人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径探究

摘

要：高中生物教学是中学教育阶段重要的自然学科课程之一，在高中生物教学中，教师将信息技术和现代多媒体与生物教学进行有效融合，可以进一步提升高中生物教学质量，文章分析了人工智能在高中生物教学中的应用价值，阐述了高中生物教学中存在的问题，提出了增强生物教学有效性的具体策略，以供相关高中生物教师参考借鉴。关键词：人工智能；高中生物；教学有效性当今社会，信息化正日益渗透到人们生活的各个领域。教育信息化思想也为教育界所认同，逐步受到人们的关注。其很多应用和优势十分适合辅助学生进行学习，可以更好地提高学生的学习效果。生物学是一门科学课程，是研究生命现象和生命活动规律的科学。高中生物教师融合人工智能开展教学，改变传统的教学方式，可以提升学生的学习效率，让学生在学习的过程中，进一步提升学习的有效性。一、高中生物教学中人工智能的应用价值（一）创新教学方式在人工智能环境下，高中生物教学有一定程度的改变，特别是“互联网+”教育的兴起，更是彻底改变了传统的教学方式。高中生物教师在组织开展课堂教学活动时，既要结合新课改要求，优化课堂教学方法，顺利完成教学任务，又要立足新高考，关注学生综合能力及核心素养的发展。教师通过人工智能来创新生物教学活动，可以很好地满足学生自主学习、合作学习的需求。同时人工智能又能深化师生之间的互动交流，对学生的发展有很大帮助。（二）创新教学环境生物学科是高中教育体系中难度比较大的课程，其知识抽象性强，有很多概念、实验等，学生学习起来比较费劲。很多学生在学习生物知识时习惯用死记硬背的方式，这会进一步削弱学生的学习主动性。受高考的影响，部分教师还需要为学生传授相应的生物解题技巧，有的学生会通过题海战术来提高自身的解题水平，这在一定程度上阻碍了学生综合能力的提升。在高中生物教学过程中运用人工智能，能改变过去生物教学言传口述的状况，学生可以借助形象的视频、图片、动画等探索生物学中的概念和原理，加深对生物知识的理解。同时教师还可以借助人工智能来组织学生开展相应的生物实验探究，优化生物学习环境，提升学生的学习效果。二、高中生物教学中存在的问题（一）教师理解偏差教师是高效课堂的主要缔造者，教师自身对生物学科核心素养的理解会直接影响教学的最终效果。特别是在新课程背景下，高中教学改革的侧重点持续发生变化，传统教学模式已无法满足新时期高中生物核心素养培养的实际需求，要想持续加强核心素养理念在高中生物教学中的渗透效果，教师就要及时转变传统教学模式，保障教学效果出现质的变化。然而在实践教学中依然存在诸多问题，导致核心素养在高中生物课堂上的渗透效果并不理想，多数教师普遍对生物核心素养的概念理解存在片面性与局限性，进而影响其教学理念的更新与教学方法的运用，阻碍生物教学改革的发展。（二）教师的教学手段陈旧、单一在新课程改革的背景下，教师要转变教育理念，营造良好的师生关系。然而，目前的高中生物课堂，教师的教学方式仍然陈旧、单一，缺少一种较好的教学方式和氛围，导致学生上课时感觉课程太单调、缺乏参与性，导致课堂教学质量不高，很难进行高效的生物课堂活动。（三）课堂教学存在“灌输式”的问题人工智能背景下，各种信息化技术与高中生物教学的有效融合，使课堂教学的形式、手段、环境都得到了更新，不仅提高了学生的学习兴趣和学习效果，还改变了学生的学习方式，拓宽了思维空间。但在融合过程中仍有很多生物教师的教学观念落后，没有摆脱传统“灌输式”的教学思想，学生仍处于学习的被动地位，只是换了一种方式接收教师所讲授的知识，使得现代技术在生物教学中的应用陷入误区，不仅没有充分发挥其应有的作用，还增加了教育成本。另外，生物教师没有做到拓展和延伸，只是要求学生死记硬背课件中的内容，虽然把黑板换成了白板，把板书换成了投影，但这些教学手段并没有发挥出应有的作用，需要引起教师的重视。三、人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径（一）利用多方教学资源优化教学设计在高中生物教学中，教师可以通过人工智能技术拓展教学资源，全面优化生物课程教学设计，让具体的教学环节紧密围绕生物课程的教学目标，结合生物课堂的实际情况开展教学活动，提高教学课件的有效性。生物教师可以运用人工智能技术创建生物教学资料库，巧妙运用其中的资料，全面搜集与课堂内容相关的教学资源。对学生而言，教学资源结构的优化能够有效降低资源检索时间，教师可以将视频资源剪切为小单元，每一段视频都对应着具体的文字检索链接，学生可以直接检索，快速获取视频内容，提升学习效率。例如，在学习《人类活动对生态环境的影响》一课时，学生需要了解人类日常生活、人口增长、农业、城市建设等对生态环境的影响，树立生态环境保护意识。教师可以为学生模拟呈现草原荒漠化、生物多样性丧失的相关内容，让学生看到南极上方臭氧层的空洞，认识到全球性生态环境问题的严峻性，进一步优化学习效果，学会科学看待人类的生存处境。人工智能技术可以帮助教师全面整合生物课程的教学资源，并将教学资源以更加立体的形式展现出来，提高教学设计与学生学习规律的适应性，让课堂教学更加生动形象。（二）运用微课教学，突破教学难点和初中生物相比，高中生物又上升了一个难度，初中生物只要求学生掌握最基本的生物知识，对一些生物理论的来源不需要进行过多的探究，而高中生物在知识的广度和深度上都有拓展，更强调深入理解生物学概念及其在现实世界的应用。在人工智能与高中生物教学相融合的教学环境下，生物教师可以利用微课辅助教学，用图片、表格、视频等方式呈现教学的重难点，化抽象为具体，降低学生的理解难度。高中生物最主要的特点就是抽象，很多学生对生物知识的掌握只停留在表面，雖然对理论知识记忆得比较牢固，但是在遇到具体问题时却不会灵活应用。为此，教师可以利用微课突破这一教学难点，把学生在学习中遇到的普遍问题进行归类、整理，利用微课开展专题教学，用一个微课件阐述一个重点或难点，提高教学的针对性和目的性。在设计微课视频时，应以生物教材为依托，并对教材内容进行延伸，使学生的生物视野更开阔，学到的生物知识更多元。教师选择微课内容时还要听取学生的意见，添加学生喜闻乐见的内容，从而调动学生的参与度，使他们更加专注于课堂，拓展逻辑思维。受教学时间的限制，课堂教学内容是有限的，有很多重难点知识需要学生在课外自我突破和强化，教师可以将微课件上传到班级共享平台，让学生在课后根据自己的薄弱环节进行选择性的观看和学习，自主控制播放次数和速度，查缺补漏，满足学生个性化的学习需求，通过自主学习取得更大的进步。另外，生物教师还可以开展微课翻转课堂，在预习时发放导学案和微视频，引导学生从更宽泛的角度去认识生物知识，这不仅提高了预习效率，还能够确保生物教学的顺利开展。（三）结合大数据应用提升教学效率在以往高中生物教学中，教师需要完成大量的作业批改，备课阶段需耗费许多时间，这严重影响了课堂教学效率，不利于提升学生的学习效果。在人工智能技术的支持下，教师可以协同利用大数据技术，全面了解学生的学习情况，加强与学生的线上沟通，对学生的学习过程、错题、作业完成情况等进行跟踪，将获取的数据整合起来，运用智能化软件开展综合分析，形成知识图谱，从而提高课堂教学的针对性，为学生提供个性化的教学服务。例如，在学习《细胞的能量供应和利用》一课时，学生要充分运用已学的知识，明确细胞的基本结构，了解细胞的物质输入和输出，最终理解酶的作用，掌握细胞呼吸的原理。为提高教学效率，教师可以通过智能化平台为学生发布练习题，利用人工智能技术对学生存在的问题进行诊断，将共性问题整合起来，同时还要为学生推送个性化的教学资料，提高教学的针对性，让学生少做重复题、只做有意义的训练。人工智能技术能够对学生实现精准测评，将学生的各项能力进行整合，呈现出学生能力的不足，帮助教师做出科学决策。在高中生物模拟考试中，教师还可以利用人工智能技术实现分层排课，对生物教学资源、教师资源、学生数目进行整合，确定排课表，全面提高工作效率，优化教学管理。（四）重视生物信息化教学的实践效果生物科学是现代社会发展中被高度关注的学科领域，特别是在信息化背景下，高中生物的学科内容、知识体系、应用方向都在发生深刻的变革。教师必须根据现代生物发展方向和高中生物教学特点进行精细化、信息化教学设计。传统的高中生物教学模式重理论轻实践，这种教学模式能够提供大量的知识体系，但无法锻炼学生的应用能力。在信息化视野下，高中生物课程的实践教学也越来越多地通过实验、实训的方式得以开展，很多高中根据信息化的发展步骤，逐步配备了数字化生物课堂、虚拟化生物实验室等教学环境，学生能够开展部分实际操作，但是缺乏与当前最先进的信息化技术应用相一致的交互性实践，有些实验内容还是数年甚至十年以前的内容，这样的教学内容无法保证信息化教学实践与学科未来发展方向相互融合。为了扭转这一局面，必须促进高中生物课程实验的信息化发展，将学科教学与虚拟实验这一全新的教培发展路径进行匹配，这样能让学生在学习过程中与生物发展领域准确互动，从而产生更为积极的理论与实际的结合目标，学以致用，达到积极的教学目标。（五）巧用智能手机和多功能教室随着社会的发展，智能手机拥有更加齐全的功能，人们也越来越依赖智能手机。在这种环境中，高中生物教师可以巧妙地将智能手机应用到教学中。在一些实验不能在教室中完成，且全部学生又不能同时进行实验的情况下，教师可以用智能手机将自己做实验的整个过程录制下来，之后让学生在课堂上观看。传统的利用黑板教学的方式不能有效激发学生的学习兴趣。而多功能教室的合理使用能有效激发学生的学习积极性，并吸引学生上课时的注意力，无形中增强学生的学习效果。同时，多功能教室还具备一套完整的学习、互动交流、反馈和评估体系，教师可以清晰地了解每个学生的学习状况以及出现的问题，之后有针对性地解决问题。（六）利用智慧课堂，丰富学生的学习体验在新的课程理念的指导下，教师应当为学生学习创设良好的、有效的生物教学情境，学生只有在有效的教学情境中才能够实现深度学习，加深对知识的理解和把握，既能够掌握基础的生物知识，又能够在有效的教学情境中获得更加丰富的学习体验，感知生命的真谛和意义。因此，生物教学情境的创设已经成为提高生物课堂教学的有力切入点。教师应当结合教学内容和学生的认知水平，创设不同的教学情境，引起学生的共鸣，让学生获得与传统课堂教学相比更加丰富的学习体验，从而获得良好的教学效果。多媒体、人工智能技术的融入为教学情境的创设提供了更加便利的条件，教师可以利用人工智能的优势，更有效地引导学生的情感，在