Опыт использования ИИ в работе учителя биологии

Автор: Трусова Светлана Викторовна

Организация: МБОУ «Школа №127»

Населенный пункт: Нижегородская область, г. Нижний Новгород

В условиях стремительного технологического прогресса искусственный интеллект с каждым днем все глубже проникает в различные сферы нашей жизни, и образование не является исключением. Современные образовательные процессы сталкиваются с новыми вызовами, требующими от учителей и учреждений гибкости и инновационного подхода. В данной статье мы рассмотрим, как ИИ способен преобразить образовательную среду, сделав ее более адаптивной, инклюзивной и эффективной.

Технологии ИИ открывают перед нами уникальные возможности: от персонализированного обучения, позволяющего каждому учащемуся развиваться в собственном темпе, до автоматизации оценки знаний и оперативного предоставления обратной связи. Эти изменения создают важные предпосылки для улучшения качества образования, а также для повышения мотивации и вовлеченности студентов в процесс обучения.

Технологии ИИ учитель может использовать на всех этапах работы: и во время подготовки к уроку, и на всех этапах урока. Далее я хотела бы привести примеры использования технологий ИИ в своей работе.

На этапе подготовки к уроку с помощью искусственного интеллекта можно сгенерировать адаптивный плана урока. Для этого вводится промт, содержащий тему, уровень класса и время 40 минут. Тема «Жизнедеятельность клетки», класс 6-й, базовый уровень, время 40 минут

Цели:

- Образовательная: сформировать представления о том, что такое клетка, её функции (питание, дыхание, выделение, рост, движение, раздражимость, размножение) и роль органоидов (мембрана, цитоплазма, ядро, митохондрии, пластиды, вакуоли, рибосомы).

- Развивающая: развивать навыки наблюдения, сравнения, логического рассуждения и работы в паре.

- Воспитательная: воспитывать интерес к биологии, ответственное отношение к учебной работе.

Ключевые понятия

- клетка

- органоиды

- клеточная мембрана

- цитоплазма

- ядро

- митохондрии

- пластиды (в т.ч. хлоропласты)

- жизненные процессы клетки: питание, дыхание, выделение, рост, размножение, раздражимость

Структура урока и активности

1) Вступление (5 минут)

- Приём мотивации: показать яркую картинку листа и клетки под микроскопом (или слайд). Задать вопрос: «Почему лист зелёный и как растения получают энергию?» — цель вызвать интерес.

- Краткое целеполагание: сообщить, что изучим, из чего состоит клетка и какие процессы в ней происходят.

- Ожидания: ученики формулируют по одному слову, что, по их мнению, происходит в клетке (устно, 2–3 ответа).

2) Основная часть (28 минут)

A. Объяснение и демонстрация (10 минут)

- Кратко и просто объяснить строение клетки: мембрана (защита, контроль веществ), цитоплазма (среда), ядро (управление), митохондрии (энергия), пластиды (питание у растений), вакуоли (запас, поддержание тургора), рибосомы (синтез белка).

- Показать схему клетки (плакат/слайд) и сопоставить органоиды с понятными аналогиями (мембрана — ворота, ядро — директор, митохондрии — электростанция).

B. Практическая активность в парах — «Собери клетку» (12 минут)

- Раздать карточки с названиями и краткими функциями органоидов + контур клетки на бумаге.

- Задача: расположить карточки на контуре, подписать функции и отметить, какие процессы обеспечивают эти органоиды (питание, дыхание, размножение и т.д.). Учитель проходит по ряду, подсказывает.

- Дополнительно: один ученик в паре объясняет другому роль митохондрий — развивает устную речь.

C. Мини-обсуждение выводов (6 минут)

- Попросить 3–4 пары показать свою схему и коротко объяснить выбор расположения и функций.

- Учитель исправляет ошибки, выделяет ключевые моменты.

3) Рефлексия (7 минут)

- Индивидуальное задание (3–4 минуты): кратко записать на стикере или в тетради ответы на вопросы: «Какая органоида отвечает за энергию?» и «Назовите 2 жизненных процесса клетки». Поставить знак + если всё понятно, ? если есть вопросы, − если непонятно.

- Обсуждение результатов (3 минуты): выборочная проверка ответов, выводы учителя, указание домашнего задания: выучить ключевые понятия и подготовить один пример жизненного процесса клетки из жизни (1–2 предложения).

Оценочные критерии

- Знание терминов (максимум 3 балла)

- 3 б.: правильно названы все ключевые органоиды (мембрана, цитоплазма, ядро, митохондрии, пластиды, вакуоли, рибосомы)

- 2 б.: названы 4–6 органоидов

- 1 б.: названы 1–3 органоида

- Понимание функций (максимум 4 балла)

- 4 б.: корректно описаны функции трёх и более органоидов и связаны с жизненными процессами

- 2–3 б.: описаны функции 1–2 органоидов верно

- 0–1 б.: существенные ошибки или отсутствие ответов

- Участие в парной работе и объяснение (максимум 2 балла)

- 2 б.: активное участие, ясное объяснение роли хотя бы одного органоида партнёру

- 1 б.: участие минимальное

- 0 б.: отсутствие участия

- Рефлексия и домашнее задание (максимум 1 балл)

- 1 б.: правильно выполнены рефлексивные вопросы и записано адекватное домашнее задание

Итоговая шкала (макс. 10 баллов)

- 9–10 Отлично

- 7–8 Хорошо

- 5–6 Удовлетворительно

- 0–4 Ниже ожиданий — необходима дополнительная работа

Подсказки для дифференциации

- Для слабых учеников: дать карточки с картинками органоидов и краткими подсказками функций.

- Для сильных: предложить объяснить, как изменение работы митохондрий повлияет на жизнедеятельность клетки или придумать аналогию для каждой органоиды.

Материалы

- Схема клетки (плакат/слайд), карточки с органоидами и функциями, стикеры/тетради, наборы для парной работы. Далее представлены карточки для печати. Каждая карточка — самостоятельный прямоугольник, можно распечатать и разрезать. Даны карточки трёх типов: Органоиды, Функции, Примеры. Всего 18 карточек (6 органоидов × 3 типа). Для удобства добавил короткие подсказки для слабых учеников и вопросы для сильных.

1. Карточки Органоиды

• Ядро

Кратко: содержит ДНК, управляет работой клетки.

Подсказка: где хранятся «инструкции» клетки?

Вопрос для сильных: как нарушение ядра повлияет на деление клетки?

• Митохондрии

Кратко: производят энергию (АТФ) в процессе дыхания.

Подсказка: «электростанция» клетки.

Вопрос для сильных: почему в мышцах много митохондрий?

• Хлоропласты

Кратко: в растительных клетках проводят фотосинтез, дают зелёный цвет.

Подсказка: нужен свет, вода и CO₂.

Вопрос для сильных: что будет с растением в темноте?

• Клеточная мембрана

Кратко: защищает клетку и регулирует вход/выход веществ.

Подсказка: «ворота» клетки.

Вопрос для сильных: как мембрана пропускает воду, но не крупные молекулы?

• Цитоплазма

Кратко: полужидкая среда, где «плавают» органоиды и идут реакции.

Подсказка: место для химических процессов.

Вопрос для сильных: какие процессы идут в цитоплазме?

• Вакуоль

Кратко: крупная в растительных клетках, хранит воду и вещества, поддерживает тургор.

Подсказка: «склад» и резервуар воды.

Вопрос для сильных: как вакуоль влияет на упругость листа?

2. Карточки Функции

• Питание

Кратко: получение и использование веществ для роста и энергии.

Пример подсказка: корни впитывают воду и минеральные вещества.

Вопрос для сильных: чем питаются гетеротрофы и автотрофы?

• Дыхание

Кратко: процесс получения энергии путём расщепления органических веществ с участием кислорода (в клетках — митохондрии).

Подсказка: АТФ — «энергетическая валюта».

Вопрос для сильных: в чем разница между внешним и клеточным дыханием?

• Размножение

Кратко: образование новых клеток или организмов (митоз, мейоз, деление)

Подсказка: рост ткани — следствие деления клеток.

Вопрос для сильных: как деление клеток связано с восстановлением тканей?

• Выделение

Кратко: удаление продуктов обмена веществ (например, CO₂, мочевина).

Подсказка: почки и лёгкие помогают организму, а клетка — выгружает отходы через мембрану.

Вопрос для сильных: как клетка выводит избыток ионов и воды?

• Раздражимость

Кратко: реакция клетки на раздражение (свет, химические вещества, температура).

Подсказка: движение к свету у растения — пример.

Вопрос для сильных: какие сигнальные молекулы участвуют в реакции клетки?

• Рост

Кратко: увеличение размера и числа клеток, накопление веществ.

Подсказка: рост корня при благоприятных условиях.

Вопрос для сильных: как связаны рост и деление клеток?

3. Карточки Примеры

• Лист салата — фотосинтез

Кратко: клетки листа содержат много хлоропластов и производят сахар при свете.

Связь с органоидами: хлоропласты, вакуоль (запас воды).

Вопрос для сильных: почему лист становится вялым при недостатке воды?

• Мышечная клетка — много митохондрий

Кратко: для сокращения нужно много энергии, поэтому митохондрий больше.

Связь с органоидами: митохондрии, рибосомы (синтез белков для мышечных волокон).

Вопрос для сильных: как усталость связана с недостатком кислорода?

• Корень растения — всасывание воды

Кратко: клетки корня всасывают воду и минералы; есть клеточная мембрана и корневые волоски.

Связь с органоидами: мембрана (транспорт), вакуоль (хранение воды).

Вопрос для сильных: как корень создаёт градиент для всасывания?

• Дрожжи — быстрое размножение

Кратко: одиночные клетки, размножаются путём почкования или деления.

Связь с органоидами: ядро (контроль деления), рибосомы (синтез белка).

Вопрос для сильных: как температурный режим влияет на размножение дрожжей?

• Клетка печени — детоксикация

Кратко: печёночные клетки участвуют в преобразовании и удалении токсинов.

Связь с органоидами: гладкий эндоплазматический ретикулум (детоксикация), митохондрии (энергия).

Вопрос для сильных: какие органоиды помогают в обезвреживании ядов?

Инструкция по печати и использованию:

- Размер карточки: A6 (выпечатывать 2×3 на листе A4) или по желанию A5.

- На одной стороне печатать название и краткий текст; на обороте — подсказка и вопрос для сильных.

- Для работы в классе: раздать по одной карточке каждого типа на пару (органоид + функция + пример) или перемешать и раздать случайно — учащиеся должны сопоставить.

- Для слабых учеников можно выдавать уже готовые тройки (органоид+функция+пример).

На этапе мотивации и вводной части можно сформировать кейс‑вопрос по актуальной биологической проблеме с 2 уровнями сложности; ученики выбирают уровень. Например в 11 классе на уроке «Человечество в биосфере Земли»: Сегодня человечество столкнулось с серьёзной экологической проблемой – загрязнением окружающей среды мелкими частицами пластмассы, известными как микропластик. Эти крошечные фрагменты находятся повсюду: в океане, почве, воздухе и даже в пищевых продуктах. Из-за своей способности накапливаться в организмах животных и человека, микропластик вызывает тревогу учёных всего мира.

Уровень 1 (средняя сложность):

Предположим, вы экологический исследователь, проводящий изучение загрязнения морей и рек. Вы обнаружили высокую концентрацию микропластика в образцах воды, собранных вблизи крупных городов.

Задание: Обоснуйте два главных фактора, способствующих накоплению микропластика именно в прибрежных зонах городских районов.

Уровень 2 (сложный уровень):

Вы биолог-исследователь, изучаете последствия употребления продуктов питания, загрязнённых микропластиком. Экспериментально доказано, что животные, потребляющие пищу с содержанием микропластика, демонстрируют снижение репродуктивной активности и нарушение иммунной системы.

Задание: Предложите гипотезу о влиянии потребления микропластика человеком на развитие хронических заболеваний и общее состояние здоровья населения Земли.

Запишите свои ответы лаконично и чётко, уложившись в отведённое время. Время подготовки – 2 минуты. В результате вовлечение учащихся с разным уровнем подготовки, быстрый «вход» в тему.

Для основная части урока можно предложить виртуальную практику «Определение условий прорастания семян» (6 класс). Для этого понадобятся: компьютер с выходом в интернет, Онлайн-платформа для моделирования биологических процессов (например, PhET Simulation от University of Colorado Boulder), рабочая тетрадь ученика, уучка, карандаш

План занятия:

I этап. Постановка проблемы (5 мин.)

1. Учитель вводит понятие "прорастание семян": объясняет, что значит прорастание, зачем оно нужно растениям и какие факторы могут влиять на этот процесс.

2. Ставится задача: проверить, какие условия необходимы семенам для быстрого и качественного прорастания.

II этап. Исследование в виртуальном пространстве (15 мин.)

Используя виртуальный симулятор, ученики проводят эксперименты:

Эксперимент 1. Прорастание семян при разной температуре

- Создаем виртуальные условия для трех групп семян: холод (+5°C), средняя температура (+20°C), высокая температура (+35°C).

- Проверяем, какое количество семян проросло спустя заданное время (день).

Эксперимент 2. Необходимость воды

- Рассматриваем три группы семян: сухие семена, умеренно увлажненная среда, сильно влажная среда.

- Сравниваем число проросших семян.

Эксперимент 3. Важность света

- Семена помещаются в условия постоянного света, постоянной темноты и переменной освещенности.

- Оцениваем результаты.

III этап. Обобщение и запись результатов (5 мин.)

1. Ученики фиксируют наблюдения в таблице в рабочем листе.

2. Ответы на вопросы:

- Какие условия оказались наиболее благоприятными для прорастания семян?

- Нужны ли семена постоянному освещению?

- Обязательно ли много воды для прорастания?

IV этап. Заключение и выводы (5 мин.)

Обсудив результаты всей группой, учащиеся делают общий вывод:

Семена лучше всего прорастают при оптимальной температуре (~+20°C), умеренном уровне влажности и отсутствии прямого солнечного света.

Домашнее задание:

Выполнить письменный отчет о проведённой практике, включающий таблицу наблюдений и заключение. В качестве дополнительных рекомендаций можно для повышения интереса добавить элементы игры или соревнования между группами учащихся. Например, объявить конкурс на самую быструю группу, которая первая определит оптимальные условия прорастания семян. Можно использовать современные технологии и при оценивание работ и обратной связи. Это может быть автоматическая проверка лабораторных отчётов, когда учащиеся загружают отчёт, а ИИ оценивает полноту разделов (цель, метод, результаты, обсуждение), указывает пробелы и примеры корректных формулировок. Результатом этого будет быстрая, конструктивная обратная связь; экономия времени учителя. Или во время теста ИИ отслеживает типичные ошибки по теме (напр., путаница митоз/мейоз) и формирует рекомендации для повторного занятия, и мы получаем персонализированное обучение и своевременную коррекцию. Подготовка к рефлексии и домашнего задания открывает множество вариантов. Это и создание индивидуального мини‑плана повторения (после урока с помощью ChatGPT сформировать краткий план для каждого ученика: 5 пунктов повторения, 10‑минутные упражнения и два ресурса (видео/статья). Или генерация творческих домашних заданий. Например: ИИ предлагает альтернативы: эссе для развития критического мышления, комикс о клетке для творческих и практическое задание — мини‑опрос биоты во дворе для любителей полевой работы. Эффект: мотивация через выбор, развитие разных навыков.

В качестве практических советов по внедрению хочется предложить следующее:

- Начинать с малого: один‑два инструмента (план урока и проверка отчётов).

- Всегда проверять выводы ИИ на предмет научной точности.

- Интегрировать ИИ как помощника, а не как замену учителя — сохраняйте живое взаимодействие.

- Ообязательно обучать детей критическому отношению к ответам ИИ: «проверь источник», «почему этот ответ может быть ошибочным».

ИИ полезен на всех этапах урока: от подготовки и мотивации до оценки и рефлексии. При правильном контроле он экономит время, повышает персонализацию и даёт инструменты для развития навыков XXI века, не отменяя ключевую роль учителя как фасилитатора и эксперта. Использование технологий искусственного интеллекта (ИИ) позволяет значительно повысить эффективность уроков биологии, сделать их увлекательными и познавательными одновременно.

1. file0.docx (31,0 КБ)

Опубликовано: 04.09.2025