人工智能時代中學地理教學的機遇、挑戰與進路

肖麗梅 馮冰 李詩涵 陳展圖

摘 要：探尋人工智能背景下地理教學“數智化”轉型的發展趨向是有效推進“AI+地理教學”實踐的重要前提。人工智能在地理教學資源共享、模式變化、個性教學、素養創新等方面實現全面賦能提質增效的同時，也將面臨技術過度忽視地理教學的本質、技術依賴弱化地理思維的創新、地理教學內容智能化尺度難以把控、地理智能化教學模式走向難以預測、地理智能化教學評價解讀難以周全等挑戰，未來的中學地理教學應當向育人型、服務型、成長型智能化教學的方向不斷創新發展。

關鍵詞：地理教學；人工智能；機遇；挑戰

中圖分類號：G633.55? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1005-5207（2024）06-0007-04

在歷史發展進程中，科技進步與教育發展始終存在相互催化、相互協調、相互成就的“雙向奔赴”，技術場域的朝氣和教育領域的勃發共同推動人類文明的新進程。目前，從工業文明時代向人工智能時代的科技迭代與跨越正掀起教育界的新一輪創新與變革。在互聯網、物聯網、大數據云計算、深度學習、類腦計算等智能技術的助推下，人工智能與基礎教育正走向“數智化”深度融合的階段［1］，技術的創新不斷為教育教學增能賦強。地理教育作為基礎教育的重要組成部分，地理學科研究的空間和尺度視角的特性使其成為人工智能與教育教學應用融合的前沿學科。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》明確提出，在地理教學過程中深化信息技術應用的要求，開啟了地理教育教學的智能化新征程，由傳統教學進入智能教學的過程將對教師教學和學生學習帶來新的機遇與挑戰。

一、人工智能為中學地理的“教”與“學”賦能提質

1.教學資源的均衡共享優化地理知識的供需結構

隨著5G網絡技術的突破和全媒體資源的開發應用，地理教學資源均衡化、共享化打破了傳統地理教學的信息流通和傳播方式，實現優質地理教學資源惠及城鄉師生的目標，逐漸減小地區地理教育發展的差距，不斷優化地理教育發展結構和規模。人工智能時代，地理教師能夠在互聯網上鏈接到新穎的地理教學素材，學習先進的地理教學理念、前沿的地理學科動態、創新的地理教學形式等，對地理教師個人學科素質、教學技能、專業知識、教育思想等方面的進步具有重要促進作用。學生在互聯網上能夠查閱、搜索不懂的地理知識，打破學校答疑教學的延時性，強化了學生接觸知識的深度和廣度。因此，在地理教學中，地理教師的“教”更新穎、更先進，也更有針對性了，學生“學”得更廣也更深了，地理教學資源的均衡化不僅為教師自我進修、自我提升提供了機會和條件，也為學生獲取知識提供了方式和平臺。地理教育資源的開放使得學生對地理知識深度與廣度有更高的需求，這將進一步反作用于教師的教學水平，而教師又通過地理教學能力的提升來促進學生的地理學習。由此，人工智能時代地理教學資源的均衡化將不斷協調和優化地理教學活動主體間對地理知識的供需關系，形成正向良性循環。

2.教學模式的豐富多元助力課堂教學提質增效

地理學科基于時空和尺度的學科特性要求學生需要具備一定空間想象能力、時間推演能力和尺度縮放能力，中學地理課程就是要在地理課程的學習中培養學生的地理核心素養，讓學生開始成為一個地理發現者、探索者、實踐者、研究者，但傳統地理教學的“教師講、學生聽”模式已然不能滿足學生對地理的認識和理解。人工智能時代給予地理教學更廣闊、高效的教學模式。地理教師能夠基于虛擬現實技術（VR）、增強現實技術（AR）讓學生身臨其境地觀察地理現象的形成過程，將一些空間性強、時間跨度大、尺度變化明顯的抽象知識轉化為沉浸式、體驗式的地理知識，增強學生對地理知識的興趣，幫助學生更好地進行地理學習。此外，人工智能加持下的地理教學還能實現“線上—線下—混合”的多模式教學，教師根據教學內容重難點進行分層，按照內容進行模式切換，實現“資源、物理、社交”三空間深度融合［2］。人機交互體驗式的地理教學不但能夠方便教師的“教”，還有利于學生的“學”，讓教師和學生的互動更多樣、聯系更緊密，豐富課堂的呈現方式和提升課堂的教學效果。

3.教學手段的智能化提升精準教學和個性化發展

在5G數據智能化時代依托數據監測、行為分析等相關技術能實現地理教學個性化發展。大數據通過智能終端、應用軟件和傳感器等記錄、追蹤、收集學生地理學習行為數據（學習專注時間、互動交流頻率等）和學習結果數據（考試成績數據等）［3］。通過對海量數據信息進行采集傳輸和分析，在智能終端上，地理教師不僅能夠了解到全班學生的基本學習情況和整體學習行為，還能夠量化出每個學生的學習行為和結果，推送不同的學習方案和學習建議，以此來幫助地理教師根據學生具體情況進行教學和輔導，針對學生相對薄弱的知識點和地理素養能力進行個性化針對性培養，實現地理教育個性化教學。未來的地理課堂將更具開放化、智能化、個性化的特質［4］，人工智能+教育的教學方式能夠實現差異化教學和個性化發展，讓教師“教”得更有針對性，學生“學”得更具自由度。

4.地理核心素養培養的新突破鑄就終身發展能力

人工智能應用于地理教育教學評價是大勢所趨，與傳統評價方式相比智能評價手段更細致，能夠改變傳統評價中唯分數論的弊端，實現學習過程中個人綜合素質的檢測與分析，更注重過程性評價，其對地理核心素養的培養與監測具有重要作用，教師能夠通過智能化數據實時分析學生地理核心素養發展的效果和質量，從而對學生實現強化、鞏固，提高學生地理學習的效率和質量。同時，教育“數智化”時代中，教師對學生地理核心素養的培養隨著時代發展和教育方式的變革而進行創新。智能化時代的發展必然帶來新的人地關系變革，因此，學生在體驗智能化時代成果的同時，也將加深對人地協調的進一步思考和認識；智能信息時代，學生對網絡的接觸日益增多，地理信息的收集、整理、分析能力、地理圖像的制作能力、地理空間處理工具的應用能力都是對學生地理實踐力的新要求。智能化時代讓學生學習地理不僅只能依靠教材和工具書，更有地理性與信息性深度融合的“AI+地理教學”。教師和學生在面對地理“教”與“學”的變革中將實現地理核心素養培養的新突破，習得終身發展能力。

二、人工智能對中學地理“教”與“學”的挑戰

1.技術過度忽視地理教學的本質

人工智能技術與地理教育的融合極大地改進了地理教育資源的供給方式，提升了地理教育教學的質量和效率，但技術與教育在教育教學過程中的主次關系應當有所側重和傾斜，在教育領域始終應當按照“教育的邏輯”去考量技術［5］。地理教學活動一定要按學生需求和地理教學邏輯開展，技術是進行教育活動的輔助手段，教師在進行地理教學過程中應當避免過于追求技術而忽視學生和教學的真正需求，人工智能的介入不能夠從根本上代替教育發揮其育人的價值。因此，地理教師應明確技術手段和育人目的之間的邏輯關系，從學生知識學習、技能掌握、價值觀建立、核心素養培養等需求出發，科學看待、正確處理技術與教育的關系。

2.技術依賴弱化地理思維的創新

人工智能的優勢在于其具有進行大規模大數據挖掘和處理的能力，其運算規模與速度遠超人類，隨著ChatGPT等新一代生成式人工智能的問世，地理教育教學也迎來了新挑戰。生成式人工智能具有超強的信息檢索能力和文本生成能力，能夠提供語言生成和文本處理服務，學生在使用此類智能產品時如果使用不當可能會有個體智慧“退化”的風險，形成惰性學習、依賴性學習的習慣，不利于學生地理思維的形成和發展［6］。地理核心素養的培養是地理學習的生命線，地理學科思維的形成貫穿于地理學習的全過程，因此，地理學習需要學生參與全過程，智能化產品的服務不能代替學生的思考和創造力，如何規范學生對智能類產品使用的科學性與合理性將是未來地理教學的重要探討方向。

3.地理教學內容智能化尺度難以把控

靈活與泛在的網絡化、智慧化學習環境的生成實現了物理環境與虛擬環境的對接融合，為地理教師進行深度地理教學提供了良好的教學環境和手段，但不同的地理教學內容在呈現方式上存在差異和變化，智慧教學的普及和應用也對地理教師進行教學內容挖掘與呈現提出了新要求。什么樣的地理教學內容該采取何種教學模式，如何運用現有技術手段將地理課堂內容有效呈現，在教學中如何平衡技術運用的科學性與藝術性的關系，如何把握運用的尺度等都是開展地理教學活動需要進行深度探究的重要問題。

4.地理智能化教學模式走向難以預測

從傳統教學方式到智能化教學方式的轉變是地理教學模式變革的重要體現，從師生間的“人—人”交互到智能“人—機—人”互動，從“人—師”教授模式到“機—師”的雙師并存［7］，這樣的教育方式變革無疑是前所未有的。地理教師和學生對這種新型教學方式和新型師生關系轉變的適應與態度影響著未來地理教育教學的走向與發展。因此，在中學階段的地理教學中，教師對人工智能應用地理教學的認可、學習、探索、應用趨向能夠決定學生在地理學習中的“智能”模式，教師是否認同、采納、適應人工智能教學的方式，最終影響學生地理學習的途徑和方法。而學生在面對教學模式轉變的前提下，能否接受并合理規避相應的負面影響，“教”與“學”能否順利接洽這種新型的對話關系常態化是未來地理教學的重要挑戰之一。

5.地理智能化教學評價解讀難以周全

《深化新時代教育評價改革總體方案》指出“創新評價工具，利用人工智能、大數據等現代信息技術，探索開展學生各年級學習情況全過程縱向評價、德智體美勞要素橫向評價”。評價的多元意味著評價的深度和廣度都具有一定程度的延伸，在實現全過程、全要素的測評目標的同時，也為地理教師和學生應對地理教學形成一定挑戰和壓力。預測分析與評價都是基于當前教學情境中的行為進行模擬分析的結果，不能夠完全預判未來實際的行為，對結果的解讀很可能會造成對學生的刻板印象，為學生貼上標簽甚至產生偏見和歧視等［8］，因此，地理教師在運用人工智能進行測評時要注意智能測評可解釋性，要用動態和發展的眼光去看待學生的地理學習成長。

三、“人工智能+地理教學”的邏輯進路

1.邏輯起點：以人的發展為根本的育人型智能教學

教育關乎人的成長和發展，智能技術在教育場域的實踐與應用必須以人的全面發展為根本目的。人的成長發展不單單是指個體在生物屬性上的生命現象，更是社會屬性中心靈、精神和人性的完美體驗與獲得。因此，人的發展教育邏輯也應當是技術實踐發展的邏輯，一切要以保護人、解放人、發展人為目的。在進行“人工智能+地理教學”的模式中，要利用技術與教學融合的優勢全面推進學生人地協調觀、區域認知、綜合思維、地理實踐力四大地理核心素養的發展，保護學生地理學習的健康性、樂趣性，解放學生地理學習的效率和質量，發展學生地理學習的個性化［2］。因此，無論是技術和學習產品的研發還是智能教學的應用都應始終遵循“樹人、育人”的基本原則，以人的發展性為邏輯起點，以學生地理學習的訴求為導向，始終以人的需求和健康成長為準則，創建育人型智能教學。

2.邏輯中介：以要素系統為保障的服務型智能教學

在“人工智能+地理教學”教學模式中涉及技術要素、人的要素、教育要素、社會要素等分支要素［2］，技術要素包括地理教學設備、工具、地理智能教具、地理資源平臺、地理教學環境等；人的要素包括地理學習者、教學者、管理者、智能技術服務者等；教育要素包括地理教學目標、地理教學內容、地理教學方法、地理教學策略、地理教學評價等；社會要素包括經濟、政治、文化、法律等要素，各要素的有機融合與協作是智能地理教學順利開展的有力保障。因此，在未來地理教學中應當打通主體、環境、資源、信息、策略等教學場景中的要素隔閡，實現各要素間的深度融合與協作，強化“AI教學”的要素結構和要素體系的重塑，建立完善、穩定的全要素智能化教學生態，不斷推進智能教學指導和服務體系建設 ，實現以要素系統為保障的服務型智能教學。

3.邏輯旨歸：以技術辯證為動力的成長型智能教學

技術作為一種生產要素，不斷驅動著教育的數字化建設和高質量發展，但也應意識到技術在帶來先進創新方式的同時，其自身的復雜性和局限性也在潛移默化中影響著教育教學。在地理教學場景中，技術場域與地理教學思想的碰撞無疑會不斷激發知識的再生產和再創造，但同時也催生出教育公平、學習依賴、情感缺失、技術安全等方面的風險，因此，在“人工智能+地理教學”的模式中應當辯證看待智能技術的教育功能，揚長避短合理科學地運用技術創造的新生產力，讓教育需求與技術發展產生雙向反哺，在人工智能領域和教育領域中實現交互循環的疊加發展局面，加強風險防范，在不斷修正、更迭升級中優化性能、操作與服務，實現“技術+教育”的雙向成長目標。

四、結語

人工智能應用于地理教學為學生地理學習和教師地理教學提供了強有力的支撐，在地理教學資源均衡化、地理教學模式豐富化、地理教學個性化、地理核心素養創新化等方面創造出前所未有的潛能，成為地理教育教學改革轉型的力量源泉。但地理教育理念與教育技術的博弈關系、地理思維創新與技術的依賴作用、地理教學知識與技術融合的應用與尺度、地理教學方式的變化和適應、地理教學評價的多元與可解釋性等挑戰彰顯著人工智能背景下地理教學的新訴求，也需要全體地理學習者和地理工作者對其進行再認知、再探討。人工智能時代，“人工智能+地理教學”的未來進路應當以人的發展性為邏輯起點創建育人型智能教學，以要素系統為邏輯中介生成服務型智能教學，以技術辨證為邏輯旨歸推動成長型智能教學，開辟地理教育教學發展的新賽道。

參考文獻：

［1］ 胡欽太，張彥，劉麗清.人工智能賦能基礎教育課程改革研究：內涵、機制與實踐［J］.國家教育行政學院學報，2021（9）：23-30，38.

［2］ 夏立新，楊宗凱，黃榮懷，等.教育數字化與新時代教育變革（筆談）［J］.華中師范大學學報（人文社會科學版），2023，62（5）：1-22.

［3］ 趙帥. 5G+教育：5G時代的教育變革［M］.北京：機械工業出版社，2022.

［4］ 楊林茂，閆曉玲，郭志永.芻議人工智能與未來中學地理教學［J］.地理教育， 2018（10）：11-13.

［5］ 安富海.教育技術：應該按照“教育的邏輯”考量“技術”［J］.電化教育研究，2020，41（9）：27-33.

［6］ 李政濤.ChatGPT/生成式人工智能對基礎教育之“基礎”的顛覆與重置［J］.華東師范大學學報（教育科學版），2023，41（7）：47-55.

［7］ 李政濤.智能時代是“雙師”協同育人的新時代［J］.當代教師教育，2021，14（1）：1-4，29.

［8］ 郭梓楠，王婉丁，劉嘉.人工智能助力教育評價改革［J］.人工智能，2022（2）：126-132.

通信作者：陳展圖