人工智能背景下提升高中生物教學(xué)有效性的路徑探究

摘

要：高中生物教學(xué)是中學(xué)教育階段重要的自然學(xué)科課程之一，在高中生物教學(xué)中，教師將信息技術(shù)和現(xiàn)代多媒體與生物教學(xué)進(jìn)行有效融合，可以進(jìn)一步提升高中生物教學(xué)質(zhì)量，文章分析了人工智能在高中生物教學(xué)中的應(yīng)用價(jià)值，闡述了高中生物教學(xué)中存在的問(wèn)題，提出了增強(qiáng)生物教學(xué)有效性的具體策略，以供相關(guān)高中生物教師參考借鑒。關(guān)鍵詞：人工智能；高中生物；教學(xué)有效性當(dāng)今社會(huì)，信息化正日益滲透到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域。教育信息化思想也為教育界所認(rèn)同，逐步受到人們的關(guān)注。其很多應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)十分適合輔助學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，可以更好地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。生物學(xué)是一門科學(xué)課程，是研究生命現(xiàn)象和生命活動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。高中生物教師融合人工智能開(kāi)展教學(xué)，改變傳統(tǒng)的教學(xué)方式，可以提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，進(jìn)一步提升學(xué)習(xí)的有效性。一、高中生物教學(xué)中人工智能的應(yīng)用價(jià)值（一）創(chuàng)新教學(xué)方式在人工智能環(huán)境下，高中生物教學(xué)有一定程度的改變，特別是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的興起，更是徹底改變了傳統(tǒng)的教學(xué)方式。高中生物教師在組織開(kāi)展課堂教學(xué)活動(dòng)時(shí)，既要結(jié)合新課改要求，優(yōu)化課堂教學(xué)方法，順利完成教學(xué)任務(wù)，又要立足新高考，關(guān)注學(xué)生綜合能力及核心素養(yǎng)的發(fā)展。教師通過(guò)人工智能來(lái)創(chuàng)新生物教學(xué)活動(dòng)，可以很好地滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)的需求。同時(shí)人工智能又能深化師生之間的互動(dòng)交流，對(duì)學(xué)生的發(fā)展有很大幫助。（二）創(chuàng)新教學(xué)環(huán)境生物學(xué)科是高中教育體系中難度比較大的課程，其知識(shí)抽象性強(qiáng)，有很多概念、實(shí)驗(yàn)等，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)比較費(fèi)勁。很多學(xué)生在學(xué)習(xí)生物知識(shí)時(shí)習(xí)慣用死記硬背的方式，這會(huì)進(jìn)一步削弱學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。受高考的影響，部分教師還需要為學(xué)生傳授相應(yīng)的生物解題技巧，有的學(xué)生會(huì)通過(guò)題海戰(zhàn)術(shù)來(lái)提高自身的解題水平，這在一定程度上阻礙了學(xué)生綜合能力的提升。在高中生物教學(xué)過(guò)程中運(yùn)用人工智能，能改變過(guò)去生物教學(xué)言傳口述的狀況，學(xué)生可以借助形象的視頻、圖片、動(dòng)畫等探索生物學(xué)中的概念和原理，加深對(duì)生物知識(shí)的理解。同時(shí)教師還可以借助人工智能來(lái)組織學(xué)生開(kāi)展相應(yīng)的生物實(shí)驗(yàn)探究，優(yōu)化生物學(xué)習(xí)環(huán)境，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。二、高中生物教學(xué)中存在的問(wèn)題（一）教師理解偏差教師是高效課堂的主要締造者，教師自身對(duì)生物學(xué)科核心素養(yǎng)的理解會(huì)直接影響教學(xué)的最終效果。特別是在新課程背景下，高中教學(xué)改革的側(cè)重點(diǎn)持續(xù)發(fā)生變化，傳統(tǒng)教學(xué)模式已無(wú)法滿足新時(shí)期高中生物核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)際需求，要想持續(xù)加強(qiáng)核心素養(yǎng)理念在高中生物教學(xué)中的滲透效果，教師就要及時(shí)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)模式，保障教學(xué)效果出現(xiàn)質(zhì)的變化。然而在實(shí)踐教學(xué)中依然存在諸多問(wèn)題，導(dǎo)致核心素養(yǎng)在高中生物課堂上的滲透效果并不理想，多數(shù)教師普遍對(duì)生物核心素養(yǎng)的概念理解存在片面性與局限性，進(jìn)而影響其教學(xué)理念的更新與教學(xué)方法的運(yùn)用，阻礙生物教學(xué)改革的發(fā)展。（二）教師的教學(xué)手段陳舊、單一在新課程改革的背景下，教師要轉(zhuǎn)變教育理念，營(yíng)造良好的師生關(guān)系。然而，目前的高中生物課堂，教師的教學(xué)方式仍然陳舊、單一，缺少一種較好的教學(xué)方式和氛圍，導(dǎo)致學(xué)生上課時(shí)感覺(jué)課程太單調(diào)、缺乏參與性，導(dǎo)致課堂教學(xué)質(zhì)量不高，很難進(jìn)行高效的生物課堂活動(dòng)。（三）課堂教學(xué)存在“灌輸式”的問(wèn)題人工智能背景下，各種信息化技術(shù)與高中生物教學(xué)的有效融合，使課堂教學(xué)的形式、手段、環(huán)境都得到了更新，不僅提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，還改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，拓寬了思維空間。但在融合過(guò)程中仍有很多生物教師的教學(xué)觀念落后，沒(méi)有擺脫傳統(tǒng)“灌輸式”的教學(xué)思想，學(xué)生仍處于學(xué)習(xí)的被動(dòng)地位，只是換了一種方式接收教師所講授的知識(shí)，使得現(xiàn)代技術(shù)在生物教學(xué)中的應(yīng)用陷入誤區(qū)，不僅沒(méi)有充分發(fā)揮其應(yīng)有的作用，還增加了教育成本。另外，生物教師沒(méi)有做到拓展和延伸，只是要求學(xué)生死記硬背課件中的內(nèi)容，雖然把黑板換成了白板，把板書換成了投影，但這些教學(xué)手段并沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有的作用，需要引起教師的重視。三、人工智能背景下提升高中生物教學(xué)有效性的路徑（一）利用多方教學(xué)資源優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)在高中生物教學(xué)中，教師可以通過(guò)人工智能技術(shù)拓展教學(xué)資源，全面優(yōu)化生物課程教學(xué)設(shè)計(jì)，讓具體的教學(xué)環(huán)節(jié)緊密圍繞生物課程的教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合生物課堂的實(shí)際情況開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，提高教學(xué)課件的有效性。生物教師可以運(yùn)用人工智能技術(shù)創(chuàng)建生物教學(xué)資料庫(kù)，巧妙運(yùn)用其中的資料，全面搜集與課堂內(nèi)容相關(guān)的教學(xué)資源。對(duì)學(xué)生而言，教學(xué)資源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠有效降低資源檢索時(shí)間，教師可以將視頻資源剪切為小單元，每一段視頻都對(duì)應(yīng)著具體的文字檢索鏈接，學(xué)生可以直接檢索，快速獲取視頻內(nèi)容，提升學(xué)習(xí)效率。例如，在學(xué)習(xí)《人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響》一課時(shí)，學(xué)生需要了解人類日常生活、人口增長(zhǎng)、農(nóng)業(yè)、城市建設(shè)等對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，樹(shù)立生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。教師可以為學(xué)生模擬呈現(xiàn)草原荒漠化、生物多樣性喪失的相關(guān)內(nèi)容，讓學(xué)生看到南極上方臭氧層的空洞，認(rèn)識(shí)到全球性生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)峻性，進(jìn)一步優(yōu)化學(xué)習(xí)效果，學(xué)會(huì)科學(xué)看待人類的生存處境。人工智能技術(shù)可以幫助教師全面整合生物課程的教學(xué)資源，并將教學(xué)資源以更加立體的形式展現(xiàn)出來(lái)，提高教學(xué)設(shè)計(jì)與學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律的適應(yīng)性，讓課堂教學(xué)更加生動(dòng)形象。（二）運(yùn)用微課教學(xué)，突破教學(xué)難點(diǎn)和初中生物相比，高中生物又上升了一個(gè)難度，初中生物只要求學(xué)生掌握最基本的生物知識(shí)，對(duì)一些生物理論的來(lái)源不需要進(jìn)行過(guò)多的探究，而高中生物在知識(shí)的廣度和深度上都有拓展，更強(qiáng)調(diào)深入理解生物學(xué)概念及其在現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用。在人工智能與高中生物教學(xué)相融合的教學(xué)環(huán)境下，生物教師可以利用微課輔助教學(xué)，用圖片、表格、視頻等方式呈現(xiàn)教學(xué)的重難點(diǎn)，化抽象為具體，降低學(xué)生的理解難度。高中生物最主要的特點(diǎn)就是抽象，很多學(xué)生對(duì)生物知識(shí)的掌握只停留在表面，雖然對(duì)理論知識(shí)記憶得比較牢固，但是在遇到具體問(wèn)題時(shí)卻不會(huì)靈活應(yīng)用。為此，教師可以利用微課突破這一教學(xué)難點(diǎn)，把學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的普遍問(wèn)題進(jìn)行歸類、整理，利用微課開(kāi)展專題教學(xué)，用一個(gè)微課件闡述一個(gè)重點(diǎn)或難點(diǎn)，提高教學(xué)的針對(duì)性和目的性。在設(shè)計(jì)微課視頻時(shí)，應(yīng)以生物教材為依托，并對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行延伸，使學(xué)生的生物視野更開(kāi)闊，學(xué)到的生物知識(shí)更多元。教師選擇微課內(nèi)容時(shí)還要聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)，添加學(xué)生喜聞樂(lè)見(jiàn)的內(nèi)容，從而調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與度，使他們更加專注于課堂，拓展邏輯思維。受教學(xué)時(shí)間的限制，課堂教學(xué)內(nèi)容是有限的，有很多重難點(diǎn)知識(shí)需要學(xué)生在課外自我突破和強(qiáng)化，教師可以將微課件上傳到班級(jí)共享平臺(tái)，讓學(xué)生在課后根據(jù)自己的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行選擇性的觀看和學(xué)習(xí)，自主控制播放次數(shù)和速度，查缺補(bǔ)漏，滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，通過(guò)自主學(xué)習(xí)取得更大的進(jìn)步。另外，生物教師還可以開(kāi)展微課翻轉(zhuǎn)課堂，在預(yù)習(xí)時(shí)發(fā)放導(dǎo)學(xué)案和微視頻，引導(dǎo)學(xué)生從更寬泛的角度去認(rèn)識(shí)生物知識(shí)，這不僅提高了預(yù)習(xí)效率，還能夠確保生物教學(xué)的順利開(kāi)展。（三）結(jié)合大數(shù)據(jù)應(yīng)用提升教學(xué)效率在以往高中生物教學(xué)中，教師需要完成大量的作業(yè)批改，備課階段需耗費(fèi)許多時(shí)間，這嚴(yán)重影響了課堂教學(xué)效率，不利于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。在人工智能技術(shù)的支持下，教師可以協(xié)同利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，全面了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，加強(qiáng)與學(xué)生的線上溝通，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程、錯(cuò)題、作業(yè)完成情況等進(jìn)行跟蹤，將獲取的數(shù)據(jù)整合起來(lái)，運(yùn)用智能化軟件開(kāi)展綜合分析，形成知識(shí)圖譜，從而提高課堂教學(xué)的針對(duì)性，為學(xué)生提供個(gè)性化的教學(xué)服務(wù)。例如，在學(xué)習(xí)《細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用》一課時(shí)，學(xué)生要充分運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)，明確細(xì)胞的基本結(jié)構(gòu)，了解細(xì)胞的物質(zhì)輸入和輸出，最終理解酶的作用，掌握細(xì)胞呼吸的原理。為提高教學(xué)效率，教師可以通過(guò)智能化平臺(tái)為學(xué)生發(fā)布練習(xí)題，利用人工智能技術(shù)對(duì)學(xué)生存在的問(wèn)題進(jìn)行診斷，將共性問(wèn)題整合起來(lái)，同時(shí)還要為學(xué)生推送個(gè)性化的教學(xué)資料，提高教學(xué)的針對(duì)性，讓學(xué)生少做重復(fù)題、只做有意義的訓(xùn)練。人工智能技術(shù)能夠?qū)W(xué)生實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)測(cè)評(píng)，將學(xué)生的各項(xiàng)能力進(jìn)行整合，呈現(xiàn)出學(xué)生能力的不足，幫助教師做出科學(xué)決策。在高中生物模擬考試中，教師還可以利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)分層排課，對(duì)生物教學(xué)資源、教師資源、學(xué)生數(shù)目進(jìn)行整合，確定排課表，全面提高工作效率，優(yōu)化教學(xué)管理。（四）重視生物信息化教學(xué)的實(shí)踐效果生物科學(xué)是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展中被高度關(guān)注的學(xué)科領(lǐng)域，特別是在信息化背景下，高中生物的學(xué)科內(nèi)容、知識(shí)體系、應(yīng)用方向都在發(fā)生深刻的變革。教師必須根據(jù)現(xiàn)代生物發(fā)展方向和高中生物教學(xué)特點(diǎn)進(jìn)行精細(xì)化、信息化教學(xué)設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的高中生物教學(xué)模式重理論輕實(shí)踐，這種教學(xué)模式能夠提供大量的知識(shí)體系，但無(wú)法鍛煉學(xué)生的應(yīng)用能力。在信息化視野下，高中生物課程的實(shí)踐教學(xué)也越來(lái)越多地通過(guò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的方式得以開(kāi)展，很多高中根據(jù)信息化的發(fā)展步驟，逐步配備了數(shù)字化生物課堂、虛擬化生物實(shí)驗(yàn)室等教學(xué)環(huán)境，學(xué)生能夠開(kāi)展部分實(shí)際操作，但是缺乏與當(dāng)前最先進(jìn)的信息化技術(shù)應(yīng)用相一致的交互性實(shí)踐，有些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還是數(shù)年甚至十年以前的內(nèi)容，這樣的教學(xué)內(nèi)容無(wú)法保證信息化教學(xué)實(shí)踐與學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向相互融合。為了扭轉(zhuǎn)這一局面，必須促進(jìn)高中生物課程實(shí)驗(yàn)的信息化發(fā)展，將學(xué)科教學(xué)與虛擬實(shí)驗(yàn)這一全新的教培發(fā)展路徑進(jìn)行匹配，這樣能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中與生物發(fā)展領(lǐng)域準(zhǔn)確互動(dòng)，從而產(chǎn)生更為積極的理論與實(shí)際的結(jié)合目標(biāo)，學(xué)以致用，達(dá)到積極的教學(xué)目標(biāo)。（五）巧用智能手機(jī)和多功能教室隨著社會(huì)的發(fā)展，智能手機(jī)擁有更加齊全的功能，人們也越來(lái)越依賴智能手機(jī)。在這種環(huán)境中，高中生物教師可以巧妙地將智能手機(jī)應(yīng)用到教學(xué)中。在一些實(shí)驗(yàn)不能在教室中完成，且全部學(xué)生又不能同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況下，教師可以用智能手機(jī)將自己做實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程錄制下來(lái)，之后讓學(xué)生在課堂上觀看。傳統(tǒng)的利用黑板教學(xué)的方式不能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。而多功能教室的合理使用能有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并吸引學(xué)生上課時(shí)的注意力，無(wú)形中增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，多功能教室還具備一套完整的學(xué)習(xí)、互動(dòng)交流、反饋和評(píng)估體系，教師可以清晰地了解每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況以及出現(xiàn)的問(wèn)題，之后有針對(duì)性地解決問(wèn)題。（六）利用智慧課堂，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)在新的課程理念的指導(dǎo)下，教師應(yīng)當(dāng)為學(xué)生學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)良好的、有效的生物教學(xué)情境，學(xué)生只有在有效的教學(xué)情境中才能夠?qū)崿F(xiàn)深度學(xué)習(xí)，加深對(duì)知識(shí)的理解和把握，既能夠掌握基礎(chǔ)的生物知識(shí)，又能夠在有效的教學(xué)情境中獲得更加豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，感知生命的真諦和意義。因此，生物教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)已經(jīng)成為提高生物課堂教學(xué)的有力切入點(diǎn)。教師應(yīng)當(dāng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生的認(rèn)知水平，創(chuàng)設(shè)不同的教學(xué)情境，引起學(xué)生的共鳴，讓學(xué)生獲得與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相比更加豐富的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，從而獲得良好的教學(xué)效果。多媒體、人工智能技術(shù)的融入為教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)提供了更加便利的條件，教師可以利用人工智能的優(yōu)勢(shì)，更有效地引導(dǎo)學(xué)生的情感，在