人工智能技術(shù)賦能初中生物“問題鏈”教學(xué)的應(yīng)用與探討

在初中教育新課程改革提出的新要求與新目標(biāo)背景下，完成課程知識(shí)傳授僅是基礎(chǔ)任務(wù)，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)亦成為重要的教學(xué)內(nèi)容之一?！皢栴}鏈\"教學(xué)設(shè)計(jì)方法作為一種新興教學(xué)模式，基于問題的學(xué)習(xí)方式，能夠引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、積極探索，在幫助學(xué)生掌握知識(shí)與技能的同時(shí)，提升其核心素養(yǎng)。

目前，中學(xué)生物教學(xué)中“問題鏈\"教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用面臨諸多難點(diǎn)，如對(duì)教師專業(yè)知識(shí)要求較高，教師需查閱大量資料、制作豐富的教學(xué)材料等，這些難點(diǎn)制約了“問題鏈\"教學(xué)的效果，亟待進(jìn)一步改進(jìn)。人工智能技術(shù)是近年來興起的新技術(shù)，可為教學(xué)工作提供更加智慧化、便捷化的支持，在各階段教學(xué)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。研究表明，人工智能的應(yīng)用為傳統(tǒng)教學(xué)模式提供了更快捷有效的方式，能夠極大促進(jìn)\"問題鏈\"教學(xué)的實(shí)施。本文圍繞人工智能在初中生物“問題鏈\"教學(xué)中的應(yīng)用展開分析，探討人工智能技術(shù)如何賦能初中生物“問題鏈\"教學(xué)，以期為提高生物教學(xué)的效果與效率提供借鑒。

一、初中生物“問題鏈”教學(xué)的目標(biāo)

（一)扎實(shí)落實(shí)課程基礎(chǔ)目標(biāo)

初中生物“問題鏈\"教學(xué)的關(guān)鍵自標(biāo)是助力學(xué)生更好地掌握和理解生物課程內(nèi)容，使其能夠清晰透徹地理解各類生物特點(diǎn)與生物現(xiàn)象，這是課程教學(xué)的基礎(chǔ)所在。

（二）全面提升學(xué)生核心素養(yǎng)

“問題鏈\"教學(xué)的目標(biāo)并非局限于完成以教學(xué)大綱為基礎(chǔ)的教學(xué)任務(wù)，而是著眼于加深學(xué)生對(duì)教學(xué)知識(shí)的理解與掌握程度，進(jìn)一步激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣與主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的思考能力、表達(dá)能力、合作能力、創(chuàng)新能力以及實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

二、初中生物\"問題鏈”教學(xué)的要求

（一）緊扣教學(xué)自標(biāo)設(shè)計(jì)問題鏈

應(yīng)緊密圍繞教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)每堂課程的“問題鏈”，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解與掌握，確保問題設(shè)置能夠引導(dǎo)學(xué)生達(dá)成預(yù)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（二）聚焦核心素養(yǎng)開展教學(xué)

應(yīng)以核心素養(yǎng)培養(yǎng)為核心，引導(dǎo)學(xué)生思考生物科學(xué)與社會(huì)、環(huán)境的關(guān)系，促使學(xué)生形成良好的科學(xué)精神、實(shí)踐能力與社會(huì)責(zé)任感。

（三)遵循邏輯連貫原則設(shè)計(jì)問題

根據(jù)生物課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)“問題鏈\"時(shí)應(yīng)依據(jù)課程中不同內(nèi)容要素的邏輯關(guān)系，運(yùn)用總分、遞進(jìn)、并列、因果等關(guān)系，使多個(gè)問題形成連貫有序的“問題鏈”。

（四)突出啟發(fā)思維設(shè)計(jì)問題

應(yīng)依據(jù)生物課程特點(diǎn)，圍繞啟發(fā)學(xué)生思維能力、激發(fā)探究欲來設(shè)計(jì)問題，通過“問題鏈\"引導(dǎo)學(xué)生深入思考多

種生物現(xiàn)象并拓展思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力與解決問題的能力。

（五）立足實(shí)踐應(yīng)用設(shè)計(jì)問題

問題設(shè)計(jì)應(yīng)以實(shí)踐為導(dǎo)向，具備可操作性與應(yīng)用性，引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際生活，便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐探索。

三、生物“問題鏈”教學(xué)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

(一)要求教師具備深厚專業(yè)知識(shí)與多元技能

“問題鏈\"教學(xué)設(shè)計(jì)要求教師具備深厚的生物學(xué)基礎(chǔ)理論知識(shí)。鑒于生物學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性、應(yīng)用性學(xué)科，教師還需掌握一定的實(shí)驗(yàn)操作技能。為有效呈現(xiàn)“問題鏈”，教師需熟練運(yùn)用多種新媒體技術(shù)，如PPT制作、互聯(lián)網(wǎng)資源檢索、虛擬實(shí)驗(yàn)操作、視頻制作等技術(shù)。同時(shí)，教師應(yīng)具備持續(xù)學(xué)習(xí)的能力，及時(shí)跟進(jìn)科學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)與研究進(jìn)展，確保教學(xué)內(nèi)容的時(shí)效性與前沿性。

(二)要求教師廣泛查閱資料

“問題鏈\"的問題設(shè)計(jì)需要教師查閱大量資料，構(gòu)建層次清晰、邏輯合理、內(nèi)容豐富的“問題鏈”。鑒于自然現(xiàn)象的多樣性，教師還需查閱資料充實(shí)問題答案，以應(yīng)對(duì)學(xué)生因知識(shí)積累差異導(dǎo)致的多樣化回答。

(三)教師需制作豐富的教學(xué)材料

教師要依據(jù)\"問題鏈\"的設(shè)計(jì)要求，制作豐富的教學(xué)材料，如PPT、物品模型、聲光模型等，以提升學(xué)生的認(rèn)知能力，助力學(xué)生在課堂更具活力。

(四)考驗(yàn)教師課堂把控與評(píng)價(jià)能力

“問題鏈\"教學(xué)的實(shí)施要求教師具備良好的課堂節(jié)奏把控與效果評(píng)價(jià)能力。教師需對(duì)授課內(nèi)容和氛圍進(jìn)行有效把控，對(duì)學(xué)生的回答和問題給予及時(shí)反饋與引導(dǎo)。

四、人工智能在生物\"問題鏈\"教學(xué)中的應(yīng)用方法

(一)輔助提出“問題鏈”問題

問題的提出是“問題鏈\"教學(xué)的起點(diǎn)。然而，如何提出問題、豐富問題以設(shè)計(jì)出合理且充實(shí)的“問題鏈”，對(duì)教師的能力和備課時(shí)間提出了較高要求。借助人工智能軟件，可有效提出多樣化問題，豐富“問題鏈\"中的問題選項(xiàng)。

例如，在設(shè)計(jì)關(guān)于生物體結(jié)構(gòu)與功能的\"問題鏈\"時(shí)，通?？蓢@生物種類、細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能、生物器官系統(tǒng)等展開。通過人工智能軟件，輸入“針對(duì)生物體的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)教學(xué)問題鏈”的指令，軟件會(huì)即時(shí)輸出“引入性問題鏈\"\"遞進(jìn)式問題鏈(植物細(xì)胞)\"\"遞進(jìn)式問題鏈(動(dòng)物細(xì)胞)\"\"探究性問題鏈(生物體結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系)\"四個(gè)方面的問題。其中，在細(xì)胞膜方面，軟件提出“細(xì)胞膜：動(dòng)物細(xì)胞膜的主要功能是什么？它如何控制物質(zhì)的進(jìn)出？\"等問題，為教師問題設(shè)計(jì)提供了豐富素材。

(二)提供更多典型案例素材

為激發(fā)學(xué)生的思考能力與社會(huì)責(zé)任意識(shí)，需圍繞生物與環(huán)境、生物與社會(huì)、生物與人類等主題，提供社會(huì)發(fā)展對(duì)生物多樣性影響的典型案例，引導(dǎo)學(xué)生正確看待社會(huì)發(fā)展與生物圈的關(guān)系，學(xué)會(huì)兼顧二者，并認(rèn)識(shí)人類活動(dòng)對(duì)生物和環(huán)境的影響。

以社會(huì)發(fā)展對(duì)生物圈造成的不良影響為例，教師在準(zhǔn)備案例素材時(shí)，通常需查閱與工業(yè)革命相關(guān)的內(nèi)容、圖片，包括蒸汽機(jī)的大量應(yīng)用、燃煤的成分及其影響、人類活動(dòng)范圍對(duì)生物圈的影響等，還需尋找由此導(dǎo)致的生物圈惡化的典型案例。這要求教師具備豐富的社會(huì)學(xué)知識(shí)，并投入時(shí)間進(jìn)行材料搜索和問題整理。而通過人工智能軟件，輸入“提供社會(huì)發(fā)展對(duì)生物圈造成的不良影響的案例\"指令，軟件會(huì)即時(shí)輸出“生物多樣性減少、生態(tài)系統(tǒng)破壞、氣候變化、資源過度利用\"四個(gè)方面的影響。其中，在生物多樣性減少方面，軟件提供了森林砍伐、非法狩獵和捕撈的影響，并列出了馬斯河谷煙霧事件、倫敦?zé)熿F事件、水俁病事件三個(gè)典型案例的具體介紹，極大地方便了教師準(zhǔn)備典型案例素材。

(三)提供符合“問題鏈\"的特定圖片

生活實(shí)例是學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)知識(shí)的重要途徑。教師可利用生活實(shí)例創(chuàng)設(shè)問題情境，引導(dǎo)學(xué)生從身邊現(xiàn)象入手，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題。但符合課程內(nèi)容與“問題鏈\"設(shè)計(jì)的特定情境圖片較難尋找。

例如，種子的萌發(fā)對(duì)學(xué)生而言較為枯燥，學(xué)生對(duì)種子萌發(fā)所需的環(huán)境條件、自身?xiàng)l件、萌發(fā)過程等缺乏直觀體會(huì)，其中給種子澆水是利于教學(xué)講解的情境。然而，通過網(wǎng)絡(luò)搜索引擎難以查詢到給種子澆水的實(shí)景照片。通過人工智能軟件，輸入“生成種子澆水的情境圖片\"指令，可快速獲取該情境的圖片，便于制作PPT以及配合教材內(nèi)容進(jìn)行講解。

(四)設(shè)計(jì)多樣化的趣味實(shí)驗(yàn)活動(dòng)

生物學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)。實(shí)驗(yàn)是學(xué)生獲取知識(shí)、檢驗(yàn)知識(shí)、鞏固發(fā)展知識(shí)、進(jìn)行知識(shí)創(chuàng)新的重要手段。教師可結(jié)合實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)\"問題鏈”，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中觀察現(xiàn)象、分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論，使他們直觀感受生物學(xué)的奧秘，提高實(shí)驗(yàn)技能與探究能力。

例如，通過人工智能軟件，輸入“光合作用可以做哪些趣味實(shí)驗(yàn)”指令，軟件會(huì)輸出植物的光合作用速率實(shí)驗(yàn)、光合作用與二氧化碳關(guān)系實(shí)驗(yàn)、葉綠素對(duì)光合作用的影響實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)類型，并提供具體的方法步驟，為教師備課提供參考。

(五）輔助進(jìn)行課后評(píng)價(jià)

每堂課教學(xué)結(jié)束后，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生在課堂上的反應(yīng)，包括課堂表現(xiàn)、回答問題的情況、提出的新問題等，及時(shí)對(duì)“問題鏈\"進(jìn)行反饋和調(diào)整。人工智能能夠幫助教師進(jìn)行更精準(zhǔn)的教學(xué)評(píng)估。教師可通過語音實(shí)時(shí)交互或錄制課堂音頻，人工智能軟件分析學(xué)生在課堂上對(duì)“問題鏈\"的反應(yīng)情況，生成評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)，進(jìn)而生成每個(gè)學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)報(bào)告，涵蓋學(xué)生的回答正確率、理解程度、難度評(píng)價(jià)及存在的問題等，這有利于教師根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果更有針對(duì)性地制訂下一步教學(xué)計(jì)劃，提高\(yùn)"問題鏈\"教學(xué)效果。

五、學(xué)校對(duì)教師使用人工智能的保障策略

(一)強(qiáng)化教師“問題鏈\"教學(xué)能力培訓(xùn)

學(xué)校應(yīng)著力提升自身培訓(xùn)的專業(yè)水平與組織能力，進(jìn)一步充實(shí)\"問題鏈\"教學(xué)方法的培訓(xùn)內(nèi)容，并拓展多元化的培訓(xùn)模式。例如，學(xué)?？山M織教師參與校外集中培訓(xùn)活動(dòng)，搭建教學(xué)展示與交流平臺(tái)，為教師提供豐富多樣的培訓(xùn)途徑，充分滿足教師對(duì)“問題鏈\"教學(xué)方法的學(xué)習(xí)需求。

(二)優(yōu)化\"問題鏈\"問題設(shè)計(jì)質(zhì)量

“問題鏈\"中的問題設(shè)計(jì)是實(shí)施有效提問的核心要素，是推動(dòng)學(xué)生主動(dòng)思考的關(guān)鍵動(dòng)力。在設(shè)計(jì)過程中，教師應(yīng)科學(xué)合理地設(shè)置主問題，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，使其能夠順利進(jìn)入“問題鏈\"的邏輯脈絡(luò)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對(duì)重要問題、中心問題及關(guān)鍵問題的理解與掌握。

（三）引導(dǎo)教師合理應(yīng)用人工智能技術(shù)

眾多研究表明，人工智能在初中生物“問題鏈\"教學(xué)中已得到積極應(yīng)用，并顯著提升了教學(xué)效果與效率。鑒于此，學(xué)校應(yīng)主動(dòng)為教師提供人工智能相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，鼓勵(lì)教師積極運(yùn)用人工智能技術(shù)。同時(shí)，教師需清晰認(rèn)識(shí)到人工智能技術(shù)的局限性，特別是在資源來源可靠性、資料準(zhǔn)確性、圖片自然度等方面加強(qiáng)人工審核，確保人工智能生成內(nèi)容的真實(shí)性與準(zhǔn)確性，保障教學(xué)內(nèi)容的科學(xué)性與可靠性，避免出現(xiàn)違背自然規(guī)律的內(nèi)容，切實(shí)提升人工智能生成內(nèi)容的質(zhì)量。

（四）為教師配備充足的教學(xué)資源與教具

在\"問題鏈\"教學(xué)設(shè)計(jì)過程中，教師需查閱大量資料并制作相關(guān)教學(xué)材料。學(xué)?？赏ㄟ^充實(shí)圖書室藏書、完善電子閱覽室資源等方式，為教師提供豐富的資料支持。此外，為便于教師依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和“問題鏈\"設(shè)計(jì)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)校應(yīng)豐富實(shí)驗(yàn)室教具配備，助力教師開展多樣化的科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，增強(qiáng)\"問題鏈\"課堂教學(xué)的實(shí)效性。

六、結(jié)語

人工智能在初中生物\"問題鏈\"教學(xué)中展現(xiàn)出巨大的潛力與優(yōu)勢，對(duì)在初中生物教學(xué)中提升學(xué)生的核心素養(yǎng)發(fā)揮著重要作用。然而，需清醒認(rèn)識(shí)到人工智能技術(shù)的局限性，秉持適度、合理的應(yīng)用原則。如需確保人工智能生成內(nèi)容的真實(shí)性與適用性，同時(shí)思考如何避免學(xué)生因過度依賴技術(shù)而產(chǎn)生過度模仿行為，這些問題都有待后續(xù)進(jìn)一步深入探討。

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