摘 要：在人工智能时代，教育领域正在经历深刻变革，将人工智能整合于课堂教学的各个环节，进一步推动教学模式的变革，成为备受关注的话题。本文通过对人工智能技术的内涵、功能的全面分析，提出了几点提升高中生物教学有效性的路径，包括应用AI提供个性化学习体验、借助虚拟技术促进沉浸式学习等，旨在进一步满足学生的学习需求，助力其深入理解生物概念。

关键词：人工智能；高中生物；教学有效性

根据《普通高中生物课程标准（2022年版）》的具体要求，现阶段的高中生物教学应当充分发挥现代技术的优势作用，在创新教学内容、教学模式的基础上提高课堂教学活动的丰富性和趣味性。作为一种通过使机器具备类人类智能的能力和行为的一门科学和技术，人工智能在包括教育领域在内的社会各级领域中表现出的能力尤为强大。一方面，教师可以基于人工智能分析学生学情，为学生制定出更符合个性需求的学习计划，另一方面可以利用虚拟现实（VR）或增强现实（AR）技术，驱动学生沉浸式学习等。人工智能功能强大，教学意义深远，在新的教学环境下，高中生物教师有必要对教学方法及模式进行重新审视。

一、人工智能背景对高中生物教学的意义

在人工智能背景下，高中生物教学的模式及方法迎来了极大的变革，包括教学过程、个性化学习和学习评估等多个维度都将迎来颠覆性改变。例如，人工智能可以根据学生的学习风格、兴趣和能力差异，提供定制化的教学内容和学习路径。通过分析学生的学习数据，人工智能系统可以识别出学生的弱点和需求，并给予针对性的指导和练习，帮助他们更好地理解和掌握生物知识。同样，基于人工智能的教学系统可以根据学生的学习进度和表现自动调整教学策略，如实时监测学生的学习情况，及时反馈并提供适当的辅导，帮助学生克服困难、加深理解。此外，人工智能对生物实验教学也提供了崭新的切入口，如教师可以利用虚拟实验室、生物过程的计算机模拟、三维动画等，让学生在没有实际设备的情况下进行实验和观察。虚拟实验消除了安全隐患，且可以精确控制实验条件，使学生能够在不同条件下进行多次实验，以进一步提高其探究能力，加深对生物学原理的理解。人工智能技术在生物教学的各个环节都发挥着重要作用，需要教师灵活运用，科学实施。

二、人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径

1.基于人工智能技术驱动个性化学习

个性化学习是一种根据学生的独特需求和能力提供定制化学习体验的教育方法，在人工智能背景下，个性化学习逐渐成为现实。教师可以利用智能学习平台采用个性化推荐算法，根据学生的生物水平、学习风格和兴趣，为每位学生提供定制的学习内容。在具体操作中，可让学生登录学习平台，系统分析其学习历史和表现，推荐适合其水平和兴趣的生物学知识点、视频、文章等资源。在此基础上，可利用智能导学系统，根据学生的生物水平和学习进度，自动生成个性化的学习路径和计划，确保每位学生按照自己的步调学习。在学习进程中，系统会根据学生先前的学习表现和理解能力，调整后续学习内容和难度，以确保学生在个性化的学习路径上持续前进。且在人工智能技术的助力下，教师和系统可以共同监测学生的学习进度，通过分析实时数据，找出学生的生物学习难点，并及时帮助学生调整学习策略，有效突破学习瓶颈。

2.利用虚拟现实技术实现沉浸式学习

随着人工智能技术的高速发展，虚拟现实技术也方兴未艾。所谓的虚拟现实技术，是一种通过计算机生成的虚拟环境，使学生能够沉浸在其中并与之进行交互的技术。在教学中，教师可以结合虚拟现实（VR）或增强现实（AR）技术为学生提供沉浸式的生物学习体验。在生物学习进程中，学生通过戴上VR头盔或使用AR设备，身临其境地参与到生物问题的解决过程中，达到激趣、提质的效果。比如，在高三生物选修三专题5“生态工程”一课中，教师可利用虚拟现实技术创建一个完整的生态系统模拟环境，让学生亲身感受和观察各种生物之间的相互作用、能量流动和物质循环。学生方面可以通过穿戴VR设备进入虚拟环境中，切身漫游于森林、湖泊或其他生态系统中，立体化观察植物、动物的行为，感受环境的具体变化。在虚拟环境中，教师也可以实时设定不同的参数，让学生全面观察生态系统如何随着时间推移而变化，深入理解生态平衡和相互依存的关系。如此，学生的学习体验大幅提升，学习效果也能显著增强。

3.借助虚拟实验工具优化实验教学

实验是高中生物的重难点，而虚拟实验技术为实验教学的优化提供了崭新的切口，其不仅能为学生提供安全、交互式、和可控制的实验环境，也能帮助其更好地理解生物学原理，提高探究能力和数据分析能力等。例如，在人教版高三生物选择性必修3第3章“探究·实践 DNA片段的扩增及电泳鉴定”的教学中，传统教学通常受制于实验资源、器材和课时的限制，导致学生缺乏实验机会。而在虚拟实验工具的支持下，学生可以通过虚拟实验软件设定PCR反应条件，细致地观察DNA的扩增过程，模拟真实实验中的步骤，包括温度变化、反应时间等。在具体实验中，学生可以加载虚拟DNA样品，设定电泳条件，观察不同长度的DNA片段在凝胶上的迁移情况，模拟实际电泳实验的结果，并利用虚拟分析工具对实验数据进行统计和图表展示，促进对实验结果的深入理解。虚拟实验工具提供了多样性的学习体验，降低了实验危险性和成本，于现阶段的生物实验教学大有益处。

结论：

在现阶段的高中生物教学改革创新工作中，人工智能技术表现出十分巨大的应用价值和技术优势。作为新时代的高中生物教师，也应紧跟时代发展潮流，走进时代前沿，乐于、善于应用现代技术，为学生提供更为科学的教学辅导，提供更为有趣的学习体验，在满足其学习兴趣的同时提升学生核心素养，达到最佳的教学效果。

参考文献：

[1]黄银华. 人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径探究 [J]. 中国多媒体与网络教学学报（下旬刊）， 2023， （06）： 40-42+64.

[2] 钱毅. 人工智能背景下提升高中生物教学有效性的路径 [J]. 中小学电教， 2020， （Z2）： 11-12.