人工智能技術賦能初中生物“問題鏈”教學的應用與探討

在初中教育新課程改革提出的新要求與新目標背景下，完成課程知識傳授僅是基礎任務，提升學生的核心素養亦成為重要的教學內容之一。“問題鏈\"教學設計方法作為一種新興教學模式，基于問題的學習方式，能夠引導學生主動思考、積極探索，在幫助學生掌握知識與技能的同時，提升其核心素養。

目前，中學生物教學中“問題鏈\"教學的實際應用面臨諸多難點，如對教師專業知識要求較高，教師需查閱大量資料、制作豐富的教學材料等，這些難點制約了“問題鏈\"教學的效果，亟待進一步改進。人工智能技術是近年來興起的新技術，可為教學工作提供更加智慧化、便捷化的支持，在各階段教學中得到越來越廣泛的應用。研究表明，人工智能的應用為傳統教學模式提供了更快捷有效的方式，能夠極大促進\"問題鏈\"教學的實施。本文圍繞人工智能在初中生物“問題鏈\"教學中的應用展開分析，探討人工智能技術如何賦能初中生物“問題鏈\"教學，以期為提高生物教學的效果與效率提供借鑒。

一、初中生物“問題鏈”教學的目標

（一)扎實落實課程基礎目標

初中生物“問題鏈\"教學的關鍵自標是助力學生更好地掌握和理解生物課程內容，使其能夠清晰透徹地理解各類生物特點與生物現象，這是課程教學的基礎所在。

（二）全面提升學生核心素養

“問題鏈\"教學的目標并非局限于完成以教學大綱為基礎的教學任務，而是著眼于加深學生對教學知識的理解與掌握程度，進一步激發其學習興趣與主動性，培養學生的思考能力、表達能力、合作能力、創新能力以及實驗能力。

二、初中生物\"問題鏈”教學的要求

（一）緊扣教學自標設計問題鏈

應緊密圍繞教學目標設計每堂課程的“問題鏈”，以促進學生對課程內容的理解與掌握，確保問題設置能夠引導學生達成預定的學習目標。

（二）聚焦核心素養開展教學

應以核心素養培養為核心，引導學生思考生物科學與社會、環境的關系，促使學生形成良好的科學精神、實踐能力與社會責任感。

（三)遵循邏輯連貫原則設計問題

根據生物課程內容，設計“問題鏈\"時應依據課程中不同內容要素的邏輯關系，運用總分、遞進、并列、因果等關系，使多個問題形成連貫有序的“問題鏈”。

（四)突出啟發思維設計問題

應依據生物課程特點，圍繞啟發學生思維能力、激發探究欲來設計問題，通過“問題鏈\"引導學生深入思考多

種生物現象并拓展思維，培養學生的創新能力與解決問題的能力。

（五）立足實踐應用設計問題

問題設計應以實踐為導向，具備可操作性與應用性，引導學生將所學知識應用于實際生活，便于學生進行實踐探索。

三、生物“問題鏈”教學設計的難點

(一)要求教師具備深厚專業知識與多元技能

“問題鏈\"教學設計要求教師具備深厚的生物學基礎理論知識。鑒于生物學是一門實驗性、應用性學科，教師還需掌握一定的實驗操作技能。為有效呈現“問題鏈”，教師需熟練運用多種新媒體技術，如PPT制作、互聯網資源檢索、虛擬實驗操作、視頻制作等技術。同時，教師應具備持續學習的能力，及時跟進科學領域的最新發現與研究進展，確保教學內容的時效性與前沿性。

(二)要求教師廣泛查閱資料

“問題鏈\"的問題設計需要教師查閱大量資料，構建層次清晰、邏輯合理、內容豐富的“問題鏈”。鑒于自然現象的多樣性，教師還需查閱資料充實問題答案，以應對學生因知識積累差異導致的多樣化回答。

(三)教師需制作豐富的教學材料

教師要依據\"問題鏈\"的設計要求，制作豐富的教學材料，如PPT、物品模型、聲光模型等，以提升學生的認知能力，助力學生在課堂更具活力。

(四)考驗教師課堂把控與評價能力

“問題鏈\"教學的實施要求教師具備良好的課堂節奏把控與效果評價能力。教師需對授課內容和氛圍進行有效把控，對學生的回答和問題給予及時反饋與引導。

四、人工智能在生物\"問題鏈\"教學中的應用方法

(一)輔助提出“問題鏈”問題

問題的提出是“問題鏈\"教學的起點。然而，如何提出問題、豐富問題以設計出合理且充實的“問題鏈”，對教師的能力和備課時間提出了較高要求。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。

例如，在設計關于生物體結構與功能的\"問題鏈\"時，通常可圍繞生物種類、細胞結構與功能、生物器官系統等展開。通過人工智能軟件，輸入“針對生物體的結構與功能設計教學問題鏈”的指令，軟件會即時輸出“引入性問題鏈\"\"遞進式問題鏈(植物細胞)\"\"遞進式問題鏈(動物細胞)\"\"探究性問題鏈(生物體結構與功能關系)\"四個方面的問題。其中，在細胞膜方面，軟件提出“細胞膜：動物細胞膜的主要功能是什么？它如何控制物質的進出？\"等問題，為教師問題設計提供了豐富素材。

(二)提供更多典型案例素材

為激發學生的思考能力與社會責任意識，需圍繞生物與環境、生物與社會、生物與人類等主題，提供社會發展對生物多樣性影響的典型案例，引導學生正確看待社會發展與生物圈的關系，學會兼顧二者，并認識人類活動對生物和環境的影響。

以社會發展對生物圈造成的不良影響為例，教師在準備案例素材時，通常需查閱與工業革命相關的內容、圖片，包括蒸汽機的大量應用、燃煤的成分及其影響、人類活動范圍對生物圈的影響等，還需尋找由此導致的生物圈惡化的典型案例。這要求教師具備豐富的社會學知識，并投入時間進行材料搜索和問題整理。而通過人工智能軟件，輸入“提供社會發展對生物圈造成的不良影響的案例\"指令，軟件會即時輸出“生物多樣性減少、生態系統破壞、氣候變化、資源過度利用\"四個方面的影響。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、倫敦煙霧事件、水俁病事件三個典型案例的具體介紹，極大地方便了教師準備典型案例素材。

(三)提供符合“問題鏈\"的特定圖片

生活實例是學生學習生物學知識的重要途徑。教師可利用生活實例創設問題情境，引導學生從身邊現象入手，發現問題、提出問題并解決問題。但符合課程內容與“問題鏈\"設計的特定情境圖片較難尋找。

例如，種子的萌發對學生而言較為枯燥，學生對種子萌發所需的環境條件、自身條件、萌發過程等缺乏直觀體會，其中給種子澆水是利于教學講解的情境。然而，通過網絡搜索引擎難以查詢到給種子澆水的實景照片。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以及配合教材內容進行講解。

(四)設計多樣化的趣味實驗活動

生物學是一門以實驗為基礎的自然科學。實驗是學生獲取知識、檢驗知識、鞏固發展知識、進行知識創新的重要手段。教師可結合實驗活動設計\"問題鏈”，引導學生在實驗中觀察現象、分析數據并得出結論，使他們直觀感受生物學的奧秘，提高實驗技能與探究能力。

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

(五）輔助進行課后評價

每堂課教學結束后，教師應根據學生在課堂上的反應，包括課堂表現、回答問題的情況、提出的新問題等，及時對“問題鏈\"進行反饋和調整。人工智能能夠幫助教師進行更精準的教學評估。教師可通過語音實時交互或錄制課堂音頻，人工智能軟件分析學生在課堂上對“問題鏈\"的反應情況，生成評價數據，進而生成每個學生的個性化學習報告，涵蓋學生的回答正確率、理解程度、難度評價及存在的問題等，這有利于教師根據評價結果更有針對性地制訂下一步教學計劃，提高\"問題鏈\"教學效果。

五、學校對教師使用人工智能的保障策略

(一)強化教師“問題鏈\"教學能力培訓

學校應著力提升自身培訓的專業水平與組織能力，進一步充實\"問題鏈\"教學方法的培訓內容，并拓展多元化的培訓模式。例如，學校可組織教師參與校外集中培訓活動，搭建教學展示與交流平臺，為教師提供豐富多樣的培訓途徑，充分滿足教師對“問題鏈\"教學方法的學習需求。

(二)優化\"問題鏈\"問題設計質量

“問題鏈\"中的問題設計是實施有效提問的核心要素，是推動學生主動思考的關鍵動力。在設計過程中，教師應科學合理地設置主問題，引導學生深入思考，使其能夠順利進入“問題鏈\"的邏輯脈絡，進而促進學生對重要問題、中心問題及關鍵問題的理解與掌握。

（三）引導教師合理應用人工智能技術

眾多研究表明，人工智能在初中生物“問題鏈\"教學中已得到積極應用，并顯著提升了教學效果與效率。鑒于此，學校應主動為教師提供人工智能相關的學習資源，鼓勵教師積極運用人工智能技術。同時，教師需清晰認識到人工智能技術的局限性，特別是在資源來源可靠性、資料準確性、圖片自然度等方面加強人工審核，確保人工智能生成內容的真實性與準確性，保障教學內容的科學性與可靠性，避免出現違背自然規律的內容，切實提升人工智能生成內容的質量。

（四）為教師配備充足的教學資源與教具

在\"問題鏈\"教學設計過程中，教師需查閱大量資料并制作相關教學材料。學校可通過充實圖書室藏書、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，為便于教師依據教學目標和“問題鏈\"設計開展實驗教學，學校應豐富實驗室教具配備，助力教師開展多樣化的科學實驗活動，增強\"問題鏈\"課堂教學的實效性。

六、結語

人工智能在初中生物\"問題鏈\"教學中展現出巨大的潛力與優勢，對在初中生物教學中提升學生的核心素養發揮著重要作用。然而，需清醒認識到人工智能技術的局限性，秉持適度、合理的應用原則。如需確保人工智能生成內容的真實性與適用性，同時思考如何避免學生因過度依賴技術而產生過度模仿行為，這些問題都有待后續進一步深入探討。

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