人工智能环境下高中生物教师角色转变的研究

引言：伴随AI 技术的发展，传统的教学模式与师生互动方式不断被重塑。高中生物学作为一门兼具理论深度与实践操作的自然科学课程，其教学过程涉及大量实验设计、数据分析与概念理解，非常适配智能技术的辅助应用[1]。在此背景下，教师的角色不再局限于单纯的知识讲授者，而是趋向于多方向发展[2]。如何在人工智能支撑的教学环境中重新定义教师的职责与价值，已成为当前教育研究的重要课题之一。本研究旨在系统梳理人工智能在高中生物教学中的应用现状，深入剖析教师角色的具体演化路径，并通过实证分析提出可行的应对建议，为推进教育现代化提供理论依据与实践指导。

一、人工智能在高中生物教学中的应用现状

（一）智能平台助力个性化学习

基于人工智能的学习系统能够依据学生的答题记录、行为轨迹与认知特征，动态调整教学内容与难度层级。例如，某些具备机器学习能力的平台可精准识别学生在“ 激素调节机制” 或“ 遗传规律” 等知识点上的掌握薄弱点，并自动推送匹配的教学视频或训练题组[3]。这种因材施教的方式有效提升了学习效率，也为教师提供了更具针对性的教学反馈。

（二）虚拟实验室拓展教学边界

由于设备复杂性与实验安全性等因素，许多中学难以开展完整的生物实验。而AI 驱动的虚拟仿真实验室则弥补了这一不足。例如，在基因工程相关教学中，学生可通过交互式模拟程序完成整个实验流程的操作体验，增强实践感知力与科学探究意识。此外，平台配备的即时纠错功能，能实时指出操作失误，帮助学生理解原理并加以修正。

（三）智能辅导工具促进自主学习

课后阶段，AI 辅导系统可以为学生提供即时答疑与个性化反馈。例如，部分平台可以直接解答学生输入的问题，并给出分步解析与延伸建议。这类工具减轻了教师课外辅导压力的同时，也有助于培养学生的自主学习能力与问题解决意识。

（四）数据工具提升评估精度

生物学教学常涉及大量实验数据与调查报告，AI 的数据处理模块可以帮助教师整理与可视化这些信息。例如，在生态学研究中，学生采集的物种分布数据可通过系统自动生成图表，便于教师判断学生对生态关系的理解程度（Li & Zhang, 2022）。

二、人工智能环境下教师角色的演变

（一）从知识传授者转变为学习设计师

在AI 参与教学的背景下，教师的核心任务不再是单向输出知识，而是围绕教学目标构建更富逻辑性与互动性的学习路径。例如，教师需要甄选合适的智能平台、设计分层任务、组织线上线下融合式教学活动。这要求其具备更强的课程设计能力与技术整合素养。

（二）从课堂管理者转变为学习引导者

尽管AI 可提供丰富的学习资源，但其仍难以替代教师在情感引导与价值塑造方面的作用。因此，教师应更加注重激发学生的学习动机，通过问题导向学习（PBL）、协作探究等方式，引导学生主动思考与交流。例如，在讲解“ CRISPR 基因编辑” 时，教师可在AI 辅助演示的基础上，组织学生讨论相关的伦理与社会影响，从而培养其批判性思维与责任意识[4]。

（三）从单一评价者转变为学习分析师

借助AI 生成的学习数据，教师可以全面追踪学生的学习轨迹，实现更为科学的教学反馈与干预。例如，某校引入智能系统记录学生在“ 细胞结

构” 单元中的练习时间、错误频率及知识点掌握情况，据此制定个别化补差计划。这种基于数据的教学模式使教师的角色更加精细化与专业化。

（四）从学科专家转变为跨学科协作者

AI 技术的应用往往涉及编程、数据建模等多个领域，教师需具备一定的跨学科视野。例如，在“ 生物大数据” 教学项目中，生物教师可联合信息技术教师共同开发课程内容，打破学科壁垒，推动综合素养教育的发展。

三、挑战与应对策略

（一）教师技术素养有待提升

尽管AI 已在教学中广泛应用，但仍有不少教师缺乏必要的数字技能。调查显示，仅半数左右的高中生物教师能熟练运用智能教学工具。为此，学校应定期组织专业培训，提升教师的信息技术应用能力，推动智能教学工具的普及。

（二）学生可能产生依赖心理

部分学生习惯依赖AI 解答问题，缺乏独立思考能力。对此，教师应在教学中强调“ 人机协同” 理念，引导学生在使用AI 的同时保持批判性思维与创造力。

（三）教育资源区域不平衡

AI 教学平台与虚拟实验设备通常需要较高的硬件投入与网络条件，这对偏远地区构成一定限制。政府与教育主管部门应加大资金与技术支持力度，保障教育公平推进。

四、结论与展望

人工智能技术的快速发展为高中生物教学带来了前所未有的机遇与挑战。在此背景下，教师的角色经历了深刻转变，从传统的知识传递者逐步发展为学习方案设计者、技术整合者与学生成长引导者。未来，随着 AI技术的不断成熟，教师将面临更高的专业要求与更大的转型压力。因此，教师需不断提升自身的数智素养与跨学科能力，积极融入教育信息化进程。同时，政策制定者应完善制度保障与资源配置，确保AI 真正服务于教学质量提升与学生核心素养的培育。教师对AI 的接受程度与应用能力，将在很大程度上决定未来教育生态的走向。

此外，在人工智能不断融入教育生态的背景下，教师专业发展的路径也亟需重构。未来应建立以数智素养为核心的教师培训体系，将AI 工具的操作能力、数据分析意识与教学创新能力纳入教师评价标准之中。同时，学校应构建人机协同的教学支持机制，使教师能够在技术辅助下更专注于高阶思维培养。唯有如此，才能真正实现人工智能与教育质量提升的深度融合，推动高中生物教学迈向高质量、可持续的发展阶段。

参考文献

[1] Wang, X., & Baker, R. S. (2021). The role of artificial intelligence in personalized learning systems. Computers & Education, 167, 103842.

[2] Holmes, W., Bialik, M., & Fadel, C. (2019). Artificial intelligence in education: Promises and implications for teaching and learning. Boston: Center for Curriculum Redesign.

[3] Zawacki-Richter, O., Marí n, V. I., Bond, M., & Gouverneur, F. (2019). Systematic review of research on artificial intelligence applications in higher education – where are the educators? International Journal of Educational Technology in Higher Education, 16(1), 1–27.

[4] Zhao, Y., & Wang, L. (2023). Ethical issues in gene editing education: A case study approach. Science Education Research, 31(4), 456–468.