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(共35张PPT)
第20课
大脑的开发与利用
（苏教版）五年级
上
核心素养
内容总览
02
探究新知
03
课堂练习
04
活动手册
05
课堂总结
06
板书设计
01
核心素养目标
科学观念:通过图文结合的方式，知道脑科学的研究成果为学习科学打下了基础；知道什么是人工智能及其应用前景。
科学思维:通过大脑功能图，将相关知识联系起来，能用图形表征建立一些事物的联系。
探究实践:通过阅读保护大脑的资料，能利用资料，具备辨析一些做法是否有利于保护大脑的能力。
态度责任: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。
核心素养目标
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。
探究新知
活动一 学习图形表征
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。
1.分析展现大脑功能的气泡图。
气泡图一般在中间写中心词或放表示中心内容的图片，在中心词(或中心图)的周围写描述中心词(或中心图)的词汇。多用于描述某种事物的特征。
探究新知
下面的“大脑功能图”就是用气泡图的形式，将大脑与其功能表示出来，各功能之间是并列关系。
中间图片表示大脑，四周是大脑的功能，有书写、语言、认知、记忆、情绪、思考、运动……我们可以根据需要，增补或删减大脑的功能。
大脑功能图
探究新知
2.用鱼骨图展现人类认识地球的历程。
鱼骨图，顾名思义，像鱼的骨架。鱼尾表示问题或现状，鱼头代表目标，头尾间用粗线连接，犹如脊椎骨，脊椎上的鱼刺就是达成目标的所有步骤与影响因素。
探究新知
想到一个因素，就用一根鱼刺表达，把能想到的有关项用不同的鱼刺标出，之后再细化，对每个因素进行分析，用鱼刺分支表示与每个主因相关的元素，还可以继续标三级、四级分支，找出相关元素。经过反复推敲后，一张鱼骨图就有了大体框架。
探究新知
试着用鱼骨图把人类对地球的认识历程展现出来。在鱼骨图中，从“尾”向“头”的轴线表示顺序，说明鱼尾方向代表的认识阶段，从时间上来说要早，我们按顺序将人类在不同阶段对地球的认识填入下面的鱼骨图中。
探究新知
3.认识概念图。
“概念图”是一种知识以及知识之间的关系的网络图形化的表征，也是思维可视化的表征。一幅概念图一般由“节点”“链接”和“有关文字标注”组成。
(1)节点：由几何图形、图案、文字等表示某个概念，每个节点表示一个概念，一般同一层级的概念用同种符号(图形)标识。
(2)链接：表示不同节点间的有意义的关系，常用各种形式的线链接不同节点，这其中表达了构图者对概念的理解程度。
探究新知
(3)文字标注：可以是表示不同节点上的概念的关系，也可以是对节点上概念的详细阐述，还可以是对整幅图的有关说明。
逻辑思维
逻辑的
顺序的
语言操作
逻辑推理
擅长
特点
专长
左脑
大脑
右脑
擅长
特点
专长
链接
节点
探究新知
4.因果关系图。
因果关系图是思维导图的一种，它通过箭头表示不同节点间的因果关系，箭头起始节点是原因，箭头指向的节点是结果。如下图，太阳的照射(原因)导致水受热(结果)，而水受热这一原因，又会导致蒸发产生水蒸气这一结果。
探究新知
把蒸发、凝结、上升、下降等词语填到合适的括号里，用因果关系图表现水在地球上的循环。
探究新知
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。
人工智能不是人的智能，但能像人那样思考，也可能超过人的智能。人工智能可运用在生产、生活、军事、航空航天等各个领域。
活动二 认识人工智能
探究新知
1.人工智能与围棋。
如图是人工智能在下围棋。说到这，就不能不说一下“阿尔法狗”(英文AlphaGo, 又译阿尔法围棋)，它是第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜围棋世界冠军的人工智能机器人。
探究新知
实际上，阿尔法围棋是一款围棋人工智能程序，并没有图中呈现的智能机器人模样，其主要工作原理是“深度学习”。“深度学习”是指多层的人工神经网络和训练它的方法。目前，围棋界公认阿尔法围棋的棋力已经超过人类职业围棋顶尖水平。
探究新知
2.人工智能与足球。
如图是机器人足球，已经问世很多年了，机器人足球赛分为半自动、全自动、仿真型和类人型。在类人型机器人比赛中，使用的机器人有像人体一样的机械结构，并能相互配合完成踢球的动作。
它们在动态行走、跑步、踢球的同时需保持自身平衡，还需视觉系统寻找球、队员、场线(用于定位)，并使用策略完成进攻。
探究新知
然而，人工智能踢足球不同于电脑模拟足球赛事，它既需要人工智能的程序，还需要类人型的机器人实体。目前这项技术还处于初级阶段，因为足球运动需要瞬间的身体控制、持久的技术稳定性以及及时领悟战术的赛场阅读能力，这些都是摆在机器人设计制造领域面前难以逾越的鸿沟。
探究新知
3.人工智能在其他领域的应用。
(1)人工智能与生活。如可以运用语音、视觉及情景识别等功能，充当生活助手。
(2)人工智能与加工制造。如为制造企业提供视觉检测、自动化控制、智能化校准以及问题根源分析等解决方案。
(3)人工智能与医疗。如虚拟助理，人工智能可以诊断疾病。利用人工智能还可以模拟和检测新药物进入体内后的一系列反应，从而为新药研发节约时间和成本。
探究新知
(4)人工智能与娱乐。如可以借助微机电、惯性导航和视觉识别算法，参与影视娱乐拍摄与制作。
(5)人工智能与军事。如可以让无人作战车辆、无人坦克、无人潜航器、无人机等作战装备在战场上拥有自主决策、自主寻路和自主检测目标的能力，发挥重要作用。
探究新知
人工智能
探究新知
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。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。
活动三 大脑的保护
探究新知
下面的做法哪些正确？哪些不正确？为什么？
开窗通气
不吃早饭
戴头盔
(1)经常开窗通气，正确。因为大脑的工作耗氧量大，经常开窗透气，能呼吸到室外更多的新鲜空气。
(2)戴头盔。正确。因为大脑柔软，经不起撞击。
(3)不吃早饭，错误。因为大脑是人体消耗能量最多的器官，需要充足的能量摄入。
探究新知
(1)开玩笑时切记不能打脑袋。
(2)看书时间长了要注意休息。
(3)按时睡觉，保证充足的睡眠时间。
(4)经常进行体育锻炼，散步效果最好。
(5)全面均衡的营养饮食。
(6)保持心情愉悦。
(7)平时多听舒缓的音乐。
(8)遇到头昏眼花、听力下降、耳郭发热等状况时要及时休息。
2.其他保护大脑的做法。
探究新知
3.下面的做法，正确的在□里画“√”，不正确的在画“×”。
□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
□蒙头睡觉
□戴头盔坐在摩托车后座上
×
√
√
×
×
×
课堂练习
1.[填空]大脑虽然只占体重的2.5% ，却消耗着身体________%的能量和________%的氧气。
2.[填空]_____________主要包括智能模拟、云技术、大数据、机器学习、人工神经系统。
3.[判断]睡眠可以消除大脑的疲劳,恢复大脑的功能。( )
4.[判断]人工智能已经超越人类的大脑。( )
5.[判断]工厂车间里的机器人被称为人工智能。( )
20
25
人工智能
√
×
×
课堂练习
6.[选择]下列不利于保护大脑的是( )。
7. [选择]手机的下列功能中，属于人工智能的是( )。
A.接打电话 B.浏览新闻
C.人脸识别解锁 D.用计算器计算
C
C
课堂练习
8.[选择]下面不属于科学用脑的是( )。
A.多睡觉 B.课程交替
C.懒于思考 D.适当休息
9.[选择]人工智能在未来不可能做的事情是( )。
A.和人类面对面下围棋
B.实现汽车的完全自动驾驶
C.操作机器进行食品加工
D.和人一样吃饭、喝水
C
D
课堂练习
6.[图示]完成下面鱼骨图。（填序号）
人类计时的演变
①日出而作，日落而息
②日晷
③水钟
④摆钟
⑤电子钟
①
②
③
④
⑤
课堂练习
7. [简答]请说一说你平时怎样保护自己大脑的 (至少说三种做法)
保持好的用脑习惯，保障每天10小时睡眠、尽量不要发烧感冒；保持充足氧气，室内、车内开窗通风、不能蒙头睡觉；防止头部撞击，坐摩托车、玩滑板车、溜冰都要戴好头盔，不要做危险游戏；定时吃饭、不偏食厌食等。
活动手册
活动手册
课堂总结
本课通过气泡图和鱼骨图，学习图形表征；通过图文结合的方式，介绍人工智能，了解人工智能的应用前景；通过阅读资料，了解如何保护大脑。
板书设计
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【课堂无忧】五年级科学上册 20.大脑的开发与利用（苏教版）教学设计
核心素养
科学观念:通过图文结合的方式，知道脑科学的研究成果为学习科学打下了基础；知道什么是人工智能及其应用前景。
科学思维:通过大脑功能图，将相关知识联系起来，能用图形表征建立一些事物的联系。
探究实践:通过阅读保护大脑的资料，能利用资料，具备辨析一些做法是否有利于保护大脑的能力。
态度责任: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。
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。
教学内容
本课采用并列式的结构，围绕脑科学的运用展开，教学内容分三个部分。
第一部分，学习图形表征。其中，第一个活动紧接课文“脑科学的研究成果为学习科学打下了基础”，借助大脑功能图，指导学生分析此图是怎样将相关知识联系起来的，让学生了解气泡图的形式和作用；第二个活动介绍鱼骨图，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框里，让学生在活动中体会鱼骨图的作用并初步学会使用。
第二部分，即本课的第三个活动，紧接课文关于人工智能的介绍，采用图文结合的方式，引导学生想象人工智能的应用前景，开阔学生的视野，增进学生对未来科技的向往。
第三部分，即本课的第四个活动，阅读有关大脑的保护的资料，辨别具体做法是否合理。教材首先以资料的形式介绍大脑工作消耗能量的情况和保护大脑的知识，然后启发学生依据上述资料对具体做法进行辨析，指导学生掌握一些保护大脑的知识。
教学准备
教师材料：放大的鱼骨图。
学生分组材料：鱼骨图。
教学过程
活动一 学习图形表征
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。
1.分析展现大脑功能的气泡图。
气泡图一般在中间写中心词或放表示中心内容的图片，在中心词(或中心图)的周围写描述中心词(或中心图)的词汇。多用于描述某种事物的特征。
下面的“大脑功能图”就是用气泡图的形式，将大脑与其功能表示出来，各功能之间是并列关系。中间图片表示大脑，四周是大脑的功能，有书写、语言、认知、记忆、情绪、思考、运动……我们可以根据需要，增补或删减大脑的功能。
大脑功能图
2.用鱼骨图展现人类认识地球的历程。
鱼骨图，顾名思义，像鱼的骨架。鱼尾表示问题或现状，鱼头代表目标，头尾间用粗线连接，犹如脊椎骨，脊椎上的鱼刺就是达成目标的所有步骤与影响因素。
想到一个因素，就用一根鱼刺表达，把能想到的有关项用不同的鱼刺标出，之后再细化，对每个因素进行分析，用鱼刺分支表示与每个主因相关的元素，还可以继续标三级、四级分支，找出相关元素。经过反复推敲后，一张鱼骨图就有了大体框架。
试着用鱼骨图把人类对地球的认识历程展现出来。在鱼骨图中，从“尾”向“头”的轴线表示顺序，说明鱼尾方向代表的认识阶段，从时间上来说要早，我们按顺序将人类在不同阶段对地球的认识填入下面的鱼骨图中。
3.认识概念图。
“概念图”是一种知识以及知识之间的关系的网络图形化的表征，也是思维可视化的表征。一幅概念图一般由“节点”“链接”和“有关文字标注”组成。
(1)节点：由几何图形、图案、文字等表示某个概念，每个节点表示一个概念，一般同一层级的概念用同种符号(图形)标识。
(2)链接：表示不同节点间的有意义的关系，常用各种形式的线链接不同节点，这其中表达了构图者对概念的理解程度。
(3)文字标注：可以是表示不同节点上的概念的关系，也可以是对节点上概念的详细阐述，还可以是对整幅图的有关说明。
4.因果关系图。
因果关系图是思维导图的一种，它通过箭头表示不同节点间的因果关系，箭头起始节点是原因，箭头指向的节点是结果。如下图，太阳的照射(原因)导致水受热(结果)，而水受热这一原因，又会导致蒸发产生水蒸气这一结果。
把蒸发、凝结、上升、下降等词语填到合适的括号里，用因果关系图表现水在地球上的循环。
设计意图:
为了让学生了解思维导图的作用，以较简单的、学生以前接触过的气泡图为例，借助讨论大脑功能图是怎样将相关知识联系起来的活动，从关联的角度出发，让学生体会思维导图的特点和作用。
活动二 认识人工智能
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。
人工智能不是人的智能，但能像人那样思考，也可能超过人的智能。人工智能可运用在生产、生活、军事、航空航天等各个领域。
1.人工智能与围棋。
如图是人工智能在下围棋。说到这，就不能不说一下“阿尔法狗”(英文AlphaGo, 又译阿尔法围棋)，它是第一个击败人类职业围棋选手、第一个战胜围棋世界冠军的人工智能机器人。实际上，阿尔法围棋是一款围棋人工智能程序，并没有图中呈现的智能机器人模样，其主要工作原理是“深度学习”。“深度学习”是指多层的人工神经网络和训练它的方法。目前，围棋界公认阿尔法围棋的棋力已经超过人类职业围棋顶尖水平。
2.人工智能与足球。
如图是机器人足球，已经问世很多年了，机器人足球赛分为半自动、全自动、仿真型和类人型。在类人型机器人比赛中，使用的机器人有像人体一样的机械结构，并能相互配合完成踢球的动作。它们在动态行走、跑步、踢球的同时需保持自身平衡，还需视觉系统寻找球、队员、场线(用于定位)，并使用策略完成进攻。然而，人工智能踢足球不同于电脑模拟足球赛事，它既需要人工智能的程序，还需要类人型的机器人实体。目前这项技术还处于初级阶段，因为足球运动需要瞬间的身体控制、持久的技术稳定性以及及时领悟战术的赛场阅读能力，这些都是摆在机器人设计制造领域面前难以逾越的鸿沟。
3.人工智能在其他领域的应用。
(1)人工智能与生活。如可以运用语音、视觉及情景识别等功能，充当生活助手。
(2)人工智能与加工制造。如为制造企业提供视觉检测、自动化控制、智能化校准以及问题根源分析等解决方案。
(3)人工智能与医疗。如虚拟助理，人工智能可以诊断疾病。利用人工智能还可以模拟和检测新药物进入体内后的一系列反应，从而为新药研发节约时间和成本。
(4)人工智能与娱乐。如可以借助微机电、惯性导航和视觉识别算法，参与影视娱乐制作与拍摄。
(5)人工智能与军事。如可以让无人作战车辆、无人坦克、无人潜航器、无人机等作战装备在战场上拥有自主决策、自主寻路和自主检测目标的能力，发挥重要作用。
设计意图:
从学生的具体情况出发，采用降低难度的方法，即准备好形式(鱼骨图)和主要信息，让学生在填写所给信息的过程中，进一步了解思维导图的作用，并能初步掌握思维导图的制作方法和使用方法。
活动三 大脑的保护
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。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。
下面的做法哪些正确？哪些不正确？为什么？
(1)经常开窗通气，正确。因为大脑的工作耗氧量大，经常开窗透气，能呼吸到室外更多的新鲜空气。
(2)戴头盔。正确。因为大脑柔软，经不起撞击。
(3)不吃早饭，错误。因为大脑是人体消耗能量最多的器官，需要充足的能量摄入。
2.其他保护大脑的做法。
(1)开玩笑时切记不能打脑袋。
(2)看书时间长了要注意休息。
(3)按时睡觉，保证充足的睡眠时间。
(4)经常进行体育锻炼，散步效果最好。
(5)全面均衡的营养饮食。
(6)保持心情愉悦。
(7)平时多听舒缓的音乐。
(8)遇到头昏眼花、听力下降、耳郭发热等状况时要及时休息。
3.下面的做法，正确的在□里画“√”，不正确的在画“”。
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
□蒙头睡觉
戴头盔坐在摩托车后座上
设计意图:
在科技的发 展进程中，很多情况下想象发挥着推进剂的作用。此处安排学生畅想人工智能的发展前景和其在未来的广泛应用，并借此激发学生进一步了解人工智能的兴趣。
活动手册
课堂总结
本课通过气泡图和鱼骨图，学习图形表征；通过图文结合的方式，介绍人工智能，了解人工智能的应用前景；通过阅读资料，了解如何保护大脑。
板书设计
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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