5.20 大脑的开发与利用（教学课件）科学苏教版五年级上册

人工智能人工智能究竟是什么？它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门新的技术科学，涉及到计算机科学、统计学、脑神经学和社会科学等多种学科。人工智能可以像人类一样去思考，能够实现识别、认知、分析和决策等功能。图像识别、机器翻译、问答系统、无人驾驶技术都是人工智能的技术分支。不管人工智能有多少种定义，但核心概念是当机器表现出人类的能力去观察、聆听、理解和学习，这个世界就可以认为它们具有人工智能。用人工智能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。 第20课 大脑的开发与利用 （苏教版）五年级 上 汇报人姓名 汇报日期 内容总览 CONTENTS 核心素养 01 探究新知 02 课堂练习 03 活动手册 04 课堂总结 05 板书设计 06 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。 核心素养目标 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 × √ √ × × × 探究新知 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 √ × × 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。 课堂练习 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 Thanks! Lavf57.83.100 $