人工智能赋能高中生物教学实践

高中生物学作为研究生命现象和生命活动规律的科学，其教学内容涵盖细胞结构、遗传变异、生态系统等多个抽象复杂的概念领域。传统教学模式以教师讲授为主，难以直观展示微观生物过程，也无法满足不同学生的学习差异。随着人工智能技术的快速发展，其在教育领域的应用为高中生物教学带来了新的机遇。AI 技术能够突破时空限制，提供丰富多样的教学资源，创设高度仿真的学习情境，实现个性化教学，从而显著提升教学效果和学习兴趣。

一、人工智能应用带来的教学变革

人工智能技术的深度应用正在深刻改变高中生物教学的模式和生态。首先，教师角色发生了重要转变，从传统的知识传授者转变为学习活动的设计者、引导者和促进者。教师可以借助 AI 系统提供的数据支持，更加精准地把握学情，设计更有效的教学活动。

其次，学生学习方式发生了显著变化。在 AI 技术的支持下，学生可以从被动接受知识转变为主动探索和发现。例如，在开展"生态系统调查"项目式学习时，学生可以利用 AI 数据分析工具处理野外调查数据，建立预测模型，体验完整的科学研究过程。

此外，教学资源的形态和使用方式也发生了革新。AI 技术使得动态化、交互式的教学资源成为可能，学生可以通过虚拟实验、交互式模型等新型资源，获得更加丰富和深入的学习体验。这些变化共同推动着高中生物教学向更加个性化、探究化和智能化的方向发展[1]。

二、人工智能在高中生物教学中的应用实践

1.精准学情分析，实现因材施教

在高中生物教学过程中，学情分析是实施有效教学的重要前提。以人教版生物学《孟德尔的豌豆杂交实验（一）》为例，教师可以利用“希沃白板”的“作业本”功能布置课前练习，测试学生对初中遗传知识的掌握情况。系统会自动生成详细的学情分析报告，准确显示学生对“显性性状”“隐性性状”“等位基因”等核心概念的掌握程度和常见错误类型。基于学情分析结果，教师可以采取差异化教学策略。对于理解困难的学生，系统会推送基础概念讲解视频和配套练习；对于掌握较好的学生，则提供拓展性学习材料，如遗传定律的现代应用案例或相关科学研究前沿动态。这种精准的教学干预，使教师能够真正做到“因材施教”，提高教学效率[2]。

2.虚拟仿真实验，突破教学难点

高中生物学的许多核心概念涉及微观世界的复杂过程，传统教学手段难以直观展示。人工智能技术通过虚拟仿真实验，有效解决了这一难题。在《分子与细胞》模块的“细胞的结构与功能”教学中，教师可以利用 VR 技术构建三维细胞模型。学生通过佩戴 VR 设备，可以“进入”细胞内部，近距离观察线粒体、叶绿体等细胞器的结构和功能；在“植物光合作用”的教学中，AI 系统可以模拟不同光照强度、CO₂浓度条件下光合速率的变化情况。学生通过调整实验参数，实时观察光合作用速率的变化曲线，从而深入理解环境因素对光合作用的影响机制。这种互动式学习方式不仅激发了学生的学习兴趣，还培养了科学探究能力[3]。

3.个性化学习路径规划

人工智能系统通过分析学生的学习数据，能够为每个学生量身定制个性化的学习路径，系统会根据学生的实时学习情况智能推送适合的学习内容。例如，对于在“遗传定律计算”方面存在困难的学生，系统会自动推送相关的例题解析和针对性练习；而对于学有余力的学生，则会提供“人类遗传病分析”或"“基因工程应用”等拓展内容。

系统还会记录学生的学习轨迹，定期生成学习报告，帮助学生了解自己的学习进展和需要改进的领域。例如在《生态系统》章节的学习中，AI 系统可以根据学生的兴趣特点推送不同的案例研究。对理论分析感兴趣的学生可以获得生态系统数学模型的学习资源；而对实地调查感兴趣的学生则可以通过虚拟野外考察系统，模拟不同生态系统的调查过程。这种个性化的学习方式充分尊重了学生的个体差异，提高了学习效果[4]。

4.智能评价与实时反馈

人工智能技术在教学评价方面的应用，改变了传统单一的评价方式，实现了过程性评价和即时反馈。在课堂教学中，教师可以利用智慧课堂系统发起随堂测验，系统即时对学生的作答情况进行统计分析，生成可视化的学情报告。

例如，在讲授“种群增长模型”时，教师可以通过系统发布相关选择题和计算题。系统不仅能够立即显示全班的正确率，还能准确识别出错误率较高的题目和选项，帮助教师快速定位教学难点。同时，系统会自动为答错的学生推送相应的知识点讲解和类似题目，实现即学即练、即时巩固的效果[5]。

三、人工智能在高中生物教学中的挑战与展望

尽管人工智能在高中生物教学中展现出巨大潜力，但在实际应用中仍面临一些挑战。首先，优质AI 教学资源的开发需要投入大量资金和技术力量，这可能加剧教育资源在不同地区、不同学校之间的不平衡现象。其次，教师的信息技术应用能力需要进一步提升，才能有效整合 AI 工具与教学内容。此外，还需要注意避免过度依赖技术而忽视师生互动和实验操作的重要性。

展望未来，人工智能在高中生物教学中的应用将更加深入和广泛。虚拟实验将更加逼真和交互性更强，生成式 AI 可能会根据教学需要自动生成个性化的案例分析和探究情境；AI 技术还有可能与实验设备深度结合，指导学生进行实际操作并实时分析实验数据。综上，人工智能必可以赋能高中生物教学。

参考文献

1]陈碧素.人工智能在高中生物学教学中的应用场景[J].中学生物教学,2025,(19):77-78.

[2]杨俊.AI 赋能高中生物学课堂教学的探索[J].中学生物教学,2025,(19):78.

[3]王芳.高中生物学课堂融入人工智能的实践[J].中小学电教(教学),2025,(06):25-27.

[4]房杰.AI 技术在高中生物学教学中的探索与应用[J].中学生物教学,2025,(16):79-80.

[5]薛燕霞.高中生物学课堂融入人工智能的实践策略[J].中小学电教(教学),2025,(08):37-39.

本文系 2024 年度福建省基础教育课程教学研究课题《利用生成式 AI 重构课堂促进学生深度学习的实证研究 》（课题编号：MJYKT2024-161）的研究成果。