20.大脑的开发与利用
【主要概念】
人体由多个系统组成%分工配合%共同维持生命活动 【涉及课标】
10.3 人脑具有高级功能，能够指挥人的行动，产生思想和情感，进行认知和决策。 ●简要描述脑是认知、情感、意志和行为的生物基础。 10.4 脑需要被保护。
● 举例说出为保护脑的健康需要采取的主要措施。比如，人需要充足的睡眠，需要避免长期的精神压力，防止外界的激烈冲撞，保持愉快、积极的情绪等。
10.5 生活习惯和生存环境会对人体产生一定影响。
●列举睡眠、饮食、运动等影响健康的因素，养成良好生活习惯。 【教材分析】
本课是整单元第四课，第一课区分刺激与反应，第二课探究信息传递过程，第三课探究大脑的轻重、模样、功能和分工，第四课爱护大脑和科学用脑。四课采用递进式结构，按照“从概念到过程，从过程到内在，从内在到爱护和使用”的逻辑编排。本课采用分列式结构，围绕脑科学的运用，以四个活动为核心展开三个内容。第一个内容，学习图形表征。活动1：接课文“脑科学的研究成果为学习科学打下了基础”之后，借助大脑功能图，指导学生分析此图怎样将相关知识联系起来，让学生了解气泡图的形式和作用。活动2：用图片介绍鱼骨图的形式，指导学生把卡片提供的“人类在不同阶段对地球的认识”，按照鱼骨图的要求填到相应的空框里，让学生在活动中体会此形式的作用并初步学会使用。第二个内容，认识人工智能。活动3：通过阅读课文关于人工智能的资料，采用图文结合的方式，引导学生想象人工智能的应用前景，开拓学生的视野，增进对未来科技的向往。第三个内容，讨论大脑保护。活动4：阅读介绍大脑保护的资料，辨别具体做法是否合理。课文首先以资料的形式介绍大脑工作消耗能量的情况和与保护大脑相关的一些知识，然后启发学生依据上述资料，对具体做法进行辨析，指导学生掌握一些怎样保护大脑的知识。
【学情分析】
五年级学生初步接触大脑、神经内部结构，前置课程学习和积累会对本课学习产生影响。 五年级学生有一定表达能力和逻辑素养，但是用思维导图表达输出会参差不齐，面向全体学生需要巧妙分组、协作。学生思维发散性不够，畅享人工智能的发展前景会局限、集中在某些方面。
【教学目标】
1.知道脑科学的研究成果为学习科学打下了基础。 2.知道什么是人工智能及其应用前景。
3.能利用资料，辨析一些做法是否有利于大脑的保护。
4.能用图形表征表达一些事物的联系。 【重点与难点】
重点：了解人们对脑科学知识的运用。 难点：用图形表征建立事物的联系。 【教学准备】
教师材料：PPT、视频素材等。
学生材料：气泡图、鱼骨图、概念图等记录纸。 【教学过程】 一、激发兴趣导课
1.谈话：上节课的学习，我们已经了解到人体大脑有一些基本的功能：记忆、认知、语言、书写、情绪、思考、运动......
2.如果利用图形表征对它们进行整理，可以是这样子的（出示气泡图） 3.引导观察、思考：
观察《大脑功能》气泡图，你能发现什么？（大脑功能很丰富） 气泡图所列的每项功能之间是什么关系？（的、平行的） 你还知道大脑具有哪些功能吗？ 4.播放《超强大脑》片段，谈感受： （1）这段视频中，最令你感叹的是什么？
（2）你还想知道什么？（你是不是很好奇，视频中主人公所表现出来的这些“特异”功能是怎么来的呢？我们也能拥有这样的技能吗？如何获得？）
5.（你认为）什么是大脑的开发和利用？（板书课题） （1）指名汇报，调查学生前概念
（2）过渡谈话：人类对大脑的开发和利用经历了一些特殊的阶段。
【设计意图：结合回顾上一课教学成果，开门见山地引出“气泡图”这种图形表征法；通过对气泡图的逐步分析，快速引发学生探究兴趣；通过观看“超强大脑”剪辑片段，聚焦课题“大脑的开发与利用”并调查学生前概念。】
二、体验大脑的开发和利用
1.任务驱动：阅读以下资料，用鱼骨图表达“人类对大脑的认知理论”模型。 人类对大脑的开发和利用经历了一些特殊的阶段，形成了相应的理论体系：公元前三世纪，属于自然哲学理论；1811 年，贝尔(C. Bell)根据高等动物和人的脑形态与功能不同，开启了脑机能定位理论；19 世纪末，英国生理学家谢灵顿和生理学家巴甫洛夫几乎同时创生了经典神经生理学理论；后来，又出现了细胞神经生理学理论和化学通路理论，使人类对脑功能的认识推进到了分子水平；70 年代中期，当代神经科学理论崛起。
2.交流、讨论
（1）在小组交流各自的表达结果，与同伴交流疑惑。
（2）讨论：公认的表达结果是怎样的？还有其它不同的表达方式吗？为什么？ 3.引导归纳
（1）对比前面的“气泡图”，这种鱼骨图的图形表征有什么特点？ （2）仔细观察刚刚整理好的鱼骨图，你有什么更深入的发现?
（人类对大脑的认知越来越全面，从另一侧面说明大脑功能越来越复杂） 你觉得这些复杂的大脑功能是如何实现的？它们原本就有吗？ （有些有，但是利用得越来越好；有些没有，没有的被开发出来） （3）板书： 开发——从无到有；利用——从有到优。
【设计意图：通过引导学生完成“鱼骨图”表征的尝试、讨论、交流以及与气泡图的对比，丰富图形表征的内涵；通过对给定的大脑相关资料的阅读分享，再次辨析“大脑的开发”、“大脑的利用”。】
三、认识人工智能
1.谈话：人类对大脑的开发和利用正飞速发展，而今，我们全面进入“人工智能时代” 2.设问：你直觉中的“人工智能”是怎样的？ 3.阅读资料，归纳总结
(1)初读,提取关键信息：什么是人工智能？
(2)再读,提取关键信息：人工智能技术对人类大脑功能的开发和利用表现为哪几个方面？
(3)三读，提取关键信息：人工智能不同于简单机器人的特点? 4.拓展信息，畅想未来
（1）观看视频，了解：人工智能的发展历程。
（2）畅想未来，说说：人工智能在未来可以做哪些事情（应用领域）? 5.讨论“人工智能”概念图
（1）演示：汇总以上表征，形成的“人工智能”概念图
（2）观察“概念图”的内容，对比气泡图、鱼骨图，这样表征有什么好处？ （3）思考：用图形表征的过程，与大脑的开发与利用有何关联？
【设计意图：通过对人工智能相关资料的阅读指导，帮助学生厘清人工智能的概念内涵；组织观看人工智能的应用视频，丰富直观感知，自然过渡到畅想人工智能的应用；对比、归纳三种不同图形表征方法，为切身体验“大脑的开发”与“大脑的利用”，建构核心概念创造情境。】
四、讨论大脑保护
1.谈话：大脑的开发与利用永无止境，大脑需要被保护（板书：保护）
2.阅读资料，汇报：保护大脑健康需要关注哪些方面？（板书：睡眠、作息；空气、心情）
3.再读资料，辨析：
（1）以下做法是否正确，并能说出理由；针对错误的做法提出改进建议 经常保持室内开窗通气
玩滑板车或骑车等戴头盔 经常不吃早餐 轮换做不同学科作业 吃完饭立即做作业 边吃饭边看书 考试前熬夜复习 蒙头睡觉
（2）总结、反思：良好生活习惯和生存环境会对人体产生积极影响。（板书：习惯、环境）
【设计意图：从大脑的开发与利用自然过渡到大脑需要被保护，落实科学指导（服务）生活的理念；通过评析具体的行为、习惯，习得大脑保护相关方法与策略，促进学生思维发展。】
板书设计：
20.大脑的开发与利用
20.大脑的开发与利用
1.科学家一直在用多种方法研究大脑,脑科学的研究成果为学习科学打下了基础。例如,脑科学发现了神经之间的联结方式,学习科学在此基础上提出,利用图形表征是建立知识网络的有效方法,如气泡图、概念图、鱼骨图等。
2.这幅图利用的是气泡图。
展现了大脑的记忆功能、情绪功能、思考功能、运动功能、认知功能、语言功能以及书写功能等等。
3.利用的是鱼骨图。
把人类对地球的认识历程展现了出来。
4.人工智能是一门模拟、延伸和扩展人类大脑功能的新技术。开发出的智能机器人不同于完成重复任务的简单机器人,在被植入学习程序后,智能机器人可以模拟人类的思维,拥有一定的发现问题和解决问题的能力。
5.人工智能未来可运用在生产、生活、军事、航空航天等各领域。 6.我们为什么要保护大脑？
研究发现,大脑是消耗人体能量最多的器官。它虽然只占体重的2.5%,却消耗着身体20%的能量和25%的氧气。大脑的不同部位负责不同的功能,一个区域长时间兴奋活跃,就会产生疲劳感,可能导致神经衰弱、记忆力减退。
7.怎样保护我们的大脑？
睡眠对大脑的休息很重要,10岁左右的儿童每天大约需要10小时的睡眠时间。保持愉快的心情也有利于大脑的健康,能提高学习和工作效率。
8.观察下面这些图片，想一想这些做法哪些正确？哪些不正确？原因是什么？
第1幅图，开窗通气做法是正确的，因为大脑的工作耗氧量大，开窗通气，有利于室内空气保持新鲜大脑健康非常有帮助。
第2幅图，戴头盔玩滑板车是正确的。因为大脑柔软,经不起撞击，戴头盔可以预防大脑受到撞击。
第3幅图，不吃早饭是错误的。因为大脑是人体消耗能量最多的器官。不吃早饭，身体的营养得不到保障，对大脑健康不利。 9.学生活动手册：
把蒸发、凝结、上升、下降等词语填到合适的圈里,用因果关系图表现水在地球上的循环。
下面的做法,正确的在“（ ）”里画“√”,不正确的画“×”。 轮换做不同学科的作业。（ √ ） 吃完饭立即做作业。（ × ） 边吃饭边看书。（ × ） 考试前熬夜。（ × ） 戴头盔坐在摩托车后座上。（ √ ） 蒙头睡觉。（ × ）
