AI技术赋能下高中生物学教学的策略探究

引言

高中生物学教学中，人工智能的引入不仅能丰富教学手段，也能有效弥补以往教学不足，进而提高教学效果[1]。具体教学实践中，高中生物教师要强化学生主体地位，分析AI技术在知识教学、实验活动、个性练习等方面的应用形式，为学生打造出情境化、互动化、个性化的课堂环境。这种教学形式，有助于学生深度理解学科知识，更好地培养他们生物学学科素养，培养其科学思维和创新能力。

、认知重构，借AI技术生成可视化教学环境

高中生物学知识点具有抽象性特点，对高中生思维认知、学习行为等方面要求较高，AI技术的介入，通过动态建模与多模态交互，实现学科知识的立体化重构，以形象化、直观化的形式呈现[2]。高中生物学备课环节，教师可借助AI技术对教学资源进行优化、处理，制作成符合教学需求的课件、微课等教学材料，为整堂课的顺利开展做好准备。实际授课中，教师可以合理利用人工智能技术导入知识，提升课堂导入环节的有效性，为学生更好地理解新知识奠定基础，充分提升他们的学科核心素养。

例如，教师围绕人教版必修 1 分子与细胞中《蛋白质是生命活动的主要承担者》授课前，先利用自适应练习平台发布课前基础题，检测学生对“检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质”实践经验以及对日常生活中蛋白质问题的感性认识。然后教师深入研读本节教学内容，剖析本单元重难点生物知识，在豆包输入关键词“蛋白质结构”，智能绘制氨基酸结构通式，清晰展示碳原子、氨基、羧基、氢原子、R 基的连接。实际教学中，教师依托多媒体展示出来，让学生观察到不同种类氨基酸，分析脱水缩合过程，观察肽键形成、水分子脱去。通过引入丰富教学资源，为学生构建更加生动形象的生物课堂，激发他们的学习兴趣和主动性。

二、实验创新，借AI技术生成虚拟化实验活动

实验是高中生物学教学的重要内容之一，也是培养学生实践能力和科学探究精神的重要环节。AI技术在高中生物学实验教学中的应用，为学生提供着广阔的实验空间，还保证了实验操作的真实性、灵活性和安全性，从而加深学生对学科知识的深度理解。对于一些操作难度大、实验材料有限或存在安全风险的生物实验，教师借助AI技术支持学生自主设计实验、探究实验问题，这样既能保证实验的安全性和可重复性，又能让学生获得身临其境的实验体验，培养其推理能力和创新思维。

例如，教师围绕人教版必修 1 分子与细胞中《细胞核的结构和功能》授课，利用Unity3D强大的建模与交互功能构建实验活动，虚拟实验场景中，学生通过拖拽界面就能观察不同维度的细胞核结构，直观且全面地认识各结构形态；学生通过点击核孔，还能直观看到物质进出的动态模拟，进而理解核膜控制物质交换、核孔实现核质信息交流的功能，丰富学生对知识本质的理解。而对于“探究细胞核在细胞代谢与遗传中的作用”这类抽象现象，教师可利用AI算法模拟实验中的变量控制、现象变化，让学生直观看到新帽形态按细胞核控制的规律生长现象，以此强化学生认知。实验活动中，教师借助AI技术分析学生操作记录，自动生成实验报告，帮助学生总结实验所得，以此减轻学生负担，提升实验教学效果。

三、能力进阶，借AI技术生成个性化学习路径

高中阶段学生常常在行为习惯、兴趣爱好、思维特征等方面存在差异表现，AI技术对“因材施教”理念的践行，往往体现在精准学情诊断与自适应学习系统的深度融合之上，更利于学生的个性发展。高中生物学教学中，教师便可借助AI技术生成个性化学习路径，通过对班级每一位学生综合情况的分析，构建个性化知识图谱，为学生量身定制适合其学习水平的学习资源，并布置差异性学习任务，让学生在适合自己的环境和节奏下深度学习，从而更好地服务于学生的成长。

例如，教师围绕人教版必修 1 分子与细胞中《细胞呼吸的原理和应用》授课，本课衔接细胞代谢基础知识与后续光合作用学习，是理解生命系统物质能量转化的关键模块。教师借助钉钉学习平台推送适配练习题，为基础层学生推送 3D动画，让其完成知识梳理过程，解答选择题；为巩固层学生推送“酿酒过程中氧气浓度对酒精度和风味物质的影响机制探究”这一习题，考察其对知识的应用；为拓展层协商推荐细胞呼吸与光合作用综合的情境题，实现新旧知识之间的联系。引入智能辅导与答疑系统是一项革命性的创新举措，该系统能为学生提供一种全天候、个性化的在线辅导和答疑服务，尤其是解答学困生“过程图的规范度、反应式书写准确性”这类疑问，从而使得学生学习变得更加无障碍。

结束语

总而言之，AI技术在高中生物学教学中的实践为其进步和发展带来了新的机遇，在提升教学效率和促进学生个性化学习方面展现出相应优势。展望未来，随着人工智能技术的不断进步和教育改革进程的加快，教师要不断反思和完善，积极探索其在高中生物教学中的应用策略，有效推动其与高中生物教学的深度融合与健康发展。这有利于学生学习兴趣和动力的调动，为培养适应新时代需求的高素质生物人才奠定坚实基础。

参考文献

[1] 杨彬侠. 人工智能背景下提高高中生物教学效率的策略[J]. 启迪与智慧(上),2024,(07):30-32.

[2]陈霖.人工智能背景下提升高中生物教学效率的路径探究[J].天天爱科学(教育前沿),2023,(11):58-60.