Faits :
A.
A.a. A._ est mère célibataire de deux enfants, B._ né en 1998 et C._ né en 2005. Depuis le 1 er septembre 2004, elle a travaillé à 50 % en tant qu'enseignante en mathématique au Cycle d'orientation U._. Elle a consacré le reste de son temps à l'éducation et aux soins de ses enfants, en particulier de son fils aîné. Celui-ci est atteint d'un syndrome d'Angelman et bénéficie d'une allocation pour impotent de degré grave ainsi que d'un supplément pour soins intenses de huit heures par jour.
A.b. Le 4 décembre 2010, A._ a été victime d'un accident de la circulation routière à la suite duquel elle a été entièrement incapable de travailler. Le 16 juin 2011, elle a déposé une demande de prestations de l'assurance-invalidité. Elle a repris son activité lucrative le 22 décembre 2012.
Dans un rapport du 1 er juillet 2013, le docteur D._, médecin au Service médical régional, a fait état d'une incapacité totale de travail dans toute activité du 4 décembre 2010 jusqu'en août 2012; depuis lors, la capacité de travail était entière. Dans un projet d'acceptation de rente du 16 juillet 2013, l'Office de l'assurance-invalidité du canton de Genève (ci-après: l'office AI) a retenu que l'assurée travaillerait à 50 % sans ses problèmes de santé, les 50 % restants étant dévolus aux travaux habituels; aucun empêchement n'a été admis dans la tenue du ménage. Il a dès lors envisagé d'allouer une demi-rente d'invalidité, fondée sur un degré d'invalidité de 50 %, du 1 er décembre 2011 au 31 août 2012. L'assurée s'est opposée à ce mode de règlement.
L'office AI a mis en oeuvre une enquête ménagère qui s'est déroulée le 11 novembre 2013 au domicile de l'assurée. A cette occasion, elle a indiqué que son fils B._ avait été placé en internat au Foyer V._ durant la semaine car elle ne pouvait plus s'en occuper depuis l'accident. Parmi les divers champs d'activités pris en compte, le poste "Soins aux enfants et aux autres membres de la famille" a été pondéré à 30 %, l'empêchement dans ce champ étant de 70 %.
Par décision du 4 juillet 2014, l'office AI a fixé le degré d'invalidité à 50 % dans l'activité lucrative (empêchement de 100 %) et à 18,5 % dans la tenue du ménage (empêchement de 37 %), l'invalidité totale étant de 69 %. II a dès lors alloué trois quarts de rente à l'assurée du 1 er décembre 2011 au 31 août 2012, compte tenu de la capacité de travail recouvrée à ce moment-là, selon le docteur D._.
B.
A._ a déféré cette décision à la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, en concluant au versement d'une demi-rente d'invalidité postérieurement au 31 août 2012.
Par jugement du 20 octobre 2016, la juridiction cantonale a admis partiellement le recours, annulé la décision du 4 juillet 2014 et renvoyé la cause à l'office AI pour instruction complémentaire et nouvelle décision au sens des considérants.
C.
L'office AI interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement dont il demande l'annulation. A titre principal, il conclut à la confirmation de sa décision du 4 juillet 2014; à titre subsidiaire, il demande que la cause lui soit renvoyée pour mise en oeuvre d'une nouvelle enquête ménagère. Il sollicite l'attribution de l'effet suspensif au recours.
A._ conclut au rejet du recours. L'Office fédéral des assurances sociales (OFAS) en propose l'admission dans ses observations, sur lesquelles l'assurée s'est déterminée.

Considérant en droit :
1.
En l'occurrence, la décision par laquelle l'autorité judiciaire cantonale a renvoyé la cause à l'autorité administrative en lui imposant la manière d'examiner les conditions matérielles du droit à la rente ne met pas fin au litige et doit donc être qualifiée de décision incidente au sens de l'<ref-law> (<ref-ruling> consid. 4.2 p. 482). En vertu du jugement attaqué, l'office recourant est tenu d'évaluer le degré d'invalidité de l'intimée selon la méthode générale de comparaison des revenus au lieu de la méthode mixte, c'est-à-dire de rendre une décision qui, selon lui, est contraire au droit fédéral. En cela, il subit un préjudice irréparable au sens de l'<ref-law>. Partant, son recours est recevable.
2.
Le recours en matière de droit public peut être formé pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (<ref-law>), sans être limité par les arguments de la partie recourante ou par la motivation de l'autorité précédente. Le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'<ref-law>, et ne peut aller au-delà des conclusions des parties (<ref-law>). Il fonde son raisonnement sur les faits retenus par la juridiction de première instance (<ref-law>) sauf s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'<ref-law> (<ref-law>). La partie recourante qui entend s'écarter des faits constatés doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions de l'<ref-law> sont réalisées sinon un état de fait divergent ne peut être pris en considération.
3.
Le litige porte sur le droit de l'intimée à une rente d'invalidité au-delà du 31 août 2012. En particulier, compte tenu du jugement entrepris et des moyens des parties, il s'agit de déterminer le statut de l'intimée (assurée exerçant une activité lucrative à temps complet ou à temps partiel), singulièrement de décider si le temps qu'elle consacre à l'assistance et à l'éducation de son fils handicapé doit être assimilé à une activité lucrative.
A cet égard, le jugement entrepris expose de manière complète les règles légales et jurisprudentielles applicables à la solution du litige. Il suffit d'y renvoyer.
4.
4.1. Les premiers juges ont commencé par rappeler la notion, la nature, l'objet et le but de l'allocation pour impotent, en indiquant qu'elle sert à couvrir des frais supplémentaires afin que la personne handicapée puisse se procurer l'aide nécessaire. Ils ont ensuite examiné si l'apport de soins à un enfant handicapé au bénéfice d'une allocation pour impotent de degré grave ainsi que d'un supplément pour soins intenses de huit heures par jour (comme c'est le cas de B._) peut être considéré comme une activité (lucrative). Ils ont constaté que les conséquences de l'accident avaient contraint l'intimée, désormais inapte médicalement à assumer à la fois une activité professionnelle et la prise en charge de son fils aîné, à le confier en internat au Foyer V._. Dès lors, la méthode mixte d'évaluation de l'invalidité ainsi que le plafonnement de la pondération des soins aux enfants à 30 % des travaux habituels, conformément à la pratique administrative, ne paraissaient pas adaptés à la situation de l'intimée. En effet, cette situation ne pouvait être comparée à celle d'un assuré qui, en sus d'une activité lucrative, vaquait aux travaux de son ménage et le cas échéant à l'éducation d'enfants non impotents ou handicapés. De l'avis des premiers juges, la prise en charge d'un enfant lourdement handicapé doit être assimilée à une forme d'activité professionnelle lorsque le parent s'en charge lui-même. C'est ainsi que l'allocation pour impotent et le supplément pour soins intenses, qui sont censés indemniser le surcroît de travail et de soins générés par le handicap, représentent un revenu, aussi bien pour un tiers qui fournit l'aide nécessaire que pour le parent qui choisit d'assister lui-même l'enfant. Dans cette dernière éventualité, l'allocation et le supplément peuvent se substituer à un revenu pour le parent et compenser la perte de gain liée à l'impossibilité d'assumer de front une activité lucrative à temps complet et les tâches liées au handicap de l'enfant.
De l'avis du tribunal cantonal, l'assurée doit être considérée comme une personne exerçant une activité lucrative à plein temps, et non à temps partiel. Le degré d'invalidité doit être établi selon la méthode générale de comparaison des revenus, en se référant à l'activité lucrative de 50 % que l'intimée exerce en tant qu'enseignante, les autres 50 % de l'activité correspondant aux soins prodigués à B._ et le revenu réalisé à ce titre étant constitué de l'allocation pour impotent et du supplément pour soins intenses. Ces revenus ne ressortant pas clairement du dossier, les juges cantonaux ont renvoyé la cause à l'office recourant pour instruction complémentaire.
4.2. Pour ce dernier, la solution adoptée par la juridiction cantonale est arbitraire dans la mesure où les prestations perçues par le fils de l'intimée ne constituent pas un revenu au sens de la LAVS et que l'activité déployée par l'intimée ne dégage pas de revenu. De plus, les prestations d'assurance en cause (l'allocation pour impotent et le supplément pour soins intenses) sont allouées à l'enfant qui en est l'ayant droit. La voie suivie serait insoutenable car elle reviendrait à comparer des revenus versés en lien avec l'invalidité de l'ayant droit (l'enfant) et non pas avec l'état de santé de l'assuré (le parent); une modification de la situation personnelle de l'enfant (majorité, état de santé) conduirait ainsi à modifier le degré de l'invalidité du parent.
Quant au plafonnement de la pondération des soins aux enfants à 30 % des travaux habituels, le recourant est d'avis que les juges cantonaux s'en sont écartés de manière arbitraire, car la fourchette de 0 % à 30 % permet de tenir compte de situations familiales très différentes.
4.3. L'intimée se rallie aux considérants du jugement attaqué. A son avis, l'activité exercée n'est pas une activité classique dans le cadre familial et ménager, car les soins prodigués à son fils B._ représentent une charge de travail excédant très largement les tâches d'éducation et d'assistance qui incomberaient aux parents d'enfants non handicapés. Elle soutient que dans son cas, les allocations peuvent se substituer à un revenu pour le parent et compenser la perte de gain liée à l'impossibilité d'assumer de front une activité lucrative à plein temps et les tâches liées au handicap de l'enfant.
4.4. L'OFAS partage le point de vue de l'office recourant. Sous l'angle du droit fiscal, il précise que les allocations pour impotents et le supplément pour soins intenses versé aux mineurs, complément des précédentes, ne constituent pas un revenu et ne sont pas imposés. Il expose que ces ressources permettent de couvrir les frais supplémentaires qu'une personne handicapée subit, ces frais ne faisant pas partie des dépenses reconnues au sens de l'<ref-law>.
L'autorité fédérale de surveillance ajoute que les personnes qui se sont occupées de parents nécessitant des soins pourront obtenir une rente de l'AVS ou de l'AI plus élevée, par le biais des bonifications pour tâches d'assistance (art. 29 septies LAVS). Cela démontrerait qu'une telle activité n'est pas considérée par l'AVS comme une activité lucrative. Si l'on suivait le raisonnement du tribunal cantonal, les montants perçus devraient être reconsidérés sur le plan fiscal et en matière d'AVS de manière rétroactive.
5.
5.1. Comme l'a rappelé la juridiction cantonale, il existe principalement trois méthodes d'évaluation de l'invalidité, la méthode générale de comparaison des revenus, la méthode spécifique et la méthode mixte. Leur application dépend du statut du bénéficiaire potentiel de la rente: assuré exerçant une activité lucrative à temps complet, assuré n'exerçant pas d'activité lucrative et assuré en exerçant une à temps partiel (<ref-ruling> consid. 3.1 p. 337).
Selon l'<ref-law>, lorsque l'assuré exerce une activité lucrative à temps partiel ou travaille sans être rémunéré dans l'entreprise de son conjoint, l'invalidité pour cette activité est évaluée selon l'<ref-law>. S'il accomplit ses travaux habituels, l'invalidité est fixée selon l'al. 2 pour cette activité-là. Dans ce cas, les parts respectives de l'activité lucrative ou du travail dans l'entreprise du conjoint et de l'accomplissement des travaux habituels sont déterminées; le taux d'invalidité est calculé dans les deux domaines d'activité.
5.2.
5.2.1. En droit des assurances sociales, la notion d'activité lucrative, que l'on retrouve notamment à la base de l'<ref-law> (mais également aux <ref-law> et 27 LAPG renvoyant à la LAVS), signifie l'exercice d'une activité (personnelle) déterminée visant à l'obtention d'un revenu et destinée à accroître le rendement économique. Peu importe à cet égard que la personne concernée ait subjectivement l'intention de gagner de l'argent pour elle-même. Il s'agit au contraire d'établir l'existence de cette intention sur la base des faits économiques concrets. L'élément caractéristique essentiel d'une activité lucrative réside dans la concrétisation planifiée d'une volonté correspondante sous la forme d'une prestation de travail, ce dernier élément devant également être établi à satisfaction de droit (<ref-ruling> consid. 3b p. 25 ss et les références; voir aussi les ch. 2004 ss des Directives de l'OFAS sur les cotisations des travailleurs indépendants et des personnes sans activité lucrative dans l'AVS, l'AI et APG [DIN]).
Au regard des constatations de fait des premiers juges, il n'existe aucun élément économique concret pouvant établir une intention de l'intimée de réaliser un revenu ou d'augmenter sa capacité de rendement économique. La juridiction cantonale n'a mis en évidence aucune circonstance susceptible d'établir que l'assurée a effectivement tiré des revenus de l'activité de soins consacrée à son fils aîné ou en aurait eu l'intention. Certes, en procédure fédérale, l'intimée soutient que les soins constituaient une activité lucrative, mais elle n'allègue pas avoir concrètement réalisé un revenu correspondant, ni eu l'intention ou la volonté de le faire. Il n'y a donc pas lieu de s'attarder sur le caractère imposable ou non imposable de l'allocation pour impotent et du supplément pour soins intenses que l'assurance-invalidité verse à B._ en raison de son handicap, comme le fait l'OFAS dans son préavis, d'autant moins que l'intimée n'est pas la bénéficiaire de ces prestations.
5.2.2. La loi ne dit pas quelles sont les activités qui sont couvertes par la notion de travaux habituels selon l'art. 28a al. 2 et 3 LAI. Le règlement y consacre une disposition: d'après l'<ref-law>, première phrase, par travaux habituels des assurés travaillant dans le ménage, il faut entendre notamment l'activité usuelle dans le ménage, l'éducation des enfants ainsi que toute activité artistique ou d'utilité publique (voir aussi l'arrêt <ref-ruling> consid. 3.1.2 p. 337, ainsi que l'arrêt I 249/04 du 6 septembre 2004 consid. 4.1.2). Les travaux ménagers constituent des prestations utiles ayant en principe une valeur économique (cf. <ref-ruling> consid. 3.3.4 p. 366 et les références). Il est ainsi constant que les soins et l'assistance apportés gratuitement à des proches font partie des travaux habituels (<ref-ruling> consid. 4.4 p. 22), à l'instar du travail accompli par la fille qui s'occupe de sa mère nécessitant des soins (arrêt I 61/81 du 19 octobre 1982). Aussi, le fait qu'un tiers accomplirait les travaux habituels contre rémunération ne permet pas pour autant de les qualifier comme étant des activités lucratives lorsqu'elles sont effectuées par un membre de la famille.
5.3. Par conséquent, dans la mesure où la juridiction cantonale a assimilé les soins que l'intimée apportait à son fils B._ à une activité lucrative, elle s'est écartée aussi bien de la notion d'activité lucrative au sens du droit des assurances sociales (supra consid. 5.2.1) que de celle des travaux habituels au sens des art. 28a al. 2 et 3 LAI. Son raisonnement ne peut être suivi: il revient en définitive à créer un salaire hypothétique pour tout membre de la famille investissant son temps pour les tâches ménagères, au nombre desquelles figurent les soins aux enfants et aux autres membres de la famille, alors que de telles activités ne génèrent pas de revenu pour celui qui les accomplit et constituent des travaux habituels au sens de l'<ref-law>. L'assimilation opérée de ces travaux à une activité lucrative ne correspond pas au système prévu par la LAI.
6.
6.1. Le statut de l'intimée est celui d'une personne exerçant une activité lucrative à temps partiel en tant qu'enseignante, tout en s'occupant de ses travaux habituels qui comportent notamment les soins dispensés à son fils handicapé. Contrairement à ce que soutient l'intimée dans ses observations sur le préavis de l'OFAS, son degré d'invalidité doit donc être évalué en fonction de la méthode mixte d'évaluation, applicable aux personnes qui exercent une activité lucrative à temps partiel et qui consacrent le reste de leur temps à leurs travaux habituels (<ref-law>).
A cet égard et bien que la juridiction cantonale ait prescrit à l'office recourant d'évaluer l'invalidité de l'intimée en fonction de la méthode générale de comparaison des revenus, elle s'est néanmoins prononcée sur la valeur probante des deux enquêtes ménagères, pertinentes dans le cadre de l'application de la méthode mixte, en considérant qu'il est impossible de comprendre comment l'enquêtrice a établi le degré d'invalidité dans la sphère ménagère lors de la visite du 3 avril 2014 et de reconstituer le calcul (consid. 9 p. 24 du jugement attaqué). Les parties n'abordent pas cette question en procédure fédérale et ne contestent pas le point de vue du tribunal cantonal; dans ses conclusions subsidiaires, le recourant conclut toutefois à la mise en oeuvre d'une nouvelle enquête.
Dès lors que la cause doit être renvoyée à la juridiction cantonale afin qu'elle reprenne l'examen de la légalité de la décision administrative du 4 juillet 2014 en appliquant la méthode mixte d'évaluation de l'invalidité, il est prématuré de revoir les différents champs d'activités de l'enquête ménagère qui ont été pris en compte dans ladite décision, puisque cette tâche incombe d'abord aux juges cantonaux; ces derniers auront ainsi tout loisir d'ordonner un complément d'instruction à ce sujet s'ils l'estiment nécessaire. Dans ce contexte et contrairement à l'avis du recourant, il faut rappeler que la jurisprudence admet que la pondération des soins aux enfants puisse excéder 30 % des travaux habituels, lorsque l'activité de soins et d'assistance doit être considérée comme l'activité principale de l'assuré (cf. arrêt I 469/99 du 21 novembre 2000 consid. 4c). On ajoutera que dans certaines circonstances bien définies, la jurisprudence autorise à tenir compte de la diminution de la capacité d'exercer une activité lucrative ou d'accomplir les travaux habituels en raison des efforts consentis dans l'autre domaine d'activité (<ref-ruling>; arrêt 9C_713/2007 du 8 août 2008 consid. 4).
6.2. Enfin, le grief soulevé par l'intimée en procédure cantonale quant au caractère discriminatoire de la méthode mixte d'évaluation de l'invalidité (observations du 4 mai 2016, p. 6) - que la juridiction cantonale a renoncé à examiner - ne s'oppose pas à l'application de ladite méthode en l'occurrence.
On rappellera que dans un arrêt du 2 février 2016 rendu en la cause Di Trizio contre la Suisse (n° 7186/09), la Cour européenne des droits de l'homme (CourEDH) a jugé que l'application dans l'assurance-invalidité de la méthode mixte d'évaluation de l'invalidité à une assurée qui, sans atteinte à la santé, n'aurait travaillé qu'à temps partiel après la naissance de ses enfants et s'est vue de ce fait supprimer la rente d'invalidité en application des règles sur la révision de la rente constitue une violation de l'art. 14 CEDH (interdiction de la discrimination) en relation avec l'art. 8 CEDH (droit au respect de la vie privée et familiale).
Or en l'espèce, on ne se trouve pas dans l'éventualité visée par l'arrêt de la CourEDH d'une suppression d'une rente d'invalidité dans le cadre d'une révision, où seuls des motifs d'ordre familial conduisant à un changement de statut de la personne assurée auraient été retenus (cf. <ref-ruling>), mais dans le cadre d'une décision initiale de rente. Il n'y a donc pas de violation du droit au respect à la vie privée et familiale (art. 8 et 14 CEDH).
7.
Vu l'issue du litige, la requête d'attribution de l'effet suspensif au recours n'a plus d'objet.
8.
L'intimée, qui succombe, supportera les frais de la procédure (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est partiellement admis. Le jugement de la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, du 20 octobre 2016, est annulé, la cause lui étant renvoyée pour qu'elle procède conformément au sens des considérants et rende une nouvelle décision. Le recours est rejeté pour le surplus.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 800 fr., sont mis à la charge de l'intimée.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux parties, à la Cour de justice de la République et canton de Genève, Chambre des assurances sociales, et à l'Office fédéral des assurances sociales.
Lucerne, le 31 juillet 2017
Au nom de la IIe Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
La Présidente : Pfiffner
Le Greffier : Berthoud