一、案例背景
本课是教科版科学四年级上册“呼吸与消化”单元的核心课，聚焦食物中蛋白质、糖类、脂肪、维生素等主要营养成分的识别与作用，以及营养均衡的重要性。四年级学生对食物有生活经验，但对“营养成分”的认知抽象，传统教学依赖图片、实验演示，学生参与度有限。本案例引入数字人、提示词等AI工具，将抽象知识具象化、互动化，引导学生自主探究，落实“科学探究”核心素养。
二、核心素养目标
1.科学概念：知道食物中含有蛋白质、糖类、脂肪、维生素等主要营养成分；了解不同营养成分的主要作用及常见食物来源；能运用AI工具查询食物营养信息，初步判断食物的营养特点。
2.科学思维：通过数字人互动问答、提示词引导AI分析、小组合作探究等方式，掌握探究食物营养的基本方法，提升信息检索与分析能力。
3.科学探究：通过动手实验，用科学的方法检测食物中是否含有淀粉、脂肪和蛋白质，观察记录检测结果并分析；认识食品包装袋上的“营养成分表”，从中获取该食物的营养信息；将营养成分、类别等信息扩充到记录表中，完善对一天中的食物的统计活动。
4.科学态度：树立“营养均衡”的饮食观念，养成健康的饮食习惯，体会AI技术在科学学习中的应用价值。
三、教学重难点
• 重点：认识食物中的主要营养成分及其作用、常见来源。
• 难点：运用AI工具探究食物营养，理解“营养均衡”的内涵并应用于饮食选择。
四、教学准备
1. 软件：数字人教学助手（如科大讯飞数字人、希沃数字人）、AI提示词工具（如豆包、ChatGPT简易版）、食物营养数据库（对接AI工具，支持实时查询）。
3. 素材：常见食物图片（米饭、鸡蛋、肥肉、苹果等）、营养缺乏症案例短视频、数字人互动脚本、提示词模板。
五、教学过程
（一）情境导入：数字人“营养小博士”登场（5分钟）
1. 教师操作：启动数字人“营养小博士”，通过语音指令激活互动模式，数字人以卡通形象出现在屏幕上，主动与学生打招呼。
2. 互动环节：
数字人提问：“同学们，早上你们都吃了什么早餐呀？（等待学生举手回答，如“包子、牛奶、鸡蛋”）那你们知道这些食物吃下去后，会给我们的身体提供什么帮助吗？”
学生自由发言后，数字人追问：“为什么有的同学精力充沛，有的同学容易疲劳？这可能和我们吃的食物‘营养’有关哦！今天，就让我们和‘营养小博士’一起，探索《食物中的营养》秘密吧！”
3.【设计意图】：用数字人创设趣味情境，激发学生好奇心，通过生活化提问建立知识与生活的联系，自然引入课题。
（二）探究新知：AI助力，解锁营养密码（20分钟）
1. 初识营养成分：数字人科普+提示词引导AI梳理（8分钟）
• 数字人讲解：“要了解食物的营养，首先得认识它的‘营养小伙伴’们！食物中主要有蛋白质、糖类、脂肪、维生素这几位核心成员，它们的作用各不相同哦！”
• 教师引导：“请同学们打开平板上的AI提示词工具，复制老师给出的提示词，让AI帮我们梳理不同营养成分的‘作用’和‘常见食物来源’。”
• 学生操作：使用提示词模板（如下），生成AI回复：
【提示词模板1】“请以简洁的语言，分点列出蛋白质、糖类、脂肪、维生素的主要作用，以及每种营养成分对应的2-3种常见食物，格式清晰，适合四年级学生理解。”
• 成果展示：邀请2-3名学生分享AI生成的内容，数字人补充总结：“蛋白质是‘身体建筑师’，帮我们长肌肉、修器官；糖类是‘能量小马达’，给我们动力；脂肪是‘能量储存罐’，还能保护身体；维生素是‘健康小卫士’，预防疾病。”
2. 实验探究：模拟检测食物营养（7分钟）
• 教师演示：通过实物演示“脂肪检测”（用肥肉在纸上按压，观察油迹）、“淀粉检测”（用碘酒滴在米饭上，观察颜色变蓝）实验，讲解实验原理。
• 小组合作：学生分组用简易材料（棉签、碘酒、滤纸）检测自带的食物（如面包、花生、黄瓜），记录实验现象。
• AI辅助分析：学生将实验现象输入AI提示词工具，使用提示词模板查询结果：
【提示词模板2】“我用碘酒滴在面包上，面包变成了蓝色；用花生在滤纸上按压，出现了油迹。请判断这些食物中含有什么营养成分？为什么？”
• 数字人点评：汇总学生实验结果，结合AI分析，肯定正确判断，纠正错误认知，强化“实验现象与营养成分的关联”。
3. 拓展延伸：查询食物营养成分表（5分钟）
• 任务布置：“请同学们选择自己喜欢的一种食物（如汉堡、牛奶、香蕉），用AI工具查询它的营养成分表，看看它含有哪些营养，每种营养的含量大概是多少。”
• 学生操作：使用提示词模板（如下），获取AI生成的营养成分表：
【提示词模板3】“请查询‘汉堡’的营养成分表，包含蛋白质、糖类、脂肪、维生素的大致含量，用简单的表格呈现，标注‘每100克’的含量，方便四年级学生看懂。”
• 分享交流：学生分享查询结果，讨论“汉堡的营养是否均衡”，为后续“营养均衡”教学铺垫。
（三）巩固应用：AI设计“营养均衡早餐”（12分钟）
1. 问题引导：“通过刚才的探究，我们知道了不同食物有不同的营养。那怎样搭配早餐，才能让营养更均衡呢？”
2. 小组合作：每组选择3-4种常见食物，运用AI工具分析搭配方案的营养合理性，使用提示词模板优化：
【提示词模板4】“我们设计的早餐是：牛奶、鸡蛋、全麦面包、苹果。请分析这份早餐包含哪些营养成分，是否符合‘营养均衡’的要求？如果不符合，建议如何调整？”
3. 成果展示：每组派代表展示早餐搭配方案及AI分析结果，数字人“营养小博士”进行点评，从“营养全面性”“比例合理性”给出建议，强化“多种食物搭配，营养均衡”的观念。
（四）课堂总结与拓展（3分钟）
1. 师生共同总结：回顾本节课所学的营养成分、作用及AI工具的应用方法，数字人梳理核心知识点，形成思维导图。
2. 拓展任务：“请同学们回家后，用今天学到的方法，和爸爸妈妈一起分析晚餐的营养搭配，用AI工具生成一份‘家庭营养晚餐建议’，下节课分享给大家！”
六、教学反思
（一）AI工具的优势
1. 数字人提升互动性：卡通形象的数字人打破了传统教学的“教师主导”模式，通过实时语音互动、趣味提问，激发学生参与热情，让抽象的科学知识更具亲和力。
2. 提示词降低探究难度：提示词模板为学生提供了清晰的探究思路，避免了AI工具使用的盲目性，帮助学生快速掌握“查询-分析-总结”的探究方法，提升信息素养。
3. 个性化满足需求：AI工具可根据学生的提问生成个性化回复，如不同食物的营养成分表、搭配建议等，满足学生的差异化探究需求，让每个学生都能在探究中获得成就感。
（二）教学不足与改进
1. 不足：部分学生对提示词的修改能力较弱，生成的AI回复不够精准；小组合作中，存在个别学生依赖AI工具、缺乏自主思考的情况。
2. 改进：课前增加“提示词基础训练”，引导学生根据需求修改提示词；小组合作中明确分工，设置“自主思考环节”，要求学生先独立分析，再用AI工具验证，培养自主探究能力。
七、核心提示词汇总
1. 梳理营养成分：“请以简洁的语言，分点列出蛋白质、糖类、脂肪、维生素的主要作用，以及每种营养成分对应的2-3种常见食物，格式清晰，适合四年级学生理解。”
2. 分析实验现象：“我用碘酒滴在面包上，面包变成了蓝色；用花生在滤纸上按压，出现了油迹。请判断这些食物中含有什么营养成分？为什么？”
3. 查询营养成分表：“请查询‘汉堡’的营养成分表，包含蛋白质、糖类、脂肪、维生素的大致含量，用简单的表格呈现，标注‘每100克’的含量，方便四年级学生看懂。”
4. 优化早餐搭配：“我们设计的早餐是：牛奶、鸡蛋、全麦面包、苹果。请分析这份早餐包含哪些营养成分，是否符合‘营养均衡’的要求？如果不符合，建议如何调整？”
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