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摘要：在《“人工智能+教育”行动计划》推进背景下，人工智能正深度重构教育生态。高中生物具有微观抽象、实验探究与生命实践的学科特点，传统情境教学存在形式单一、交互不足、个性化薄弱、探究有限等问题。本文以核心素养为导向，依托建构主义、情境认知与多元智能理论，构建“AI+情境”教学模式，从理论框架、实践路径、典型案例、挑战对策展开探索，助力高中生物核心素养落地。

关键词：高中生物情境教学；AI+情境；核心素养

一、引言

随着教育数字化战略深入实施，人工智能与学科教学深度融合成为必然趋势。高中生物课程以培育四大核心素养为目标，强调学习的情境性、探究性与实践性。传统教学中，微观过程难以直观呈现、实验操作受限、抽象概念理解困难，难以满足素养培育要求。情境教学通过创设真实问题场景，激发学习主动性，促进知识迁移。人工智能凭借虚拟仿真、智能交互、大数据分析、生成式内容等优势，为情境教学提供强大支撑，实现情境可视化、探究个性化、反馈即时化、评价精准化。将AI与高中生物情境教学融合，是破解教学痛点、落实育人目标的有效路径。

二、核心概念与理论支撑

（一）核心概念界定

1.高中生物情境教学：指围绕生物学核心概念与生命规律，结合生活实际、科学史、科研前沿、社会热点创设问题情境，探究场景，以任务链、问题链驱动学习，引导学生在情境中观察、思考、探究、论证、表达，在解决真实问题的过程中建构知识、训练思维、提升探究能力、涵养社会责任，实现知识学习与素养发展统一。

2.AI+情境：以生物学核心素养为目标导向，将人工智能技术与生物情境教学深度整合，构建虚实融合、智能交互、精准适配、动态生成的新型学习情境，形成“情境创设—任务驱动—AI支撑—探究实践—素养评价”的闭环教学模式，实现技术赋能教学、情境激活学习、素养引领目标的协同发展。

（二）理论基础

1.建构主义学习理论  学习并非被动接受信息，而是学习者在一定情境下借助他人帮助、利用学习资源主动建构意义的过程。AI创设的沉浸式、问题化情境，为学生提供“做中学、探中悟”的平台，促进知识主动建构与深度理解。

2.情境认知理论  知识具有情境性，学习只有在真实或近似真实的情境中发生，才能实现有效迁移与应用。AI将微观过程可视化、抽象知识具象化、高危实验安全化，帮助学生在情境中理解生命本质，实现知识向能力与素养转化。

3.多元智能理论  学生在语言、逻辑、空间、动手操作等智能结构上存在差异。AI通过多模态呈现、分层任务、个性化资源、差异化反馈，满足不同认知风格学生需求，尊重个体差异，实现因材施教与多元发展。

三、构建、高中生物“AI+情境”教学模式的现实价值

（一）破解教学瓶颈，提升教学效能

AI将细胞分裂、基因表达等抽象内容转化为3D动态模型，突破时空限制；虚拟仿真实现高危、耗时、微观实验的安全操作，降低成本、提升效率；大数据实时分析学情，实现即时反馈、错题归因与个性化辅导，减轻教师负担，提高课堂效率。

（二）激活学习动力，培育核心素养

借助VR与动态模拟，帮助学生理解结构与功能、进化与适应等生命观念；通过AI数据分析与模型构建，训练科学思维；在虚拟实验中自主设计方案，提升科学探究能力；结合生态保护、健康生活等真实情境，强化社会责任，实现四大素养协同发展。

（三）推动数字转型，促进教师成长

AI赋能促使教师更新理念、提升数字素养，从知识传授者转向情境设计师、探究引导者、素养评价者，推动教学模式创新与专业能力提升。

四、高中生物“AI+情境”教学模式的构建

以核心素养为锚点，构建情境创设—任务设计—AI支撑—素养评价四位一体闭环教学模式，实现技术与教学深度融合。

（一）AI赋能情境创设：打造四类沉浸式场景

依托虚拟仿真、生成式AI、数字人、GIS等技术，构建四类典型情境：

1.微观生命情境：VR/3D还原细胞、分子、基因水平动态过程；

2.科学探究情境：还原科学史实验，数字人模拟科学家对话与探究；

3.生活应用情境：结合健康、农业、医药等真实问题；

4.社会生态情境：模拟生态治理、生物多样性保护、环境污染修复等决策场景。

（二）素养导向任务设计：构建三级探究链

围绕情境设计递进式任务，指向核心素养：

1.基础任务：观察识别、描述过程、理解概念；

2.探究任务：设计实验、分析数据、构建模型、论证观点；

3.应用任务：解决真实问题、提出方案、评估影响、承担责任。

（三）AI全程支撑：实现人机协同育人

1.智能备课：AI辅助生成情境素材、课件、任务单、习题；

2.沉浸式呈现：3D动画、VR/AR、虚拟实验增强直观体验；

3.个性化辅导：智能助教实时答疑、分层推送资源、适配学习节奏；

4.过程性记录：自动采集探究行为、操作步骤、作答数据，形成学习画像；

5.精准化评价：数据驱动诊断薄弱点，实现以评促学、以评促教。

（四）多元素养评价：构建三维评价体系

建立过程性评价+知识评价+素养表现性评价三维体系，全面评价生命观念、科学思维、科学探究、社会责任达成情况，实现教—学—评一体化。

五、典型实践案例

1.基因工程工具：以抗冻番茄培育为主线，AI动态演示酶切与连接，结合虚拟与实物操作，强化结构与功能观，提升探究能力。

2.DNA是主要的遗传物质：AI还原科学史场景与科学家形象，学生自主设计实验，AI实时点评，培养严谨科学思维。

3.细胞分裂：VR进入细胞微观世界，可交互观察分裂过程，深化对遗传与进化本质的理解。

4.湖泊生态治理：GIS构建污染模拟系统，学生制定治理方案，AI动态演示效果，增强生态责任意识。

六、结语与展望

高中生物“AI+情境”教学模式的构建是教育数字化转型与核心素养落地的重要路径。该模式以技术为支撑、以情境为载体、以素养为目标，有效破解传统教学难题，提升育人质量。未来应持续深化技术与教学融合，优化教学模式，丰富实践案例，完善评价体系。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部. 普通高中生物学课程标准（2017年版2020年修订）[S]. 北京：人民教育出版社，2020.

[2] 教育部等五部门.“人工智能+教育”行动计划[Z]. 2026.

本文系黑龙江省教育科学“十四五”规划2025年度规划课题省重点课题《核心素养视域下高中生物“AI+情境”教学模式的实践研究》（课题编号：JJB1425006）的阶段性成果。

李春霞
大庆市东风中学