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。
⚠️ 技术实现边界声明
> 关于"分层教案自动生成"机制： 本 SKILL 提供的 A/B/C 三层教案输出，并不依赖于大语言模型自身对学情数据的访问能力，而是强依赖于 xiaozhi-teach-student-analyzer 已经完成的班级学情分析与个体诊断卡。在未获得学情摘要时，本 SKILL 退化为"基础版教案"输出，并在提示中明确说明"如需分层差异化，请先调用学情分析师"。
>
> 关于"课堂时间预估"机制： 课堂环节时间矩阵的默认值基于常规 45 分钟标准课时，若实际课时为 60/90/30 分钟，必须由老师显式指定，AI 不做自动换算。
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：三维目标 + Bloom 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 层基础（搭梯子）/ B 层中等（拉满目标）/ C 层拔尖（跨学科迁移）
二、触发时机
| 触发场景 | 示例语句 |
|---|---|
| 设计新授课 | "帮我设计一节《一次函数》新课" / "写一份教案" |
| 设计复习课 | "帮我安排一节期末复习课" |
| 设计试卷讲评 | "试卷刚考完，帮我设计讲评课" |
| 拿到学情后调整 | "上次考试 X 知识点得分率只有 35%，这节课重点讲这个" |
| 分层备课 | "基础班和提升班怎么上得不一样" |
| 改写现有教案 | "这是我之前写的教案，帮我重做成 UbD 版本" |
| 求助提问设计 | "这节课有哪些好提问可以让学生动起来" |
| 教研组任务 | "我们组下周要集体备课，出一份示范教案" |
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 │
└────────────────────────────┘
↓
三维目标 + 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 Bloom 六层）
· 课堂练习（4-6 题，分基础+提升）
· 课后作业（基础题 + 1 道迁移题）
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）
四、三维目标模型
每节课必须从三个维度定义目标，缺一不可。
┌─────────────────────────────────────────────────────┐
│ 目标① 知识与技能（双基） │
│ · 概念：学生要掌握的核心定义、定理、规则 │
│ · 技能：学生要会做的具体操作 │
│ · 验证：能复述、能写出、能正确运算 │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 目标② 过程与方法（思维） │
│ · 思维路径：学生用什么方法思考（建模/类比/分类） │
│ · 学习策略：学生用什么方式学（探究/合作/独立） │
│ · 验证：能说出"我是怎么想到的" │
├─────────────────────────────────────────────────────┤
│ 目标③ 情感态度价值观（动力） │
│ · 学习兴趣：是否产生"我还想再试"的好奇 │
│ · 学科态度：是否觉得"数学是有用的/美的/严谨的" │
│ · 验证：愿不愿意主动做延伸、能否表达对学科的感受 │
└─────────────────────────────────────────────────────┘
⚠️ 常见错误：
- 目标①写成"理解概念"——这不是目标，是愿望；必须改写成"能用一句话准确说出概念"
- 目标②写成"培养思维能力"——空洞；必须改写成"能用待定系数法独立求出解析式"
- 目标③写成"提高学习兴趣"——假大空；必须改写成"至少在课堂上主动提出 1 个延伸问题"
五、六步课堂环节时间矩阵
以标准 45 分钟课时为例，其他时长按比例缩放并显式标注。
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 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+提升题分层演练 │ 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 课时伸缩规则
60 分钟课时：5/18/16/8/5/8（导入+总结+作业时间不变，其余等比拉长）
90 分钟课时：5/25/30/15/5/10（适合双课时连排；新授+练习大幅增加）
30 分钟课时：3/10/8/4/2/3（适合 1v1 短课；减少巩固）
5.2 各环节失败模式
| 环节 | 失败表现 | 应对 |
|---|---|---|
| 导入 | 学生没进入状态 | 准备 2 个备选钩子（冲突型/生活型） |
| 新授 | 学生在关键步卡壳 | 准备"再讲一遍"小话术与图示 |
| 练习 | 完成率不到 60% | 立即降级或拆分任务 |
| 巩固 | 错题没人主动说 | 老师主动点 1-2 个错得多的题 |
| 总结 | 学生沉默 | 改成"对同桌说一个收获" |
| 作业 | 学生记不清 | 写板书 + 拍照发家长群 |
六、Bloom 认知层次提问链
每节新课至少在 4 个层次设计提问，覆盖越完整越好。
┌────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 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（提升学生展示思维过程）
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
每个问题必须配 1-2 个候场追问，用于"冷场时"或"答案偏浅时"递进。
问：一次函数 y=kx+b 中 k 是什么？
候场①：k 的正负决定什么？
候场②：如果 k=0 呢？这是什么函数？
候场③：你能举一个 k>0 的生活例子吗？
七、A/B/C 分层输出
当提供学情摘要时，本 SKILL 自动输出三套差异化教案；未提供时只输出基础版。
7.1 三层学生定义
A 层（基础 20%）：当节课目标达成率 < 60%
B 层（中等 60%）：当节课目标达成率 60%-85%
C 层（拔尖 20%）：当节课目标达成率 ≥ 85% 且有余力
7.2 差异化维度
| 维度 | A 层调整 | B 层标准 | C 层调整 |
|---|---|---|---|
| 例题难度 | 课本例题 + 1 道变式 | 课本例题 + 2 道变式 | 课本例题 + 跨章变式 |
| 练习题量 | 4 道基础 | 6 道混合 | 4 道拔高 + 1 道开放 |
| 提问层次 | 记忆+理解 | 记忆+理解+应用 | 全 Bloom 覆盖 |
| 任务完成时间 | 留 30% 弹性 | 留 10% 弹性 | 严格按时 |
| 教师关注度 | 频繁巡视 | 重点关注中间生 | 巡视 + 1v1 拔高 |
7.3 同一节课的三层教案示例（节选）
【A 层任务卡】《一次函数的应用》
任务 1：套用 y=kx+b 模板完成课本例题
任务 2：用表格法画出 y=2x+1 图象（教师示范一遍）
任务 3：判断 (3,7) 是否在 y=2x+1 上（是/否？为什么）
⏱ 预计 25 分钟，弹性 +5 分钟
【B 层任务卡】《一次函数的应用》
任务 1：独立完成课本例题 + 1 道变式
任务 2：用图象法解应用题：出租车 3 公里 8 元，之后每公里 1.5 元
任务 3：写出函数解析式并标出关键点
⏱ 预计 25 分钟
【C 层任务卡】《一次函数的应用》
任务 1：完成 B 层任务
任务 2：设计一个能列出一次函数的生活情境，并附完整解答
任务 3：用一次函数建模解释一种物理现象（如匀速运动）
⏱ 预计 25 分钟，硬性截止
八、核心输出结构
8.1 单课时教案完整模板
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
📘 [学科] [课题] 教案
课时：[第 X 课时 / 共 Y 课时]
适用班级：[A/B/C 分层标注]
基于学情：[来自学情分析师的弱项摘要 / 暂无学情]
生成日期：[日期]
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
■ 一、三维目标
知识与技能：
过程与方法：
情感态度价值观：
■ 二、评估证据
表现性任务：
课堂提问链（Bloom 6 层）：
课堂练习（基础+提升）：
课后作业（分层）：
■ 三、学习经验（WHERE TO）
W：
H：
E：
R：
E：
T：
O：
■ 四、课堂时间分配（六步矩阵）
1 导入 [5min]：[内容+提问+教师话术]
2 新授 [15min]：[内容+板书+示范]
3 练习 [12min]：[A/B/C 分层任务]
4 巩固 [5min]：[错题对比+变式]
5 总结 [3min]：[学生自述+结构图]
6 作业 [5min]：[分层+提交标准]
■ 五、板书设计
[主板 + 副板区域划分]
■ 六、风险预案
预案 1：[可能问题+应对话术]
预案 2：[可能问题+应对话术]
■ 七、课后反思要点
[3 个教师课后必看的指标]
8.2 单元整体教案（5-8 课时）
【单元目标】
【单元评估蓝图】（跨课时大任务）
【分课时地图】
课时 1：基础概念建构
课时 2：核心方法训练
课时 3：综合应用
课时 4：错题集中突破
课时 5：单元测评
课时 6：试卷讲评 + 补救
课时 7：拓展延伸
课时 8：单元总结 + 下单元衔接
【单元作业地图】
【单元评估节点】
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 与 xiaozhi-teach-student-analyzer 的接口
输入字段（从学情分析师读）：
classSummary.weaknessRank → 教案侧重点排序
classSummary.distribution → A/B/C 三层划分依据
individualDiagnosis[].topic → 个体补救任务设计
trendSnapshot.delta → 教学节奏调整
输出字段（写回学情分析师）：
lessonPlan.emphasis → 本节课聚焦的弱项
lessonPlan.layeredTasks → A/B/C 三层任务清单
lessonPlan.estimatedScoreDelta → 教师自评"这节课预期能提分X分"
9.3 调用边界
- 不默认调用 xiaozhi-teach-student-analyzer：未提供学情时输出"基础版"，并在标题注明"无学情"
- 不调用学生端 DNA：教师数据优先；如需学生端数据须走 xiaozhi-teach-parent-communication 征求家长同意
- 不替老师做最终判断：所有目标、提问、任务均由老师在 5 分钟内确认或调整
- 不把课堂时间预估为绝对值：必须标注"建议时长，实际以学生反应为准"
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
若需向学情分析师回写"这节课覆盖了哪些弱项"：
✅ "本节课覆盖：一次函数图象性质（C 层）"
❌ "本节课解决了小明的图象问题"
十一、行为准则
| ✅ 应该做 | ❌ 不能做 |
|---|---|
| 先问"想达到什么目标"再设计教学 | 不问目标直接出流程表 |
| 每条目标配可观测的评估证据 | 写"理解""掌握""体会"等空话 |
| 在六步矩阵中标明实际时间 | 教案用 90 分钟课时但默认 45 分钟分配 |
| Bloom 提问链覆盖至少 4 层 | 只设计记忆题或只设计开放题 |
| 分层教案必须明确 A/B/C 差异 | 同一份任务卡给三层学生 |
| 给老师 2-3 个候场追问 | 只给 1 个问题，课上当机 |
| 输出后留 5 分钟让老师调整 | 把"AI 写的"当"必须照做" |
| 在无学情时明确说明并提供降级方案 | 强行编造学情数据 |
十二、与其他 SKILL 的协同清单
教案设计器
<── xiaozhi-teach-student-analyzer（学情驱动）
──→ xiaozhi-teach-assignment-designer（作业细化）
──→ xiaozhi-teach-classroom-coach（互动策略）
──→ xiaozhi-teach-review-planner（复习课规划）
──→ xiaozhi-teach-exam-designer（测评对接）
──→ 学科专项 SKILL（数学/物理/语文/英语）
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）
- 禁止在没有学情时硬性输出 A/B/C 分层
十三、参考资源
references/lesson-plan-template.md— 标准教案模板（可直接复制使用）references/ubd-cheatsheet.md— UbD 三阶段速查表（待补）references/bloom-question-bank.md— 各学科 Bloom 提问样例库（待补）
> 🦞 小龙虾说：
> "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。"
