人工智能賦能生物課堂改革

當前人工智能日新月異地發展，各行各業都深受人工智能的影響，教育事業也不例外。生物學是學生階段所涉及的重點學科之一，內容紛繁復雜，且知識更新速度較快。運用人工智能，比如大數據的處理、模擬復雜生物過程、實現個性化授課以及個性化學習的系統與手段，可以提高教學效率，適應學生的發展需求。

一、利用人工智能進行生物學模型構建

AI計算模擬技術的應用則為學生展開此類研究提供了全新方法，能夠幫助學生以最快速、高效的方式獲得實驗結果。例如，用AI模擬進行經典的“細菌種群增長實驗”，相比于傳統方法。AI模擬則可以在短時間內重復模擬進行多種條件下細菌種群的增長，輸入種群的細菌初始數量及細菌菌體的分裂繁殖時間和間隔時間，即可得細菌種群隨時間變化的直觀曲線，以曲線圖表的方式呈現。[1]

二、利用人工智能處理實驗數據

在生物實驗課上，學生通過AI對實驗結果進行處理、分析。只需將包含實驗數據的Excel表格傳至AI，或是將數據以文本或圖片形式傳入AI，并明確告知AI所需獲取的分析結果類型即可，AI就可以快速、準確地完成數據處理操作，給出相對應的分析結果，甚至可提供直觀的圖表顯示。例如，在“探究溫度對酶活性影響”的實驗中。AI通過利用人工智能數據處理工具，學生只需拍攝實驗記錄的原始數據進行上傳，并輸入指令“計算酶促反應在不同溫度下的平均速率和標準差，并生成溫度與酶活性之間的關系曲線”，人工智能便能迅速提供處理結果（參見表2）。[2]

三、人工智能在生物教學中的優勢與挑戰

（一）優勢

人工智能在模型的建立，數據的分析，查閱資料等方面非常強大，能夠解決復雜問題，節約大量的時間，使得教師把更多的精力放在對學生的教學、輔導、學習思維訓練方面。人工智能能夠幫助學生實時獲取生物學學科的最新研究動態并落實到教學中，使學生掌握到學科前沿的科學知識，擴展視野。[3]

（二）挑戰

教師應該指引學生合理使用AI，使學生擁有批判性思維，在使用AI作為輔助的同時發揮自身獨立思維。在AI運用的過程中，對學生學習數據的收集與處理，數據的隱私與安全問題應如何得以保障，如何避免數據泄露，也是值得我們思考的問題。學校及教育機構也應該建立健全的數據保護體系。且要求教師具備一定的AI技術知識，熟練掌握AI工具來指導教學設計與應用學生，對學生做好指導工作，這對教師的專業化發展提出了新挑戰。

四、結語

雖然人工智能輔助教學可改變傳統的教學模式，給予學生更多的教學方式、多樣性教學、交互教學和個性化教學，但仍應該在使用時關注技術和教學的融合、教師的教學能力和學生隱私保護等方面，更好地讓人工智能服務于生物學的教育教學。相信未來隨著時代的發展和教學理念的更新，人工智能將會在科學教育教學中發揮更大的作用，培養出創造力和實踐力更強的生物學人才。

參考文獻：

[1]黃濤，黃文娟，張振梅.人工智能何以賦能教師專業發展：理論模型與實踐路向[J].現代遠程教育研究，2025，37（1）：35-44.

[2]黃陳輝，張亞珍，石秋香.人工智能賦能課堂教學變革的邏輯審視、現實藩籬與突破進路[J].教育與裝備研究，2024，40（6）：34-40.

[3]李磊.人工智能背景下提升高中生物學教學有效性的路徑探究[J].中國科技期刊數據庫 科研，2025（3）：086-089.