未來已來，地理教學數字化轉型的可實現愿景

朱雪梅

摘要：在國家教育數字化轉型戰略背景下，地理教育必將迎來全方位的生態重構。以地理教學框架展望未來，基于互聯網、大數據、人工智能等技術的深度融合，地理教學可實現重大轉變：教學理念從教師教學為中心轉向學生學習為中心，教學工具從電腦演示課件轉向多模態數字云平臺，教學媒介從印刷紙媒教材轉向人機互動數字教材，教學方式從線下探究轉向“雙螺旋交互”混合式，教學評價從紙筆測試為主轉向數據驅動精準反饋。由此實現地理育人模式從單向傳輸式向“教學評研管”融合式的轉型。

關鍵詞：地理教學；數字化轉型；“教學評研管”融合

2022年全國教育工作會議明確提出要實施國家教育數字化戰略行動，這是我國在數字地球時代建設現代化教育強國的戰略規劃與行動部署，具有創新性與先導性作用，將大大加快未來學校智慧教育新生態的構建，有力地促進學校教育的轉型變革。在這場教育轉型變革中，地理教育必將迎來育人生態的全方位重構。實際上，伴隨《教育信息化2.0行動計劃》的實施，互聯網、大數據、人工智能等技術已經悄然滲透進地理教育的方方面面。回望與展望，基于數字技術的未來地理教學框架可預期、可實現。

一、地理教學理念：從教師教學為中心轉向學生學習為中心

堅持立德樹人教育根本任務，培養學生地理核心素養，是地理教育的本質追求，是不會因技術改革而變化的地理育人目的。但是，地理教學與數字技術的融合發展卻會深刻改變傳統的育人理念。自17世紀中葉夸美紐斯提出在學校設置獨立的地理課程以來，盡管地理學的知識與方法日新月異，但學校地理教學的理念并未發生根本性改變，那就是以教師教學為中心傳授地理學知識與技能的設計思想一脈相承，教師習慣于按照預設的教學計劃“傳道、受業、解惑”。究其根源，乃是教育技術不足以支持地理教學扭轉業已形成的教師供給型育人方式。

現在，數字技術的教育應用使得學習突破傳統學校限制，正改變著人們的學習方式和傳統的教育組織形式；學生可以根據學習特點和進程安排自主學習、碎片化學習和移動學習等[1]。因此，依托數字技術構建地理教學新生態，讓學生依據數字畫像開展精準化、個性化、定制化的地理學習活動，才能真正實現以學生學習為中心的理念。

初高中地理課程標準強調信息技術的應用。如《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“高中新課標”）在基本理念部分指出，要“充分利用地理信息技術，營造直觀、實時、生動的地理教學環境”。這種基于技術的環境能夠切實改變學生的認知方式。以哲學家波普爾的“三個世界”理論來解釋地理教學理念的轉變，是一個很有趣的發現。他將世界上所有的現象按共存方式分為物理世界（簡稱世界1）、精神世界（簡稱世界2）和客觀知識世界（簡稱世界3）。世界1由客觀世界的一切物質及其各種現象構成；世界2是人的精神或心理的主觀世界；世界3是一切人類精神產物的世界，包括反映客觀物質的精神內容或人造產品。

可以這么理解，地理教學對象中客觀的地理環境屬于世界1的范疇，地理育人目的——學生地理核心素養的培養屬于世界2的范疇，而所有地理教學的工具、技術、資源則屬于世界3的范疇。那么，地理教學過程實際上是為了打通這三個世界，通過“地理環境—教學法—數字技術”的耦合，創設人機協同的深度學習情境，打造以培養學生地理核心素養為核心的教學新模式是數字化轉型的本質追求。因此，世界3的快速發展將有利于世界2更加豐盈。

二、地理教學工具：從電腦演示課件轉向多模態數字云平臺

高中新課標在教學與評價建議部分提出：“借助大數據、人工智能、‘互聯網+等信息技術的學習，是面向未來的學習方式之一，為學生提供自主學習、探究學習和合作學習的開放空間，促進地理學習的拓展和深入。”這種開放空間的建構必定是地理科學知識、教學知識與技術知識的融合，特別是借助虛擬現實技術可營造沉浸式地理環境，幫助學生獲得真實的互動視角，讓地理知識在技術加持下“活”起來，通過具身認知體驗，獲得臨場感，甚至可解決實際地理考察都難以解決的難題。例如，谷歌地球通過虛擬的“世界游戲”，讓教師與學生在課堂上或家里均可開展令人驚奇的地理探索活動，如測量地球上任意兩個地點之間的距離[2]。2020年1月，筆者從波士頓自駕游，從東向西橫穿全美到達洛杉磯，谷歌地球就是貼身的“導游”，或者說是最好的“地理教師”。它利用虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR），提供了許多模擬探險活動。筆者曾置身科羅拉多大峽谷的懸崖之上，打開谷歌地球的模擬飛行器，從崖頂俯沖到谷底，近距離觀察色彩斑斕的古老地層，真的是一種奇妙的感受。

回望20多年來地理網絡教學的改革歷程，從技術應用工具看，大致經歷了利用 FrontPage制作網絡課件、借助西方國家的Moodle與Blackboard等教學平臺構建在線課程、自主研發SPOC云平臺的三個探索時期。有學者指出，教育數字化轉型的關鍵驅動要素是數據，易用、可用、好用的數字教學平臺和工具的廣泛采納是數據采集基礎，平臺的互操作性是基本保證[3]。那么，好用的學習平臺究竟能夠提供哪些功能？以本團隊自主研發的“地理云課堂”SPOC平臺為例，它是一個基于信息加工理論、建構主義學習理論，融合互聯網、人工智能、虛擬現實、云計算、大數據等技術的開放的、共建共享的虛擬學習空間。

“地理云課堂”SPOC平臺著力實現“教、學、評、研、管”五位一體化功能，如圖1所示，可虛擬地理現實環境，集視頻、動畫、文本、游戲、題庫等多模態資源，通過直播、討論、問答、筆記、測評等功能，開展“師—機—生”多維互動，從而突破時空限制，滿足因材施教、個性化學習與測評需求。

教學功能：平臺能夠提供模塊化的教學框架，基于課程目標引領備課、上課、討論、教研成果分享，進行班級與小組管理，開展學業水平測評與在線批閱，建立執教者的管理空間。

學習功能：學生的學習是基于項目式任務驅動的混合式學習。平臺能夠記錄學生的學習時間、內容、軌跡、社交方式、測試信息等數據，通過學習日志的數據挖掘，建立學習者個性化的認知圖譜。

教研功能：教師可將循環跟進式的行動研究貫穿教學的全過程，通過集體備課后再進行二次備課，形成個性化的數字課程與教學空間。

測評功能：平臺是數據驅動的信息采集與決策咨詢系統，通過應用層采集教與學的表現性行為信息與數據，經過云計算與分析，通過展示層呈現定量與定性相結合的可視化評估結論，為教師教學決策提供實證。

管理功能：教師對自己的課程、課堂是基于數據的虛擬空間管理，可形成自主的數字課程庫；學生如果有終端，可對課程學習日志進行數字化管理；管理者可基于全程性教學大數據進行精準教學決策。

展望未來，“地理云課堂”SPOC平臺的升級改造需要運用元宇宙技術，接入開源的GIS制圖軟件、沉浸式的虛擬場景與地理模擬實驗，為學生提供開展創造性活動的人機互動空間。

三、地理教學媒介：從印刷紙媒教材轉向人機互動數字教材

教育數字化的轉型意味著數字教材建設將得到大力推進，中小學數字教材國家標準已于2022年11月正式實施。可以說，數字教材是自印刷術發明以來，教學媒介領域發生的顛覆性變革。關于數字教材，并沒有權威的概念定義，較早的界定是指“集合了教科書、音聲、靜物畫、動畫和影片等多種表達方式（多媒體）的信息形態的教材”[4]，較新的界定是指多要素的網絡化表達，如“從表達要素來看，‘網頁不僅可以嵌入文字、圖畫、色彩等‘靜態視覺表達符號，還可以嵌入音頻、視頻等‘動態表達要素，以及VR、游戲等動態、交互、結構化表達元素，還有測驗、作業、討論等‘動作按鈕要素。從內容編排和組織結構看，網頁可以采用超鏈接的方式，以網狀結構來編排和組織內容”[5]。

實際上，地理數字教材建設已得到高度重視，積累了一些寶貴經驗。高中新課標在教材編寫建議部分提出：“配合傳統紙質教材，充分利用信息技術手段，為學生學習提供豐富多樣的數字化地圖、音頻和視頻資源，實現紙電聯動，使地理教學更直觀、生動，學習更有效。鼓勵建設基于網絡的數字平臺，為學生地理學習提供一站式問題解決方案?！薄读x務教育地理課程標準（2022年版）》也提出：“嘗試研制與信息技術深度融合的新型教科書……實現紙質教科書數字化，促使地理教學更直觀、生動，提升學生的學習興趣和學習效果。”

依然以“地理云課堂”SPOC平臺為例，它嵌入了與地理學科相關的高中課程、初中課程、校本課程、博雅教育、教師教育五大類數字課程資源，是融合文字、動畫、視頻、探究任務、虛擬實驗、闖關游戲、測評題庫等11類形態的知識圖譜，注重跨學科資源整合，體現項目化、個性化、開放性、交互性等特征，為學生提供可自主選擇學材的“課堂學習超市”，也為自定義學習進程、展示學習成果、評估學習質量提供保障。它能夠讓學生建筑自己的學習空間，形成個性化、自適應的數字課程庫。此外，借助大數據、人工智能等技術的篩選、挖掘與分析，可預測學生的學習結果及偏好，及時推送有針對性的學習資源包，從而實現精準教學。

可以想象，未來的師生關系將會因數字教材的不斷完善而被重新界定，自定義的虛擬教師可能成為學生親密的家庭教師，真實世界的教師可能通過數字課程真正做到桃李滿天下。

四、地理教學方式：從線下探究式轉向“雙螺旋交互”混合式

從教學方式來看，在大班授課制形態下，物理教室中發生的地理教學從某種程度上說就是師生面對面互動對話的過程。即使是新課程改革倡導的自主學習、合作學習、探究學習，也依然囿于教室的束縛，并不能真正實現因材施教。現在，基于地理學科的SPOC平臺、數字資源、軟件工具等構成的數字化教學生態環境，地理課堂教學形態正在發生改變。美國現代語言協會提出“數字教學法”這個新概念，指出數字教學法有三個關鍵詞，即教學構件、分叉和重混，并認為在數字化時代，不使用數字教學法的教師是不負責任的[6]。當然，數字教學法的理論框架及教學模式尚不明晰，有待進行深入研究。

基于SPOC平臺的教學需要重新審視原有物理空間的課堂，因為師生借助平臺的互動交往打破了教與學的時空界限，移動互聯網使教與學隨時隨地都有可能發生，虛實結合的對話空間將以學生為中心形成個性化的移動課堂。因此，未來地理課堂的時空界限將是模糊的。

需要澄清的是，完全任由學生自主安排的在線學習不可能成為未來學校的主要教學方式，因為它存在效率低下、完課率低、學習目標不明確等問題。基于SPOC平臺的線上自主探索與線下互動研討相結合的混合式教學必將成為未來學校課堂教學的主要方式，它是數字化教學區別于傳統班級授課制的顯著特征。

在此，筆者提出“雙螺旋交互”混合式教學模型，如圖2所示，按照“線上—線下—線上、課前—課中—課后、引導—內化—創造”的組織邏輯協助學生開展自適應的探究性學習。該模型中，“雙螺旋”指依循項目式教學原理開展的教師活動與學生活動的相互協作，并將數字化資源、知識與素養目標、學業質量測評標準嵌入平臺，在平臺“教學評研管”功能的支持下，實現師生線上與線下的人機交互、知識建構與素養培育的目標交互，以及線上虛擬教室學習與線下真實教室學習的融合。

以時間軸建立混合式教學流程，大致分三個階段：一是課前虛擬教室的先行探索，學生在教師發布的任務驅動下開展自適應學習；二是課中真實教室的協作研討，在師生面對面的交往中借助平臺開展對話、分析、討論、實驗、創作、評估等活動；三是課后虛擬教室的鞏固創新，在測評任務驅動下借助平臺展示生成性學習成果。

從學習認知理論看，基于“地理云課堂”SPOC平臺的混合式教學更有利于項目式學習的實施與管理，因為它能夠完整地呈現項目式學習的全過程?？梢詫㈨椖渴綄W習大致分為明確探究項目、設計項目研究方案、引入知識原理與學習素材、開展項目探究活動、展示項目研究成果、交流與評估項目質量、改進與完善項目成果七個步驟，SPOC平臺則是項目式學習的良好載體，它使每一個環節的結果都能進行可視化表達。如教學“氣象災害”一課時，教師可將制作氣象災害宣傳海報作為項目任務，提供多模態的數字資源，分小組探究臺風、寒潮、洪澇、干旱等不同類型的災害，并讓學生將作品上傳至學習平臺分享。在此過程中，學生基于虛擬現實環境，綜合運用相關知識與方法制作海報，有效地提高了地理核心素養。

五、地理教學評價：從紙筆測試為主轉向數據驅動精準反饋

長期以來，地理教學的效果主要通過傳統的紙筆測試進行評價。這種評價往往是經驗式分析，缺少對數據的深度挖掘，也未形成持續采集大數據的機制和方法?，F在，大數據、云計算、區塊鏈等技術可跟蹤采集學生學習數據，進而構建具有“標識特征”的學習模型，描繪個體和群體的學習信息全貌，分析教學實施現狀，為師生調整教與學的方法提供證據[7]。實際上，數字化評價也是對《深化新時代教育評價改革總體方案》要求“改進結果評價、強化過程評價、探索增值評價、健全綜合評價”的積極響應。

日益擴展的數字化地理教學環境，支持打通教學過程中的各級各類數據，將教師與學生的行為過程和關系賦值量化，形成基于數據的采集、處理、分析、反饋與決策，從而實現精準教學。支持數字化地理教學評價的數據大致有三大來源：一是教學過程中由移動終端與應用平臺直接捕獲的數據；二是通過語義分析、行為分析形成的智能化數據；三是源自在線作業、檢測等生成的考試分數。通過對這些數據的綜合分析，教師能夠對學生的學習表現與教學效果給予可視化反饋。

當前，與地理教學評價直接關聯的在線平臺還較少，但可以預測，其發展前景非常廣闊，一定可以成為學校教學的延伸。例如，我們嘗試將地理核心素養測評指標體系嵌入“地理云課堂”SPOC平臺，將學生學習過程中的行為表現、知識建構、思維習慣與測評成績等大數據與地理核心素養指標建立關聯，并與全體學習者數據進行比照，計算個體的核心素養測評指數，提供可視化的地理核心素養評價報告與地理核心素養發展報告。隨著學習課程的累進，各項測評指數動態更新，對學生地理學業質量進行即時反饋，從而體現評價的過程性與增值性特征。

可以相信，基于“教學評研管”一體化教學理念，未來的地理教學評價一定是與教學活動緊密結合的過程，是基于數據分析與決策的過程，是促進學生地理核心素養與教師教學素養不斷提升的過程。數字化、個性化、可視化、智能化將成為新時代地理教學評價的顯著特點。

歸納前述，地理教學的數字化轉型需要融合情境認知理論、建構主義學習理論、深度學習理論、信息加工理論、項目式教學原理，改變傳統的知識傳輸式育人模式。在此，筆者提出建立“一核兩翼五位一體線上線下融合育人模式”，如圖3所示。其中，“一核”指立德樹人核心育人目標；“兩翼”指在線學習云平臺、數字化云課程資源兩項育人載體；“五位一體”是指教學、學習、評價、教研、管理五項育人行為要素在技術的支持下，實現物理空間與虛擬空間的相互融合、教師與學生的相互促進，最終共同指向學生地理核心素養提升。

總之，數字時代的到來，昭示著地理教學的變革勢在必行，系統化重構地理教學的智能化育人新生態已經迫在眉睫。廣大地理教師唯有擁抱數字化轉型，增強數字意識，構筑數字思維，提升數字技術應用能力，才能適應新時代的育人需求。

注：本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃2021年度重大課題“未來學校建設研究”（項目編號：A/2021/05）及國家新聞出版署出版融合發展（人教社）重點實驗室、人民教育出版社人教數字教育研究院2021年度規劃重點課題“基于SPOC平臺的在線教學評價模式的研究”（項目編號：RJA0521003）的階段性研究成果。

參考文獻

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[7] 李鋒，顧小清，程亮，等.教育數字化轉型的政策邏輯、內驅動力與推進路徑[J].開放教育研究，2022（4）：93-101.

（作者系南京師范大學教師教育學院教授、數字化教育評價研究中心主任、地理教育研究中心副主任）

責任編輯：孫建輝