人工智能助推中學(xué)地理混合式教學(xué)變革

朱亞超

信息技術(shù)的迅速發(fā)展使人們的生產(chǎn)、生活以及學(xué)習(xí)方式發(fā)生著翻天地覆的變化，也不斷推動(dòng)著地理教育教學(xué)信息化的發(fā)展。在“人工智能”背景下，中學(xué)地理教學(xué)活動(dòng)正在以教師為中心傳授地理知識(shí)，向以學(xué)生為中心的探究性地理學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，學(xué)生的地理學(xué)習(xí)行為也逐漸由接受性走向網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化、國(guó)際化和個(gè)性化的主動(dòng)性地理學(xué)習(xí)。

一、課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)教學(xué)信息化變革的要求

《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）指出：教師要積極利用地理信息資源和信息技術(shù)手段，優(yōu)化和豐富地理教學(xué)活動(dòng)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變。這是中學(xué)地理課程資源開發(fā)與整合的理論依據(jù)。

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為地理教學(xué)開辟了新窗口，新視野，涌現(xiàn)了微課、慕課等新的地理教學(xué)技術(shù)形式?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)也改變了教師地理專業(yè)發(fā)展的能力，如信息技術(shù)與地理學(xué)科教學(xué)整合能力，數(shù)字化交互、協(xié)作和評(píng)價(jià)能力，以及促進(jìn)學(xué)生地理數(shù)字化發(fā)展的能力等將成為信息時(shí)代地理教師發(fā)展的核心能力。

二、信息時(shí)代地理教學(xué)變革更加智能化

互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)深刻改變著人類的思維、生產(chǎn)、生活和學(xué)習(xí)方式，推動(dòng)地理教育變革和創(chuàng)新，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、個(gè)性化、終身化的教育體系，建設(shè)“人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)”的學(xué)習(xí)型社會(huì)。人工智能正在以前所未有的速度改變著地理教育教學(xué)。智能手機(jī)等多形態(tài)終端資源，促使師生之間、生生之間可以在課前、課中、課后實(shí)現(xiàn)生動(dòng)高效的全程互動(dòng)、全員互動(dòng)的數(shù)字化地理學(xué)習(xí)。地理信息資源與學(xué)習(xí)者之間的全息互動(dòng)，便捷高效的移動(dòng)授課，與教育云平臺(tái)的互聯(lián)互通、共建共享，實(shí)現(xiàn)地理學(xué)習(xí)無時(shí)不在、無處不在、無人不在。

三、人工智能時(shí)代混合式地理教學(xué)變革的主要方面與效果

地理教學(xué)與人工智能深度融合，已成為地理教育發(fā)展的特質(zhì)。地理教育人工智能已經(jīng)成為助推地理課堂教學(xué)變革的“利器”之一。在地理教學(xué)方式方法、地理教學(xué)評(píng)價(jià)、地理教學(xué)過程以及地理情境創(chuàng)設(shè)中發(fā)揮著越來越大的作用。

（一）地理學(xué)習(xí)方式的變革，學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)對(duì)地理知識(shí)的獲取已經(jīng)無處不在

人機(jī)結(jié)合，學(xué)習(xí)邊界無限延展。獲取地理知識(shí)信息的邊界前所未有的寬廣，學(xué)習(xí)地理不再僅限于課堂和書籍，人類的智慧從未如此輕易地唾手可得，使學(xué)生的地理學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)指導(dǎo)更具靈活性和個(gè)性化，實(shí)現(xiàn)地理知識(shí)信息獲取的多元化。人工智能融入地理教學(xué)，地理知識(shí)呈現(xiàn)有以文本符號(hào)、圖片形式轉(zhuǎn)向虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字視頻、數(shù)字動(dòng)畫、數(shù)字音頻等成為地理知識(shí)信息的新載體。其表現(xiàn)形式豐富化、彈性化，增強(qiáng)了趣味性、生成性、選擇性和吸引力，能夠給學(xué)生提供大規(guī)模的、生動(dòng)的、形象的、直觀的個(gè)性化地理信息教育供給。

教室里的黑板逐漸被觸摸式智能屏幕取代，學(xué)生在哪個(gè)位置都可以清楚地看到屏幕；教室里利用多媒體、智能屏幕和無線云端，實(shí)現(xiàn)教師端、學(xué)生端、云端的交互；智能教學(xué)設(shè)備具有數(shù)據(jù)采集分析等諸多功能，一切及時(shí)溝通讓地理學(xué)習(xí)無處不在。人工智能輔助下，學(xué)生脫離地理教師的課堂講授而進(jìn)行個(gè)性化的地理自主學(xué)習(xí)將成為新常態(tài)。實(shí)踐證明，學(xué)生在新常態(tài)下主動(dòng)學(xué)習(xí)效率遠(yuǎn)高于被動(dòng)聽講，學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的自由選擇性不斷擴(kuò)大。

（二）地理教學(xué)方式的變革，構(gòu)建“學(xué)為中心”的理念

多年來，地理教學(xué)通過面面相授、口口相傳，其核心在于教師傳授地理知識(shí)，也就是“地理知識(shí)為中心”“教為中心”的地理教學(xué)?！叭▋善脚_(tái)”工程的推動(dòng)，讓信息技術(shù)在地理教育領(lǐng)域得到廣泛而深入的應(yīng)用，特別是在識(shí)圖、用圖和繪圖方面發(fā)揮了巨大的功效?！耙詫W(xué)為中心”強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與自主建構(gòu)，促使教師的“教”建立在學(xué)生的“學(xué)”的基礎(chǔ)之上，“學(xué)”成為地理教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。教師成為學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的洞察者、學(xué)生地理學(xué)習(xí)的教練、地理學(xué)習(xí)共同體的組織者、地理學(xué)習(xí)活動(dòng)的服務(wù)者、地理學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)師。

地理教學(xué)從原來線性的資源支持轉(zhuǎn)向以學(xué)為中心的豐富的情境建構(gòu)、單向的師生交互轉(zhuǎn)向“以學(xué)為中心”的多向的單元協(xié)作探究、充分利用智能設(shè)備，增強(qiáng)課堂學(xué)習(xí)的交互性、合作性與探究性。

（三）人工智能地理教學(xué)的輔助功能，有效地解放了教學(xué)生產(chǎn)力，促進(jìn)新教學(xué)范式的形成

地理作業(yè)自動(dòng)化批改等為教師教學(xué)投入成本高、效率低和師資不均等問題的解決提供了技術(shù)支撐。例如，人工智能能夠替代教師地理課堂講授、答疑輔導(dǎo)、作業(yè)批改等活動(dòng)，教師可以解放出來把更多精力投入到對(duì)學(xué)生進(jìn)行心理輔導(dǎo)、情感交互和人生觀、價(jià)值觀的教育活動(dòng)中，使教師成為學(xué)生的教育者、學(xué)習(xí)者和陪伴者。

個(gè)性化支持地理學(xué)習(xí)功能，優(yōu)化地理學(xué)習(xí)過程，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化地理學(xué)習(xí)。精準(zhǔn)的地理教學(xué)診斷功能，給予過程檢測(cè)和大數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生個(gè)體地理學(xué)習(xí)情況的精準(zhǔn)診斷（提供更加科學(xué)精準(zhǔn)的地理教學(xué)評(píng)價(jià)，文字識(shí)別、語(yǔ)音識(shí)別、圖像識(shí)別和生物特征識(shí)別能夠從學(xué)習(xí)者的文字、語(yǔ)音、神態(tài)、動(dòng)作、表情等學(xué)習(xí)者的心理狀態(tài)、注意力狀態(tài)等做出實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)評(píng)估）。智能化地理學(xué)習(xí)測(cè)評(píng)功能促進(jìn)教學(xué)評(píng)價(jià)逐漸科學(xué)化、評(píng)價(jià)方式、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)價(jià)主體以及評(píng)價(jià)功能走向多元化。虛擬化教學(xué)情境功能，能實(shí)現(xiàn)清晰地觀察微觀世界和宏觀世界的結(jié)構(gòu)特性，例如天體運(yùn)動(dòng)中的日地月的運(yùn)動(dòng)，使教師的教學(xué)設(shè)計(jì)更加具有針對(duì)性和實(shí)效性。在知識(shí)網(wǎng)絡(luò)化的課堂里，革新“重教輕學(xué)”的地理教學(xué)范式，知識(shí)的簡(jiǎn)單背誦、記憶將被互聯(lián)網(wǎng)和人工智能替代，課堂主要通過學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)和自適應(yīng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生地理信息獲取和分析處理能力、終身學(xué)習(xí)能力、批判性思維能力和創(chuàng)新能力，對(duì)地理美的發(fā)現(xiàn)、欣賞和表達(dá)能力。

（四）形成“為思維而教、為創(chuàng)造而學(xué)”的教學(xué)觀念

一是開放性的地理學(xué)習(xí)，把信息技術(shù)作為一種地理教學(xué)的輔助，把地理教材作為學(xué)生學(xué)習(xí)的一種文化資源，以此為基礎(chǔ)組織學(xué)生進(jìn)行開放性的地理學(xué)習(xí)，在開放性的學(xué)習(xí)中展開地理思維教學(xué)，使地理教學(xué)知地通理，確立正確的人地觀。二是跨學(xué)科知識(shí)加工。組織學(xué)生通過跨學(xué)科學(xué)習(xí)，從多學(xué)科視角進(jìn)行綜合思維能力的實(shí)踐。三是形成地理實(shí)踐力?；趯W(xué)生自身生活經(jīng)歷的地理知識(shí)，以學(xué)生的親身實(shí)踐過程作為地理知識(shí)思維的依托，在實(shí)踐中感知、體驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、內(nèi)化知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生地理綜合實(shí)踐能力。四是對(duì)地理知識(shí)的應(yīng)用性體驗(yàn)。教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)地理知識(shí)是為了解決地理問題，實(shí)現(xiàn)自我教育，使地理教學(xué)富有情趣。五是對(duì)地理知識(shí)的創(chuàng)新性。在運(yùn)用地理知識(shí)解決問題時(shí)，學(xué)生可提出新問題、新思想、新觀點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)“地理實(shí)踐—地理知識(shí)—地理實(shí)踐”的良性循環(huán)，使地理教學(xué)有魂有魄?？傊?，學(xué)生可以在教室以外的開放空間通過不同的方式獲取一切地理學(xué)習(xí)資源，促進(jìn)學(xué)生生命質(zhì)量不斷提升。

（五）在地理學(xué)習(xí)中，具身參與成為主要方式

強(qiáng)調(diào)反思、融會(huì)貫通、知行合一的具身學(xué)習(xí)。傳統(tǒng)的地理教學(xué)以固定的人、固定時(shí)間、固定地點(diǎn)、固定教學(xué)內(nèi)容為主的課堂將發(fā)生巨大的變化，學(xué)習(xí)者可以通過人工智能實(shí)現(xiàn)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)以及任何內(nèi)容的泛在化學(xué)習(xí)。教學(xué)模式從傳統(tǒng)“一對(duì)多”的說教轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心、以課題為基礎(chǔ)、側(cè)重小組學(xué)習(xí)的“多對(duì)多”的互動(dòng)、合作與探究，不僅讓教室內(nèi)的“地理知識(shí)學(xué)習(xí)”從被動(dòng)走向主動(dòng)、從接受走向探究，從地理知識(shí)儲(chǔ)存走向地理知識(shí)的創(chuàng)生，也讓教室外的“地理學(xué)習(xí)”成為學(xué)生獲取地理信息的重要途徑。

人工智能融入教學(xué)之后，在虛擬環(huán)境中，教學(xué)結(jié)構(gòu)打破了傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制，促進(jìn)了教學(xué)時(shí)空的跨越和融合。在教學(xué)交互方式上，有師生和生生交互走向線上線下交互、人機(jī)交互、師生交互、生生交互等交互方式呈現(xiàn)多樣化，促進(jìn)個(gè)性化的學(xué)習(xí)不斷發(fā)展，學(xué)生在交互中不斷地發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題。交互式教學(xué)，從電子導(dǎo)學(xué)案代替紙質(zhì)導(dǎo)學(xué)案，到大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)代替黑白板，學(xué)習(xí)更加高效、教學(xué)更具有科技含量，課改也生出更多可能。另外，網(wǎng)絡(luò)教研、家校互聯(lián)互動(dòng)、共建共享，促使教育教學(xué)變革更加全面而深入，人工智能的顛覆式創(chuàng)新發(fā)展已經(jīng)成為教育教學(xué)變革的內(nèi)源性動(dòng)力，且已成為課堂革命的核心驅(qū)動(dòng)力。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，地理教學(xué)應(yīng)以技術(shù)革命助推課堂革命。在新時(shí)代，我們亟需推動(dòng)信息技術(shù)與地理教學(xué)的深度融合，建立一套線上線下混合地理學(xué)習(xí)的智能系統(tǒng)，發(fā)展一套全新的循證地理教學(xué)體系，提升地理教學(xué)的專業(yè)性與科學(xué)性，以有力地促進(jìn)地理教學(xué)變革。

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基金項(xiàng)目：本文系河南省教育信息技術(shù)研究課題“初中地理混合式教學(xué)模式設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究（項(xiàng)目編號(hào)：1352019032）”的階段性成果。