基于人工智能视域下的高中生物课堂学习方式转变初探

刘剑平

摘 要：近些年来，随着我国科学技术的飞速发展，计算机科学领域衍生出了一门全新的技术科学：人工智能。人工智能的出现，冲破了传统的思维禁锢，为计算机科学提供了新的发展研究方向。而如今在人工智能的视域下，我国的教育事业要顺应时代发展的步伐，學校要结合人工智能对教学方式进行适当地灵活转变。基于此，本文以人工智能的相关知识为背景，首先阐述了人工智能与教育发展之间的关系，其次提出了人工智能应用于高中生物课堂学习时出现的问题和解决方法，最后详细说明了人工智能应用于高中生物课堂学习的优势体现。

关键词：人工智能;高中生物;学习方式

一、人工智能与教育发展之间的关系

一直以来，我国科学技术的发展水平与我国的教育事业发展是密不可分的，显而易见，科技对教育的发展产生了深刻地影响。而人工智能作为目前世界范围内科学技术领域的新兴潮流，为教育形式和教育理念的改变提供了丰富的可能性，也让我国的教育事业面临着新的挑战。

人工智能的主要研究方向是如何通过科学技术使机器能够模仿人的思维逻辑和行为，让计算机独立完成只有人类才能胜任的工作[1]。由此可见，人工智能的核心是“人”，只有充分学习和模仿人类的思维方式和行为习惯，人工智能才能发挥作用，而教育事业的发展同样始终围绕着“人”展开。秉承着促进学生全面发展的核心教育思想，在人工智能的时代大背景下，我们要建立全新的教育理念和方式，加强学生的主体作用，对高中生物课堂学习模式进行改革和创新，培养学生的人工智能意识，提高课堂教学质量。

二、人工智能应用于高中生物课堂学习时出现的问题和解决方法

（一）老师不能正确且熟练地将人工智能应用于课堂

从目前的形势来看，虽然人工智能的发展态势良好，但人工智能在我国属于全新的发展领域，在大多数人的理解中，目前人工智能只能应用于高科技领域，并未普及到各个行业，因此人工智能对于教育工作者来说是十分陌生的。也就是说，学校和老师对人工智能并未进行全面的了解和学习，不能熟练地掌握人工智能的应用方法。但应用人工智能的成本较高，如果不能在最大程度上发挥人工智能的作用，那么便会导致财力和人力的双重浪费。因此学校必须加强对教师团队的专业培训，统一组织教师对人工智能进行学习，并聘请人工智能领域的专业人才对教师的工作进行指导，确保老师能够在教学中让人工智能的优势得到最大体现。

（二）老师在教学中过度依赖人工智能

人工智能为教育教学工作提供了极大的便利，提高了课堂教学质量，使教学工作更加高效地完成。人工智能产生于人的智慧，是人类发明的工具，可是如果学校和老师在教学工作中过度依赖人工智能，那么人类便不再是人工智能的发明者和控制者，而沦为人工智能的工具[2]，被人工智能任意驱使。因此，老师必须强调自身在课堂教学中的主体作用，在合理的范围内将人工智能应用于课堂学习，发挥出人工智能应有的作用。由此可见，人工智能只能以教学辅助工具的形式存在，而不能成为教学工作的主导者。

三、人工智能应用于高中生物课堂学习的优势体现

（一）人工智能促进学生个性化发展

传统的教学形式已经无法满足智能时代对学生提出的新要求，老师和学生一对多的教学模式很难让学生意识到自己在学习过程中的长处与不足，不利于学生的个性化发展。人工智能的出现为学生的个性化发展提供了新的思路，我们可以通过人工智能，结合每个学生的学习情况，为他们制定专属的学习计划，通过后续对学生学习情况的追踪分析，整合出大数据，为学生提供更加人性化的教学方案[3]。以高中生物人教版必修一的《生物膜的流动镶嵌模型》为例，本节课旨在让同学们掌握生物膜的流动镶嵌模型是如何控制物质的进出的。生物膜的变化是一个复杂的动态过程，如果只让同学们根据课本上的图片进行学习，那么一些想象力欠缺的学生便无法掌握生物膜的功能。这时我们可以借助人工智能，将生物膜控制物质进出的流程以动画的形式展示给学生，并收集整合同学们对知识的接受程度，针对不同学生的学习情况制定不同的学习任务，使学生享受更加个性化的学习体验，在最大程度上提高学生对知识的理解与掌握。

（二）人工智能显著提升了课堂教学效率

在以往的高中生物课堂中，一个老师需要面对很多个学生，导致老师在教学时需要进行大量的重复性工作，这样的工作模式不仅浪费时间而且效率低下。以高中生物人教版必修三的《神经调节与体液调节的关系》为例，本节内容旨在从不同角度列举出神经调节和体液调节的关系，让同学们能更好地理解和区分神经调节和体液调节。在课堂学习时，每位同学都有可能对两种调节方式产生疑问，但课堂时间有限，如果老师对每位同学提出的问题都进行重复性地回答，那么教学任务便不能如期完成，并且还会出现老师重复讲解之后部分同学依旧听不懂的现象，严重影响课堂进度。这时我们可以将人工智能作为教学辅助工具，在课余的时间里为同学们答疑解惑，这样既可以减少老师与学生之间的无效沟通，又可以显著提高课堂教学效率。

结束语：总而言之，人工智能拥有着广阔的发展前景，但距离我们能够正确合理地使用人工智能还需要经过一段十分漫长的时间。人工智能一方面可以显著提高教学质量和效率，使课堂教学方式向人工智能领域进行转变过渡，另一方面也能够控制教学工作的展开，降低人的主导作用。面对智能时代的加速到来，教育工作必须结合人工智能对自身进行适当地调整，分辨人工智能的利与弊，使人工智能更好地进入并服务于教育领域。

参考文献

[1]廖增辉.普通高中生物课堂直观教学的设计与应用研究[D].重庆三峡学院，2017.

[2]杨现民，张昊，郭利明，林秀清，李新.教育人工智能的发展难题与突破路径[J].现代远程教育研究，2018（03）：30-38.

[3]牟中园.浅论如何提升高中生物课堂教学有效性[J].中国校外教育，2018（30）：149.

本文系（基金项目：中央电化教育馆-英特尔“智能互联教育项目”课题“人工智能技术背景下学习方式转变的实践研究”，No.191103）的研究成果

教育部福建师大基础教育课程研究中心2020年开放课题，课题编号KCZ2020083 基于"读思达"的高中生物单元教学设计实践研究