2019版 豫科版 高中通-用技术 选择性必修9 创造力开发与技术发明《第四章 发明成果与专利》大单元整体教学设计2020课标

版豫科版高中通用技术选择性必修9创造力开发与技术发明《第四章发明成果与专利》大单元整体教学设计[2020课标]一、内容分析与整合二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解三、学情分析四、大主题或大概念设计五、大单元目标叙写六、大单元教学重点七、大单元教学难点八、大单元整体教学思路九、学业评价十、大单元实施思路及教学结构图十一、大情境、大任务创设十二、单元学历案十三、学科实践与跨学科学习设计十四、大单元作业设计十五、“教-学-评”一致性课时设计十六、大单元教学反思一、内容分析与整合（一）教学内容分析《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》中，创造力开发与技术发明是选择性必修模块中的重要内容。本次大单元教学设计聚焦于豫科版高中通用技术选择性必修9《创造力开发与技术发明》的第四章《发明成果与专利》，旨在通过本章内容的学习，培养学生的创新意识、创新思维和创新能力，以及尊重和保护知识产权的意识。本章内容共分为三节，分别是“发明成果的实现”、“创造成果的利弊分析与优化”和“知识产权保护与发明专利”。第一节“发明成果的实现”包括两部分内容：一是创造成果的实现步骤，包括选题规划、方案设计以及方案的评价与论证；二是创意设计和技术创新实践活动，通过实践活动来提升学生的创新能力和动手实践能力。第二节“创造成果的利弊分析与优化”着重于引导学生对创造成果进行辩证分析，理解其两面性，并提出防止产生负面影响的优化路径和有效措施。通过这一节的学习，学生将学会如何全面、客观地评价创造成果，并具备初步的优化设计能力。第三节“知识产权保护与发明专利”则侧重于知识产权的保护意识和专利申请流程的教学。通过本节内容的学习，学生将了解知识产权保护的重要性，学会尊重他人的创造性成果，并掌握专利申请的基本方法和流程。（二）单元内容分析本单元内容紧密围绕“创造力开发与技术发明”这一主题展开，旨在通过理论讲解和实践活动相结合的方式，全面提升学生的创新能力和实践能力。具体内容分析如下：发明成果的实现：本节内容通过选题规划、方案设计以及方案的评价与论证等步骤，引导学生逐步掌握创造成果的实现过程。选题规划阶段，学生需要学会从现实生活中寻找问题，确定具有创新性和实用性的选题；方案设计阶段，则要求学生运用所学知识进行创造性设计，提出可行的解决方案；方案的评价与论证阶段，则是对设计方案的全面检验和优化，确保方案的可行性和创新性。创造成果的利弊分析与优化：本节内容通过引导学生对创造成果进行利弊分析，培养其辩证思维能力和优化设计能力。学生需要学会从多个角度对创造成果进行全面评价，理解其优势和不足，并提出针对性的优化措施。这一过程中，学生将逐渐掌握如何平衡创新性与实用性、如何避免创造成果可能带来的负面影响等关键技能。知识产权保护与发明专利：本节内容聚焦于知识产权保护和专利申请流程的教学。学生将了解知识产权的基本概念和重要性，学会尊重他人的创造性成果，并掌握专利申请的基本方法和流程。通过本节内容的学习，学生将具备初步的知识产权保护意识和专利申请能力。（三）单元内容整合本单元内容在整合上注重理论与实践相结合、知识与技能相融合的原则。具体整合策略如下：理论与实践相结合：在理论讲解的基础上，通过实践活动来加深学生对知识点的理解和掌握。例如，在“发明成果的实现”一节中，通过选题规划、方案设计等实践活动来提升学生的创新意识和创新能力；在“知识产权保护与发明专利”一节中，则通过模拟专利申请流程等实践活动来增强学生的知识产权保护意识和专利申请能力。知识与技能相融合：在传授知识的同时，注重培养学生的实践技能和创新能力。例如，在“创意设计和技术创新实践活动”中，通过引导学生运用所学知识进行创造性设计来培养其创新思维和动手能力；在“创造成果的利弊分析与优化”中，则通过引导学生对创造成果进行全面评价和优化设计来培养其辩证思维能力和优化设计能力。跨学科融合：本单元内容还注重与其他学科的融合与渗透。例如，在“发明成果的实现”一节中，可以引入物理、化学、生物等相关学科的知识来丰富设计内容；在“知识产权保护与发明专利”一节中，则可以结合法律学科的知识来讲解专利申请的法律流程和注意事项等。二、《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》分解通用技术的核心素养目标是：（一）技术意识技术意识是指对技术现象及技术问题的感知与体悟，以及对技术规范和标准的理解与运用。在本单元教学中，技术意识的培养主要体现在以下几个方面：对技术现象及技术问题的敏感性：通过引导学生观察和分析现实生活中的技术问题，培养其对技术现象及技术问题的敏感性，使其能够敏锐地捕捉到技术创新的契机。技术规范和标准的理解与应用：在方案设计、模型制作等实践活动中，要求学生严格遵守技术规范和标准，确保设计作品的合理性和实用性。通过案例分析等方式加深学生对技术规范和标准的理解。技术伦理与道德意识的培养：在技术设计和创新过程中，注重培养学生的技术伦理与道德意识，使其能够正确处理技术与人、自然、社会的关系，形成正确的技术价值观和责任感。（二）工程思维工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。在本单元教学中，工程思维的培养主要体现在以下几个方面：系统分析与整体优化：在方案设计阶段，要求学生运用系统分析的方法对问题进行全面剖析，明确问题的制约条件和影响因素，并通过比较权衡来寻求最佳解决方案。注重培养学生的整体优化意识，使其能够在设计过程中综合考虑各种因素，实现设计作品的整体最优。结构与流程的设计能力：通过引导学生对设计作品的结构和流程进行精心设计，培养其结构与流程的设计能力。要求学生能够准确理解结构和流程在设计中的重要性，并能够运用所学知识进行科学合理的设计。风险评估与决策能力：在方案评价与论证阶段，注重培养学生的风险评估与决策能力。要求学生能够对设计方案进行全面的风险评估，识别潜在的风险因素，并据此作出合理的决策。通过模拟决策等实践活动来提升学生的决策能力。（三）创新设计创新设计是指基于技术问题进行创新性方案构思的一系列问题解决过程。在本单元教学中，创新设计的培养主要体现在以下几个方面：创新意识与创新能力的培养：通过引导学生关注现实生活中的技术问题，激发其创新意识，培养其创新能力。鼓励学生勇于尝试新的设计思路和方法，不断探索和创新。创新思维与创造技法的应用：在创意设计和技术创新实践活动中，注重培养学生的创新思维和创造技法应用能力。要求学生能够灵活运用所学知识进行创造性设计，提出具有创新性和实用性的解决方案。设计方案的优化与改进：在方案评价与论证阶段，注重培养学生的设计优化与改进能力。要求学生能够针对设计方案中存在的问题和不足进行深入剖析，并提出针对性的优化措施和改进方案。通过不断的优化和改进来提升设计作品的质量和水平。（四）图样表达图样表达是指运用图形样式对意念中或客观存在的技术对象进行可视化的描述和交流。在本单元教学中，图样表达的培养主要体现在以下几个方面：技术图样的识读与绘制能力：通过教学使学生掌握常见技术图样的识读和绘制方法，能够准确理解图样所表达的信息，并能够运用所学知识进行技术图样的绘制。图样表达与沟通交流能力：在方案设计和模型制作等实践活动中，注重培养学生的图样表达与沟通交流能力。要求学生能够运用图样清晰、准确地表达设计意图和方案构思，并能够与他人进行有效的沟通交流和协作。技术图样在创新设计中的应用：在创新设计过程中，鼓励学生运用技术图样进行方案构思和表达。通过图样来表达设计思想和方案构思，有助于提升学生的创新思维和设计能力。通过图样交流也有助于促进学生之间的合作与分享。（五）物化能力物化能力是指采用一定的工艺方法等将意念、方案转化为有用物品或对已有物品进行改进与优化的能力。在本单元教学中，物化能力的培养主要体现在以下几个方面：工艺方法与技能的学习与掌握：通过教学使学生掌握常见的工艺方法和技能，如材料的选择与加工、工具的使用与维护等。要求学生能够根据设计需要选择合适的工艺方法和技能进行模型制作和作品物化。动手实践能力与创新能力的提升：在模型制作和作品物化等实践活动中，注重培养学生的动手实践能力和创新能力。鼓励学生勇于尝试新的工艺方法和技能，不断探索和创新。通过动手实践来提升学生的创新意识和创新能力。作品物化过程中的问题解决能力：在作品物化过程中，注重培养学生的问题解决能力。要求学生能够针对物化过程中出现的问题进行深入剖析和有效解决。通过问题解决来提升学生的综合能力和实践水平。也要求学生在问题解决过程中注重总结经验教训，不断完善自己的物化能力和实践水平。三、学情分析（一）已知内容分析在进入《创造力开发与技术发明》第四章《发明成果与专利》的教学之前，学生已经通过前面的学习，掌握了通用技术课程的基础知识，包括技术设计的一般过程、基本的设计原则和方法、常见的技术图样识读与绘制等。特别是在选择性必修模块中，学生已经完成了“技术与设计1”和“技术与设计2”的学习，对技术设计的流程、结构、流程、系统、控制等核心概念有了较为深入的理解。学生还通过一些项目实践和案例分析，积累了一定的技术实践经验和问题解决能力。在创造力开发方面，学生已经了解了创造力的重要性，以及创新意识、创新精神和创造性思维在技术发展中的作用。通过“创新思维与技法”单元的学习，学生掌握了一些基本的创造技法，如智力激励法、设问法、联想组合法等，并尝试将这些技法应用于技术产品的创新设计中。（二）新知内容分析本章《发明成果与专利》的教学将进一步深化学生对创造力开发和技术发明的理解，引导学生将所学的理论知识应用于实际的技术发明创造中。教学内容主要包括以下几个方面：创造成果的实现：学生将学习如何通过选题规划、方案设计、方案评价与论证等步骤，将创新想法转化为具体的发明创造成果。这一过程中，学生需要综合运用多种知识，通过不断的试验和改进，解决技术难题，完成发明创造。创意设计和技术创新实践活动：学生将通过实践活动，体验从发现问题、分析问题到解决问题的全过程，培养创新意识和创新能力。学生还将学习如何选择合适的制造工具，设计制造流程，将创意转化为实际的产品或模型。创造成果的利弊分析与优化：学生将对所创造的成果进行利弊分析，识别其优点和缺点，以及可能带来的正面和负面影响。在此基础上，学生将探索优化路径和措施，改进发明创造成果，提高其实用性和社会价值。知识产权保护与发明专利：学生将了解知识产权的重要性，学习如何尊重和保护他人的创造性成果，同时掌握专利申请的方法和流程。这一部分内容将帮助学生树立知识产权意识，为未来的技术发明创造提供法律保障。（三）学生学习能力分析通过前面的学习，学生已经具备了一定的技术设计能力和问题解决能力。他们能够在教师的指导下，完成一些简单的技术设计项目，并初步掌握了一些创造技法。要将这些知识和技能应用于实际的发明创造中，学生还需要进一步提升以下几个方面的能力：综合应用能力：学生需要将所学的技术设计知识、创造技法、知识产权保护等内容综合应用于实际的发明创造中，这需要他们具备较强的综合应用能力和跨学科整合能力。创新思维能力：发明创造需要学生具备敏锐的观察力和丰富的想象力，能够从不同角度思考问题，提出新颖的解决方案。学生需要进一步提升自己的创新思维能力，学会运用不同的思维方式和方法来解决问题。实践能力：发明创造不仅需要理论知识的支持，更需要实践经验的积累。学生需要通过不断的实践活动，锻炼自己的动手能力、操作能力和问题解决能力，将创意转化为实际的产品或模型。团队合作能力：在发明创造过程中，学生往往需要与他人合作，共同完成项目任务。学生需要具备良好的团队合作能力和沟通能力，能够与团队成员有效协作，共同解决问题。（四）学习障碍突破策略针对学生在学习过程中可能遇到的学习障碍，教师可以采取以下策略来帮助学生突破难关：情境创设与问题导向：通过创设真实的学习情境和提出具体的问题，激发学生的学习兴趣和求知欲。教师可以结合学生的生活实际和兴趣点，设计一些与发明创造相关的项目任务，引导学生主动探索和解决问题。案例分析与示范引导：通过展示一些成功的发明创造案例，让学生了解发明创造的过程和方法，感受发明创造的魅力和价值。教师可以通过示范引导的方式，向学生展示如何选题、如何设计方案、如何进行利弊分析等关键步骤，帮助学生掌握发明创造的基本流程和方法。实践操作与反馈指导：通过实践操作环节，让学生亲自动手进行发明创造活动，锻炼他们的动手能力和问题解决能力。在实践过程中，教师要及时给予学生反馈和指导，帮助他们发现问题、解决问题，不断改进和完善自己的发明创造成果。团队合作与交流分享：鼓励学生进行团队合作，共同完成项目任务。通过团队合作，学生可以相互学习、相互启发，共同提高。教师还可以组织学生进行交流分享活动，让他们展示自己的发明创造成果，分享自己的经验和体会，从而增强学生的自信心和成就感。资源整合与技术支持：充分利用学校和社会资源，为学生提供必要的工具、材料和设备支持。教师还可以借助信息技术手段，为学生提供丰富的学习资源和在线学习平台，帮助他们拓宽视野、增长知识。通过以上策略的实施，教师可以有效地帮助学生克服学习障碍，提升他们的发明创造能力和综合素养。教师还应关注学生的个体差异和学习需求，因材施教，为每个学生提供个性化的指导和支持。四、大主题或大概念设计本大单元的主题设计为“发明创造与专利保护：从创意到实践”。围绕这一主题，通过三个主要部分展开教学：发明成果的实现、创造成果的利弊分析与优化、知识产权保护与专利申请。本单元旨在通过理论学习与实践操作相结合的方式，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，同时加强学生对知识产权保护的意识，引导学生从创意产生到实际发明，再到专利申请的全过程有深入的理解和实践。五、大单元目标叙写通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够敏锐地感知技术问题，理解技术与人、自然、社会的关系，形成积极的技术价值观和伦理观。学生在发明创造过程中，能够综合考虑技术的安全性、可靠性、环保性和经济性，形成科学、合理的技术决策能力。工程思维：学生能够运用系统分析和工程思维方法，对发明创造项目进行整体规划、设计和管理，解决实际问题。学生能够通过模拟试验、数学模型等方法，对技术设计进行性能和风险评估，优化设计方案。创新设计：学生能够根据实际需求，运用创新思维和方法，提出具有创造性和实用性的设计方案。学生能够熟练运用技术语言和图样表达设计思想，通过团队合作，完成创新设计项目的开发和实施。图样表达：学生能够准确绘制和识读技术图样，包括机械加工图、电路图、流程图等，用图形化方式表达设计意图。学生能够通过图样表达，与团队成员有效沟通，共同推进项目的实施。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，完成模型的制作和产品的物化。学生在物化过程中，能够注重细节，精益求精，提高产品的质量和可靠性。六、大单元教学重点发明成果的实现：重点培养学生的创新设计能力和图样表达能力，使学生能够通过观察、思考和团队合作，提出具有创新性和实用性的发明项目。通过项目实践，让学生掌握从选题规划、方案设计到成果物化的全过程，提高物化能力。创造成果的利弊分析与优化：引导学生对发明成果进行利弊分析，理解技术成果的两面性，培养辩证思维能力。通过案例分析，让学生掌握创造成果的优化路径和措施，提高工程思维和解决问题的能力。知识产权保护与专利申请：增强学生的知识产权保护意识，理解专利申请的重要性和流程。通过模拟专利申请过程，让学生掌握专利申请的基本方法和技巧。七、大单元教学难点创新思维的培养：如何激发学生的创新思维，引导学生从日常生活中发现问题，提出具有创新性的解决方案，是教学的难点之一。需要通过多样化的教学方法和实践活动，如头脑风暴、案例分析等，激发学生的创新思维和创造力。图样表达与团队合作：图样表达要求学生具备较高的空间想象能力和绘图技巧，对于部分学生来说可能存在一定的难度。团队合作要求学生具备良好的沟通能力和协作精神，如何在团队中发挥每个人的优势，共同完成项目，也是教学的难点之一。专利申请与知识产权保护：专利申请过程繁琐且专业性强，学生往往缺乏相关经验，容易感到困惑和无从下手。需要通过详细的讲解和模拟操作，帮助学生熟悉专利申请的流程和要求，增强他们的知识产权保护意识。教学策略与实施步骤第一部分：发明成果的实现选题规划教学策略：通过案例分析，引导学生理解选题的重要性，掌握选题的原则和方法。实施步骤：分组进行市场调研，发现生活中的问题和需求。运用创造性思维方法，提出具有创新性和实用性的选题。编写发明规划书，明确产品的功能、性能、制造限制和使用限制等。方案设计教学策略：通过项目实践，引导学生掌握方案设计的基本流程和方法。实施步骤：根据发明规划书，进行功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计。绘制技术图样，用图形化方式表达设计意图。进行方案评审和优化，确保设计方案的合理性和可行性。成果物化教学策略：通过实践操作，培养学生的物化能力和工匠精神。实施步骤：选择合适的材料和工具，制作模型或原型。进行技术试验和性能测试，验证设计方案的可行性。对模型或原型进行优化和改进，提高产品的质量和可靠性。第二部分：创造成果的利弊分析与优化利弊分析教学策略：通过案例分析，引导学生理解创造成果的两面性。实施步骤：对发明成果进行利弊分析，明确其优点和缺点。分析创造成果的市场机会和潜在威胁。提出改进和优化建议，提高创造成果的实用性和竞争力。优化路径和措施教学策略：通过团队合作和专家指导，探索创造成果的优化路径和措施。实施步骤：分组讨论创造成果的优化方案。运用价值工程法、最小费用法等方法进行方案评价和优化。根据优化方案进行改进和实施，验证优化效果。第三部分：知识产权保护与专利申请尊重与保护创造性成果教学策略：通过讲解和案例分析，增强学生的知识产权保护意识。实施步骤：讲解知识产权的基本概念和重要性。分析侵犯知识产权的案例和后果。引导学生尊重他人的创造性成果，保护自己的知识产权。专利数据库的网络查询和专利申请教学策略：通过模拟操作和专家指导，帮助学生掌握专利申请的流程和技巧。实施步骤：讲解专利数据库的使用方法和查询技巧。模拟专利申请过程，包括撰写专利申请文件、提交申请等。请专利专家进行指导和点评，帮助学生完善专利申请文件。通过以上教学策略和实施步骤，本大单元旨在培养学生的发明创造能力和知识产权保护意识，提高他们的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为未来的学习和职业发展奠定坚实基础。八、大单元整体教学思路在教学《第四章发明成果与专利》这一单元时，我们需要全面考虑学生的通用技术核心素养目标，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过这一单元的教学，旨在培养学生的创新精神和实践能力，让他们掌握创造成果的实现步骤，理解创造成果的利弊分析，并学会尊重和保护创造性成果，进行专利申请。以下是大单元整体教学思路的详细阐述。一、教学目标设定（一）技术意识理解技术的重要性：学生能够认识到技术在现代社会中的重要地位，理解技术对人们生活、生产和社会发展的影响。形成技术伦理意识：学生能够理解技术在创造过程中的伦理问题，尊重他人的技术成果，并认识到技术创新应遵守道德和法律规范。技术应用的评估：学生能够评估一项技术发明对个人、社会和环境的影响，形成合理的技术选择和使用意识。（二）工程思维系统分析能力：学生能够运用系统分析的方法，对技术问题进行分解和综合分析，明确问题的关键要素和制约条件。设计与优化能力：学生能够根据设计要求，制定合理的设计方案，并通过反复迭代和优化，提高设计的合理性和可行性。风险评估与决策：学生能够识别技术设计过程中的风险，进行风险评估，并基于评估结果做出合理的决策。（三）创新设计创新意识：学生能够保持对新技术、新方法的敏感性和好奇心，敢于提出创新性的想法和解决方案。创新方法应用：学生能够灵活运用各种创新方法，如智力激励法、设问法、类比法等，进行技术发明和创新设计。创新思维培养：通过实践活动，培养学生的批判性思维和创造性思维，提升他们解决问题的能力。（四）图样表达技术图样识读：学生能够识读和理解各种技术图样，如图纸、流程图、控制系统方框图等。技术图样绘制：学生能够运用手工绘图工具和计算机辅助设计软件，绘制准确、规范的技术图样，表达设计构想。图样表达能力提升：通过不断的实践，提高学生的图样表达能力，使他们能够清晰、准确地传达设计思想和方案。（五）物化能力材料选择与工具使用：学生能够根据设计要求，选择合适的材料和工具，掌握常见材料的属性和加工方法。模型制作与装配：学生能够独立完成模型或产品的制作和装配，掌握基本的加工工艺和装配技术。物化过程优化：学生能够在物化过程中，不断优化工艺流程和操作方法，提高制作效率和产品质量。二、教学内容与方法（一）教学内容本单元的教学内容主要包括创造成果的实现、创意设计和技术创新实践活动、创造成果的利弊分析与优化、知识产权保护与发明专利等四个部分。具体内容如下：创造成果的实现：包括选题规划、方案设计、方案的评价与论证等步骤。学生需要通过观察生活、发现问题，确定选题，并编写发明规划书。然后，进行方案设计，包括功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计等。对方案进行评价与论证，确定最终方案。创意设计和技术创新实践活动：学生需要综合运用所学的创造思维、创造技法和创新工具，进行创意设计和技术创新实践活动。通过实践活动，体验创新思想的具体化和方案物化过程中的复杂性和创造性。创造成果的利弊分析与优化：学生需要对所创造的成果进行利弊分析，提出防止产生负面影响的优化路径和有效措施。通过辩证分析发明成果的两面性，找到发扬其优点、避免其弊端的有效途径。知识产权保护与发明专利：学生需要了解知识产权的重要性，学会尊重和保护创造性成果。掌握网络查询专利数据库及资料的方法，通过模拟或实际操作，学会专利申请的方法。（二）教学方法项目式学习：通过项目式学习的方式，让学生在完成具体项目的过程中，掌握创造成果的实现步骤和方法。教师可以设计一些与学生生活密切相关的项目，如“一升水可以让小车跑多远”、“汽水瓶盖扳手”等，让学生在实践中学习。案例教学：通过案例分析，让学生了解创造成果的利弊分析和优化路径。教师可以选取一些典型的发明创造案例，引导学生分析案例中的成功经验和不足之处，提出自己的改进意见。探究式学习：通过探究式学习，培养学生的创新意识和创新能力。教师可以提出一些开放性的问题或课题，鼓励学生自主探究、自主设计，提出创新性的解决方案。合作学习：通过小组合作的方式，培养学生的团队协作能力和沟通能力。教师可以将学生分成若干小组，每个小组负责一个项目或课题，小组成员之间分工合作，共同完成任务。三、教学过程与活动设计（一）教学过程导入新课：通过展示一些典型的发明创造案例，如计算机、互联网、智能手机等，引导学生思考技术发明对人类生活的影响，激发学生的学习兴趣。理论讲授：对创造成果的实现步骤、利弊分析、优化路径和知识产权保护等内容进行详细的讲解，让学生理解相关概念和原理。实践操作：组织学生进行创意设计和技术创新实践活动，让他们通过实际操作，体验创造成果的实现过程。引导学生进行创造成果的利弊分析，提出优化方案。成果展示与评价：组织学生进行成果展示，让他们展示自己的发明创造作品，并分享自己的设计思路和实践经验。然后，教师和其他同学对展示成果进行评价和反馈，提出改进意见。总结提升：对整个单元的教学内容进行总结回顾，强调创新精神和实践能力的重要性。鼓励学生继续关注技术创新领域的发展动态，不断提升自己的创新能力和实践水平。（二）活动设计创意设计活动：组织学生进行创意设计活动，让他们结合自己的生活经验和兴趣爱好，提出创新性的设计想法。然后，引导学生将想法转化为具体的设计方案，并进行初步的实施和验证。技术试验活动：针对学生的设计方案，组织他们进行技术试验活动。通过试验，验证设计的可行性和有效性，发现存在的问题和不足，并进行改进和优化。专利申请模拟活动：组织学生进行专利申请模拟活动，让他们了解专利申请的流程和要求。通过模拟活动，让学生熟悉专利申请的相关文件和表格填写方法，为将来的专利申请做好准备。知识竞赛活动：组织学生进行知识竞赛活动，通过竞赛的方式检验学生对本单元教学内容的掌握情况。竞赛内容可以包括创造成果的实现步骤、利弊分析、优化路径和知识产权保护等方面的知识。四、学业评价学业评价是检验教学效果的重要手段。在本单元的教学中，我们将采用多元化的评价方式，包括过程性评价和结果性评价相结合、自我评价和他人评价相结合、定性评价和定量评价相结合等。具体评价内容如下：过程性评价：主要关注学生在实践活动中的表现，包括参与度、合作精神、创新意识、问题解决能力等方面。教师可以通过观察记录、小组讨论、同伴评价等方式进行过程性评价。结果性评价：主要关注学生的学习成果，包括创意设计作品、技术试验报告、专利申请模拟文件等。教师可以通过作品展示、报告撰写、文件审查等方式进行结果性评价。自我评价：鼓励学生进行自我反思和评价，让他们对自己的学习过程和学习成果进行客观的评价和总结。通过自我评价，培养学生的自我认知和自我提升能力。他人评价：包括教师评价、同伴评价和专家评价等。教师可以根据学生的表现和学习成果给予评价反馈；同伴之间可以相互评价，分享学习经验和心得；专家评价可以邀请相关领域的专家对学生的作品和成果进行评价和指导。通过多元化的评价方式，可以全面、客观地评价学生的学习效果，为教学改进和学生发展提供有力的支持。也可以激发学生的学习兴趣和积极性，促进他们的全面发展。五、教学反思与改进在教学过程中，我们需要不断进行反思和改进，以提高教学效果和学生的学习体验。具体反思和改进措施如下：教学内容的调整：根据学生的学习情况和反馈意见，适时调整教学内容的深度和广度。对于难点和重点内容，可以适当增加课时和练习量；对于简单易懂的内容，可以适当减少课时和练习量。教学方法的改进：根据学生的学习特点和兴趣爱好，探索更加有效的教学方法。可以尝试引入更多的互动式、体验式教学方法，如角色扮演、情境模拟等，激发学生的学习兴趣和积极性。学业评价的完善：进一步完善学业评价体系，确保评价的全面性和公正性。可以增加更多的评价维度和指标，如学习态度、团队合作、创新思维等；也可以采用更加多样化的评价方式和方法，如在线测试、项目评价、口头报告等。教学资源的丰富：积极开发和利用丰富的教学资源，如多媒体课件、教学视频、实验器材等。通过多样化的教学资源，提高教学效果和学生的学习兴趣。师生互动的加强：加强师生之间的互动和交流，建立良好的师生关系。教师可以更多地关注学生的学习需求和困惑，及时给予指导和帮助；也可以鼓励学生积极表达自己的观点和想法，促进师生之间的思想碰撞和交流。通过以上反思和改进措施的实施，可以不断优化教学过程和方法，提高教学效果和学生的学习体验。也可以促进学生的全面发展和创新能力的提升，为他们的未来发展奠定坚实的基础。九、学业评价学业评价是教学过程中不可或缺的一环，它不仅能够检验学生的学习成果，还能为教学改进提供重要参考。根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合《第四章发明成果与专利》的教学内容，本教学设计将从技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个核心素养目标出发，设定明确的教学目标、学习目标和评价目标。一、教学目标设定技术意识：学生能够认识到技术发明创造对社会、经济、环境等多方面的影响，形成正确的技术价值观和责任意识。学生能够理解和尊重他人的创造性成果，树立知识产权保护意识。工程思维：学生能够运用系统分析的方法，对创造成果进行利弊分析，提出优化路径和措施。学生能够通过方案设计、成本估算等方法，对创造成果进行经济性评价。创新设计：学生能够运用创造性思维和方法，提出具有创新性的设计方案。学生能够通过团队合作，共同完成创造成果的设计与实现。图样表达：学生能够运用图样表达设计构想，绘制规范的设计图纸。学生能够通过图样进行技术交流和评价。物化能力：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，完成创造成果的制作。学生能够对创造成果进行测试、调试和优化，确保其实用性和可靠性。二、学习目标设定技术意识：理解技术影响：学生能够理解技术发明创造对个人、社会和环境的影响，形成正确的技术价值观。尊重知识产权：学生能够尊重他人的创造性成果，了解知识产权保护的重要性，树立法律意识。工程思维：系统分析：学生能够运用系统分析的方法，对创造成果进行利弊分析，提出优化方案。经济性评价：学生能够通过成本估算等方法，对创造成果进行经济性评价，考虑其市场前景和可行性。创新设计：创新思维：学生能够运用创造性思维和方法，提出具有创新性的设计方案，解决实际问题。团队合作：学生能够在团队中积极贡献自己的想法，与他人协作完成创造成果的设计与实现。图样表达：规范绘图：学生能够运用规范的图样表达设计构想，绘制详细的设计图纸。技术交流：学生能够通过图样进行技术交流和评价，清晰传达设计意图。物化能力：材料选择：学生能够根据设计方案，选择合适的材料和工具，确保创造成果的质量和性能。制作与调试：学生能够独立完成创造成果的制作、测试和调试过程，确保其实用性和可靠性。三、评价目标设定技术意识评价：观察与记录：观察学生在课堂上的表现，记录其对技术发明创造影响的理解程度和对知识产权的尊重情况。案例分析：通过案例分析，评价学生对技术价值观和法律意识的理解和应用能力。工程思维评价：利弊分析报告：要求学生提交创造成果的利弊分析报告，评价其系统分析能力和优化方案提出能力。经济性评价报告：要求学生提交创造成果的经济性评价报告，评价其成本估算和市场前景分析能力。创新设计评价：设计方案评价：评价学生提交的设计方案的创新性、实用性和可行性。团队合作评价：通过观察学生在团队合作中的表现，评价其协作能力、沟通能力和领导能力。图样表达评价：设计图纸评价：评价学生提交的设计图纸的规范性、准确性和完整性。技术交流评价：通过观察学生在技术交流中的表现，评价其图样表达能力和沟通能力。物化能力评价：制作成果评价：评价学生提交的创造成果的质量和性能，包括材料选择、制作工艺和实用性等方面。测试与调试报告：要求学生提交创造成果的测试与调试报告，评价其测试方法、数据分析和问题解决能力。具体评价实施方案1.技术意识评价课堂观察：教师在教学过程中观察学生对技术发明创造影响的理解程度，记录其对技术价值观的表述和态度。小组讨论：组织学生进行小组讨论，围绕技术发明创造的影响和知识产权保护等主题展开交流，评价学生的参与度和观点表达。案例分析作业：布置案例分析作业，要求学生分析具体技术发明创造案例的影响，评价其分析深度和广度。2.工程思维评价利弊分析报告：要求学生提交创造成果的利弊分析报告，包括技术、经济、社会和环境等方面的分析，评价其系统分析能力和优化方案提出能力。经济性评价报告：布置经济性评价报告作业，要求学生运用成本估算等方法对创造成果进行经济性评价，评价其市场前景分析能力和经济思维。项目汇报：组织学生进行项目汇报，展示创造成果的利弊分析和经济性评价结果，评价其表达能力和逻辑思维。3.创新设计评价设计方案评价：组织专家或教师对学生提交的设计方案进行评价，包括创新性、实用性和可行性等方面，给出具体反馈和建议。创新点提炼：要求学生提炼设计方案中的创新点，并说明其在实际应用中的价值和意义，评价其创新能力和实际应用能力。团队合作评价：通过观察学生在团队合作中的表现，评价其协作能力、沟通能力和领导能力，包括分工合作、意见交流和成果整合等方面。4.图样表达评价设计图纸评价：组织专家或教师对学生提交的设计图纸进行评价，包括规范性、准确性和完整性等方面，给出具体修改意见。图样交流评价：组织学生进行图样交流活动，要求能够清晰传达设计意图和方案细节，评价其图样表达能力和沟通能力。作品展示：要求学生通过作品展示的形式呈现设计成果和图样表达效果，评价其综合应用能力和创意实现能力。5.物化能力评价制作成果评价：组织专家或教师对学生提交的创造成果进行质量检测和性能测试，评价其材料选择、制作工艺和实用性等方面。测试与调试报告：要求学生提交创造成果的测试与调试报告，包括测试方法、数据分析和问题解决过程等方面，评价其测试能力、数据分析能力和问题解决能力。现场操作：组织现场操作考核，要求学生能够独立完成创造成果的制作、测试和调试过程，评价其实际操作能力和问题解决能力。通过上述评价方案的实施，可以全面、客观地评价学生在《第四章发明成果与专利》学习过程中的表现和成果，促进其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力等核心素养的全面发展。也为教师提供了有价值的教学反馈和改进方向，有助于不断提升教学质量和效果。十、大单元实施思路及教学结构图一、大单元实施思路本大单元《发明成果与专利》的实施思路将围绕《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合创造力开发与技术发明的教学内容，通过一系列循序渐进的教学活动，旨在培养学生的创新思维、工程思维、技术意识和物化能力。本单元分为三大节，分别为“发明成果的实现”、“创造成果的利弊分析与优化”和“知识产权保护与发明专利”。每节内容将通过实践活动、案例分析、小组讨论和项目研究等多种形式，使学生在参与和体验中提升通用技术核心素养。二、教学目标设定根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，本单元的教学目标设定如下：（一）技术意识学生能够形成对技术现象及技术问题的感知与体悟，理解技术的规范、标准与专利意识。学生能就某一技术领域对人、社会、环境的影响作出理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。（二）工程思维学生能认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、整体规划。学生能领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。（三）创新设计学生能在发现与明确问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。学生能进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据。学生能综合各种社会文化因素评价设计方案并加以优化。（四）图样表达学生能识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样。学生能分析技术对象的图样特征，会用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。（五）物化能力学生能了解常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，积累一些常见工艺方法的操作经验。学生能根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作。学生能独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。三、教学结构图发明成果与专利|+++||发明成果的实现创造成果的利弊分析与优化知识产权保护与发明专利|||+++++++++||||||创意设计和技术创新利弊分析优化路径和措施尊重与保护创造性成果专利数据库的网络查询专利申请实践活动|||+++++++++||||创新设计思维培养创造成果展示技术方案评价技术风险识别创新思维与技法专利文献检索专利申请流程四、具体教学实施步骤（一）发明成果的实现（共8课时）第一课时：创意设计和技术创新实践活动导入（1课时）教学内容：介绍创意设计和技术创新实践活动的重要性，激发学生创新兴趣。教学活动：展示一些成功的创新发明案例，如智能手机、3D打印机等。分组讨论：生活中的不便之处，提出可能的创新解决方案。教学评价：小组讨论表现，创新点子的数量和质量。第二课时：创新设计思维培养（2课时）教学内容：讲解创新设计的基本思维方法，如发散思维、逆向思维等。教学活动：思维训练游戏：如“头脑风暴”，针对特定问题提出多种解决方案。案例分析：分析成功创新产品的设计思路。教学评价：学生提出的创新方案的数量和质量，思维训练游戏的表现。第三课时：技术方案设计与实践（3课时）教学内容：指导学生进行技术方案设计，包括功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计等。教学活动：分组设计：学生分组选择一个创新项目进行方案设计。实践操作：使用手工工具或简单机械设备进行模型制作。教学评价：方案设计的合理性、创新性和可行性，模型制作的质量和效率。第四课时：创造成果展示与评价（2课时）教学内容：学生展示自己的创新成果，进行交流和评价。教学活动：成果展示：各小组展示自己的创新成果，并进行讲解。互评与师评：对成果的创新性、实用性和制作质量进行评价。教学评价：展示效果，评价报告的准确性和全面性。（二）创造成果的利弊分析与优化（共6课时）第五课时：创造成果的利弊分析（2课时）教学内容：讲解创造成果利弊分析的重要性，介绍分析方法。教学活动：案例分析：分析成功和失败的创新案例，探讨其利弊。分组讨论：针对自己的创新成果进行利弊分析。教学评价：利弊分析的准确性和全面性。第六课时：优化路径和措施（2课时）教学内容：介绍创造成果优化的基本路径和措施，如价值工程法、最小费用法等。教学活动：分组优化：针对自己的创新成果提出优化方案。角色扮演：模拟企业决策过程，讨论优化方案的可行性。教学评价：优化方案的合理性和可行性。第七课时：技术方案评价与决策（2课时）教学内容：讲解技术方案评价与决策的方法，如点评价法、各项计分法等。教学活动：分组评价：对各小组的创新成果进行评价。决策模拟：模拟企业决策过程，选择最佳优化方案。教学评价：评价结果的准确性和决策过程的合理性。（三）知识产权保护与发明专利（共6课时）第八课时：尊重与保护创造性成果（1课时）教学内容：讲解知识产权的重要性，介绍专利的基本概念和类型。教学活动：案例分析：分析侵犯知识产权的案例及其后果。小组讨论：如何尊重和保护他人的创造性成果。教学评价：对知识产权的理解程度和尊重保护意识。第九课时：专利数据库的网络查询（2课时）教学内容：介绍专利数据库的使用方法，演示网络查询过程。教学活动：实践操作：学生分组进行专利数据库的网络查询。汇报交流：分享查询结果和体会。教学评价：查询结果的准确性和查询过程的熟练程度。第十课时：专利申请流程与注意事项（3课时）教学内容：讲解专利申请的基本流程和注意事项。教学活动：模拟申请：学生分组模拟专利申请过程。角色扮演：模拟专利审查过程，讨论申请文件的撰写和修改。教学评价：申请文件的规范性和完整性，模拟审查过程的表现。（四）总结与反思（共2课时）第十一课时：大单元总结（1课时）教学内容：回顾本单元的学习内容，总结学习成果。教学活动：分组汇报：各小组总结本单元的学习收获和体会。教师总结：点评各小组的表现，提出改进建议。教学评价：汇报内容的全面性和准确性。第十二课时：大单元反思与未来展望（1课时）教学内容：引导学生反思学习过程中的不足，展望未来创新方向。教学活动：小组讨论：分享学习过程中的困难和收获。展望未来：讨论未来可能的创新方向和领域。教学评价：反思的深度和广度，未来展望的合理性和创新性。通过以上教学实施步骤，旨在全面培养学生的通用技术核心素养，提升其创新思维、工程思维、技术意识和物化能力，为未来的学习和生活奠定坚实的基础。十一、大情境、大任务创设在《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的指导下，针对2019版豫科版高中通用技术选择性必修9《创造力开发与技术发明》第四章《发明成果与专利》的教学内容，我们精心设计了一个大情境与大任务，旨在通过一系列富有挑战性和实践性的活动，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，全面提升学生的通用技术核心素养。一、大情境设计（一）情境背景在快速发展的科技时代，创新已成为推动社会进步和经济发展的重要动力。作为未来的建设者和接班人，高中生应具备敏锐的创新意识、扎实的工程实践能力以及良好的知识产权保护意识。我们创设了一个“校园科技创新大赛”的大情境，模拟真实的科技创新环境，鼓励学生将所学知识应用于实际问题解决中，体验发明创造的全过程。（二）情境描述“校园科技创新大赛”是一项面向全校学生的科技创新活动，旨在激发学生的创新潜能，培养学生的实践能力和团队协作精神。大赛以“创新引领科技改变生活”为主题，鼓励学生围绕日常生活、学习中的实际问题，运用所学知识进行发明创造。参赛作品需体现创新性、实用性和可行性，能够解决实际问题或改善现有状况。二、大任务设计（一）任务目标在大情境“校园科技创新大赛”的背景下，我们设计了以下三个大任务，旨在通过任务的完成，培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。任务一：创造成果的实现技术意识：引导学生关注日常生活中的技术问题，培养对技术现象及技术问题的感知与体悟。创新设计：鼓励学生运用创新思维和创造技法，提出解决问题的创意方案。图样表达：要求学生通过图样表达设计构想，用技术语言实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：指导学生选择合适的材料和工具，进行模型制作或产品开发，将创意方案转化为实际成果。任务二：创造成果的利弊分析与优化技术意识：培养学生的技术评价和伦理意识，能够对创造成果进行利弊分析。工程思维：引导学生运用系统工程的方法，对创造成果进行优化设计，提高其性能和可靠性。创新设计：在利弊分析的基础上，鼓励学生提出创新性的优化方案，进一步提升创造成果的价值。任务三：知识产权保护与发明专利技术意识：增强学生的知识产权意识，理解尊重和保护他人创造性成果的重要性。图样表达：通过专利申请文件的撰写，进一步锻炼学生的图样表达和技术写作能力。物化能力：模拟专利申请流程，让学生体验将创造成果转化为知识产权的全过程。（二）任务内容任务一：创造成果的实现1.选题规划活动描述：引导学生从日常生活中发现问题，确定创新项目的选题。选题应具有创新性、实用性和可行性，能够解决实际问题或改善现有状况。活动要求：学生需进行市场调研和需求分析，明确选题的背景和意义。编写发明规划书，明确设计产品的功能和性能、设计参数和相关指标、制造和使用方面的限制条件等。2.方案设计活动描述：在选题规划的基础上，指导学生进行方案设计。方案设计应包括功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计等内容。活动要求：学生需运用系统分析设计法等方法，提出创新性的设计方案。绘制设计图纸，包括草图、三视图、装配图等，用图样表达设计构想。3.模型制作与测试活动描述：根据方案设计，指导学生选择合适的材料和工具，进行模型制作或产品开发。制作完成后，进行功能测试和性能评估。活动要求：学生需严格遵守操作规程和安全规范，确保制作过程中的安全。对模型或产品进行多次测试和优化，确保其性能和可靠性达到预期目标。任务二：创造成果的利弊分析与优化1.利弊分析活动描述：引导学生对创造成果进行利弊分析，明确其优点和缺点，以及可能带来的社会和环境影响。活动要求：学生需从技术、经济、社会和环境等多个维度对创造成果进行全面分析。撰写利弊分析报告，提出发扬优点、避免缺点的建议。2.优化设计活动描述：在利弊分析的基础上，指导学生进行创造成果的优化设计。优化设计应针对创造成果的缺点和不足，提出创新性的解决方案。活动要求：学生需运用价值工程法、最小费用法等方法，对创造成果进行优化设计。绘制优化后的设计图纸，并进行模型制作或产品开发，验证优化效果。任务三：知识产权保护与发明专利1.尊重与保护创造性成果活动描述：通过案例分析，引导学生理解知识产权的重要性，增强尊重和保护他人创造性成果的意识。活动要求：学生需搜集并分析相关案例，了解知识产权侵权的后果和法律责任。撰写心得体会，阐述自己对知识产权保护的认识和看法。2.专利数据库的网络查询活动描述：指导学生利用专利数据库进行网络查询，了解相关领域的技术现状和专利信息。活动要求：学生需学会使用专利检索平台，掌握基本的专利检索技巧。针对自己的创新项目，进行专利检索和分析，了解现有技术的优缺点和创新点。3.专利申请流程模拟活动描述：模拟专利申请流程，指导学生撰写专利申请文件，包括请求书、说明书、权利要求书等。活动要求：学生需了解专利申请的基本流程和注意事项，掌握专利申请文件的撰写规范。撰写专利申请文件，并进行小组互评和教师点评，不断完善和优化。三、任务实施与评价（一）任务实施步骤任务启动：介绍大情境和大任务背景，明确任务目标和要求。分组实施：学生根据兴趣和特长进行分组，每组选择一个创新项目进行实施。过程指导：教师在任务实施过程中进行巡回指导，解答学生的疑问，提供必要的帮助和支持。成果展示：各组展示自己的创造成果，包括设计图纸、模型或产品、测试报告等。评价反馈：通过小组互评、教师评价等方式，对创造成果进行评价和反馈，提出改进建议。（二）学业评价1.评价原则全面性原则：评价应涵盖技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个维度，全面反映学生的通用技术核心素养。过程性原则：评价应注重学生在任务实施过程中的表现和努力程度，而不仅仅是最终成果。多元化原则：评价应采用多种方式，包括自我评价、小组评价、教师评价等，确保评价的客观性和公正性。2.评价指标技术意识：是否能够敏锐地发现问题，对技术现象及技术问题有深入的感知与体悟；是否能够理解尊重和保护他人创造性成果的重要性。工程思维：是否能够运用系统分析的方法对创造成果进行优化设计；是否能够在设计过程中考虑多种因素，进行综合权衡和决策。创新设计：是否能够提出创新性的设计方案，解决实际问题或改善现有状况；是否能够用图样清晰、准确地表达设计构想。图样表达：是否能够熟练掌握图样表达技巧，绘制规范、清晰的设计图纸；是否能够在设计过程中灵活运用图样表达进行设计交流和沟通。物化能力：是否能够选择合适的材料和工具进行模型制作或产品开发；是否能够严谨细致地完成制作和装配过程，确保创造成果的性能和可靠性。通过以上大情境和大任务的设计与实施，我们旨在为学生提供一个展示自我、挑战自我的平台，让学生在实践中体验发明创造的全过程，培养通用技术核心素养，为未来的学习和生活奠定坚实的基础。十二、单元学历案（一）单元主题与课时单元主题：发明成果与专利课时设计：第1课时：发明成果的实现（选题规划与编写发明规划书）第2课时：发明成果的实现（方案设计）第3课时：创意设计和技术创新实践活动第4课时：创造成果的利弊分析与优化（利弊分析）第5课时：创造成果的利弊分析与优化（优化路径和措施）第6课时：知识产权保护与发明专利（尊重与保护创造性成果）第7课时：知识产权保护与发明专利（专利数据库的网络查询）第8课时：知识产权保护与发明专利（专利申请）（二）学习目标通用技术的核心素养目标：技术意识：学生能够理解技术现象及技术问题的感知与体悟，形成对人工世界和人技关系的基本观念。学生能够就某一技术领域对人、社会、环境的影响作出理性分析，形成技术的安全和责任意识、生态文明与环保意识、技术伦理与道德意识。工程思维：学生能够认识系统与工程的多样性和复杂性，运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、整体规划。学生能够领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法，并进行简单的风险评估和综合决策。创新设计：学生能够在发现与明确问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案。学生能够进行技术性能和指标的技术试验、技术探究等实践操作，准确地观测、记录与分析数据。图样表达：学生能够识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样。学生能够分析技术对象的图样特征，会用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样，实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。物化能力：学生能够了解常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，积累一些常见工艺方法的操作经验。学生能够根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作。学生能独立完成模型或产品的成型制作、装配及测试，具有较强的动手实践与创造能力。（三）评价任务技术意识评价：通过学生编写的发明规划书，评价其对技术现象及技术问题的感知与体悟能力。通过课堂讨论，评价学生对技术领域对人、社会、环境影响的理解和分析能力。工程思维评价：通过方案设计，评价学生运用系统分析方法解决问题的能力。通过方案评价与论证，评价学生的风险评估和综合决策能力。创新设计评价：通过创意设计和技术创新实践活动，评价学生的创造性构思方案能力。通过技术试验和技术探究，评价学生的数据观测、记录与分析能力。图样表达评价：通过学生绘制的技术图样，评价其图样识读和绘制能力。通过设计过程中的图样交流，评价学生的图样表达能力。物化能力评价：通过学生的模型或产品制作，评价其材料选择、工具使用、工艺设计与产品制作能力。通过成品展示和测试，评价学生的动手实践与创造能力。（四）学习过程第1课时：发明成果的实现（选题规划与编写发明规划书）引入：展示一些成功的发明创造案例，激发学生的创新兴趣。新知讲授：讲解选题规划的原则和流程，编写发明规划书的方法。活动：学生分组讨论生活中的不便之处，提出可能的创新解决方案，并编写发明规划书。评价：通过小组互评和教师评价，对学生的选题和规划书进行反馈。第2课时：发明成果的实现（方案设计）引入：回顾上一课时的选题和规划书内容。新知讲授：讲解方案设计的流程，包括功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计。活动：学生分组进行方案设计，绘制图纸，选择材料和工艺。评价：通过小组展示和教师评价，对学生的方案设计进行反馈。第3课时：创意设计和技术创新实践活动引入：展示一些创意设计和技术创新实践活动案例。新知讲授：讲解创造思维、创造技法和创新工具的应用。活动：学生分组进行创意设计和技术创新实践活动，利用创新工具进行制作。评价：通过成品展示和小组互评，对学生的实践活动进行评价。第4课时：创造成果的利弊分析与优化（利弊分析）引入：展示一些成功和失败的发明创造案例，引导学生思考其利弊。新知讲授：讲解创造成果利弊分析的重要性和方法。活动：学生分组对自己的创造成果进行利弊分析，撰写分析报告。评价：通过小组展示和教师评价，对学生的利弊分析进行反馈。第5课时：创造成果的利弊分析与优化（优化路径和措施）引入：回顾上一课时的利弊分析结果。新知讲授：讲解创造成果优化的基本路径和措施，如价值工程法、最小费用法等。活动：学生分组提出优化方案，并进行讨论和决策。评价：通过小组展示和教师评价，对学生的优化方案进行反馈。第6课时：知识产权保护与发明专利（尊重与保护创造性成果）引入：展示一些侵犯知识产权的案例及其后果。新知讲授：讲解知识产权的重要性，介绍专利的基本概念和类型。活动：学生分组讨论如何尊重和保护他人的创造性成果，撰写讨论报告。评价：通过小组展示和教师评价，对学生的讨论报告进行反馈。第7课时：知识产权保护与发明专利（专利数据库的网络查询）引入：展示专利数据库的重要性。新知讲授：介绍专利数据库的使用方法，演示网络查询过程。活动：学生分组进行专利数据库的网络查询，撰写查询报告。评价：通过小组展示和教师评价，对学生的查询报告进行反馈。第8课时：知识产权保护与发明专利（专利申请）引入：回顾专利数据库查询的结果。新知讲授：讲解专利申请的基本流程和注意事项。活动：学生分组模拟专利申请过程，撰写专利申请文件。评价：通过小组展示和教师评价，对学生的专利申请文件进行反馈。（五）作业与检测作业：编写一份详细的发明规划书。完成一项创造成果的方案设计，并绘制图纸。对自己的创造成果进行利弊分析，并撰写分析报告。进行专利数据库的网络查询，撰写查询报告。模拟专利申请过程，撰写专利申请文件。检测：课堂讨论和小组展示，评价学生的创新思维和方案设计能力。利弊分析报告和优化方案展示，评价学生的分析问题和优化能力。专利数据库查询报告和专利申请文件展示，评价学生的知识产权保护意识和专利申请能力。（六）学后反思学生反思：回顾本单元的学习内容，总结自己在技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力方面的提升。反思在选题规划、方案设计、利弊分析、优化路径和措施、专利申请等方面的不足，提出改进措施。教师反思：总结本单元的教学实施情况，评估教学目标达成度。反思教学过程中的优点和不足，提出改进措施，以更好地培养学生的通用技术核心素养。十三、学科实践与跨学科学习设计一、教学目标通过学科实践与跨学科学习，旨在培养学生的通用技术核心素养，包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。通过实践活动和跨学科融合，使学生能够将所学知识应用于实际问题解决中，提升创新思维和实践能力，形成综合运用多学科知识解决复杂问题的能力。二、学习目标技术意识：能够理解技术在现实生活中的作用和影响，形成对技术问题的感知与体悟。能够分析技术现象及其背后的规范、标准与专利意识，形成技术的安全和责任意识。能够评价技术应用对个人、社会和环境的影响，形成正确的技术观和生态文明观。工程思维：能够运用系统分析的方法，识别技术问题的特性和细节，明确制约条件和影响因素。能够进行简单的风险评估和综合决策，运用模拟试验或数学模型对技术方案进行性能和风险评估。能够理解结构与功能、流程与控制等基本思想和方法，并在实际问题解决中加以应用。创新设计：能够发现用户需求，运用创新思维和创造技法提出多种解决方案。能够进行技术试验和技术探究，掌握技术创新设计的一般方法。能够综合运用多学科知识，提出具有创新性的设计方案，并进行优化和改进。图样表达：能够识读和绘制常见的技术图样，如机械加工图、电子线路图、流程图等。能够运用二维、三维设计软件表达设计方案，实现有形与无形、抽象与具体的思维转换。能够通过图样表达设计构想，用技术语言进行交流和沟通。物化能力：能够根据设计要求选择合适的材料和工具，掌握基本的工艺方法和操作技能。能够完成模型或产品的成型制作和装配，进行基本的技术测试和技术指标测量。能够体验工匠精神对技术制造质量的独特作用，形成精益求精、追求卓越的工作态度。三、作业目标设定技术意识培养：作业目标：通过调研和分析某项技术产品的应用现状和发展趋势，撰写技术产品分析报告，理解技术的规范、标准与专利意识。作业内容：选择一项日常生活中的技术产品（如智能手机、智能家电等），调研其应用现状、技术特点和发展趋势，分析其对个人生活和社会的影响，撰写分析报告。工程思维训练：作业目标：通过设计一个简单的技术系统（如智能家居控制系统），运用系统分析的方法进行方案设计和优化，理解结构与功能、流程与控制等基本思想。作业内容：设计一个简单的智能家居控制系统，包括系统结构、工作流程和控制方式，绘制系统框图和流程图，进行方案评价和优化，撰写设计报告。创新设计实践：作业目标：通过创新设计实践活动，运用创新思维和创造技法提出解决方案，并进行技术试验和技术探究，掌握技术创新设计的一般方法。作业内容：选择一项生活中的实际问题（如校园垃圾分类处理、智能家居改进等），运用创新思维和创造技法提出解决方案，进行技术试验和技术探究，撰写设计报告和试验报告。图样表达训练：作业目标：通过绘制技术图样，提高图样表达能力，用技术语言进行交流和沟通。作业内容：选择一项设计任务（如自行车结构设计、书架结构设计等），运用手工绘图或二维、三维设计软件绘制技术图样，包括结构图、流程图、控制系统方框图等，并进行交流和展示。物化能力提升：作业目标：通过模型或产品的成型制作和装配，提高物化能力，体验工匠精神对技术制造质量的独特作用。作业内容：选择一项设计任务（如简易机器人制作、智能家居模型制作等），根据设计要求选择合适的材料和工具，完成模型或产品的成型制作和装配，进行基本的技术测试和技术指标测量，撰写制作报告和测试报告。四、学科实践与跨学科学习设计（一）实践活动设计跨学科主题探究：智能家居系统的设计与实现活动目标：通过跨学科学习，综合运用物理、信息技术、设计美学等知识，设计并实现一个智能家居系统。培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。活动内容：物理学科：探究智能家居系统中的物理原理，如电路原理、光学原理、力学原理等。信息技术学科：学习智能家居系统的控制技术，如传感器技术、网络通信技术、数据处理技术等。设计美学学科：运用设计美学原理，对智能家居系统进行外观设计和用户体验设计。通用技术学科：综合运用所学知识，进行智能家居系统的方案设计、图样表达、模型制作和测试优化。活动步骤：选题与规划：确定智能家居系统的设计主题和目标，编写发明规划书。方案设计：运用系统分析的方法，进行功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计，绘制系统框图、流程图和控制方框图。图样表达：运用二维、三维设计软件绘制技术图样，表达设计方案。模型制作：选择合适的材料和工具，完成智能家居系统的模型制作和装配。测试优化：对智能家居系统进行技术测试和技术指标测量，根据测试结果进行优化和改进。成果展示与评价：展示智能家居系统模型，进行交流和评价，撰写设计报告和制作报告。跨学科项目实践：校园垃圾分类处理系统的设计与实施活动目标：通过跨学科学习，综合运用环境科学、信息技术、机械工程等知识，设计并实施校园垃圾分类处理系统。培养学生的技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力。活动内容：环境科学学科：调研校园垃圾分类的现状和问题，分析垃圾分类的重要性和意义。信息技术学科：学习垃圾分类处理系统的信息管理技术，如数据库管理、数据分析等。机械工程学科：设计垃圾分类处理系统的机械结构，如分类箱、传送带、压缩装置等。通用技术学科：综合运用所学知识，进行校园垃圾分类处理系统的方案设计、图样表达、模型制作和测试优化。活动步骤：选题与规划：确定校园垃圾分类处理系统的设计主题和目标，编写发明规划书。方案设计：运用系统分析的方法，进行功能原理设计、总体设计、执行机构设计和结构设计，绘制系统框图、流程图和控制方框图。图样表达：运用二维、三维设计软件绘制技术图样，表达设计方案。模型制作：选择合适的材料和工具，完成校园垃圾分类处理系统的模型制作和装配。测试优化：对校园垃圾分类处理系统进行技术测试和技术指标测量，根据测试结果进行优化和改进。成果展示与评价：展示校园垃圾分类处理系统模型，进行交流和评价，撰写设计报告和制作报告。（二）跨学科融合策略学科交叉渗透：在实践活动中，鼓励学生跨学科思考，将物理、信息技术、设计美学、环境科学等不同学科的知识和方法综合运用。通过跨学科交流和合作，促进学生对不同学科知识的理解和整合，培养综合运用多学科知识解决复杂问题的能力。教师协同教学：组织不同学科的教师共同参与实践活动的设计和指导，发挥各自学科的优势，形成协同教学的合力。通过教师之间的交流和合作，促进学科知识的交叉融合，提高实践活动的质量和效果。资源共享与整合：充分利用学校内外的各种资源，如实验室、图书馆、科技馆、企业等，为跨学科实践活动提供支持和保障。整合不同学科的教学资源和工具，如物理实验器材、信息技术软件、设计美学素材等，为实践活动提供丰富的材料和工具。评价与反馈机制：建立跨学科评价机制，采用多元化的评价方式，如项目报告、作品展示、口头汇报等，对学生的实践活动进行全面评价。及时反馈评价结果，指出学生的优点和不足，提出改进建议，促进学生的持续进步和发展。通过以上学科实践与跨学科学习设计，旨在培养学生的通用技术核心素养，提升学生的创新思维和实践能力，形成综合运用多学科知识解决复杂问题的能力。通过跨学科融合策略的实施，促进不同学科之间的交叉渗透和协同发展，为学生的全面发展提供有力支持。十四、大单元作业设计一、教学目标根据《普通高中通用技术课程标准（2017年版2020年修订）》的要求，结合《创造力开发与技术发明》第四章《发明成果与专利》的教学内容，本单元的教学目标旨在全面培养学生的通用技术核心素养，具体包括技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力五个方面。通过本单元的学习，学生将能够：技术意识：理解技术的规范、标准与专利意识，对技术领域对人、社会、环境的影响作出理性分析，形成技术的安全和责任意识。工程思维：运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、整体规划，并领悟结构、流程、系统、控制等基本思想和方法。创新设计：在发现与明确问题的基础上，收集相关信息，运用人机关系及相关理论进行综合分析，提出符合设计原则且具有一定创造性的构思方案，并进行技术试验和技术探究。图样表达：识读简单的机械加工图及控制框图等常见技术图样，分析技术对象的图样特征，会用手工和二维、三维设计软件绘制简单的技术图样。物化能力：了解常见材料的属性和常用工具、基本设备的使用方法，积累一些常见工艺方法的操作经验，根据方案设计要求，进行材料选择、测试与规划，工具选择与使用，工艺设计与产品制作。二、作业目标设定（一）技术意识作业1：技术现象与专利意识调研目标：学生通过对现实生活中技术现象的观察，了解技术的规范、标准与专利意识，撰写一篇调研报告，分析某项技术（如智能手机、智能家居等）对人、社会、环境的影响，并探讨其专利申请与保护的重要性。要求：调研内容详实，分析深入，能够体现学生对技术现象与专利意识的理解。作业2：技术伦理案例分析目标：学生选取一个具体的技术伦理案例（如基因编辑婴儿事件），分析其中的技术伦理问题，探讨技术活动对社会伦理、道德规范的影响，并提出个人见解。要求：案例分析透彻，观点明确，能够体现学生对技术伦理问题的深入思考。（二）工程思维作业3：系统分析与设计方案目标：学生针对一个具体的技术领域问题（如智能家居系统的优化设计），运用系统分析的方法，进行要素分析、整体规划，并绘制系统框图或流程图。要求：设计方案合理，系统框图或流程图清晰，能够体现学生的系统分析与设计能力。作业4：风险评估与决策报告目标：学生对一个技术创新项目进行风险评估，包括技术风险、市场风险、经济风险等，并基于风险评估结果制定决策方案，撰写决策报告。要求：风险评估全面，决策方案合理，报告内容详实，能够体现学生的风险意识与决策能力。（三）创新设计作业5：创新设计构思方案目标：学生针对一个实际问题（如校园垃圾分类处理），运用创新思维和创造技法，提出至少两种创新设计构思方案，并绘制设计草图。要求：设计构思新颖，方案可行，设计草图清晰，能够体现学生的创新设计能力。作业6：技术试验与探究报告目标：学生选择一个技术创新点进行技术试验与探究，记录试验过程、数据收集与分析结果，并撰写技术试验与探究报告。要求：试验过程规范，数据分析准确，报告内容完整，能够体现学生的技术试验与探究能力。（四）图样表达作业7：技术图样绘制目标：学生选择一个具体的技术产品（如自行车、手机等），绘制其机械加工图或控制电路图，并标注尺寸、公差等技术要求。要求：图样绘制准确，标注清晰，能够体现学生的图样表达能力。作业8：三维模型设计目标：学生利用三维设计软件（如SolidWorks、AutoCAD等），设计一个简单的技术产品模型，并渲染出图。要求：模型设计合理，渲染效果逼真，能够体现学生的三维模型设计能力。（五）物化能力作业9：产品制作与测试目标：学生选择一个简单的技术产品（如小台灯、笔筒等），进行材料选择、工艺设计与产品制作，并进行功能测试与性能评估。要求：产品制作精良，功能测试完整，性能评估准确，能够体现学生的物化能力。作业10：专利申请文件撰写目标：学生针对自己的技术创新成果，撰写一份专利申请文件，包括权利要求书、说明书及附图等。要求：专利申请文件内容完整，格式规范，能够体现学生的专利申请与保护意识。三、作业实施与评价（一）作业实施作业分配与指导：教师根据教学内容和学生实际情况，合理分配作业任务，并对学生进行必要的指导与帮助。作业进度跟踪：教师定期跟踪学生的作业进度，及时解决学生在作业过程中遇到的问题。作业资源共享：鼓励学生之间分享作业资源与经验，形成良好的学习氛围。（二）作业评价评价标准：根据作业目标设定相应的评价标准，包括内容完整性、创新性、规范性等方面。评价方式：采用自我评价、小组评价与教师评价相结合的方式，全面评估学生的作业表现。反馈与改进：教师及时给予学生作业反馈，指出存在的问题与不足，并提出改进建议，帮助学生不断提升通用技术核心素养。通过以上大单元作业设计，旨在全面培养学生的通用技术核心素养，提升其技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力，为未来的学习和生活奠定坚实的基础。十五、“教-学-评”一致性课时设计课程基本信息教材版本：2019版豫科版高中通用技术选择性必修9单元主题：第四章发明成果与专利课时设计：共12课时第一课时：选题规划与发明规划书编写教学目标技术意识：学生能够认识到创造发明在社会进步中的重要性，理解技术选择对社会、环境的影响。工程思维：学生能够通过系统分析的方法，初步确定创造发明的选题方向。创新设计：学生能够运用创新思维，提出具有创新性的创造发明选题。图样表达：学生能够初步绘制简单的设计草图，表达创造发明的初步构想。物化能力：学生能够预估创造发明过程中的材料、工艺等限制条件。作业目标编写一份初步的发明规划书，包括设计产品的功能和性能、设计参数和相关指标、制造和使用方面的限制条件等。绘制一份创造发明的初步设计草图。课程目标设定通过本节课的学习，学生能够掌握选题规划的基本方法，并编写出发明规划书，为后续的创造发明活动奠定基础。教学过程导入