基于人工智能視域下的高中生物課堂學習方式轉變初探

劉劍平

摘 要：近些年來，隨著我國科學技術的飛速發(fā)展，計算機科學領域衍生出了一門全新的技術科學：人工智能。人工智能的出現(xiàn)，沖破了傳統(tǒng)的思維禁錮，為計算機科學提供了新的發(fā)展研究方向。而如今在人工智能的視域下，我國的教育事業(yè)要順應時代發(fā)展的步伐，學校要結合人工智能對教學方式進行適當?shù)仂`活轉變。基于此，本文以人工智能的相關知識為背景，首先闡述了人工智能與教育發(fā)展之間的關系，其次提出了人工智能應用于高中生物課堂學習時出現(xiàn)的問題和解決方法，最后詳細說明了人工智能應用于高中生物課堂學習的優(yōu)勢體現(xiàn)。

關鍵詞：人工智能;高中生物;學習方式

一、人工智能與教育發(fā)展之間的關系

一直以來，我國科學技術的發(fā)展水平與我國的教育事業(yè)發(fā)展是密不可分的，顯而易見，科技對教育的發(fā)展產(chǎn)生了深刻地影響。而人工智能作為目前世界范圍內科學技術領域的新興潮流，為教育形式和教育理念的改變提供了豐富的可能性，也讓我國的教育事業(yè)面臨著新的挑戰(zhàn)。

人工智能的主要研究方向是如何通過科學技術使機器能夠模仿人的思維邏輯和行為，讓計算機獨立完成只有人類才能勝任的工作[1]。由此可見，人工智能的核心是“人”，只有充分學習和模仿人類的思維方式和行為習慣，人工智能才能發(fā)揮作用，而教育事業(yè)的發(fā)展同樣始終圍繞著“人”展開。秉承著促進學生全面發(fā)展的核心教育思想，在人工智能的時代大背景下，我們要建立全新的教育理念和方式，加強學生的主體作用，對高中生物課堂學習模式進行改革和創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的人工智能意識，提高課堂教學質量。

二、人工智能應用于高中生物課堂學習時出現(xiàn)的問題和解決方法

（一）老師不能正確且熟練地將人工智能應用于課堂

從目前的形勢來看，雖然人工智能的發(fā)展態(tài)勢良好，但人工智能在我國屬于全新的發(fā)展領域，在大多數(shù)人的理解中，目前人工智能只能應用于高科技領域，并未普及到各個行業(yè)，因此人工智能對于教育工作者來說是十分陌生的。也就是說，學校和老師對人工智能并未進行全面的了解和學習，不能熟練地掌握人工智能的應用方法。但應用人工智能的成本較高，如果不能在最大程度上發(fā)揮人工智能的作用，那么便會導致財力和人力的雙重浪費。因此學校必須加強對教師團隊的專業(yè)培訓，統(tǒng)一組織教師對人工智能進行學習，并聘請人工智能領域的專業(yè)人才對教師的工作進行指導，確保老師能夠在教學中讓人工智能的優(yōu)勢得到最大體現(xiàn)。

（二）老師在教學中過度依賴人工智能

人工智能為教育教學工作提供了極大的便利，提高了課堂教學質量，使教學工作更加高效地完成。人工智能產(chǎn)生于人的智慧，是人類發(fā)明的工具，可是如果學校和老師在教學工作中過度依賴人工智能，那么人類便不再是人工智能的發(fā)明者和控制者，而淪為人工智能的工具[2]，被人工智能任意驅使。因此，老師必須強調自身在課堂教學中的主體作用，在合理的范圍內將人工智能應用于課堂學習，發(fā)揮出人工智能應有的作用。由此可見，人工智能只能以教學輔助工具的形式存在，而不能成為教學工作的主導者。

三、人工智能應用于高中生物課堂學習的優(yōu)勢體現(xiàn)

（一）人工智能促進學生個性化發(fā)展

傳統(tǒng)的教學形式已經(jīng)無法滿足智能時代對學生提出的新要求，老師和學生一對多的教學模式很難讓學生意識到自己在學習過程中的長處與不足，不利于學生的個性化發(fā)展。人工智能的出現(xiàn)為學生的個性化發(fā)展提供了新的思路，我們可以通過人工智能，結合每個學生的學習情況，為他們制定專屬的學習計劃，通過后續(xù)對學生學習情況的追蹤分析，整合出大數(shù)據(jù)，為學生提供更加人性化的教學方案[3]。以高中生物人教版必修一的《生物膜的流動鑲嵌模型》為例，本節(jié)課旨在讓同學們掌握生物膜的流動鑲嵌模型是如何控制物質的進出的。生物膜的變化是一個復雜的動態(tài)過程，如果只讓同學們根據(jù)課本上的圖片進行學習，那么一些想象力欠缺的學生便無法掌握生物膜的功能。這時我們可以借助人工智能，將生物膜控制物質進出的流程以動畫的形式展示給學生，并收集整合同學們對知識的接受程度，針對不同學生的學習情況制定不同的學習任務，使學生享受更加個性化的學習體驗，在最大程度上提高學生對知識的理解與掌握。

（二）人工智能顯著提升了課堂教學效率

在以往的高中生物課堂中，一個老師需要面對很多個學生，導致老師在教學時需要進行大量的重復性工作，這樣的工作模式不僅浪費時間而且效率低下。以高中生物人教版必修三的《神經(jīng)調節(jié)與體液調節(jié)的關系》為例，本節(jié)內容旨在從不同角度列舉出神經(jīng)調節(jié)和體液調節(jié)的關系，讓同學們能更好地理解和區(qū)分神經(jīng)調節(jié)和體液調節(jié)。在課堂學習時，每位同學都有可能對兩種調節(jié)方式產(chǎn)生疑問，但課堂時間有限，如果老師對每位同學提出的問題都進行重復性地回答，那么教學任務便不能如期完成，并且還會出現(xiàn)老師重復講解之后部分同學依舊聽不懂的現(xiàn)象，嚴重影響課堂進度。這時我們可以將人工智能作為教學輔助工具，在課余的時間里為同學們答疑解惑，這樣既可以減少老師與學生之間的無效溝通，又可以顯著提高課堂教學效率。

結束語：總而言之，人工智能擁有著廣闊的發(fā)展前景，但距離我們能夠正確合理地使用人工智能還需要經(jīng)過一段十分漫長的時間。人工智能一方面可以顯著提高教學質量和效率，使課堂教學方式向人工智能領域進行轉變過渡，另一方面也能夠控制教學工作的展開，降低人的主導作用。面對智能時代的加速到來，教育工作必須結合人工智能對自身進行適當?shù)卣{整，分辨人工智能的利與弊，使人工智能更好地進入并服務于教育領域。

參考文獻

[1]廖增輝.普通高中生物課堂直觀教學的設計與應用研究[D].重慶三峽學院，2017.

[2]楊現(xiàn)民，張昊，郭利明，林秀清，李新.教育人工智能的發(fā)展難題與突破路徑[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2018（03）：30-38.

[3]牟中園.淺論如何提升高中生物課堂教學有效性[J].中國校外教育，2018（30）：149.

本文系（基金項目：中央電化教育館-英特爾“智能互聯(lián)教育項目”課題“人工智能技術背景下學習方式轉變的實踐研究”，No.191103）的研究成果

教育部福建師大基礎教育課程研究中心2020年開放課題，課題編號KCZ2020083 基于"讀思達"的高中生物單元教學設計實踐研究