设计挑战性学习任务，塑造最强大脑

【摘要】大脑的发展是一种“经验期待”，为此教师需要设计有挑战性的学习任务以激活大脑。鲁班立方是一种立体七巧板，是中国传统的益智玩具。从脑科学出发，以鲁班立方为载体设计教学，让学生经历鲁班立方的形成以及根据分层记录单还原立方体等活动，使他们的思维在二维和三维间不断切换，从而加强其脑区内部神经的连接。同时，利用声画刺激和新鲜的学材刺激，加强不同脑区间的连接，使学生大脑神经网络间的连接更加畅通。

【关键词】鲁班立方；神经连接；脑科学

人的大脑具有可塑性，学习就是塑造大脑的过程。教师是学生塑造大脑的引导者。教师对大脑的运作方式越了解，就越能科学地组织教学活动，从而使学生的学习更加高效。基于教育神经科学视角，教师需要在尊重大脑发展特点的基础上设计教学环节，为学生的大脑提供相应刺激，从而开发其大脑潜能。

鲁班立方是一种立体七巧板，是中国传统的益智玩具。在学生已经具备观察物体、三视图经验的基础上，将鲁班立方这一玩具作为学具引入教学，用新鲜的学材刺激学生的大脑，能够激活学生大脑的各个脑区，促进其脑区内各神经元的不断连接，形成更强大的神经网络，进而实现学生脑智的发展。

一、教学设计

大脑的发展是一种“经验期待”，为此教师需要设计有挑战性的学习任务以激活大脑。［1］基于此，以鲁班立方为载体设计拓展教学实践，在激活学生已有知识经验的基础上，进一步提升学生的想象力、推理力、好奇心和专注力，从而促进学生脑智的发展。

（一）脑智发展目标

（1）想象力。在分类、盲找鲁班立方组块活动中发展直观想象力，在创拼、盲拼还原鲁班立方活动中提升结构想象力。

（2）推理力。在鲁班立方的分解与重组活动中，通过分析组块间的数量关系和空间结构提高几何抽象和想象推理能力。

（3）好奇心和专注力。通过动手操作经历鲁班立方形成的整个过程，在认识鲁班立方特点的基础上进行拼搭，在新颖且具有挑战性的学习素材刺激下，产生好奇心，提升专注力。

（二）教学策略设计

为达成以上脑智发展目标，可设计如下教学策略。

（1）好奇引领。用平面七巧板引出立体七巧板，用《最强大脑》节目视频引入鲁班立方的拼搭，以新鲜的学材刺激θ波（一种脑电波）的生成。

（2）多感协同。借助创拼、盲拼等不同层次的拼搭挑战，充分调动学生的手、眼等多个感官，激活其脑内神经以及不同脑区神经的连接。

（3）艺术嵌入。在鲁班立方拼搭活动中，播放每分钟60～70拍的音乐，在渲染气氛的同时，调节学生情绪，激发学生灵感。

（4）思维整理。播放微课视频，引导学生梳理全课。利用声画刺激，在学生注意力涣散时提升其专注力，同时加强其对整体结构的把握。

（三）适合神经连接的环境设计

（1）课始播放平面七巧板视频，课中播放《最强大脑》节目视频，课尾播放微课小结视频，在课堂的不同时段，利用丰富多彩的声画刺激唤醒学生的专注力，激活其大脑的海马区，从而帮助学生提升信息加工的效率。

（2）以鲁班立方为载体，设计创拼、盲拼等不同层次的学习挑战，能够促进学生中脑分泌多巴胺，从而让他们的大脑感到愉快和满足，这对于激活学生大脑神经元的活性有重要意义。

（3）在开展鲁班立方拼搭活动时播放平缓的音乐，以调动学生情绪，激发学生灵感。

二、教学实践

（一）认识鲁班立方

1.经历7个组块的产生

吸引学生的注意是学习完成的前提。为此，教学时用视频导入课堂，以丰富多彩的声画刺激吸引学生的注意，使其迅速调整学习的状态，从身和心两方面做好准备，积极参与到数学课堂中。另外，人类智力从本质上讲是运用类比的能力，故选择七巧板定格动画《梦游记》作为视频素材，以便于后续类比活动的顺利开展。

在学生欣赏视频后，教师提出问题：“七巧板的‘巧’，巧在哪儿？”学生纷纷发表自己的看法。有的说，七巧板由7块板构成；有的说，七巧板可以拼出很多有意思的图形；还有的说，以最小的三角形为单位，可以拼出其他各种图形。教师追问：“可以具体说一说吗？”学生举例解释：如果把最小的图形看成1，那正方形、平行四边形和中等三角形就是2，大三角形则是4。

教师顺着学生的回答，用课件动态演示（如图1）。接着启发学生：“平面中，用1～4个小三角形可以拼成七巧板。那如果用1～4个小立方体，可以拼出几种立体图形呢？”（平移、旋转或者翻转之后能够重合的算同一种）

教师先让学生展开想象，然后为学生提供磁性小立方体（立方体之间可互相吸附），让他们同桌合作拼一拼。学生操作后发现，总共有12种不同的组合方式（如图2）。除去“一”字型和“田”字型这类比较简单（指该立体图形没有凹陷或弯角）的组块后，还剩7个组块（如图3）。教师由此揭示课题：“和七巧板一样，用1～4个小立方体同样可以拼成7个复杂组块，所以我们把这些组块叫作立体七巧板，也称鲁班立方。这节课，我们就来挑战鲁班立方。”

学习就是大脑将自己的神经细胞重新排列组