包括機械加工圖、電路圖、流程圖等，用圖形化方式表達設計意圖。學生能夠通過圖樣表達，與團隊成員有效溝通，共同推進項目的實施。物化能力：學生能夠根據設計方案，選擇合適的材料和工具，完成模型的制作和產品的物化。學生在物化過程中，能夠注重細節，精益求精，提高產品的質量和可靠性。六、大單元教學重點發明成果的實現：重點培養學生的創新設計能力和圖樣表達能力，使學生能夠通過觀察、思考和團隊合作，提出具有創新性和實用性的發明項目。通過項目實踐，讓學生掌握從選題規劃、方案設計到成果物化的全過程，提高物化能力。創造成果的利弊分析與優化：引導學生對發明成果進行利弊分析，理解技術成果的兩面性，培養辯證思維能力。通過案例分析，讓學生掌握創造成果的優化路徑和措施，提高工程思維和解決問題的能力。知識產權保護與專利申請：增強學生的知識產權保護意識，理解專利申請的重要性和流程。通過模擬專利申請過程，讓學生掌握專利申請的基本方法和技巧。七、大單元教學難點創新思維的培養：如何激發學生的創新思維，引導學生從日常生活中發現問題，提出具有創新性的解決方案，是教學的難點之一。需要通過多樣化的教學方法和實踐活動，如頭腦風暴、案例分析等，激發學生的創新思維和創造力。圖樣表達與團隊合作：圖樣表達要求學生具備較高的空間想象能力和繪圖技巧，對于部分學生來說可能存在一定的難度。團隊合作要求學生具備良好的溝通能力和協作精神，如何在團隊中發揮每個人的優勢，共同完成項目，也是教學的難點之一。專利申請與知識產權保護：專利申請過程繁瑣且專業性強，學生往往缺乏相關經驗，容易感到困惑和無從下手。需要通過詳細的講解和模擬操作，幫助學生熟悉專利申請的流程和要求，增強他們的知識產權保護意識。教學策略與實施步驟第一部分：發明成果的實現選題規劃教學策略：通過案例分析，引導學生理解選題的重要性，掌握選題的原則和方法。實施步驟：分組進行市場調研，發現生活中的問題和需求。運用創造性思維方法，提出具有創新性和實用性的選題。編寫發明規劃書，明確產品的功能、性能、制造限制和使用限制等。方案設計教學策略：通過項目實踐，引導學生掌握方案設計的基本流程和方法。實施步驟：根據發明規劃書，進行功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計。繪制技術圖樣，用圖形化方式表達設計意圖。進行方案評審和優化，確保設計方案的合理性和可行性。成果物化教學策略：通過實踐操作，培養學生的物化能力和工匠精神。實施步驟：選擇合適的材料和工具，制作模型或原型。進行技術試驗和性能測試，驗證設計方案的可行性。對模型或原型進行優化和改進，提高產品的質量和可靠性。第二部分：創造成果的利弊分析與優化利弊分析教學策略：通過案例分析，引導學生理解創造成果的兩面性。實施步驟：對發明成果進行利弊分析，明確其優點和缺點。分析創造成果的市場機會和潛在威脅。提出改進和優化建議，提高創造成果的實用性和競爭力。優化路徑和措施教學策略：通過團隊合作和專家指導，探索創造成果的優化路徑和措施。實施步驟：分組討論創造成果的優化方案。運用價值工程法、最小費用法等方法進行方案評價和優化。根據優化方案進行改進和實施，驗證優化效果。第三部分：知識產權保護與專利申請尊重與保護創造性成果教學策略：通過講解和案例分析，增強學生的知識產權保護意識。實施步驟：講解知識產權的基本概念和重要性。分析侵犯知識產權的案例和后果。引導學生尊重他人的創造性成果，保護自己的知識產權。專利數據庫的網絡查詢和專利申請教學策略：通過模擬操作和專家指導，幫助學生掌握專利申請的流程和技巧。實施步驟：講解專利數據庫的使用方法和查詢技巧。模擬專利申請過程，包括撰寫專利申請文件、提交申請等。請專利專家進行指導和點評，幫助學生完善專利申請文件。通過以上教學策略和實施步驟，本大單元旨在培養學生的發明創造能力和知識產權保護意識，提高他們的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力，為未來的學習和職業發展奠定堅實基礎。八、大單元整體教學思路在教學《第四章發明成果與專利》這一單元時，我們需要全面考慮學生的通用技術核心素養目標，包括技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力。通過這一單元的教學，旨在培養學生的創新精神和實踐能力，讓他們掌握創造成果的實現步驟，理解創造成果的利弊分析，并學會尊重和保護創造性成果，進行專利申請。以下是大單元整體教學思路的詳細闡述。一、教學目標設定（一）技術意識理解技術的重要性：學生能夠認識到技術在現代社會中的重要地位，理解技術對人們生活、生產和社會發展的影響。形成技術倫理意識：學生能夠理解技術在創造過程中的倫理問題，尊重他人的技術成果，并認識到技術創新應遵守道德和法律規范。技術應用的評估：學生能夠評估一項技術發明對個人、社會和環境的影響，形成合理的技術選擇和使用意識。（二）工程思維系統分析能力：學生能夠運用系統分析的方法，對技術問題進行分解和綜合分析，明確問題的關鍵要素和制約條件。設計與優化能力：學生能夠根據設計要求，制定合理的設計方案，并通過反復迭代和優化，提高設計的合理性和可行性。風險評估與決策：學生能夠識別技術設計過程中的風險，進行風險評估，并基于評估結果做出合理的決策。（三）創新設計創新意識：學生能夠保持對新技術、新方法的敏感性和好奇心，敢于提出創新性的想法和解決方案。創新方法應用：學生能夠靈活運用各種創新方法，如智力激勵法、設問法、類比法等，進行技術發明和創新設計。創新思維培養：通過實踐活動，培養學生的批判性思維和創造性思維，提升他們解決問題的能力。（四）圖樣表達技術圖樣識讀：學生能夠識讀和理解各種技術圖樣，如圖紙、流程圖、控制系統方框圖等。技術圖樣繪制：學生能夠運用手工繪圖工具和計算機輔助設計軟件，繪制準確、規范的技術圖樣，表達設計構想。圖樣表達能力提升：通過不斷的實踐，提高學生的圖樣表達能力，使他們能夠清晰、準確地傳達設計思想和方案。（五）物化能力材料選擇與工具使用：學生能夠根據設計要求，選擇合適的材料和工具，掌握常見材料的屬性和加工方法。模型制作與裝配：學生能夠獨立完成模型或產品的制作和裝配，掌握基本的加工工藝和裝配技術。物化過程優化：學生能夠在物化過程中，不斷優化工藝流程和操作方法，提高制作效率和產品質量。二、教學內容與方法（一）教學內容本單元的教學內容主要包括創造成果的實現、創意設計和技術創新實踐活動、創造成果的利弊分析與優化、知識產權保護與發明專利等四個部分。具體內容如下：創造成果的實現：包括選題規劃、方案設計、方案的評價與論證等步驟。學生需要通過觀察生活、發現問題，確定選題，并編寫發明規劃書。然后，進行方案設計，包括功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計等。對方案進行評價與論證，確定最終方案。創意設計和技術創新實踐活動：學生需要綜合運用所學的創造思維、創造技法和創新工具，進行創意設計和技術創新實踐活動。通過實踐活動，體驗創新思想的具體化和方案物化過程中的復雜性和創造性。創造成果的利弊分析與優化：學生需要對所創造的成果進行利弊分析，提出防止產生負面影響的優化路徑和有效措施。通過辯證分析發明成果的兩面性，找到發揚其優點、避免其弊端的有效途徑。知識產權保護與發明專利：學生需要了解知識產權的重要性，學會尊重和保護創造性成果。掌握網絡查詢專利數據庫及資料的方法，通過模擬或實際操作，學會專利申請的方法。（二）教學方法項目式學習：通過項目式學習的方式，讓學生在完成具體項目的過程中，掌握創造成果的實現步驟和方法。教師可以設計一些與學生生活密切相關的項目，如“一升水可以讓小車跑多遠”、“汽水瓶蓋扳手”等，讓學生在實踐中學習。案例教學：通過案例分析，讓學生了解創造成果的利弊分析和優化路徑。教師可以選取一些典型的發明創造案例，引導學生分析案例中的成功經驗和不足之處，提出自己的改進意見。探究式學習：通過探究式學習，培養學生的創新意識和創新能力。教師可以提出一些開放性的問題或課題，鼓勵學生自主探究、自主設計，提出創新性的解決方案。合作學習：通過小組合作的方式，培養學生的團隊協作能力和溝通能力。教師可以將學生分成若干小組，每個小組負責一個項目或課題，小組成員之間分工合作，共同完成任務。三、教學過程與活動設計（一）教學過程導入新課：通過展示一些典型的發明創造案例，如計算機、互聯網、智能手機等，引導學生思考技術發明對人類生活的影響，激發學生的學習興趣。理論講授：對創造成果的實現步驟、利弊分析、優化路徑和知識產權保護等內容進行詳細的講解，讓學生理解相關概念和原理。實踐操作：組織學生進行創意設計和技術創新實踐活動，讓他們通過實際操作，體驗創造成果的實現過程。引導學生進行創造成果的利弊分析，提出優化方案。成果展示與評價：組織學生進行成果展示，讓他們展示自己的發明創造作品，并分享自己的設計思路和實踐經驗。然后，教師和其他同學對展示成果進行評價和反饋，提出改進意見。總結提升：對整個單元的教學內容進行總結回顧，強調創新精神和實踐能力的重要性。鼓勵學生繼續關注技術創新領域的發展動態，不斷提升自己的創新能力和實踐水平。（二）活動設計創意設計活動：組織學生進行創意設計活動，讓他們結合自己的生活經驗和興趣愛好，提出創新性的設計想法。然后，引導學生將想法轉化為具體的設計方案，并進行初步的實施和驗證。技術試驗活動：針對學生的設計方案，組織他們進行技術試驗活動。通過試驗，驗證設計的可行性和有效性，發現存在的問題和不足，并進行改進和優化。專利申請模擬活動：組織學生進行專利申請模擬活動，讓他們了解專利申請的流程和要求。通過模擬活動，讓學生熟悉專利申請的相關文件和表格填寫方法，為將來的專利申請做好準備。知識競賽活動：組織學生進行知識競賽活動，通過競賽的方式檢驗學生對本單元教學內容的掌握情況。競賽內容可以包括創造成果的實現步驟、利弊分析、優化路徑和知識產權保護等方面的知識。四、學業評價學業評價是檢驗教學效果的重要手段。在本單元的教學中，我們將采用多元化的評價方式，包括過程性評價和結果性評價相結合、自我評價和他人評價相結合、定性評價和定量評價相結合等。具體評價內容如下：過程性評價：主要關注學生在實踐活動中的表現，包括參與度、合作精神、創新意識、問題解決能力等方面。教師可以通過觀察記錄、小組討論、同伴評價等方式進行過程性評價。結果性評價：主要關注學生的學習成果，包括創意設計作品、技術試驗報告、專利申請模擬文件等。教師可以通過作品展示、報告撰寫、文件審查等方式進行結果性評價。自我評價：鼓勵學生進行自我反思和評價，讓他們對自己的學習過程和學習成果進行客觀的評價和總結。通過自我評價，培養學生的自我認知和自我提升能力。他人評價：包括教師評價、同伴評價和專家評價等。教師可以根據學生的表現和學習成果給予評價反饋；同伴之間可以相互評價，分享學習經驗和心得；專家評價可以邀請相關領域的專家對學生的作品和成果進行評價和指導。通過多元化的評價方式，可以全面、客觀地評價學生的學習效果，為教學改進和學生發展提供有力的支持。也可以激發學生的學習興趣和積極性，促進他們的全面發展。五、教學反思與改進在教學過程中，我們需要不斷進行反思和改進，以提高教學效果和學生的學習體驗。具體反思和改進措施如下：教學內容的調整：根據學生的學習情況和反饋意見，適時調整教學內容的深度和廣度。對于難點和重點內容，可以適當增加課時和練習量；對于簡單易懂的內容，可以適當減少課時和練習量。教學方法的改進：根據學生的學習特點和興趣愛好，探索更加有效的教學方法。可以嘗試引入更多的互動式、體驗式教學方法，如角色扮演、情境模擬等，激發學生的學習興趣和積極性。學業評價的完善：進一步完善學業評價體系，確保評價的全面性和公正性。可以增加更多的評價維度和指標，如學習態度、團隊合作、創新思維等；也可以采用更加多樣化的評價方式和方法，如在線測試、項目評價、口頭報告等。教學資源的豐富：積極開發和利用豐富的教學資源，如多媒體課件、教學視頻、實驗器材等。通過多樣化的教學資源，提高教學效果和學生的學習興趣。師生互動的加強：加強師生之間的互動和交流，建立良好的師生關系。教師可以更多地關注學生的學習需求和困惑，及時給予指導和幫助；也可以鼓勵學生積極表達自己的觀點和想法，促進師生之間的思想碰撞和交流。通過以上反思和改進措施的實施，可以不斷優化教學過程和方法，提高教學效果和學生的學習體驗。也可以促進學生的全面發展和創新能力的提升，為他們的未來發展奠定堅實的基礎。九、學業評價學業評價是教學過程中不可或缺的一環，它不僅能夠檢驗學生的學習成果，還能為教學改進提供重要參考。根據《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，結合《第四章發明成果與專利》的教學內容，本教學設計將從技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力五個核心素養目標出發，設定明確的教學目標、學習目標和評價目標。一、教學目標設定技術意識：學生能夠認識到技術發明創造對社會、經濟、環境等多方面的影響，形成正確的技術價值觀和責任意識。學生能夠理解和尊重他人的創造性成果，樹立知識產權保護意識。工程思維：學生能夠運用系統分析的方法，對創造成果進行利弊分析，提出優化路徑和措施。學生能夠通過方案設計、成本估算等方法，對創造成果進行經濟性評價。創新設計：學生能夠運用創造性思維和方法，提出具有創新性的設計方案。學生能夠通過團隊合作，共同完成創造成果的設計與實現。圖樣表達：學生能夠運用圖樣表達設計構想，繪制規范的設計圖紙。學生能夠通過圖樣進行技術交流和評價。物化能力：學生能夠根據設計方案，選擇合適的材料和工具，完成創造成果的制作。學生能夠對創造成果進行測試、調試和優化，確保其實用性和可靠性。二、學習目標設定技術意識：理解技術影響：學生能夠理解技術發明創造對個人、社會和環境的影響，形成正確的技術價值觀。尊重知識產權：學生能夠尊重他人的創造性成果，了解知識產權保護的重要性，樹立法律意識。工程思維：系統分析：學生能夠運用系統分析的方法，對創造成果進行利弊分析，提出優化方案。經濟性評價：學生能夠通過成本估算等方法，對創造成果進行經濟性評價，考慮其市場前景和可行性。創新設計：創新思維：學生能夠運用創造性思維和方法，提出具有創新性的設計方案，解決實際問題。團隊合作：學生能夠在團隊中積極貢獻自己的想法，與他人協作完成創造成果的設計與實現。圖樣表達：規范繪圖：學生能夠運用規范的圖樣表達設計構想，繪制詳細的設計圖紙。技術交流：學生能夠通過圖樣進行技術交流和評價，清晰傳達設計意圖。物化能力：材料選擇：學生能夠根據設計方案，選擇合適的材料和工具，確保創造成果的質量和性能。制作與調試：學生能夠獨立完成創造成果的制作、測試和調試過程，確保其實用性和可靠性。三、評價目標設定技術意識評價：觀察與記錄：觀察學生在課堂上的表現，記錄其對技術發明創造影響的理解程度和對知識產權的尊重情況。案例分析：通過案例分析，評價學生對技術價值觀和法律意識的理解和應用能力。工程思維評價：利弊分析報告：要求學生提交創造成果的利弊分析報告，評價其系統分析能力和優化方案提出能力。經濟性評價報告：要求學生提交創造成果的經濟性評價報告，評價其成本估算和市場前景分析能力。創新設計評價：設計方案評價：評價學生提交的設計方案的創新性、實用性和可行性。團隊合作評價：通過觀察學生在團隊合作中的表現，評價其協作能力、溝通能力和領導能力。圖樣表達評價：設計圖紙評價：評價學生提交的設計圖紙的規范性、準確性和完整性。技術交流評價：通過觀察學生在技術交流中的表現，評價其圖樣表達能力和溝通能力。物化能力評價：制作成果評價：評價學生提交的創造成果的質量和性能，包括材料選擇、制作工藝和實用性等方面。測試與調試報告：要求學生提交創造成果的測試與調試報告，評價其測試方法、數據分析和問題解決能力。具體評價實施方案1.技術意識評價課堂觀察：教師在教學過程中觀察學生對技術發明創造影響的理解程度，記錄其對技術價值觀的表述和態度。小組討論：組織學生進行小組討論，圍繞技術發明創造的影響和知識產權保護等主題展開交流，評價學生的參與度和觀點表達。案例分析作業：布置案例分析作業，要求學生分析具體技術發明創造案例的影響，評價其分析深度和廣度。2.工程思維評價利弊分析報告：要求學生提交創造成果的利弊分析報告，包括技術、經濟、社會和環境等方面的分析，評價其系統分析能力和優化方案提出能力。經濟性評價報告：布置經濟性評價報告作業，要求學生運用成本估算等方法對創造成果進行經濟性評價，評價其市場前景分析能力和經濟思維。項目匯報：組織學生進行項目匯報，展示創造成果的利弊分析和經濟性評價結果，評價其表達能力和邏輯思維。3.創新設計評價設計方案評價：組織專家或教師對學生提交的設計方案進行評價，包括創新性、實用性和可行性等方面，給出具體反饋和建議。創新點提煉：要求學生提煉設計方案中的創新點，并說明其在實際應用中的價值和意義，評價其創新能力和實際應用能力。團隊合作評價：通過觀察學生在團隊合作中的表現，評價其協作能力、溝通能力和領導能力，包括分工合作、意見交流和成果整合等方面。4.圖樣表達評價設計圖紙評價：組織專家或教師對學生提交的設計圖紙進行評價，包括規范性、準確性和完整性等方面，給出具體修改意見。圖樣交流評價：組織學生進行圖樣交流活動，要求能夠清晰傳達設計意圖和方案細節，評價其圖樣表達能力和溝通能力。作品展示：要求學生通過作品展示的形式呈現設計成果和圖樣表達效果，評價其綜合應用能力和創意實現能力。5.物化能力評價制作成果評價：組織專家或教師對學生提交的創造成果進行質量檢測和性能測試，評價其材料選擇、制作工藝和實用性等方面。測試與調試報告：要求學生提交創造成果的測試與調試報告，包括測試方法、數據分析和問題解決過程等方面，評價其測試能力、數據分析能力和問題解決能力。現場操作：組織現場操作考核，要求學生能夠獨立完成創造成果的制作、測試和調試過程，評價其實際操作能力和問題解決能力。通過上述評價方案的實施，可以全面、客觀地評價學生在《第四章發明成果與專利》學習過程中的表現和成果，促進其技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力等核心素養的全面發展。也為教師提供了有價值的教學反饋和改進方向，有助于不斷提升教學質量和效果。十、大單元實施思路及教學結構圖一、大單元實施思路本大單元《發明成果與專利》的實施思路將圍繞《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，結合創造力開發與技術發明的教學內容，通過一系列循序漸進的教學活動，旨在培養學生的創新思維、工程思維、技術意識和物化能力。本單元分為三大節，分別為“發明成果的實現”、“創造成果的利弊分析與優化”和“知識產權保護與發明專利”。每節內容將通過實踐活動、案例分析、小組討論和項目研究等多種形式，使學生在參與和體驗中提升通用技術核心素養。二、教學目標設定根據《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，本單元的教學目標設定如下：（一）技術意識學生能夠形成對技術現象及技術問題的感知與體悟，理解技術的規范、標準與專利意識。學生能就某一技術領域對人、社會、環境的影響作出理性分析，形成技術的安全和責任意識、生態文明與環保意識、技術倫理與道德意識。（二）工程思維學生能認識系統與工程的多樣性和復雜性，運用系統分析的方法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析、整體規劃。學生能領悟結構、流程、系統、控制等基本思想和方法，并進行簡單的風險評估和綜合決策。（三）創新設計學生能在發現與明確問題的基礎上，收集相關信息，運用人機關系及相關理論進行綜合分析，提出符合設計原則且具有一定創造性的構思方案。學生能進行技術性能和指標的技術試驗、技術探究等實踐操作，準確地觀測、記錄與分析數據。學生能綜合各種社會文化因素評價設計方案并加以優化。（四）圖樣表達學生能識讀簡單的機械加工圖及控制框圖等常見技術圖樣。學生能分析技術對象的圖樣特征，會用手工和二維、三維設計軟件繪制簡單的技術圖樣，實現有形與無形、抽象與具體的思維轉換。（五）物化能力學生能了解常見材料的屬性和常用工具、基本設備的使用方法，積累一些常見工藝方法的操作經驗。學生能根據方案設計要求，進行材料選擇、測試與規劃，工具選擇與使用，工藝設計與產品制作。學生能獨立完成模型或產品的成型制作、裝配及測試，具有較強的動手實踐與創造能力。三、教學結構圖發明成果與專利|+++||發明成果的實現創造成果的利弊分析與優化知識產權保護與發明專利|||+++++++++||||||創意設計和技術創新利弊分析優化路徑和措施尊重與保護創造性成果專利數據庫的網絡查詢專利申請實踐活動|||+++++++++||||創新設計思維培養創造成果展示技術方案評價技術風險識別創新思維與技法專利文獻檢索專利申請流程四、具體教學實施步驟（一）發明成果的實現（共8課時）第一課時：創意設計和技術創新實踐活動導入（1課時）教學內容：介紹創意設計和技術創新實踐活動的重要性，激發學生創新興趣。教學活動：展示一些成功的創新發明案例，如智能手機、3D打印機等。分組討論：生活中的不便之處，提出可能的創新解決方案。教學評價：小組討論表現，創新點子的數量和質量。第二課時：創新設計思維培養（2課時）教學內容：講解創新設計的基本思維方法，如發散思維、逆向思維等。教學活動：思維訓練游戲：如“頭腦風暴”，針對特定問題提出多種解決方案。案例分析：分析成功創新產品的設計思路。教學評價：學生提出的創新方案的數量和質量，思維訓練游戲的表現。第三課時：技術方案設計與實踐（3課時）教學內容：指導學生進行技術方案設計，包括功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計等。教學活動：分組設計：學生分組選擇一個創新項目進行方案設計。實踐操作：使用手工工具或簡單機械設備進行模型制作。教學評價：方案設計的合理性、創新性和可行性，模型制作的質量和效率。第四課時：創造成果展示與評價（2課時）教學內容：學生展示自己的創新成果，進行交流和評價。教學活動：成果展示：各小組展示自己的創新成果，并進行講解。互評與師評：對成果的創新性、實用性和制作質量進行評價。教學評價：展示效果，評價報告的準確性和全面性。（二）創造成果的利弊分析與優化（共6課時）第五課時：創造成果的利弊分析（2課時）教學內容：講解創造成果利弊分析的重要性，介紹分析方法。教學活動：案例分析：分析成功和失敗的創新案例，探討其利弊。分組討論：針對自己的創新成果進行利弊分析。教學評價：利弊分析的準確性和全面性。第六課時：優化路徑和措施（2課時）教學內容：介紹創造成果優化的基本路徑和措施，如價值工程法、最小費用法等。教學活動：分組優化：針對自己的創新成果提出優化方案。角色扮演：模擬企業決策過程，討論優化方案的可行性。教學評價：優化方案的合理性和可行性。第七課時：技術方案評價與決策（2課時）教學內容：講解技術方案評價與決策的方法，如點評價法、各項計分法等。教學活動：分組評價：對各小組的創新成果進行評價。決策模擬：模擬企業決策過程，選擇最佳優化方案。教學評價：評價結果的準確性和決策過程的合理性。（三）知識產權保護與發明專利（共6課時）第八課時：尊重與保護創造性成果（1課時）教學內容：講解知識產權的重要性，介紹專利的基本概念和類型。教學活動：案例分析：分析侵犯知識產權的案例及其后果。小組討論：如何尊重和保護他人的創造性成果。教學評價：對知識產權的理解程度和尊重保護意識。第九課時：專利數據庫的網絡查詢（2課時）教學內容：介紹專利數據庫的使用方法，演示網絡查詢過程。教學活動：實踐操作：學生分組進行專利數據庫的網絡查詢。匯報交流：分享查詢結果和體會。教學評價：查詢結果的準確性和查詢過程的熟練程度。第十課時：專利申請流程與注意事項（3課時）教學內容：講解專利申請的基本流程和注意事項。教學活動：模擬申請：學生分組模擬專利申請過程。角色扮演：模擬專利審查過程，討論申請文件的撰寫和修改。教學評價：申請文件的規范性和完整性，模擬審查過程的表現。（四）總結與反思（共2課時）第十一課時：大單元總結（1課時）教學內容：回顧本單元的學習內容，總結學習成果。教學活動：分組匯報：各小組總結本單元的學習收獲和體會。教師總結：點評各小組的表現，提出改進建議。教學評價：匯報內容的全面性和準確性。第十二課時：大單元反思與未來展望（1課時）教學內容：引導學生反思學習過程中的不足，展望未來創新方向。教學活動：小組討論：分享學習過程中的困難和收獲。展望未來：討論未來可能的創新方向和領域。教學評價：反思的深度和廣度，未來展望的合理性和創新性。通過以上教學實施步驟，旨在全面培養學生的通用技術核心素養，提升其創新思維、工程思維、技術意識和物化能力，為未來的學習和生活奠定堅實的基礎。十一、大情境、大任務創設在《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的指導下，針對2019版豫科版高中通用技術選擇性必修9《創造力開發與技術發明》第四章《發明成果與專利》的教學內容，我們精心設計了一個大情境與大任務，旨在通過一系列富有挑戰性和實踐性的活動，培養學生的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力，全面提升學生的通用技術核心素養。一、大情境設計（一）情境背景在快速發展的科技時代，創新已成為推動社會進步和經濟發展的重要動力。作為未來的建設者和接班人，高中生應具備敏銳的創新意識、扎實的工程實踐能力以及良好的知識產權保護意識。我們創設了一個“校園科技創新大賽”的大情境，模擬真實的科技創新環境，鼓勵學生將所學知識應用于實際問題解決中，體驗發明創造的全過程。（二）情境描述“校園科技創新大賽”是一項面向全校學生的科技創新活動，旨在激發學生的創新潛能，培養學生的實踐能力和團隊協作精神。大賽以“創新引領科技改變生活”為主題，鼓勵學生圍繞日常生活、學習中的實際問題，運用所學知識進行發明創造。參賽作品需體現創新性、實用性和可行性，能夠解決實際問題或改善現有狀況。二、大任務設計（一）任務目標在大情境“校園科技創新大賽”的背景下，我們設計了以下三個大任務，旨在通過任務的完成，培養學生的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力。任務一：創造成果的實現技術意識：引導學生關注日常生活中的技術問題，培養對技術現象及技術問題的感知與體悟。創新設計：鼓勵學生運用創新思維和創造技法，提出解決問題的創意方案。圖樣表達：要求學生通過圖樣表達設計構想，用技術語言實現有形與無形、抽象與具體的思維轉換。物化能力：指導學生選擇合適的材料和工具，進行模型制作或產品開發，將創意方案轉化為實際成果。任務二：創造成果的利弊分析與優化技術意識：培養學生的技術評價和倫理意識，能夠對創造成果進行利弊分析。工程思維：引導學生運用系統工程的方法，對創造成果進行優化設計，提高其性能和可靠性。創新設計：在利弊分析的基礎上，鼓勵學生提出創新性的優化方案，進一步提升創造成果的價值。任務三：知識產權保護與發明專利技術意識：增強學生的知識產權意識，理解尊重和保護他人創造性成果的重要性。圖樣表達：通過專利申請文件的撰寫，進一步鍛煉學生的圖樣表達和技術寫作能力。物化能力：模擬專利申請流程，讓學生體驗將創造成果轉化為知識產權的全過程。（二）任務內容任務一：創造成果的實現1.選題規劃活動描述：引導學生從日常生活中發現問題，確定創新項目的選題。選題應具有創新性、實用性和可行性，能夠解決實際問題或改善現有狀況。活動要求：學生需進行市場調研和需求分析，明確選題的背景和意義。編寫發明規劃書，明確設計產品的功能和性能、設計參數和相關指標、制造和使用方面的限制條件等。2.方案設計活動描述：在選題規劃的基礎上，指導學生進行方案設計。方案設計應包括功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計等內容。活動要求：學生需運用系統分析設計法等方法，提出創新性的設計方案。繪制設計圖紙，包括草圖、三視圖、裝配圖等，用圖樣表達設計構想。3.模型制作與測試活動描述：根據方案設計，指導學生選擇合適的材料和工具，進行模型制作或產品開發。制作完成后，進行功能測試和性能評估。活動要求：學生需嚴格遵守操作規程和安全規范，確保制作過程中的安全。對模型或產品進行多次測試和優化，確保其性能和可靠性達到預期目標。任務二：創造成果的利弊分析與優化1.利弊分析活動描述：引導學生對創造成果進行利弊分析，明確其優點和缺點，以及可能帶來的社會和環境影響。活動要求：學生需從技術、經濟、社會和環境等多個維度對創造成果進行全面分析。撰寫利弊分析報告，提出發揚優點、避免缺點的建議。2.優化設計活動描述：在利弊分析的基礎上，指導學生進行創造成果的優化設計。優化設計應針對創造成果的缺點和不足，提出創新性的解決方案。活動要求：學生需運用價值工程法、最小費用法等方法，對創造成果進行優化設計。繪制優化后的設計圖紙，并進行模型制作或產品開發，驗證優化效果。任務三：知識產權保護與發明專利1.尊重與保護創造性成果活動描述：通過案例分析，引導學生理解知識產權的重要性，增強尊重和保護他人創造性成果的意識。活動要求：學生需搜集并分析相關案例，了解知識產權侵權的后果和法律責任。撰寫心得體會，闡述自己對知識產權保護的認識和看法。2.專利數據庫的網絡查詢活動描述：指導學生利用專利數據庫進行網絡查詢，了解相關領域的技術現狀和專利信息。活動要求：學生需學會使用專利檢索平臺，掌握基本的專利檢索技巧。針對自己的創新項目，進行專利檢索和分析，了解現有技術的優缺點和創新點。3.專利申請流程模擬活動描述：模擬專利申請流程，指導學生撰寫專利申請文件，包括請求書、說明書、權利要求書等。活動要求：學生需了解專利申請的基本流程和注意事項，掌握專利申請文件的撰寫規范。撰寫專利申請文件，并進行小組互評和教師點評，不斷完善和優化。三、任務實施與評價（一）任務實施步驟任務啟動：介紹大情境和大任務背景，明確任務目標和要求。分組實施：學生根據興趣和特長進行分組，每組選擇一個創新項目進行實施。過程指導：教師在任務實施過程中進行巡回指導，解答學生的疑問，提供必要的幫助和支持。成果展示：各組展示自己的創造成果，包括設計圖紙、模型或產品、測試報告等。評價反饋：通過小組互評、教師評價等方式，對創造成果進行評價和反饋，提出改進建議。（二）學業評價1.評價原則全面性原則：評價應涵蓋技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力五個維度，全面反映學生的通用技術核心素養。過程性原則：評價應注重學生在任務實施過程中的表現和努力程度，而不僅僅是最終成果。多元化原則：評價應采用多種方式，包括自我評價、小組評價、教師評價等，確保評價的客觀性和公正性。2.評價指標技術意識：是否能夠敏銳地發現問題，對技術現象及技術問題有深入的感知與體悟；是否能夠理解尊重和保護他人創造性成果的重要性。工程思維：是否能夠運用系統分析的方法對創造成果進行優化設計；是否能夠在設計過程中考慮多種因素，進行綜合權衡和決策。創新設計：是否能夠提出創新性的設計方案，解決實際問題或改善現有狀況；是否能夠用圖樣清晰、準確地表達設計構想。圖樣表達：是否能夠熟練掌握圖樣表達技巧，繪制規范、清晰的設計圖紙；是否能夠在設計過程中靈活運用圖樣表達進行設計交流和溝通。物化能力：是否能夠選擇合適的材料和工具進行模型制作或產品開發；是否能夠嚴謹細致地完成制作和裝配過程，確保創造成果的性能和可靠性。通過以上大情境和大任務的設計與實施，我們旨在為學生提供一個展示自我、挑戰自我的平臺，讓學生在實踐中體驗發明創造的全過程，培養通用技術核心素養，為未來的學習和生活奠定堅實的基礎。十二、單元學歷案（一）單元主題與課時單元主題：發明成果與專利課時設計：第1課時：發明成果的實現（選題規劃與編寫發明規劃書）第2課時：發明成果的實現（方案設計）第3課時：創意設計和技術創新實踐活動第4課時：創造成果的利弊分析與優化（利弊分析）第5課時：創造成果的利弊分析與優化（優化路徑和措施）第6課時：知識產權保護與發明專利（尊重與保護創造性成果）第7課時：知識產權保護與發明專利（專利數據庫的網絡查詢）第8課時：知識產權保護與發明專利（專利申請）（二）學習目標通用技術的核心素養目標：技術意識：學生能夠理解技術現象及技術問題的感知與體悟，形成對人工世界和人技關系的基本觀念。學生能夠就某一技術領域對人、社會、環境的影響作出理性分析，形成技術的安全和責任意識、生態文明與環保意識、技術倫理與道德意識。工程思維：學生能夠認識系統與工程的多樣性和復雜性，運用系統分析的方法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析、整體規劃。學生能夠領悟結構、流程、系統、控制等基本思想和方法，并進行簡單的風險評估和綜合決策。創新設計：學生能夠在發現與明確問題的基礎上，收集相關信息，運用人機關系及相關理論進行綜合分析，提出符合設計原則且具有一定創造性的構思方案。學生能夠進行技術性能和指標的技術試驗、技術探究等實踐操作，準確地觀測、記錄與分析數據。圖樣表達：學生能夠識讀簡單的機械加工圖及控制框圖等常見技術圖樣。學生能夠分析技術對象的圖樣特征，會用手工和二維、三維設計軟件繪制簡單的技術圖樣，實現有形與無形、抽象與具體的思維轉換。物化能力：學生能夠了解常見材料的屬性和常用工具、基本設備的使用方法，積累一些常見工藝方法的操作經驗。學生能夠根據方案設計要求，進行材料選擇、測試與規劃，工具選擇與使用，工藝設計與產品制作。學生能獨立完成模型或產品的成型制作、裝配及測試，具有較強的動手實踐與創造能力。（三）評價任務技術意識評價：通過學生編寫的發明規劃書，評價其對技術現象及技術問題的感知與體悟能力。通過課堂討論，評價學生對技術領域對人、社會、環境影響的理解和分析能力。工程思維評價：通過方案設計，評價學生運用系統分析方法解決問題的能力。通過方案評價與論證，評價學生的風險評估和綜合決策能力。創新設計評價：通過創意設計和技術創新實踐活動，評價學生的創造性構思方案能力。通過技術試驗和技術探究，評價學生的數據觀測、記錄與分析能力。圖樣表達評價：通過學生繪制的技術圖樣，評價其圖樣識讀和繪制能力。通過設計過程中的圖樣交流，評價學生的圖樣表達能力。物化能力評價：通過學生的模型或產品制作，評價其材料選擇、工具使用、工藝設計與產品制作能力。通過成品展示和測試，評價學生的動手實踐與創造能力。（四）學習過程第1課時：發明成果的實現（選題規劃與編寫發明規劃書）引入：展示一些成功的發明創造案例，激發學生的創新興趣。新知講授：講解選題規劃的原則和流程，編寫發明規劃書的方法。活動：學生分組討論生活中的不便之處，提出可能的創新解決方案，并編寫發明規劃書。評價：通過小組互評和教師評價，對學生的選題和規劃書進行反饋。第2課時：發明成果的實現（方案設計）引入：回顧上一課時的選題和規劃書內容。新知講授：講解方案設計的流程，包括功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計。活動：學生分組進行方案設計，繪制圖紙，選擇材料和工藝。評價：通過小組展示和教師評價，對學生的方案設計進行反饋。第3課時：創意設計和技術創新實踐活動引入：展示一些創意設計和技術創新實踐活動案例。新知講授：講解創造思維、創造技法和創新工具的應用。活動：學生分組進行創意設計和技術創新實踐活動，利用創新工具進行制作。評價：通過成品展示和小組互評，對學生的實踐活動進行評價。第4課時：創造成果的利弊分析與優化（利弊分析）引入：展示一些成功和失敗的發明創造案例，引導學生思考其利弊。新知講授：講解創造成果利弊分析的重要性和方法。活動：學生分組對自己的創造成果進行利弊分析，撰寫分析報告。評價：通過小組展示和教師評價，對學生的利弊分析進行反饋。第5課時：創造成果的利弊分析與優化（優化路徑和措施）引入：回顧上一課時的利弊分析結果。新知講授：講解創造成果優化的基本路徑和措施，如價值工程法、最小費用法等。活動：學生分組提出優化方案，并進行討論和決策。評價：通過小組展示和教師評價，對學生的優化方案進行反饋。第6課時：知識產權保護與發明專利（尊重與保護創造性成果）引入：展示一些侵犯知識產權的案例及其后果。新知講授：講解知識產權的重要性，介紹專利的基本概念和類型。活動：學生分組討論如何尊重和保護他人的創造性成果，撰寫討論報告。評價：通過小組展示和教師評價，對學生的討論報告進行反饋。第7課時：知識產權保護與發明專利（專利數據庫的網絡查詢）引入：展示專利數據庫的重要性。新知講授：介紹專利數據庫的使用方法，演示網絡查詢過程。活動：學生分組進行專利數據庫的網絡查詢，撰寫查詢報告。評價：通過小組展示和教師評價，對學生的查詢報告進行反饋。第8課時：知識產權保護與發明專利（專利申請）引入：回顧專利數據庫查詢的結果。新知講授：講解專利申請的基本流程和注意事項。活動：學生分組模擬專利申請過程，撰寫專利申請文件。評價：通過小組展示和教師評價，對學生的專利申請文件進行反饋。（五）作業與檢測作業：編寫一份詳細的發明規劃書。完成一項創造成果的方案設計，并繪制圖紙。對自己的創造成果進行利弊分析，并撰寫分析報告。進行專利數據庫的網絡查詢，撰寫查詢報告。模擬專利申請過程，撰寫專利申請文件。檢測：課堂討論和小組展示，評價學生的創新思維和方案設計能力。利弊分析報告和優化方案展示，評價學生的分析問題和優化能力。專利數據庫查詢報告和專利申請文件展示，評價學生的知識產權保護意識和專利申請能力。（六）學后反思學生反思：回顧本單元的學習內容，總結自己在技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力方面的提升。反思在選題規劃、方案設計、利弊分析、優化路徑和措施、專利申請等方面的不足，提出改進措施。教師反思：總結本單元的教學實施情況，評估教學目標達成度。反思教學過程中的優點和不足，提出改進措施，以更好地培養學生的通用技術核心素養。十三、學科實踐與跨學科學習設計一、教學目標通過學科實踐與跨學科學習，旨在培養學生的通用技術核心素養，包括技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力。通過實踐活動和跨學科融合，使學生能夠將所學知識應用于實際問題解決中，提升創新思維和實踐能力，形成綜合運用多學科知識解決復雜問題的能力。二、學習目標技術意識：能夠理解技術在現實生活中的作用和影響，形成對技術問題的感知與體悟。能夠分析技術現象及其背后的規范、標準與專利意識，形成技術的安全和責任意識。能夠評價技術應用對個人、社會和環境的影響，形成正確的技術觀和生態文明觀。工程思維：能夠運用系統分析的方法，識別技術問題的特性和細節，明確制約條件和影響因素。能夠進行簡單的風險評估和綜合決策，運用模擬試驗或數學模型對技術方案進行性能和風險評估。能夠理解結構與功能、流程與控制等基本思想和方法，并在實際問題解決中加以應用。創新設計：能夠發現用戶需求，運用創新思維和創造技法提出多種解決方案。能夠進行技術試驗和技術探究，掌握技術創新設計的一般方法。能夠綜合運用多學科知識，提出具有創新性的設計方案，并進行優化和改進。圖樣表達：能夠識讀和繪制常見的技術圖樣，如機械加工圖、電子線路圖、流程圖等。能夠運用二維、三維設計軟件表達設計方案，實現有形與無形、抽象與具體的思維轉換。能夠通過圖樣表達設計構想，用技術語言進行交流和溝通。物化能力：能夠根據設計要求選擇合適的材料和工具，掌握基本的工藝方法和操作技能。能夠完成模型或產品的成型制作和裝配，進行基本的技術測試和技術指標測量。能夠體驗工匠精神對技術制造質量的獨特作用，形成精益求精、追求卓越的工作態度。三、作業目標設定技術意識培養：作業目標：通過調研和分析某項技術產品的應用現狀和發展趨勢，撰寫技術產品分析報告，理解技術的規范、標準與專利意識。作業內容：選擇一項日常生活中的技術產品（如智能手機、智能家電等），調研其應用現狀、技術特點和發展趨勢，分析其對個人生活和社會的影響，撰寫分析報告。工程思維訓練：作業目標：通過設計一個簡單的技術系統（如智能家居控制系統），運用系統分析的方法進行方案設計和優化，理解結構與功能、流程與控制等基本思想。作業內容：設計一個簡單的智能家居控制系統，包括系統結構、工作流程和控制方式，繪制系統框圖和流程圖，進行方案評價和優化，撰寫設計報告。創新設計實踐：作業目標：通過創新設計實踐活動，運用創新思維和創造技法提出解決方案，并進行技術試驗和技術探究，掌握技術創新設計的一般方法。作業內容：選擇一項生活中的實際問題（如校園垃圾分類處理、智能家居改進等），運用創新思維和創造技法提出解決方案，進行技術試驗和技術探究，撰寫設計報告和試驗報告。圖樣表達訓練：作業目標：通過繪制技術圖樣，提高圖樣表達能力，用技術語言進行交流和溝通。作業內容：選擇一項設計任務（如自行車結構設計、書架結構設計等），運用手工繪圖或二維、三維設計軟件繪制技術圖樣，包括結構圖、流程圖、控制系統方框圖等，并進行交流和展示。物化能力提升：作業目標：通過模型或產品的成型制作和裝配，提高物化能力，體驗工匠精神對技術制造質量的獨特作用。作業內容：選擇一項設計任務（如簡易機器人制作、智能家居模型制作等），根據設計要求選擇合適的材料和工具，完成模型或產品的成型制作和裝配，進行基本的技術測試和技術指標測量，撰寫制作報告和測試報告。四、學科實踐與跨學科學習設計（一）實踐活動設計跨學科主題探究：智能家居系統的設計與實現活動目標：通過跨學科學習，綜合運用物理、信息技術、設計美學等知識，設計并實現一個智能家居系統。培養學生的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力。活動內容：物理學科：探究智能家居系統中的物理原理，如電路原理、光學原理、力學原理等。信息技術學科：學習智能家居系統的控制技術，如傳感器技術、網絡通信技術、數據處理技術等。設計美學學科：運用設計美學原理，對智能家居系統進行外觀設計和用戶體驗設計。通用技術學科：綜合運用所學知識，進行智能家居系統的方案設計、圖樣表達、模型制作和測試優化。活動步驟：選題與規劃：確定智能家居系統的設計主題和目標，編寫發明規劃書。方案設計：運用系統分析的方法，進行功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計，繪制系統框圖、流程圖和控制方框圖。圖樣表達：運用二維、三維設計軟件繪制技術圖樣，表達設計方案。模型制作：選擇合適的材料和工具，完成智能家居系統的模型制作和裝配。測試優化：對智能家居系統進行技術測試和技術指標測量，根據測試結果進行優化和改進。成果展示與評價：展示智能家居系統模型，進行交流和評價，撰寫設計報告和制作報告。跨學科項目實踐：校園垃圾分類處理系統的設計與實施活動目標：通過跨學科學習，綜合運用環境科學、信息技術、機械工程等知識，設計并實施校園垃圾分類處理系統。培養學生的技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力。活動內容：環境科學學科：調研校園垃圾分類的現狀和問題，分析垃圾分類的重要性和意義。信息技術學科：學習垃圾分類處理系統的信息管理技術，如數據庫管理、數據分析等。機械工程學科：設計垃圾分類處理系統的機械結構，如分類箱、傳送帶、壓縮裝置等。通用技術學科：綜合運用所學知識，進行校園垃圾分類處理系統的方案設計、圖樣表達、模型制作和測試優化。活動步驟：選題與規劃：確定校園垃圾分類處理系統的設計主題和目標，編寫發明規劃書。方案設計：運用系統分析的方法，進行功能原理設計、總體設計、執行機構設計和結構設計，繪制系統框圖、流程圖和控制方框圖。圖樣表達：運用二維、三維設計軟件繪制技術圖樣，表達設計方案。模型制作：選擇合適的材料和工具，完成校園垃圾分類處理系統的模型制作和裝配。測試優化：對校園垃圾分類處理系統進行技術測試和技術指標測量，根據測試結果進行優化和改進。成果展示與評價：展示校園垃圾分類處理系統模型，進行交流和評價，撰寫設計報告和制作報告。（二）跨學科融合策略學科交叉滲透：在實踐活動中，鼓勵學生跨學科思考，將物理、信息技術、設計美學、環境科學等不同學科的知識和方法綜合運用。通過跨學科交流和合作，促進學生對不同學科知識的理解和整合，培養綜合運用多學科知識解決復雜問題的能力。教師協同教學：組織不同學科的教師共同參與實踐活動的設計和指導，發揮各自學科的優勢，形成協同教學的合力。通過教師之間的交流和合作，促進學科知識的交叉融合，提高實踐活動的質量和效果。資源共享與整合：充分利用學校內外的各種資源，如實驗室、圖書館、科技館、企業等，為跨學科實踐活動提供支持和保障。整合不同學科的教學資源和工具，如物理實驗器材、信息技術軟件、設計美學素材等，為實踐活動提供豐富的材料和工具。評價與反饋機制：建立跨學科評價機制，采用多元化的評價方式，如項目報告、作品展示、口頭匯報等，對學生的實踐活動進行全面評價。及時反饋評價結果，指出學生的優點和不足，提出改進建議，促進學生的持續進步和發展。通過以上學科實踐與跨學科學習設計，旨在培養學生的通用技術核心素養，提升學生的創新思維和實踐能力，形成綜合運用多學科知識解決復雜問題的能力。通過跨學科融合策略的實施，促進不同學科之間的交叉滲透和協同發展，為學生的全面發展提供有力支持。十四、大單元作業設計一、教學目標根據《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》的要求，結合《創造力開發與技術發明》第四章《發明成果與專利》的教學內容，本單元的教學目標旨在全面培養學生的通用技術核心素養，具體包括技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力五個方面。通過本單元的學習，學生將能夠：技術意識：理解技術的規范、標準與專利意識，對技術領域對人、社會、環境的影響作出理性分析，形成技術的安全和責任意識。工程思維：運用系統分析的方法，針對某一具體技術領域的問題進行要素分析、整體規劃，并領悟結構、流程、系統、控制等基本思想和方法。創新設計：在發現與明確問題的基礎上，收集相關信息，運用人機關系及相關理論進行綜合分析，提出符合設計原則且具有一定創造性的構思方案，并進行技術試驗和技術探究。圖樣表達：識讀簡單的機械加工圖及控制框圖等常見技術圖樣，分析技術對象的圖樣特征，會用手工和二維、三維設計軟件繪制簡單的技術圖樣。物化能力：了解常見材料的屬性和常用工具、基本設備的使用方法，積累一些常見工藝方法的操作經驗，根據方案設計要求，進行材料選擇、測試與規劃，工具選擇與使用，工藝設計與產品制作。二、作業目標設定（一）技術意識作業1：技術現象與專利意識調研目標：學生通過對現實生活中技術現象的觀察，了解技術的規范、標準與專利意識，撰寫一篇調研報告，分析某項技術（如智能手機、智能家居等）對人、社會、環境的影響，并探討其專利申請與保護的重要性。要求：調研內容詳實，分析深入，能夠體現學生對技術現象與專利意識的理解。作業2：技術倫理案例分析目標：學生選取一個具體的技術倫理案例（如基因編輯嬰兒事件），分析其中的技術倫理問題，探討技術活動對社會倫理、道德規范的影響，并提出個人見解。要求：案例分析透徹，觀點明確，能夠體現學生對技術倫理問題的深入思考。（二）工程思維作業3：系統分析與設計方案目標：學生針對一個具體的技術領域問題（如智能家居系統的優化設計），運用系統分析的方法，進行要素分析、整體規劃，并繪制系統框圖或流程圖。要求：設計方案合理，系統框圖或流程圖清晰，能夠體現學生的系統分析與設計能力。作業4：風險評估與決策報告目標：學生對一個技術創新項目進行風險評估，包括技術風險、市場風險、經濟風險等，并基于風險評估結果制定決策方案，撰寫決策報告。要求：風險評估全面，決策方案合理，報告內容詳實，能夠體現學生的風險意識與決策能力。（三）創新設計作業5：創新設計構思方案目標：學生針對一個實際問題（如校園垃圾分類處理），運用創新思維和創造技法，提出至少兩種創新設計構思方案，并繪制設計草圖。要求：設計構思新穎，方案可行，設計草圖清晰，能夠體現學生的創新設計能力。作業6：技術試驗與探究報告目標：學生選擇一個技術創新點進行技術試驗與探究，記錄試驗過程、數據收集與分析結果，并撰寫技術試驗與探究報告。要求：試驗過程規范，數據分析準確，報告內容完整，能夠體現學生的技術試驗與探究能力。（四）圖樣表達作業7：技術圖樣繪制目標：學生選擇一個具體的技術產品（如自行車、手機等），繪制其機械加工圖或控制電路圖，并標注尺寸、公差等技術要求。要求：圖樣繪制準確，標注清晰，能夠體現學生的圖樣表達能力。作業8：三維模型設計目標：學生利用三維設計軟件（如SolidWorks、AutoCAD等），設計一個簡單的技術產品模型，并渲染出圖。要求：模型設計合理，渲染效果逼真，能夠體現學生的三維模型設計能力。（五）物化能力作業9：產品制作與測試目標：學生選擇一個簡單的技術產品（如小臺燈、筆筒等），進行材料選擇、工藝設計與產品制作，并進行功能測試與性能評估。要求：產品制作精良，功能測試完整，性能評估準確，能夠體現學生的物化能力。作業10：專利申請文件撰寫目標：學生針對自己的技術創新成果，撰寫一份專利申請文件，包括權利要求書、說明書及附圖等。要求：專利申請文件內容完整，格式規范，能夠體現學生的專利申請與保護意識。三、作業實施與評價（一）作業實施作業分配與指導：教師根據教學內容和學生實際情況，合理分配作業任務，并對學生進行必要的指導與幫助。作業進度跟蹤：教師定期跟蹤學生的作業進度，及時解決學生在作業過程中遇到的問題。作業資源共享：鼓勵學生之間分享作業資源與經驗，形成良好的學習氛圍。（二）作業評價評價標準：根據作業目標設定相應的評價標準，包括內容完整性、創新性、規范性等方面。評價方式：采用自我評價、小組評價與教師評價相結合的方式，全面評估學生的作業表現。反饋與改進：教師及時給予學生作業反饋，指出存在的問題與不足，并提出改進建議，幫助學生不斷提升通用技術核心素養。通過以上大單元作業設計，旨在全面培養學生的通用技術核心素養，提升其技術意識、工程思維、創新設計、圖樣表達和物化能力，為未來的學習和生活奠定堅實的基礎。十五、“教-學-評”一致性課時設計課程基本信息教材版本：2019版豫科版高中通用技術選擇性必修9單元主題：第四章發明成果與專利課時設計：共12課時第一課時：選題規劃與發明規劃書編寫教學目標技術意識：學生能夠認識到創造發明在社會進步中的重要性，理解技術選擇對社會、環境的影響。工程思維：學生能夠通過系統分析的方法，初步確定創造發明的選題方向。創新設計：學生能夠運用創新思維，提出具有創新性的創造發明選題。圖樣表達：學生能夠初步繪制簡單的設計草圖，表達創造發明的初步構想。物化能力：學生能夠預估創造發明過程中的材料、工藝等限制條件。作業目標編寫一份初步的發明規劃書，包括設計產品的功能和性能、設計參數和相關指標、制造和使用方面的限制條件等。繪制一份創造發明的初步設計草圖。課程目標設定通過本節課的學習，學生能夠掌握選題規劃的基本方法，并編寫出發明規劃書，為后續的創造發明活動奠定基礎。教學過程導入