20.大腦的開發與利用【主要概念】人體由多個系統組成%分工配合%共同維持生命活動【涉及課標】10.3人腦具有高級功能，能夠指揮人的行動，產生思想和情感，進行認知和決策。簡要描述腦是認知、情感、意志和行為的生物基礎。10.4腦需要被保護。 舉例說出為保護腦的健康需要采取的主要措施。比如，人需要充足的睡眠，需要避免長期的精神壓力，防止外界的激烈沖撞，保持愉快、積極的情緒等。10.5生活習慣和生存環境會對人體產生一定影響。列舉睡眠、飲食、運動等影響健康的因素，養成良好生活習慣。【教材分析】本課是整單元第四課，第一課區分刺激與反應，第二課探究信息傳遞過程，第三課探究大腦的輕重、模樣、功能和分工，第四課愛護大腦和科學用腦。四課采用遞進式結構，按照“從概念到過程，從過程到內在，從內在到愛護和使用”的邏輯編排。本課采用分列式結構，圍繞腦科學的運用，以四個活動為核心展開三個內容。第一個內容，學習圖形表征。活動1：接課文“腦科學的研究成果為學習科學打下了基礎”之后，借助大腦功能圖，指導學生分析此圖怎樣將相關知識聯系起來，讓學生了解氣泡圖的形式和作用。活動2：用圖片介紹魚骨圖的形式，指導學生把卡片提供的“人類在不同階段對地球的認識”，按照魚骨圖的要求填到相應的空框里，讓學生在活動中體會此形式的作用并初步學會使用。第二個內容，認識人工智能。活動3：通過閱讀課文關于人工智能的資料，采用圖文結合的方式，引導學生想象人工智能的應用前景，開拓學生的視野，增進對未來科技的向往。第三個內容，討論大腦保護。活動4：閱讀介紹大腦保護的資料，辨別具體做法是否合理。課文首先以資料的形式介紹大腦工作消耗能量的情況和與保護大腦相關的一些知識，然后啟發學生依據上述資料，對具體做法進行辨析，指導學生掌握一些怎樣保護大腦的知識。【學情分析】五年級學生初步接觸大腦、神經內部結構，前置課程學習和積累會對本課學習產生影響。五年級學生有一定表達能力和邏輯素養，但是用思維導圖表達輸出會參差不齊，面向全體學生需要巧妙分組、協作。學生思維發散性不夠，暢享人工智能的發展前景會局限、集中在某些方面。【教學目標】1.知道腦科學的研究成果為學習科學打下了基礎。2.知道什么是人工智能及其應用前景。3.能利用資料，辨析一些做法是否有利于大腦的保護。4.能用圖形表征表達一些事物的聯系。【重點與難點】重點：了解人們對腦科學知識的運用。難點：用圖形表征建立事物的聯系。【教學準備】教師材料：PPT、視頻素材等。學生材料：氣泡圖、魚骨圖、概念圖等記錄紙。【教學過程】一、激發興趣導課1.談話：上節課的學習，我們已經了解到人體大腦有一些基本的功能：記憶、認知、語言、書寫、情緒、思考、運動.2.如果利用圖形表征對它們進行整理，可以是這樣子的（出示氣泡圖）3.引導觀察、思考：觀察大腦功能氣泡圖，你能發現什么？（大腦功能很豐富）氣泡圖所列的每項功能之間是什么關系？（獨立的、平行的）你還知道大腦具有哪些功能嗎？4.播放超強大腦片段，談感受：（1）這段視頻中，最令你感嘆的是什么？（2）你還想知道什么？（你是不是很好奇，視頻中主人公所表現出來的這些“特異”功能是怎么來的呢？我們也能擁有這樣的技能嗎？如何獲得？）5.（你認為）什么是大腦的開發和利用？（板書課題）（1）指名匯報，調查學生前概念（2）過渡談話：人類對大腦的開發和利用經歷了一些特殊的階段。【設計意圖：結合回顧上一課教學成果，開門見山地引出“氣泡圖”這種圖形表征法；通過對氣泡圖的逐步分析，快速引發學生探究興趣；通過觀看“超強大腦”剪輯片段，聚焦課題“大腦的開發與利用”并調查學生前概念。】二、體驗大腦的開發和利用1.任務驅動：閱讀以下資料，獨立用魚骨圖表達“人類對大腦的認知理論”模型。人類對大腦的開發和利用經歷了一些特殊的階段，形成了相應的理論體系：公元前三世紀，屬于自然哲學理論；1811 年，貝爾(C. Bell)根據高等動物和人的腦形態與功能不同，開啟了腦機能定位理論；19 世紀末，英國生理學家謝靈頓和俄國生理學家巴甫洛夫幾乎同時創生了經典神經生理學理論；后來，又出現了細胞神經生理學理論和化學通路理論，使人類對腦功能的認識推進到了分子水平；70 年代中期，當代神經科學理論崛起。2.交流、討論（1）在小組交流各自的表達結果，與同伴交流疑惑。（2）討論：公認的表達結果是怎樣的？還有其它不同的表達方式嗎？為什么？3.引導歸納（1）對比前面的“氣泡圖”，這種魚骨圖的圖形表征有什么特點？（2）仔細觀察剛剛整理好的魚骨圖，你有什么更深入的發現?（人類對大腦的認知越來越全面，從另一側面說明大腦功能越來越復雜）你覺得這些復雜的大腦功能是如何實現的？它們原本就有嗎？（有些有，但是利用得越來越好；有些沒有，沒有的被開發出來）（3）板書： 開發從無到有；利用從有到優。【設計意圖：通過引導學生完成“魚骨圖”表征的嘗試、討論、交流以及與氣泡圖的對比，豐富圖形表征的內涵；通過對給定的大腦相關資料的閱讀分享，再次辨析“大腦的開發”、“大腦的利用”。】三、認識人工智能1.談話：人類對大腦的開發和利用正飛速發展，而今，我們全面進入“人工智能時代”2.設問：你直覺中的“人工智能”是怎樣的？3.閱讀資料，歸納總結(1)初讀,提取關鍵信息：什么是人工智能？(2)再讀,提取關鍵信息：人工智能技術對人類大腦功能的開發和利用表現為哪幾個方面？(3)三讀，提取關鍵信息：人工智能不同于簡單機器人的特點?4.拓展信息，暢想未來（1）觀看視頻，了解：人工智能的發展歷程。（2）暢想未來，說說：人工智能在未來可以做哪些事情（應用領域）?5.討論“人工智能”概念圖（1）演示：匯總以上表征，形成的“人工智能”概念圖（2）觀察“概念圖”的內容，對比氣泡圖、魚骨圖，這樣表征有什么好處？（3）思考：用圖形表征的過程，與大腦的開發與利用有何關聯？【設計意圖：通過對人工智能相關資料的閱讀指導，幫助學生厘清人工智能的概念內涵；組織觀看人工智能的應用視頻，豐富直觀感知，自然過渡到暢想人工智能的應用；對比、歸納三種不同圖形表征方法，為切身體驗“大腦的開發”與“大腦的利用”，建構核心概念創造情境。】四、討論大腦保護1.談話：大腦的開發與利用永無止境，大腦需要被保護（板書：保護）2.閱讀資料，匯報：保護大腦健康需要關注哪些方面？（板書：睡眠、作息；空氣、心情）3.再讀資料，辨析：（1）以下做法是否正確，并能說出理由；針對錯誤的做法提出改進建議經常保持室內開窗通氣玩滑板車或騎車等戴頭盔經常不吃早餐輪換做不同學科作業吃完飯立即做作業邊吃飯邊看書考試前熬夜復習蒙頭睡覺（2）總結、反思：良好生活習慣和生存環境會對人體產生積極影響。（板書：習慣、環境）【設計意圖：從大腦的開發與利用自然過渡到大腦需要被保護，落實科學指導（服務）生活的理念；通過評析具體的行為、習慣，習得大腦保護相關方法與策略，促進學生思維發展。】板書設計： 20.大腦的開發與利用