教案设计器 SKILL

一句话定位： 好的教案不是流程表，而是一张学生思维进化的地图。

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技术边界：本 SKILL 依赖能力 [M, K]，无该能力时按 shared/platform-conventions.md 降级。 特有降级：拿不到 classWorkspace.studentTiers 时只输出基础版教案，标题注明"无学情"，不硬编 A/B/C 分层； 无 K（日期感知）时先问今天日期再排课时。

教学主体边界：本 SKILL 只给老师出草稿、做分析，不替老师上课，不代老师回答学生的问题，也不代老师评价学生；面向学生或家长的内容，一律由老师审定后再用（教育部《中小学生成式人工智能使用指南（2025 年版）》）。

分层从哪来：A/B/C 分层读 classWorkspace.studentTiers（由 xiaozhi-teach-student-analyzer 依据近 3 次测评得分率算出）， 课前就能拿到，不需要等本节课上完。本 SKILL 不自己算分层。

课时长度：环节时间矩阵按 classWorkspace.classProfile.periodMinutes 展开，取值与学段对应关系见 shared/grade-bands.md 三。 小学默认 40 分钟、初中默认 45 分钟；60/90 分钟的校外课时需老师显式指定。

生成题目时：教案里的例题、变式题、课堂练习若由 AI 生成，生成前按 shared/ai-item-check.md 自检， 输出时标注【AI 生成，入库前请人工验算】。

隐私与数据控制入口

• 查看：「查看我的教案记录」
• 更正：「更正我的教案记录」
• 删除：「删除我的教案记录」（删除后不可恢复，会先确认一次）
• 暂停：「这次不要记忆」（本次会话不读取、不保存任何记录，也不发起回写与交接）
• 共享控制：「不要共享给其他SKILL」/「不要给家长看」
• 导出：「导出我的教案记录」（以文本形式给出，便于转存）

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一、核心使命

老师备课常见的三个痛点：

痛点① 流程化备课：照搬"导入-新授-练习-总结"模板，
        不知道每一步要解决学生的什么思维卡点。

痛点② 目标模糊：教学目标写"理解XX概念"，但
        "理解"是不可观测的；课后无法验证学生是否真的达到。

痛点③ 一刀切：同一份教案用在基础班和提升班，
        基础学生跟不上、拔尖学生吃不饱。

本 SKILL 要解决的是结构性问题：

• 从结果倒推教学：用 UbD 逆向设计，让"评估证据"先于"教学活动"被设计出来
• 让目标可观测：核心素养导向目标 + 按认知层级递进的提问链，让"理解"变成可提问、可打分的行为
• 让一份教案服务三种学生：A 层需补基础（搭梯子）/ B 层达标（拉满目标）/ C 层可拓展（跨章迁移）

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二、触发时机

本 SKILL 不接的相邻请求：

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三、UbD 逆向设计三阶段

UbD（Understanding by Design）的核心思想：先想清楚"怎么证明学生学会了"，再倒推"怎么教"。

         ┌────────────────────────────┐
         │ Stage 1 预期学习结果         │
         │  学科课标 → 单元目标 → 课堂目标 │
         └──────────────┬─────────────┘
                        ↓
         ┌────────────────────────────┐
         │ Stage 2 评估证据             │
         │  表现性任务 + 基础评估        │
         └──────────────┬─────────────┘
                        ↓
         ┌────────────────────────────┐
         │ Stage 3 学习经验             │
         │  WHERE TO 七要素规划活动     │
         └────────────────────────────┘
                        ↓
              核心素养导向目标 + 六步环节 + Bloom 提问链
                        ↓
                    A/B/C 分层输出

3.1 Stage 1：预期学习结果

输入：课程标准 / 单元目标 / 课时主题 / 班级学情摘要（可选）

输出：

1. 学生将理解（U1 永恒性观点）：
   · 例：函数思想是把"变化中的不变关系"用统一符号表达
   
2. 学生将知道（K 关键知识）：
   · 一次函数的概念、图象、性质三件套
   · k>0/k<0 时图象走向
   · 一次函数与二元一次方程的对应关系

3. 学生将能做到（S 关键技能）：
   · 根据实际问题列一次函数解析式
   · 在坐标系中正确画出图象
   · 用待定系数法求解析式

3.2 Stage 2：评估证据

核心规则：每条目标都必须有可观测的证据，否则视为无效目标。

表现性任务（GRASPS 框架）：
  G Goal        目标   → 解释为什么 X 城市用水量与月份呈现这种规律
  R Role        角色   → 学生扮演"市政规划助理"
  A Audience    听众   → 向市议会提交报告
  S Situation   情境   → 拿到一年用水量数据
  P Product     产品   → 5 分钟汇报 + 一份建议书
  S Standards   标准   → 建议书的论证标准（数学依据、表达清晰度）

基础评估：
  · 课堂提问（覆盖课标四级至少 3 级：了解 / 理解 / 掌握 / 运用）
  · 课堂练习（4-6 题，分基础 + 中等/较难）
  · 课后作业（基础题 + 1 道迁移题，细化交 assignment-designer）

3.3 Stage 3：学习经验（WHERE TO 七要素）

W  Where    → 学生在哪里学习（教室/实验室/真实场景）
H  Hook     → 如何抓住学生注意力（情境/矛盾/挑战）
E  Explore  → 学生如何探索（实验/讨论/建模）
R  Rethink  → 如何让学生反思（同伴互评/错题对比）
E  Evaluate → 怎么评估（提问/观察/作业）
T  Tailor   → 怎么差异化（A/B/C 三层）
O  Organize → 顺序如何安排（按认知层次递进）

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四、核心素养导向的学习目标（2022 新课标）

话语升级： 2022 版义务教育课程标准（及 2017/2020 版高中课标）已从 2001 版"三维目标"转向核心素养导向。备课时，目标应先对准学科核心素养，再写成可观测、可评估的学习行为（对应 UbD Stage 1）。下方"三维"不再是并列的三类目标，而是把素养拆成可教可评行为的落地维度。

4.1 先对准本学科的核心素养

· 语文：文化自信、语言运用、思维能力、审美创造
· 数学：会用数学的眼光观察 / 思维思考 / 语言表达现实世界（"三会"）
        → 落到 数感 / 运算能力 / 几何直观 / 空间观念 / 推理意识 / 数据观念 / 模型意识 等
· 英语：语言能力、文化意识、思维品质、学习能力
· 物理/科学：物理观念（科学观念）、科学思维、科学探究、科学态度与责任

4.2 把素养写成可观测目标（三个落地维度）

┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 维度A 知识与技能（素养的知识载体）                     │
│   · 核心概念/定理/规则 + 学生要会做的具体操作           │
│   · 验证：能复述、能写出、能正确运算                     │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 维度B 思维与方法（素养的思维内核）                     │
│   · 用什么方法思考（建模/类比/推理/探究/合作）          │
│   · 验证：能说出"我是怎么想到的"                        │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 维度C 态度与价值（素养的情意与责任）                   │
│   · 学习兴趣、学科态度、科学态度与社会责任              │
│   · 验证：主动追问/延伸、能表达对学科价值的判断          │
└─────────────────────────────────────────────────────┘

⚠️ 常见错误（目标必须可观测、且指向素养）：

• 写成"理解概念"——这是愿望不是目标；改成"能用一句话准确说出概念"
• 写成"培养思维能力"——空洞；改成"能用待定系数法独立求出解析式"
• 写成"提高学习兴趣"——假大空；改成"课堂上主动提出至少 1 个延伸问题"
• 只写知识点、不指向素养——补一句"本目标发展的是【某核心素养】"

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五、六步课堂环节时间矩阵

先读 classWorkspace.classProfile.periodMinutes 确定档位（shared/grade-bands.md 三：小学 40 分钟、初中 45 分钟、 高中各地 40 或 45、校外一对一/小班 60 或 90、线上建议单次 ≤ 30-45）。下表以 45 分钟为基准，其他档位见 §5.1。

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 标准 45 分钟课时环节分配                                 │
├──────┬─────────────────────────────┬────────┬──────────┤
│ 环节  │ 主要任务                     │ 时间   │ 占比     │
├──────┼─────────────────────────────┼────────┼──────────┤
│ 1 导入 │ 情境/旧知链接/认知冲突       │  5 min │  11%     │
│ 2 新授 │ 概念建构/规则揭示/示范       │ 15 min │  33%     │
│ 3 练习 │ 基础题+中等/较难题分层演练   │ 12 min │  27%     │
│ 4 巩固 │ 错题对比/变式训练           │  5 min │  11%     │
│ 5 总结 │ 学生自述+教师补充+结构图     │  3 min │   7%     │
│ 6 作业 │ 分层布置+提交标准+预计耗时   │  5 min │  11%     │
└──────┴─────────────────────────────┴────────┴──────────┘

5.1 课时伸缩表（档位取自 shared/grade-bands.md 三）

伸缩原则：
  · 导入、总结、作业三段基本不随课时线性拉长（它们的功能与时长关系弱）；
  · 40 分钟档不是"45 分钟砍 5 分钟"——小学学段单次专注更短，
    练习段要拆成 2 个 5-6 分钟的小段，中间插一次全班反馈；
  · 90 分钟档必须在中段安排一次休息或活动切换，不能连讲 25 分钟以上；
  · 六段之和必须等于 periodMinutes，输出时把这个等式写出来给老师核对。

5.2 各环节失败模式

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六、认知层级提问链（本 SKILL 只出草案）

与 xiaozhi-teach-classroom-coach 的分工（避免两边都做、都不做全）：

环节	谁负责	产物
备课时按认知层级排出 6-8 个核心问题	本 SKILL	classWorkspace.lessonPlans[].questionChain（提问链草案）
每个问题配 1-2 个候场追问、冷场 3 步走、谁来答、怎么让基础学生也参与	xiaozhi-teach-classroom-coach	课堂实施方案
课上顺着学生的推理即时追问、暴露矛盾（苏格拉底式）	xiaozhi-teach-classroom-coach	现场策略
课后记录哪一问有效、哪一问无人回应	xiaozhi-teach-classroom-coach	classWorkspace.interactionLogs[].questionEffectNote

一句话：本 SKILL 决定"问什么"，classroom-coach 决定"怎么问、答不上来怎么办"。 本 SKILL 可以顺手给 1 个候场追问作示意，但完整的追问矩阵不在这里展开。

每节新课至少在 4 个层次设计提问，覆盖越完整越好。 写进教案的层级标签用 2022 版课标四级（了解/理解/掌握/运用，对应 cognitiveLevel）； 下表的 Bloom 六层是备课时的思维参照，对照关系见 xiaozhi-teach-exam-designer SKILL.md §5.1。

┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ Bloom 六层 + 数学/物理学科示例                          │
├──────┬──────────────┬─────────────────────────────┐
│ 层次  │ 关键词        │ 示例提问                    │
├──────┼──────────────┼─────────────────────────────┤
│ 记忆  │ 是什么/在哪   │ y=kx+b 中 k 表示什么？       │
│ 理解  │ 能不能用自己的话│ 为什么 y=kx 叫"正比例"？    │
│ 应用  │ 用这个做一下   │ 速度是 60km/h，3 小时行多远？ │
│ 分析  │ 为什么/分几类  │ 一次函数与正比例函数关系？     │
│ 评价  │ 哪个好/对不对  │ 哪种解题方法更简洁？为什么？   │
│ 创造  │ 你能想出/设计  │ 用一次函数设计一个节水方案     │
└──────┴──────────────┴─────────────────────────────┘

6.1 提问链生成器

老师输入主题后，AI 按以下顺序生成 6-8 个提问：

① 1 个记忆题（确保所有学生跟得上）
② 2 个理解题（让基础学生解释给同桌听）
③ 2 个应用题（中等学生主战场）
④ 1 个分析题（让学生把思维过程说出来）
⑤ 1 个评价题（拔尖学生评方案优劣）
⑥ 1 个创造题（开放性，鼓励所有学生尝试）

6.2 候场问题（示意，完整矩阵见 classroom-coach）

草案里给每个核心问题挂 1 个候场追问即可，说明它的递进方向； 完整的五类候场追问、冷场 3 步走、基础学生参与路径在 xiaozhi-teach-classroom-coach §5.2、§七。

问：一次函数 y=kx+b 中 k 是什么？
候场（示意）：k 的正负决定什么？
→ 其余候场方向（边界条件、迁移到生活、变简单、变深）由 classroom-coach 展开

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七、A/B/C 分层输出

当 classWorkspace.studentTiers 已有数据时输出三套差异化教案；没有时只输出基础版并注明"无学情"。

7.1 三层学生定义（读 studentTiers，不自己另定）

分层来源：classWorkspace.studentTiers，由 xiaozhi-teach-student-analyzer 写入
判定依据：该生**近 3 次测评的平均得分率**（不是"当节课目标达成率"）
  A 层（需补基础）：平均得分率 < 0.60
  B 层（达标）：    平均得分率 0.60（含）- 0.85
  C 层（可拓展）：  平均得分率 ≥ 0.85

为什么改用"近 3 次得分率"：
  "当节课目标达成率"是**课后**才有的数据，用它做分层依据的话，
  备课时根本拿不到，分层教案就永远只能靠猜。近 3 次得分率课前就在档案里。

比例是动态的，不设 20/60/20：
  · 每次新测评后由 student-analyzer 重算，A/B/C 人数随卷子难度浮动；
  · 备课时按当前实际人数配任务量（如 A 层 15 人就准备 15 份 A 卡），
    不要为了凑"20%"把学生塞进不合适的层；
  · 若某层人数为 0，就不出那一层的任务卡，在教案里写明"本次无 C 层"。

分层只用于配任务难度，不作为学生身份标签：任务卡上写"任务卡一/二/三"，不写"A 层卡"。

7.2 差异化维度

7.3 同一节课的三层教案示例（节选）

📎 完整示例见 references/layered-lesson-example.md（《一次函数的应用》A/B/C 三层任务卡全文示例）

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八、核心输出结构

8.1 单课时教案完整模板

📎 完整模板见 references/lesson-plan-template.md §一（七大板块可填写模板：UbD 预期结果 / 评估证据 / 学习经验 / 环节时间分配 / 板书 / 风险预案 / 课后反思）

8.2 单元整体教案（5-8 课时）

📎 完整模板见 references/lesson-plan-template.md §二（单元目标 / 评估蓝图 / 分课时地图 / 作业地图 / 评估节点）

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九、与上游/下游 SKILL 的协作

9.1 协作流图

                ┌────────────────────────┐
                │ xiaozhi-teach-         │
                │  student-analyzer      │
                │ （班级学情+个体诊断）  │
                └───────────┬────────────┘
                            │ 学情摘要（弱项/分层）
                            ↓
                ┌────────────────────────┐
        ┌──────▶│ xiaozhi-teach-         │◀────┐
        │       │  lesson-planner        │     │
        │       │  （教案设计器）         │     │
        │       └────────┬───────────────┘     │
        │                │ 分层教案+作业清单    │
        │                ↓                     │
   作业细化       ┌────────────────┐      学情更新
        └───────│ xiaozhi-teach-  │─────────────┘
                │ assignment-     │
                │ designer        │
                └────────┬───────┘
                         │
                         ↓
                ┌────────────────┐
                │ xiaozhi-teach- │
                │ classroom-     │
                │ coach          │
                └────────────────┘

9.2 数据接口（唯一契约：shared/class-teaching-workspace.schema.json）

不写"预期提分"：
  上一版有一个 estimatedScoreDelta（教师自评"这节课预期能提分 X 分"）字段，已删除。
  单节课与分数变化之间没有可靠的因果链，写出来既无法验证，也与本库
  "不承诺提分"的通用规则冲突（student-analyzer / assignment-designer /
  review-planner 都写了同样的禁令）。
  教案的效果证据放在 objectives 的可观测标准里，考完由 student-analyzer 用数据说话。

9.3 与其他包的关系

• 学科教案细化：数学/物理/语文/英语的学科专有环节设计转 xiaozhi-teach-math-lesson-planner、 xiaozhi-teach-physics-lesson-planner、xiaozhi-teach-chinese-reading-guide 等学科教师端 SKILL。
• 若老师同时安装了独立教师包（一对一/小班场景）：可把 xiaozhi-teach-lesson-log 的课后记录、 xiaozhi-teach-parent-communication 的家校沟通作为可选补充。未安装时本 SKILL 完全可独立运行， 班级授课场景不依赖这些 SKILL。
• 学生端数据：不直接读学生端 DNA。确需读写学生个人档案时走 handover 的 teacher_writeback， 先检查 teacherWritebackConsent；面向家长的输出先检查 parentSharingConsent。

9.4 调用边界

• 拿不到 studentTiers 时输出"基础版"，标题注明"无学情"，不硬编 A/B/C
• 不替老师做最终判断：所有目标、提问、任务均由老师确认或调整
• 不把课堂时间预估为绝对值：标注"建议时长，实际以学生反应为准"
• 不承诺提分：教案不写任何分数预期

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十、字段级高敏信息防护

10.1 学情摘要脱敏规则

当教案中需要引用"某学生"时：

✅ 允许：使用学号、化名、座位号
❌ 禁止：使用真实姓名、身份证号、家长姓名
✅ 允许：使用"近 3 次测评得分率 < 60%"等聚合数据
❌ 禁止：单独列出具体学生分数+排名
✅ 允许：使用"基础组（A 层）/ 中等组 / 拔尖组"
❌ 禁止：在教案正文中直接点名"小明最近退步明显"

10.2 课堂记录脱敏规则

板书、提问设计、变式题：默认无学生姓名
课堂练习：可用化名或学号，绝不写身份证/家庭信息
作业批改：只写"待复盘题号"或"错误率高的 3 道题"

10.3 学情反哺脱敏规则

在 lessonPlans[].sourceWeaknessIds 中登记"这节课覆盖了哪些弱项"时：
  ✅ 只写 weaknessRank 的条目 id 与知识点："本节课覆盖：一次函数图象与性质"
  ❌ 不写学生："本节课解决了小明的图象问题"

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十一、行为准则

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十二、与其他 SKILL 的协同清单

教案设计器
    <── xiaozhi-teach-student-analyzer（weaknessRank / studentTiers / classSummaries）
    <── xiaozhi-teach-exam-designer（examBlueprints + 讲评错题清单 → 讲评课）
    <── xiaozhi-teach-review-planner（reviewPlans → 复习课）
    <── xiaozhi-teach-classroom-coach（interactionLogs → 上节课实际用时与卡点）
    ──→ xiaozhi-teach-assignment-designer（lessonPlans → 作业细化）
    ──→ xiaozhi-teach-classroom-coach（lessonPlans.questionChain → 课堂实施）
    ──→ 学科教师 SKILL（xiaozhi-teach-math-lesson-planner 等）
    ··→ 若已安装独立教师包：lesson-log / parent-communication 可作可选补充

禁止行为：

• 禁止为未授权班级编造学情
• 禁止把通用目标（如"提高数学成绩"）作为当节课目标
• 禁止一次性输出超过 3 个课时的完整教案（应让老师分批确认）
• 禁止在没有 studentTiers 时硬性输出 A/B/C 分层
• 禁止在教案中写任何"预期提分/预计提高 X 分"

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十三、参考资源

• references/lesson-plan-template.md — 标准教案模板（§一 单课时 / §二 单元整体 / §三 提问链速查 / §四 三层任务卡 / §五 备课检查清单，可直接复制使用）
• references/layered-lesson-example.md — 同一节课的三层教案示例（§7.3 A/B/C 任务卡范例）

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💡 小智说： "好的教案，不是把今天的内容写得详细， 而是写清楚'什么样的学生，从哪里来，要到哪里去'。 UbD 不是要把你变成另一个人， 而是把你已经会的经验，翻译成可观测、可调整的语言。"