人工智能背景下提升高中生物教學有效性的路徑探究

摘

要：高中生物教學是中學教育階段重要的自然學科課程之一，在高中生物教學中，教師將信息技術(shù)和現(xiàn)代多媒體與生物教學進行有效融合，可以進一步提升高中生物教學質(zhì)量，文章分析了人工智能在高中生物教學中的應用價值，闡述了高中生物教學中存在的問題，提出了增強生物教學有效性的具體策略，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；教學有效性當今社會，信息化正日益滲透到人們生活的各個領域。教育信息化思想也為教育界所認同，逐步受到人們的關(guān)注。其很多應用和優(yōu)勢十分適合輔助學生進行學習，可以更好地提高學生的學習效果。生物學是一門科學課程，是研究生命現(xiàn)象和生命活動規(guī)律的科學。高中生物教師融合人工智能開展教學，改變傳統(tǒng)的教學方式，可以提升學生的學習效率，讓學生在學習的過程中，進一步提升學習的有效性。一、高中生物教學中人工智能的應用價值（一）創(chuàng)新教學方式在人工智能環(huán)境下，高中生物教學有一定程度的改變，特別是“互聯(lián)網(wǎng)+”教育的興起，更是徹底改變了傳統(tǒng)的教學方式。高中生物教師在組織開展課堂教學活動時，既要結(jié)合新課改要求，優(yōu)化課堂教學方法，順利完成教學任務，又要立足新高考，關(guān)注學生綜合能力及核心素養(yǎng)的發(fā)展。教師通過人工智能來創(chuàng)新生物教學活動，可以很好地滿足學生自主學習、合作學習的需求。同時人工智能又能深化師生之間的互動交流，對學生的發(fā)展有很大幫助。（二）創(chuàng)新教學環(huán)境生物學科是高中教育體系中難度比較大的課程，其知識抽象性強，有很多概念、實驗等，學生學習起來比較費勁。很多學生在學習生物知識時習慣用死記硬背的方式，這會進一步削弱學生的學習主動性。受高考的影響，部分教師還需要為學生傳授相應的生物解題技巧，有的學生會通過題海戰(zhàn)術(shù)來提高自身的解題水平，這在一定程度上阻礙了學生綜合能力的提升。在高中生物教學過程中運用人工智能，能改變過去生物教學言傳口述的狀況，學生可以借助形象的視頻、圖片、動畫等探索生物學中的概念和原理，加深對生物知識的理解。同時教師還可以借助人工智能來組織學生開展相應的生物實驗探究，優(yōu)化生物學習環(huán)境，提升學生的學習效果。二、高中生物教學中存在的問題（一）教師理解偏差教師是高效課堂的主要締造者，教師自身對生物學科核心素養(yǎng)的理解會直接影響教學的最終效果。特別是在新課程背景下，高中教學改革的側(cè)重點持續(xù)發(fā)生變化，傳統(tǒng)教學模式已無法滿足新時期高中生物核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實際需求，要想持續(xù)加強核心素養(yǎng)理念在高中生物教學中的滲透效果，教師就要及時轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學模式，保障教學效果出現(xiàn)質(zhì)的變化。然而在實踐教學中依然存在諸多問題，導致核心素養(yǎng)在高中生物課堂上的滲透效果并不理想，多數(shù)教師普遍對生物核心素養(yǎng)的概念理解存在片面性與局限性，進而影響其教學理念的更新與教學方法的運用，阻礙生物教學改革的發(fā)展。（二）教師的教學手段陳舊、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，教師的教學方式仍然陳舊、單一，缺少一種較好的教學方式和氛圍，導致學生上課時感覺課程太單調(diào)、缺乏參與性，導致課堂教學質(zhì)量不高，很難進行高效的生物課堂活動。（三）課堂教學存在“灌輸式”的問題人工智能背景下，各種信息化技術(shù)與高中生物教學的有效融合，使課堂教學的形式、手段、環(huán)境都得到了更新，不僅提高了學生的學習興趣和學習效果，還改變了學生的學習方式，拓寬了思維空間。但在融合過程中仍有很多生物教師的教學觀念落后，沒有擺脫傳統(tǒng)“灌輸式”的教學思想，學生仍處于學習的被動地位，只是換了一種方式接收教師所講授的知識，使得現(xiàn)代技術(shù)在生物教學中的應用陷入誤區(qū)，不僅沒有充分發(fā)揮其應有的作用，還增加了教育成本。另外，生物教師沒有做到拓展和延伸，只是要求學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，但這些教學手段并沒有發(fā)揮出應有的作用，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有效性的路徑（一）利用多方教學資源優(yōu)化教學設計在高中生物教學中，教師可以通過人工智能技術(shù)拓展教學資源，全面優(yōu)化生物課程教學設計，讓具體的教學環(huán)節(jié)緊密圍繞生物課程的教學目標，結(jié)合生物課堂的實際情況開展教學活動，提高教學課件的有效性。生物教師可以運用人工智能技術(shù)創(chuàng)建生物教學資料庫，巧妙運用其中的資料，全面搜集與課堂內(nèi)容相關(guān)的教學資源。對學生而言，教學資源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化能夠有效降低資源檢索時間，教師可以將視頻資源剪切為小單元，每一段視頻都對應著具體的文字檢索鏈接，學生可以直接檢索，快速獲取視頻內(nèi)容，提升學習效率。例如，在學習《人類活動對生態(tài)環(huán)境的影響》一課時，學生需要了解人類日常生活、人口增長、農(nóng)業(yè)、城市建設等對生態(tài)環(huán)境的影響，樹立生態(tài)環(huán)境保護意識。教師可以為學生模擬呈現(xiàn)草原荒漠化、生物多樣性喪失的相關(guān)內(nèi)容，讓學生看到南極上方臭氧層的空洞，認識到全球性生態(tài)環(huán)境問題的嚴峻性，進一步優(yōu)化學習效果，學會科學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資源，并將教學資源以更加立體的形式展現(xiàn)出來，提高教學設計與學生學習規(guī)律的適應性，讓課堂教學更加生動形象。（二）運用微課教學，突破教學難點和初中生物相比，高中生物又上升了一個難度，初中生物只要求學生掌握最基本的生物知識，對一些生物理論的來源不需要進行過多的探究，而高中生物在知識的廣度和深度上都有拓展，更強調(diào)深入理解生物學概念及其在現(xiàn)實世界的應用。在人工智能與高中生物教學相融合的教學環(huán)境下，生物教師可以利用微課輔助教學，用圖片、表格、視頻等方式呈現(xiàn)教學的重難點，化抽象為具體，降低學生的理解難度。高中生物最主要的特點就是抽象，很多學生對生物知識的掌握只停留在表面，雖然對理論知識記憶得比較牢固，但是在遇到具體問題時卻不會靈活應用。為此，教師可以利用微課突破這一教學難點，把學生在學習中遇到的普遍問題進行歸類、整理，利用微課開展專題教學，用一個微課件闡述一個重點或難點，提高教學的針對性和目的性。在設計微課視頻時，應以生物教材為依托，并對教材內(nèi)容進行延伸，使學生的生物視野更開闊，學到的生物知識更多元。教師選擇微課內(nèi)容時還要聽取學生的意見，添加學生喜聞樂見的內(nèi)容，從而調(diào)動學生的參與度，使他們更加專注于課堂，拓展邏輯思維。受教學時間的限制，課堂教學內(nèi)容是有限的，有很多重難點知識需要學生在課外自我突破和強化，教師可以將微課件上傳到班級共享平臺，讓學生在課后根據(jù)自己的薄弱環(huán)節(jié)進行選擇性的觀看和學習，自主控制播放次數(shù)和速度，查缺補漏，滿足學生個性化的學習需求，通過自主學習取得更大的進步。另外，生物教師還可以開展微課翻轉(zhuǎn)課堂，在預習時發(fā)放導學案和微視頻，引導學生從更寬泛的角度去認識生物知識，這不僅提高了預習效率，還能夠確保生物教學的順利開展。（三）結(jié)合大數(shù)據(jù)應用提升教學效率在以往高中生物教學中，教師需要完成大量的作業(yè)批改，備課階段需耗費許多時間，這嚴重影響了課堂教學效率，不利于提升學生的學習效果。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)，全面了解學生的學習情況，加強與學生的線上溝通，對學生的學習過程、錯題、作業(yè)完成情況等進行跟蹤，將獲取的數(shù)據(jù)整合起來，運用智能化軟件開展綜合分析，形成知識圖譜，從而提高課堂教學的針對性，為學生提供個性化的教學服務。例如，在學習《細胞的能量供應和利用》一課時，學生要充分運用已學的知識，明確細胞的基本結(jié)構(gòu)，了解細胞的物質(zhì)輸入和輸出，最終理解酶的作用，掌握細胞呼吸的原理。為提高教學效率，教師可以通過智能化平臺為學生發(fā)布練習題，利用人工智能技術(shù)對學生存在的問題進行診斷，將共性問題整合起來，同時還要為學生推送個性化的教學資料，提高教學的針對性，讓學生少做重復題、只做有意義的訓練。人工智能技術(shù)能夠?qū)W生實現(xiàn)精準測評，將學生的各項能力進行整合，呈現(xiàn)出學生能力的不足，幫助教師做出科學決策。在高中生物模擬考試中，教師還可以利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)分層排課，對生物教學資源、教師資源、學生數(shù)目進行整合，確定排課表，全面提高工作效率，優(yōu)化教學管理。（四）重視生物信息化教學的實踐效果生物科學是現(xiàn)代社會發(fā)展中被高度關(guān)注的學科領域，特別是在信息化背景下，高中生物的學科內(nèi)容、知識體系、應用方向都在發(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特點進行精細化、信息化教學設計。傳統(tǒng)的高中生物教學模式重理論輕實踐，這種教學模式能夠提供大量的知識體系，但無法鍛煉學生的應用能力。在信息化視野下，高中生物課程的實踐教學也越來越多地通過實驗、實訓的方式得以開展，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、虛擬化生物實驗室等教學環(huán)境，學生能夠開展部分實際操作，但是缺乏與當前最先進的信息化技術(shù)應用相一致的交互性實踐，有些實驗內(nèi)容還是數(shù)年甚至十年以前的內(nèi)容，這樣的教學內(nèi)容無法保證信息化教學實踐與學科未來發(fā)展方向相互融合。為了扭轉(zhuǎn)這一局面，必須促進高中生物課程實驗的信息化發(fā)展，將學科教學與虛擬實驗這一全新的教培發(fā)展路徑進行匹配，這樣能讓學生在學習過程中與生物發(fā)展領域準確互動，從而產(chǎn)生更為積極的理論與實際的結(jié)合目標，學以致用，達到積極的教學目標。（五）巧用智能手機和多功能教室隨著社會的發(fā)展，智能手機擁有更加齊全的功能，人們也越來越依賴智能手機。在這種環(huán)境中，高中生物教師可以巧妙地將智能手機應用到教學中。在一些實驗不能在教室中完成，且全部學生又不能同時進行實驗的情況下，教師可以用智能手機將自己做實驗的整個過程錄制下來，之后讓學生在課堂上觀看。傳統(tǒng)的利用黑板教學的方式不能有效激發(fā)學生的學習興趣。而多功能教室的合理使用能有效激發(fā)學生的學習積極性，并吸引學生上課時的注意力，無形中增強學生的學習效果。同時，多功能教室還具備一套完整的學習、互動交流、反饋和評估體系，教師可以清晰地了解每個學生的學習狀況以及出現(xiàn)的問題，之后有針對性地解決問題。（六）利用智慧課堂，豐富學生的學習體驗在新的課程理念的指導下，教師應當為學生學習創(chuàng)設良好的、有效的生物教學情境，學生只有在有效的教學情境中才能夠?qū)崿F(xiàn)深度學習，加深對知識的理解和把握，既能夠掌握基礎的生物知識，又能夠在有效的教學情境中獲得更加豐富的學習體驗，感知生命的真諦和意義。因此，生物教學情境的創(chuàng)設已經(jīng)成為提高生物課堂教學的有力切入點。教師應當結(jié)合教學內(nèi)容和學生的認知水平，創(chuàng)設不同的教學情境，引起學生的共鳴，讓學生獲得與傳統(tǒng)課堂教學相比更加豐富的學習體驗，從而獲得良好的教學效果。多媒體、人工智能技術(shù)的融入為教學情境的創(chuàng)設提供了更加便利的條件，教師可以利用人工智能的優(yōu)勢，更有效地引導學生的情感，在