摘要：本文通过梳理当代初中生物课堂亟待解决的问题，分析未来初中生物课堂教学中人工智能技术的应用价值，探讨未来初中生物课堂教学中人工智能技术的应用策略，以期为未来初中生物课堂教学提高参考。

关键词：人工智能；初中生物；未来课堂

人工智能（Artificial Intelligence，AI）是研究开发用于模拟、延伸和拓展人的智能的理论、方法、技术以及应用系统的一门技术科学。人工智能属于计算机科学的一个分支，其研究企图了解智能的实质，并生产出一种新的能以与人类智能相似的方式做出反应的智能机器，因此人工智能也被称之为机器智能。该概念最早起源于1950年的Dartmouth学会上，该领域的研究内容包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理及专家系统等多个部分。

未来教室将不会有学习的时空限制，可以发生学习行为的环境都可以称为“教室”。在人工智能的支撑下，学生可以随时随地学习，利用计算机、平板电脑等设备在屏幕的一端与教师进行互动，同时学生之间可以进行沟通交流，共同发生学习行为，共同享用学习资源。未来课堂强调物理空间设计更合理，信息空间设计更人性化，教师的教学组织形式更加多元化，学生的学习行为更容易发生。生物教师结合学科和学生特点，将符合未来空间的人工智能技术加以整理改进，以多种形式合理整合到生物教学中，对于未来初中生物课堂的教学资源的开发和提高初中生物教学的有效性都是非常必要的。

一、当代生物课堂亟需解决的问题

（1）实验数据监测困难。生物学是一门实验性强的学科。除基本的观察性实验外，实操性的实验多少会受时间、空间的限制，难以全面展开。完善的实验操作需要先进的实验设备和充足的实验材料，对实验数据的监控、收集、整理、分析需要高科技的技术支持，这限制了学生进行实验探索和学习的深入。

（2）知识抽象，学生兴趣不高。一方面，学生对生物实验的过程和结果往往只关注表面现象，忽略了其中的基本原理。另一方面，随着生物学习中抽象概念的增多，如克隆、DNA、染色体等，学生的学习兴趣可能会减弱，因为这些抽象内容在现实中虽然存在，但学生难以真切感受。

二、未来初中生物课堂中人工智能技术的应用价值分析

人工智能在教育教学中的应用，将从教学手段、教学思路、教学工具等方面进行智能化发展，这也为现代教育教学的发展提供了更为先进的教学辅助工具与关键教学技术，推动现代教育逐步向智能化转变。

（一）智能资源优化，提升教学效率与效果

未来的教学课堂上，网络资源琳琅满目，数不胜数，教学资源的选取将成为教师的难题。人工智能技术能够快速处理和分析大量生物教学数据，快速定位学生的学习难点、学习进度和学习兴趣，为教师提供精准的学情反馈。教师能够根据反馈，更高效地检索和整合与教学内容相关的资源。人工智能技术能为教师提供精准的教学参考，并通过智能推荐系统为教师提供针对性的教学建议和策略。教师可以获取需要的生物教学资料、实验视频、互动课件等，在人工智能的辅助下生成个性化的教案，从而丰富教学内容，提升教学质量。

（二）实时数据监控，精准评估与反馈

针对初中生物实操性实验难以全面展开的问题。人工智能技术可以实时收集实验数据，并进行精准分析，为学生提供实验状况报告。教师可以根据这些报告及时进行知识讲解，为学生提供实时的反馈和指导。例如，探究植物的光合作用的实验操作，需要经过暗处理、叶片遮光、光照、酒精脱色、染色等五步完成，耗时久、步骤繁琐、实验数据不清晰。而未来的探究植物光合作用实验，可以通过人工智能推演或人工智能模拟生成实验数据，大大节省了实验耗时，提高了课堂效率；且人工智能可以捕捉精准的实验数据，如光合作用时的代谢值等，完善实验的数据采集，拓展实验价值，有利于提高学生对课堂之外知识的探究兴趣。

（三）虚拟情节场景，增强学习体验与兴趣

人工智能技术可以创设生动的生物教学场景，如虚拟实验室、三维生物模型等，让学生在沉浸式的环境中学习生物知识，增强学习体验。此外，人工智能技术还可以结合游戏化元素，让学生在玩乐中学习，提高学习兴趣。同样以探究植物的光合作用的实验操作为例，人工智能课堂的探究植物光合作用的虚拟实验可以在没有实体植物和实验设备的情况下，模拟出光合作用的过程和结果。在虚拟实验中，学生可以通过计算机界面选择植物种类、环境条件（如光照强度、二氧化碳浓度等）以及实验参数。虚拟实验软件会根据设定的条件，模拟出植物在不同环境下的光合作用过程。在模拟过程中，学生可以观察到植物叶片的颜色变化、气体交换等实验现象，并通过数据分析工具对实验结果进行量化分析，大大增强了学习体验感，提高学生的学习兴趣。

综上所述，人工智能技术具备智能备课与资源优化、实时数据监控，精准评估与反馈、虚拟情节场景，增强学习体验与兴趣等优点，人工智能技术在未来初中生物课堂教学中可以发挥重要作用，推动教学质量的提升和学生个性化发展的实现。

三、未来初中生物课堂中人工智能技术的应用策略探讨

随着科技的飞速发展，人工智能技术在教育领域的应用越来越广泛。针对未来初中生物课堂，人工智能技术可以发挥巨大的潜力，提升教学效果，促进学生个性化发展。以下是关于未来初中生物课堂人工智能技术应用策略的探讨：

（一）构建智能化教学平台

智能化教学平台是一种基于先进智能技术开发的数字化教学平台，以信息化、数字化和智能化为核心特征，对职业教育课堂教学进行全方位、多维度的智能化支持，以提高教学质量。智能化教学平台大致由两部分组成：智能教学管理系统和智能备课系统。

（1）开发智能教学管理系统。智能教学管理系统能实现对学生学习进度、作业完成情况、课堂参与度等数据的实时监控和分析。教师可以根据系统提供的数据，及时调整教学策略，为学生提供个性化的辅导和指导。智能教学管理系统主要用于学生学习监测，为教师提供精准的数据分析。如学生知识点的掌握程度、易错点、学生的个性偏好，等等。例如，传统的洋葱切片观察实验考试需要老师亲自批改学生的实验报告，这既费时又费力，还存在主观因素。在人工智能帮助下，教师只需要在人工智能平台设置好实验考核标准，智能评分系统就可以通过人工智能技术对学生的实验报告进行自动评分，提高评分的准确性和效率。

（2）集成智能备课系统。智能备课系统涵盖智能资源检索、教案生成、课件制作等功能于一体。教师可以根据智能教学管理系统提供的学生数据分析，通过智能备课系统快速获取相关教学资源，生成个性化的教案，并制作具体到个人的、互动性强、生动有趣的教学方案，从而提升备课效率和质量。同样以洋葱切片实验为例，教师可以在人工智能系统检索实验重难点及易错点，结合学生的实验分析报告，精准地位课堂教学重难点，大幅提升备课效率。

（二）构建智能互动教学平台

生物课堂涉及的动植物受经纬度影响，同一实验在不同地域也可能呈现出不同结果。借助人工智平台，实现不同地域之间的实时互动，打破地域限制，能实现不同地区学校之间的资源共享与合作，促进教育公平和优质教育资源的普及。不同地域教师可以通过平台发布问题、组织讨论，不同地域的学生则可以通过互联网等方式积极参与，进行回答和提问等互动式交流。这种互动方式能够提高学生的课堂参与度，增强学习体验，更能提高学生的知识掌握的全面性。

（三）加强教师培训与技术支持

人工智能技术正在不断发展，教师需要持续关注人工智能技术的发展动态，积极不断地学习，以便更好地利用其优势并应对潜在的挑战。同时人工智能的使用除需要教师熟练地掌握相关技能外，还需要工作人员提供专业的技术支持。因此，掌握人工智能需要教师接受培训和校外技术支持。

（1）教师培训。人工智能技术可以为教师提供个性化的教学辅助工具，如智能备课系统、虚拟实验环境等，使教师能够更精准地把握学生的学习需求，提高教学效果。同时，人工智能技术还可以帮助教师更好地评估学生的学习情况，为教学提供数据支持，使教学更具针对性和实效性，是教师适应教育现代化需求的必要举措。因此，学校应组织教师参加人工智能技术的培训，提高教师的技术应用能力，确保他们能够有效地利用人工智能工具辅助教学。

（2）技术支持。人工智能技术的实现和发展依赖于多个方面的技术支持，这些技术共同构成了人工智能的基础架构和应用生态。如：机器学习、计算机视觉、自然语言处理、大数据处理等，此外，还有一些其他的技术支持也起到了关键作用，如模式识别、机器人学、控制理论等。这些技术的不断发展和创新，为人工智能技术的广泛应用提供了可能。这些技术的支持不是教师可以完成的。因此需要学校应提供稳定的技术支持，确保人工智能教学系统的正常运行，及时解决教师在使用过程中遇到的问题。

因此，未来初中生物课堂人工智能技术的应用策略应着重于构建智能化教学平台、加强教师培训与技术支持、构架智能互动教学平台等方面，推动人工智能技术的课堂运用。通过这些策略的实施，我们可以充分发挥人工智能技术的优势，推动初中生物教学的创新发展，提升学生的学习效果和个性化发展水平。

综上所述，人工智能技术在未来初中生物课堂中的应用具有重要的价值。通过精心设计构建智能化教学平台、加强教师培训和技术支持和构建智能互动教学平台等策略，可以有效激发学生的学习兴趣，提升学生的自主学习能力，拓宽学生的知识面，从而培养学生的核心素养。因此，在未来的初中生物教学中，教师应积极引入人工智能技术，发挥其在教学中的优势作用，为培养具有核心素养的初中生贡献力量。

参考文献：

[1]刘尧.人工智能视域下现代教育治理的赋能与重塑[J].教学与管理，2021（18）：28-30.

[2]姚彤.浅谈智慧教育背景下的未来课堂及教学新特征[J].教育界，2022（31）：23-25.