AI+传统榫卯 数字复刻师 项目式学习教学方案

一、基本信息

1. 教学主题：AI+传统榫卯——数字复刻师

2. 适用学段：初中全学段，可根据学情灵活调整难度

3. 教学模式：以项目式学习为主，融合跨学科学习、探究式学习、体验式学习、数字化学习四种学习方式

4. 课时安排：总计6课时，包含理论2课时、实践3课时、展示评价1课时，可拆分应用于社团课程及综合实践课程

二、主题目标

（一）学科核心素养目标

1. 信息科技核心素养

数据意识方面，学生能够采集整理榫卯结构尺寸数据，借助AI工具完成数据校验与分析。

计算思维方面，能够拆解榫卯拼接逻辑，以数字化思维分析结构组合规律，建立基础模型思维。

数字化学习与创新方面，能够熟练运用AI绘图、AI建模工具完成榫卯数字复刻，实现传统工艺的数字化转化与创新应用。

信息社会责任方面，了解传统木工工艺的文化价值，树立传统文化传承意识，遵守AI工具使用规范与伦理准则。

2. 数学核心素养

认识榫卯结构中的几何图形与立体空间特征，掌握基础比例关系，提升空间想象能力与数据应用能力。

3. 科学核心素养

探究榫卯结构的力学平衡原理与承重特点，对比不同结构的稳定性差异，培养科学观察与自主探究能力。

4. 美术与人文素养

感知传统榫卯对称均衡的造型美学，理解中式传统造物文化内涵，在实践体验中增强文化自信。

（二）人工智能素养目标

掌握AI图像生成、三维建模、尺寸测算等基础工具的操作方法与应用逻辑。能够根据设计需求合理选用AI工具，区分人工设计与AI辅助设计的优势与不足。具备基本的AI内容甄别能力，坚持人机协同创作，杜绝直接照搬AI成品。理解人工智能赋能传统技艺的应用价值，建立科技服务文化传承的认知理念。

（三）21世纪技能目标

通过小组合作探究，提升团队协作、沟通表达、问题解决与批判性思维能力，培养创新实践能力与自主学习能力。

三、学科融合点

本项目打破传统学科壁垒，实现多学科深度融合。

信息科技聚焦AI工具实操、数字建模、图像设计与数字化作品创作。

数学结合几何识别、比例计算、空间结构分析与基础数据统计。

科学围绕力学平衡、结构承重、材料特性开展探究实践。

美术侧重榫卯造型审美、线条优化与作品整体美化设计。

语文与传统文化板块完成榫卯历史溯源、文化解读、报告撰写与成果解说。

综合实践落实小组分工、动手实操、方案设计、成果展示与交流反思。

四、综合学习方法运用

项目式学习以榫卯数字复刻和实物制作为核心任务，以真实问题驱动全程学习。

跨学科学习整合多学科知识与技能，综合解决真实实践问题，实现知识融会贯通。

探究式学习引导学生自主观察结构、发现问题、反复试错、优化模型，完成主动探究。

体验式学习结合数字创作与手工实操，沉浸式体验传统工艺与现代技术，实现知行合一。

五、完整实施流程

第一阶段 项目启动 激趣探究 第1课时

通过古建筑、传统家具榫卯结构视频和实物教具创设情境，引出核心问题，无需钉子胶水的木质结构为何能够稳固百年。导入本课主题，开展榫卯文化科普，介绍榫卯发展历史、常见结构类型和生活应用场景。

学生以四至六人为一组完成分组，明确资料搜集、AI操作、数据测量、手工制作、成果汇报等岗位分工。发布整体项目任务，各组依次完成榫卯调研、数据采集、AI数字复刻、实物制作、成果总结全流程学习任务。

第二阶段 基础调研 数据采集 第2课时

学生观察榫卯实物构件，自主测量记录边长、角度、咬合缝隙等基础尺寸数据。通过网络资源搜集榫卯工艺知识与文化资料，整理形成基础文化简介。小组梳理学习难点，总结结构不对称、尺寸不匹配、拼接逻辑复杂等问题，为AI辅助优化设计做好铺垫。教师演示AI尺寸测算、线稿生成等基础操作，完成课前技能铺垫。

第三阶段 人机协同 数字复刻 第3至4课时

第3课时 AI辅助设计与数字建模

学生将实测尺寸数据录入AI工具，利用AI校验修正人工测量误差。结合结构参数与设计需求，使用AI绘图工具生成标准榫卯二维设计图，对比手绘图纸与AI图纸的精度差异。依托简易三维建模工具，将二维图纸转化为立体数字模型，反复调试结构，优化拼接效果。小组开展研讨，辨别AI模型存在的不合理问题，通过人工调整完善设计，建立人机协同的创作思维。

第4课时 传统实操 实物复刻

学生对照优化完成的数字图纸与三维模型，使用木质材料完成榫卯实物拼接与制作。通过按压、承重测试，探究榫卯结构的力学稳定性，结合科学原理微调实物结构。结合美术审美知识，对构件外观进行简洁美化，兼顾实用性与观赏性。小组开展中期自查，核对数据图纸、数字模型与实物作品的一致性，及时修正问题。

第四阶段 成果整合 展示评价 第5课时

各组整理项目过程资料，完成项目学习报告与成果解说词撰写。以小组为单位进行成果汇报展示，内容涵盖榫卯文化介绍、测量数据分析、AI设计过程、数字模型成果、实物作品展示与项目学习心得。采用学生互评与教师点评相结合的方式，从文化理解、AI工具运用、作品完成度、团队协作、创新思考五个维度开展综合评价。开展课堂拓展思考，引导学生探讨人工智能赋能传统非遗技艺的更多应用场景，深化文化传承与科技创新认知。

第五阶段 总结反思 成果沉淀 第6课时

全班复盘项目整体实施过程，总结学习收获、实践难点与解决方法。系统梳理AI技术辅助传统工艺创作的优势与局限性，树立科学理性的AI使用观念。择优展示优秀学生作品，在班级文化角、校园宣传栏进行长期展示，实现成果固化与校园文化传播。

六、学生多元化成果形式

数字化成果

完成榫卯结构AI二维设计图纸与三维数字模型文件。借助AI工具制作榫卯文化科普音频或短视频素材。整理AI工具操作截图与全过程操作记录文档。

实体作品成果

手工制作完成标准榫卯构件或小型榫卯家具模型。完成榫卯结构观察手绘稿与完整尺寸测量数据表。

文本类成果

撰写完整项目学习报告，包含调研过程、数据分析、原理探究与学习感悟。完成榫卯文化简介与成果展示解说词。撰写小组学习反思日志，记录AI使用体验与传统工艺学习心得。

展示类成果

制作项目汇报PPT，完成数字模型与实体作品的综合现场展示。

七、教学保障与落地说明

工具保障选用国内免费简易的AI绘图、三维建模、尺寸测算工具，操作简单，零基础学生均可上手，适配中小学课堂教学。

物资保障准备标准化木质榫卯教具、直尺、量角器等测量工具，配备电脑或平板用于数字创作实操。

分层教学根据学段学情调整难度，小学高段侧重AI绘图观察与简易拼接实践，初中阶段增加三维建模、力学分析与创新改良设计内容。

安全保障手工实操环节统一规范工具使用要求，教师全程巡视指导，保障课堂实践安全有序开展。