基于人工智能时代下高中生物教学策略分析

引言

传统的高中生物教学往往以教师为主导者，结合教学大纲与课标内容设计教学方案，设计课堂教学活动、学习任务与评价体系，完成一系列重复的教育教学工作，难以凸显教学亮点[1]。在人工智能时代下，教育趋于融合化、智能化与个性化发展，逐渐打破学科教学的固有界限，拓展教学实践与空间，促进学生的个性发展。这就需要教师坚持与时俱进，探索适用于高中生物课程教学的智能工具与数字技术，创建生物教学的智慧生态。

一、智能模拟微观世界，直观解析生命奥秘

从教材中看，高中生物课程包含“分子与细胞”、“遗传与进化”中的遗传因子、基因和染色体等。这些都属于微观世界中的生物现象，难以用肉眼进行观察与识别，对学生概念的学习、原理的理解提出了较高的思维要求，强调学生抽象思维与逻辑思维能力的应用。然而，学生在学习过程中的理解能力参差不齐，无法全面认知微观世界中的抽象概念和复杂现象。所以，教师可以使用 VR 虚拟现实技术和 AR 增强现实技术，创建智能化的微观世界情境，模拟微观世界中的生命活动现象，直观动态解析生命的奥秘[2]。

以《细胞的基本结构》大单元教学为例，学生需要了解细胞这一生命活动的基本单位，掌握细胞膜的结构与功能，了解细胞器之间的分工合作，并探讨细胞核的结构和功能。针对这一大单元的教学，教师可以应用科大讯飞 VR 智慧课堂建设的生物模块模拟细胞结构，在课堂导入环节使用 AR 工具，把细胞 3D 模型投射在讲台的空白区域，带领学生初步认识细胞的复杂结构，掌握细胞中的细胞膜、细胞器和细胞核等构成要素。下一步，教师可以接入平台内置的《细胞工厂探秘》模块，要求学生佩戴 VR 眼镜进入虚拟情境，用手触摸细胞膜，并且随意转化细胞的观察视角，观察细胞膜分隔控制物质进出信息交流的现象，解析细胞的结构奥秘。

二、动态演示复杂过程，深化理解生物

对于学生来说，他们会认为高中生物课程中的教材内容十分复杂，不仅需要掌握生物教材中的基础知识和原理，还要灵活应用生物知识进行实验的推导与模拟，完成较为复杂的生物学习任务 [3]。从这一角度入手，教师可以借助人工智能动态演示复杂的生物过程，带领学生在线上生物实验室中展开科学探究，塑造科学思维，深入理解生物机制，从而理清相互影响的生物要素。

围绕“光合作用与能量转化”的教学，学生需要明确光合作用中吸收光能的色素分子，独立完成色素的提取分离实验操作，分析光合作用的原理，从而了解影响光合作用强度的因素，提升科学探究能力。在教学过程中，教师可以使用 phET 互动仿真实验室创建动态生物实验，鼓励学生调整实验参数，观察色素分子对光合作用能量转化的动态影响。某位学生探索光反应与暗反应，调整虚拟实验室中的光强度和二氧化碳浓度，观察葡萄糖的产量，还把实验获取的数据在小组内进行分享，理解光合作用强度就是叶绿体实际光合作用强度，掌握净光合速率与总光合速率的关系。

三、个性规划学习路径，精准辅导学生成长

学生学习水平参差不齐、个体差异性已经成为影响高中生物课堂教学效果的重要因素，与传统生物教学课堂的统一化教学模式形成矛盾。再加上教师个人精力有限，所以他们很难在课堂教学过程中关注每一位学生的生物学习表现与核心素养发展状况，无法关注学生的个性化成长[4]。这时，教师可以依托人工智能的数据优势、算法优势等，嵌入生物课堂教学过程的各个环节。

具体来看，教师可以运用 ClassIn 智能学情诊断工具，收集学生在课堂上的互动数据，整合学生在小组合作、生物实验探究中的真实表现，并结合生物课程的核心素养确立评价指标，在长期教学实践中生成学生学习画像。完成信息收集后，学情诊断工具可以自动规划学生未来的生物学习路径，补充学习短板，主动创建适配于学生个体的学习路径，精准辅导学生的成长与进步，让教师留出更多时间精力完成更具创造性的教学任务。

结束语

正如我国著名教育学家顾明远先生所说：AI 不是替代教师，而是让生物学教师从“知识搬运工”变为“科学思维的点燃者”。特别要注意的是，教师必须辩证看待人工智能时代下的高中生物智慧课堂建设，避免在课堂教学环节全盘应用人工智能，忽视对学生的人文关怀与情感支持。真正科学的智慧课堂必须发挥教师的教育辅导作用与人工智能的技术优势，实现人机和谐共生，促进师生数字素养与信息素养的发展！

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] 姜丽英 , 秦红兵 . 人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径探究 [J]. 中国现代教育装备 ,2022,(24):47- 49.

[3] 冯青 , 汪劲松 . 信息技术与高中生物教学融合的必要性探析 [J].中国多媒体与网络教学学报 ( 下旬刊 ),2021,(03):139- 140.

[4] 钱毅 . 人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径 [J]. 中小学电教 ,2020,(Z2):11- 12.