Формирование естественно-научной грамотности на уроках биологии с помощью искусственного интеллекта

Автор: Петрюк Татьяна Васильевна

Организация: ГБОУ СОШ №10 г.о. Кинель

Населенный пункт: Самарская область, г. Кинель

Введение

В современном мире, пережившем бум цифровизации и гибридного обучения, традиционные методы преподавания биологии часто не успевают за вызовами времени. Естественно-научная грамотность — это не просто сумма знаний, а способность критически мыслить, работать с данными и принимать осознанные решения в областях, связанных с наукой и технологиями, от генной инженерии до экологии.

Искусственный интеллект становится ключевым союзником учителя в этой задаче. Это не просто модный тренд, а мощный педагогический инструмент, способный персонализировать обучение, визуализировать сложные процессы и сместить акцент с запоминания фактов на исследование и открытие в условиях, когда поток информации достиг невиданных масштабов.

Как искусственный интеллект помогает формировать естественно-научную грамотность на уроках биологии?

1. Персонализация обучения и работа с гипотезами

Вместо того чтобы давать всем ученикам один и тот же лабораторный практикум, искусственный интеллект позволяет создать виртуальную среду для проверки собственных гипотез.

Пример: Тема «Влияние факторов среды на рост растений».

С искусственным интеллектом ученики используют не только симуляторы (Labster, PhET), но и платформы с адаптивным искусственным интеллектом. Они могут за несколько минут проверить, как на рост виртуального растения влияет не только свет, но и концентрация CO₂, температура, влажность, тип почвы. Система мгновенно обрабатывает их «запрос» и выдает результат в виде графиков и диаграмм, а также может автоматически подбирать следующее задание исходя из успехов ученика.

Учащиеся не просто видят один исход, а учатся выстраивать причинно-следственные связи, анализировать данные и формулировать выводы на основе множества переменных — ключевой навык естественно-научной грамотности.

2. Анализ и интерпретация реальных научных данных

Биология сегодня — это наука о данных. Современные исследования, от геномики до мониторинга биоразнообразия, генерируют огромные массивы информации.

Пример: Тема «Генетика и эволюция».

Учитель может дать ученикам доступ к упрощенным базам данных, включая базу данных AlphaFold, где опубликованы предсказанные искусственным интеллектом, структуры почти всех известных науке белков. Учащиеся могут визуально сравнить структуру белка-шипа коронавируса с белком вируса гриппа. Проанализировать, как мутация в гене, связанном с наследственным заболеванием, меняет трехмерную структуру белка.

Школьники учатся работать с реальными научными данными, которые используются учеными по всему миру, интерпретировать визуализации и делать выводы, как настоящие ученые-биоинформатики.

3. Развитие критического мышления и медиаграмотности

Одна из главных угроз сегодня — это дезинформация, в том числе созданная с помощью самого искусственного интеллекта.

Пример: Тема «Иммунная система. Вакцинация».

Учитель предлагает ученикам проанализировать несколько статей в интернете о вакцинации — как научных, так и псевдонаучных. Затем с помощью искусственного интеллекта-ассистентов (ChatGPT, Claude) и браузерных расширений для проверки фактов ученики могут:

проверить достоверность источников и авторов. Выявить логические ошибки и эмоциональные манипуляции в аргументации. Сгенерировать научно обоснованный контраргумент на миф, используя авторитетные базы данных (например, PubMed).

Учащиеся развивают навык отличать факты от мнений, проверять источники и строить аргументацию на доказательствах в условиях, когда доверять внешней информации становится все сложнее.

4. Создание интерактивных диалоговых систем и 3D-моделей

Сложные биологические процессы, такие как фотосинтез, клеточное дыхание или работа синапса, трудно представить в статичном учебнике.

Пример: Тема «Строение и функции клетки».

Ученики могут использовать чат-бота, «заточенного» под роль «гида по клетке». Они задают ему вопросы: «Что будет, если рибосома перестанет работать?», «Покажи, как ATP синтезируется в митохондрии?». ИИ дает развернутый, адаптированный ответ.

Генеративные ИИ (например, на базе DALL-E 3 или Midjourney) могут создавать по текстовому запросу 3D-модели органов, вирусов или экосистем, которые можно «осмотреть» со всех сторон в VR-очках.

Абстрактные понятия становятся осязаемыми и понятными, что углубляет концептуальное понимание материала.

Практические шаги для учителя

1. Начните с малого: не обязательно внедрять сложные системы. Используйте бесплатные симуляторы или встроенные «умные» помощники в цифровых образовательных средах (Яндекс.Учебник и др.).

2. Определите педагогическую цель: четко решите, какой аспект естественно-научной грамотности вы развиваете (интерпретация данных, формулирование гипотез, аргументация). Искусственный интеллект — средство, а не цель.

3. Обучайте цифровой гигиене и этике: объясните ученикам ограничения искусственного интеллекта. Он может ошибаться, генерировать «галлюцинации», а его использование в биологии поднимает важные этические вопросы (например, в области генетики). Данные системы всегда нужно проверять.

4. Фокусируйтесь на деятельности: постройте урок вокруг проблемного вопроса («Как остановить следующую пандемию?»), а искусственный интеллект используйте как инструмент для поиска и анализа информации.

5. Используйте искусственный интеллект для создания проектов: предложите ученикам с помощью генеративного искусственного интеллекта создать свою собственную образовательную игру, комикс или сценарий видео по теме урока, что развивает метапредметные навыки.

Заключение

Интеграция искусственного интеллекта в уроки биологии — это закономерный шаг в эволюции образования, отвечающий вызовам пост-пандемийного мира. Она позволяет трансформировать учебный процесс из пассивного усвоения информации в активное, увлекательное исследование, максимально приближенное к работе современного ученого. Используя искусственный интеллект как помощника, «цифровую лабораторию» и инструмент для критического мышления, мы можем воспитать не просто знающих учеников, а грамотных, мыслящих и ответственных граждан, способных ориентироваться в сложном мире и принимать научно обоснованные решения о своем здоровье и будущем планеты.

Опубликовано: 05.11.2025