共同底层与三条技术路径阶段定义工作稿 V0.1
状态：工作稿，供课程体系论证使用。
目的：为 K1 / K2 / K3 / P1 / P2 / P3 划定共同底层、数字创作、交互与计算、实体设计与制作、智能感知与控制的学习边界。
边界：本稿不等于年度课程表或具体课次大纲；它规定后续年度、季度和 课次任务 可以怎样进阶。
关联材料：AI时代创造教育体系-四张课程底图工作稿V0.1.md、核心脊柱与AI时代技术学习讨论沉淀V0.1.md。
一、结构与使用规则
课程采用以下结构：
共同底层：系统建构概念 + 创造过程方法
↓
三条技术实现路径：
数字创作、交互与计算 / 实体设计与制作 / 智能感知与控制
↓
AI 协作与判断、设计表达、真实世界知识贯穿其中
三个使用规则：
- 阶段表描述的是“孩子最终能做到什么”，不等于必须按该顺序讲授术语。
- 每个阶段的某一路径可以是首学、复用、深化或整合；不要求所有路径在每节课平均出现。
- 工具品牌不构成路径。图形化编程、网页工具、3D 建模软件、打印机、积木、机器人套件都可以替换；路径中的概念与证据应保持稳定。
二、进阶标记
| 标记 | 含义 | 对课程研发的要求 |
|---|---|---|
| 首学 | 第一次正式建立概念与基础操作 | 有直观体验、基本表达和可完成的最小作品 |
| 复用 | 在不同主题、工具或作品中再次调用 | 改变至少一个情境条件，不能只换皮肤重做 |
| 深化 | 引入更复杂的关系、约束、数据或测试 | 孩子要解释理由并进行一次以上改进 |
| 整合 | 与其他路径共同解决完整问题 | 不以新知识量为目标，以选择、组合、验证为目标 |
第一部分：共同底层
三、共同底层由两类内容构成
1. 系统建构概念
| 概念簇 | 核心问题 |
|---|---|
| 目标与对象 | 想为谁做什么，什么算成功？ |
| 对象与组件 | 一个作品由哪些部分构成，各自做什么？ |
| 信息、状态与参数 | 什么信息会变化，哪些参数会影响结果？ |
| 规则与关系 | 在什么情况下发生什么，不同部分如何互相影响？ |
| 输入、输出与反馈 | 系统接收什么、做出什么回应，结果如何反过来影响下一步？ |
| 结构、约束与权衡 | 资源、材料、时间、安全、体验等限制如何影响选择？ |
| 测试、证据与迭代 | 怎样判断作品是否有效，依据什么修改？ |
2. 创造过程方法
发现/接收挑战
→ 表达目标与对象
→ 提出方案
→ 实现原型
→ 测试与收集反馈
→ 修改与解释
→ 展示、发布或交付
系统建构概念是长期学习的“语言”；创造过程方法是反复练习的“行动”。二者必须在课程记录和评价中分别标注，不能混为同一类知识。
四、共同底层阶段边界
| 阶段 | 系统建构概念：孩子能做到什么 | 创造过程：孩子能做到什么 | AI 协作与判断 | 暂不要求 |
|---|---|---|---|---|
| K1 | 识别对象、动作和回应；说出“我让它这样做” | 在选择中完成一个小作品；观察结果 | 知道 AI/数字工具会给出回应；不把其当成人或唯一答案 | 抽象规则、数据、独立调试 |
| K2 | 描述简单目标；看出两个对象或动作之间的因果；用“如果……会……”表达 | 在提示下尝试两个方案，选择一个并说出理由 | 用图片、语音或选项表达需求；知道结果可能不完全对 | 多条件、正式模型、复杂工具操作 |
| K3 | 理解输入—规则—结果；能指出一处会变化的信息或参数 | 完成一次测试和修改；解释“为什么这样改” | 在 AI 提供的两个方案中比较并选择；区分想象与事实 | 多模块系统、数据持久化、复杂风险分析 |
| P1 | 将作品拆成组件与功能；理解事件、条件、状态、结构中的至少一种关系 | 依据目标完成原型，检查核心功能是否实现 | 用“对象、功能、规则、限制”描述需求；测试 AI 结果 | 自主设计复杂架构、算法优化 |
| P2 | 解释多条规则、数据/状态、反馈和约束怎样影响系统 | 设计测试条件，依据结果修改关键规则或参数 | 比较 AI 方案，核查信息，描述错误或异常以求助调试 | 大规模系统架构、专业工程计算 |
| P3 | 定义系统边界、目标对象、成功标准与关键权衡；解释多组件关系 | 组织完整的原型—测试—迭代循环，并说明决策依据 | 明确 AI 任务边界、证据要求和责任限制；审阅、修改或要求 AI 修正实现 | 把专业开发或工程认证作为普遍必达要求 |
第二部分：数字创作、交互与计算路径
五、路径定位
本路径不是“背编程语法”，而是学习如何用规则、状态、数据和模块让数字作品运行并与人互动。代码、图形化积木和 AI 生成实现，都是不同阶段可选的表达方式。
核心知识簇：
表示与指令
→ 事件与交互
→ 条件、重复与规则
→ 状态与数据
→ 模块、算法与软件结构
→ 测试、调试与可靠性
六、阶段边界
| 阶段 | 学习重点与标记 | 孩子能做到什么 | 典型证据 | 暂不要求 |
|---|---|---|---|---|
| K1 | 首学：顺序与回应 | 让角色按顺序动作，并观察点击/触碰后的回应 | 一段可互动的故事或动画 | 变量、条件术语、独立编程 |
| K2 | 首学：事件与简单规则 | 让一个事件触发作品变化；用一个简单“如果”描述规则 | 有开始、回应和结果的互动场景 | 多条规则协同、代码阅读 |
| K3 | 深化：条件与重复；首学：会变化的信息 | 设计一条条件规则和一个重复动作；说出“分数/能量/进度会变” | 有规则说明的小游戏或互动作品 | 变量声明、复杂逻辑嵌套 |
| P1 | 深化：事件、条件、循环、状态 | 为功能作品设计多个事件和规则；用名称记录一个会变化的状态，可借助图形化或 AI 实现 | 小游戏、互动网页或应用原型；规则图和测试记录 | 语法记忆、复杂数据结构 |
| P2 | 深化：数据、多个状态、模块化 | 用数据或多个状态驱动系统；把重复功能组织为模块；定位一处规则或数据错误 | 小系统、数据互动作品或 AI 应用；调试记录 | 完整的软件工程流程、性能优化 |
| P3 | 整合：软件结构、数据逻辑、AI 协作调试 | 用结构化需求描述数据、规则和边界；审阅 AI 生成的实现，针对错误提出修改；按需要阅读或编辑局部代码 | 可运行的产品原型、需求说明、测试用例、版本记录 | 人人熟练掌握某门专业语言和框架 |
“变量”的阶段表述
| 阶段 | 推荐语言 |
|---|---|
| K3 | 会变化的信息：分数、能量、进度 |
| P1 | 有名字的状态：开始是多少、什么时候改变、改变后有什么影响 |
| P2 | 数据与状态：多个信息如何共同影响规则、如何避免错误改变 |
| P3 | 数据逻辑：是否保存、谁能修改、异常时如何处理；必要时查看变量在实现中的作用范围 |
第三部分：实体设计与制作路径
七、路径定位
本路径学习如何将想法转化为可制造、可测试、可修改的实体原型。3D 打印是重要但非唯一的实现方式；空间、尺寸、结构、材料和制造限制才是长期知识对象。
核心知识簇：
形态与空间
→ 尺寸、比例与参数
→ 连接、结构与材料
→ 三维模型与制造准备
→ 误差、测试与再设计
→ 功能原型与制造权衡
八、阶段边界
| 阶段 | 学习重点与标记 | 孩子能做到什么 | 典型证据 | 暂不要求 |
|---|---|---|---|---|
| K1 | 首学：形状、位置与组合 | 用不同形状表达角色或物体；知道设计可以变成实体 | 角色模型、简单拼搭或打印成品的观察记录 | 独立建模、尺寸计算、操作打印机 |
| K2 | 首学：大小、连接与功能 | 为一个用途选择形状、大小或连接方法；比较两个实体方案 | 功能小物或场景模型；“为什么这样连接”的说明 | 精确尺寸、复杂建模、切片参数 |
| K3 | 深化：空间、尺寸与稳定 | 用基本尺寸或比例描述模型；发现不稳、太薄或无法连接的问题 | 基础三维模型/实体原型；一次修改说明 | 独立完成完整打印流程、复杂机械结构 |
| P1 | 首学：三维建模与制造链；深化：结构 | 使用基础建模工具完成有功能的模型；理解厚度、孔位、连接与打印结果的关系 | 可打印模型、实体成品和测试记录 | 复杂曲面、材料力学、专业切片优化 |
| P2 | 深化：参数、误差与功能原型 | 调整尺寸或参数解决装配/稳定问题；比较材料、方向或结构方案；完成至少一次再制造 | 多部件功能原型、参数表、测试与修改记录 | 专业 CAD 全功能、严格工程公差计算 |
| P3 | 整合：制造约束与产品原型 | 面向对象和使用场景，在功能、成本、结构、美观、制造时间之间做取舍；组织多部件或跨媒介原型 | 产品原型、制造方案、用户测试反馈、迭代版本 | 工业级生产工艺或认证能力 |
“参数”的阶段表述
| 阶段 | 推荐语言 |
|---|---|
| K3 | 改大、改小、改厚、改薄会发生什么 |
| P1 | 尺寸和连接位置会影响能否打印、装配和使用 |
| P2 | 参数之间存在关系；改变一个尺寸可能需要同时调整其他部分 |
| P3 | 参数是设计约束与功能目标之间的可调节变量，需要用测试结果决定取值 |
第四部分：智能感知与控制路径
九、路径定位
本路径学习让实体系统感知环境、按照规则行动并根据结果调整。积木、传感器、机器人、微控制器和各种套件都可以作为媒介；关键不是使用某种套件，而是理解输入、规则、输出、阈值、反馈和可靠性。
核心知识簇：
动作与因果
→ 输入与输出
→ 条件与阈值
→ 感知、控制与反馈
→ 校准、误差与可靠性
→ 多组件物理系统
十、阶段边界
| 阶段 | 学习重点与标记 | 孩子能做到什么 | 典型证据 | 暂不要求 |
|---|---|---|---|---|
| K1 | 首学：动作与回应 | 体验按压、声音、光或运动带来的回应；说出“我做了什么，它发生了什么” | 可回应的玩具/装置体验记录 | 电路、传感器原理、控制程序 |
| K2 | 首学：输入与输出 | 区分按钮、光、声音、运动等输入/输出；在支持下让装置完成一次回应 | 简单互动装置或机械任务 | 阈值、连续数据、独立接线调试 |
| K3 | 深化：规则控制 | 用“如果发生……就……”描述装置反应；测试一次反应是否符合预期 | 简单传感互动或机器人任务；规则卡 | 多传感器协同、误差分析 |
| P1 | 首学：感知与控制；复用：条件规则 | 用一种输入控制一种输出；设置并测试一个简单阈值或规则 | 传感器装置、机器人任务或实体互动原型 | 多状态反馈系统、复杂电路设计 |
| P2 | 深化：反馈、校准与可靠性 | 处理多个输入或状态；调整阈值减少误报；解释一次测试结果 | 小型智能系统、校准表、失败/修复记录 | 专业控制理论、复杂嵌入式开发 |
| P3 | 整合：多组件控制与真实场景 | 结合结构、传感、规则和使用场景设计可靠装置；识别安全、误报、维护等限制 | 智能装置或机器人原型、风险清单、用户测试和迭代说明 | 工业控制与专业电气认证 |
第五部分：年度与季度排布约束
十一、阶段性的年度节奏
| 阶段 | 数字创作、交互与计算 | 实体设计与制作 | 智能感知与控制 | 第四窗口 |
|---|---|---|---|---|
| K1 | 体验 1 次 | 体验 1 次 | 回应体验 1 次 | 幻想主题整合 |
| K2 | 入门 1 次 | 入门 1 次 | 入门 1 次 | 小型组合 |
| K3 | 规则互动 1 次 | 结构与尺寸 1 次 | 输入输出 1 次 | 组合、展示与反思 |
| P1 | 功能互动 2 次 | 功能制造 1 次 | 感知控制 1 次 | 在两个数字交互季度中分别承担“首学”和“复用/深化” |
| P2 | 系统与数据 1 次 | 功能原型 1 次 | 反馈控制 1 次 | 跨路径系统整合 |
| P3 | 产品交互 1 次 | 制造约束 1 次 | 智能控制 1 次 | 面向真实对象的综合项目 |
“一次”指一个以该路径为主学习方向的季度包，不表示其他季度完全不能使用该路径。所有季度可按需要调用其他媒介，但只有主路径季度应承担连续首学、练习、评价和作品证据。
十二、路径间的前后关系
K1-K2：对象、因果回应、形态与材料
↓
K3-P1：数字规则 + 空间结构 + 基础输入输出
↓
P2：状态与数据 + 参数与制造误差 + 反馈与校准
↓
P3：面向真实对象的系统整合与权衡
实体设计与制作可以从 K1 开始体验，不以编程为前置；智能感知与控制可在 K2/K3 体验，但其系统化学习应建立在孩子已理解规则、状态或结构的基础上。
十三、研发检查问题
每个季度包立项前，应能回答：
- 本季度的主学习路径是什么？
- 本季度正式首学或深化的 2—4 个知识点是什么？
- 哪些知识只是复用，不能假装为新学内容？
- 哪一件 作品成果 能证明孩子真正掌握了主知识点？
- 老生的深化 分层挑战 怎样让其进入更复杂关系、约束或测试，而非只增加步骤？
- 新生如何在不具备全部前置知识时完成基础版本？
十四、当前仍需论证的问题
- 三条路径是否足够，还是应将“实体设计与制作”和“智能感知与控制”进一步合并或拆分。
- P1 的两个数字交互季度是否符合实际课时、产品定位和已有课程资产。
- K1—K3 使用 3D 打印、传感器与 AI 的教师代操作比例、儿童直接操作边界和安全要求。
- 每条路径中哪些知识点应该成为全员必达，哪些可留给 分层挑战 或专项主题。
- 各阶段的学习证据是否能够被普通教师稳定记录，并转化为家长可理解的成长反馈。
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