地理教學“人機共教系統”的價值與實現路徑

石嘉寧 徐志梅

摘 要：在人工智能時代背景下，“人機共教”已成為教育發(fā)展趨勢，如何在教學中促進“人機”的深度融合，成為地理教學面臨的迫切問題。本文闡述了“人機共教系統”的內涵及其對地理教學的價值，分析了目前地理教學中“人機共教系統”存在的問題，并從課前、課堂、課后三個環(huán)節(jié)提出地理課堂教學實現人機融合的具體實施路徑，以情境—任務—項目—提升為思路探究課堂教學中“人機共教”的實現。本研究為構建人工智能與教師互融共生的地理教學系統，提高課堂教學質量，推動地理教學改革提供了具體思路。

關鍵詞：人工智能；地理教學；“人機共教系統”

中圖分類號：G633.55? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1005-5207（2024）03-0063-04

2023年5月教育部印發(fā)《基礎教育課程教學改革深化行動方案》，明確指出“深入推進教育數字化，促進信息技術與教育教學深度融合。”在“人工智能+地理教學”已成為主流趨勢的今天，如何促進“人工智能+地理教學”的深度融合，實現地理教學“人機共教系統”，已成為亟待解決的問題。鑒于此，本文在人工智能大背景下，對地理教學中“人機共教系統”的發(fā)展與存在問題進行思考，探討其實現路徑，以此為促進“人工智能+地理教學”的深度融合發(fā)展提供建議。

一、地理教學“人機共教系統”的內涵與價值

1.“人機共教系統”的內涵

人工智能（簡稱AI）是研究人類智能活動規(guī)律，開發(fā)具有一定智能的人工系統，模仿、延伸和擴展人的智能的理論、方法和技術［1］。隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，人工智能在教育領域得到了廣泛應用，產生了巨大影響。在國家教育數字化轉型的戰(zhàn)略背景下，基于人工智能的技術與教育的深度融合使教育迎來全方位重構，而“人機共教系統”則是大勢所趨。

基于此，本文將“人機共教系統”理解為“人工智能技術+教學模式+教師”的合作式教學［2］。其中，人工智能技術重點解決學生自主學習的問題，在地理教學中還可打破時空局限性，幫助學生理解復雜知識點；教學模式重點解決學生高效學習的問題，將人工智能技術融入教學過程中，促進高效教學；教師重點解決學生向主動學習型轉化的問題，發(fā)揮“育人”作用，促進學生全面發(fā)展?！叭藱C共教系統”的本質在于“共”，即在教學中，人工智能技術與教師要達到互融共生的狀態(tài)，兩者相輔相成、互為補充，共同促進學生發(fā)展。一個完善的“人機共教系統”能夠在幫助學生落實核心素養(yǎng)、實現全面發(fā)展的同時，也幫助教師提高專業(yè)化發(fā)展，推動教育的轉型升級。

2.“人機共教系統”對地理教學的價值

對于地理學科而言，學科自身所具有的綜合性、區(qū)域性、空間性、動態(tài)性等特征，要求地理教學要擺脫傳統教學的弊端，突破書本限制，打破時空局限，讓學生用地理視角面對真實復雜的地理世界，而地理教學中“人機共教系統”的實現恰好滿足了這一要求。

（1）轉變教學理念，從以教師為中心轉向以學生為中心

人工智能技術與教育的融合打破了傳統教育中教師供給型的育人方式，教師借助人工智能技術，引導學生開展個性化、定制化、精準化的地理學習活動，發(fā)揮學生在課堂中的主體地位。同時，“人機共教系統”的實現也打破了時空限制，可視化技術、虛擬仿真技術等的運用幫助學生更真實地感知地理概念和地理事物，使學生能夠自主探究問題、解決問題，促進學生地理核心素養(yǎng)的培育。

（2）豐富教學方式，提高學生空間思維能力

傳統的地理教學方式往往囿于教室的束縛，大部分教師僅借助PPT等傳統方式進行傳授式教學。人工智能技術與教育的融合使得教師可采取多樣化、創(chuàng)新性的教學方式，通過線上與線下相結合、真實與虛擬現實相結合進行地理教學。此外，“人機共教系統”的實現還可將地理事物和現象化二維為多維，促進學生空間思維能力的發(fā)展，提高空間綜合分析能力。

（3）改變學習方式，實現個性化學習

“人工智能+地理教學”通過將地理科學知識、教學知識與技術知識進行融合，為學生提供了自主學習機會，學生可根據自身學習情況和學習特點自主選擇學習內容，實現個性化學習。同時，教師也可利用人工智能技術分析不同學生的學習特點，根據學生不同的學習方式進行針對性教學，實現因材施教。此外，地理教學中“人機共教系統”的實現使學生通過具身認知體驗，獲得真實的互動視角，讓地理知識在技術加持下“活”起來，從而提高學生學習興趣和積極性，實現個性化學習。

（4）完善教學評價，多角度、全過程開展評價

傳統的地理教學評價多從測驗成績中分析取得，缺乏對學生學習效果的過程性評價，也未形成對評價數據的采集與深度挖掘?！叭藱C共教系統”在教學評價中的應用，不僅可實現在教學全過程中智能化跟蹤、采集、分析學生的學習數據，完善教學過程、提高教學效果，還可從多角度進行評價，如教師可通過學習平臺展示學生作品，從而實現師生評價、生生評價與即時評價。

二、地理教學“人機共教系統”問題思考

“人機共教系統”的實現依靠機器與教師的雙向奔赴，人工智能技術與地理教學的深度融合也不斷促進教學發(fā)展。但在實際地理教學中，“人機共教系統”的實現遇到了不同的阻礙因素，人工智能技術與地理教學也沒有真正達到互融共生的境界。

1.依賴技術使用，忽視教學創(chuàng)新

技術的使用是為了適應教學過程，促進教學創(chuàng)新。但技術的高速發(fā)展也對教師的教學創(chuàng)新產生了反作用，使教師過度依賴于技術工具，思維“墮化”，教學能動性降低。在這種情況下，教師往往將設備和工具的使用當作教學的附加品，而不是融合物，部分教師通常先選擇技術工具，再根據知識點將教學意圖強加到技術工具的使用中，這種以技術為優(yōu)先而不是以教學目標的達成為先的做法，本質上割裂了“人機共教”的融合體系，阻礙了地理教育的創(chuàng)新發(fā)展?！叭藱C共教系統”中技術的應用不是建立在傳統教育模式之上，而是在新理念的基礎上有選擇性地使用相關技術，從而實現教學創(chuàng)新。

2.關注知識傳授，忽視“育人”價值

“人機共教系統”的形成不僅需要“教書”，更需要“育人”。但目前的“人機共教”大都局限于技術層面的融合，只關注地理知識的傳授，忽視了學生內在品質的培養(yǎng)，使教學過程中忽視了“育人”價值［3］。這種忽視育人價值的情況具體體現在兩方面。第一，“人機共教系統”在地理教學中側重于“機教”，即教師利用技術工具教授地理知識，使得教師的育人功能弱化，忽視教學的人文關懷，忽略了對學生人地協調觀、家國情懷等情感價值的培養(yǎng)。第二，學生主體地位在“育人”方面的弱化。地理課標要求突出學生的主體地位。隨著技術工具的不斷發(fā)展，教師過于注重用技術工具培養(yǎng)學生學習主體性，往往忽視了學生內在品質形成過程中的主動性和主體性?！叭藱C共教系統”的最終理想狀態(tài)為“人機共教”，即機器主要負責“教書”，教師主要負責“育人”［4］。這也是目前存在的問題得到解決后的應然狀態(tài)。

3.追求教學速度，忽視整體性和邏輯性

技術工具的使用往往能提高課堂速度，加快學生對知識的理解。但在此過程中，也存在著過于追求教學速度而導致教學整體性和邏輯性的缺失。教學過程本身有著自己的時間節(jié)奏［5］，而學生對知識的消化理解也有著其獨特的時間進程，教師不應讓時間和速度把持著教學節(jié)奏，讓“人機共教”的創(chuàng)新模式退化為利用技術工具進行機械式流程、追求效率至上的模式。此外，過于追求教學速度還可能導致教學的片段化和碎片化。教師往往將課堂中的重難點知識、學生難理解的片段通過技術工具進行展示教學。這樣雖提高了教學效率，但也忽視了“人機共教”的整體性，使“人機共教”過程中缺乏邏輯性與連貫性。真正的“人機共教系統”在教學中應將時間因素“內化”，將教學進程與教育意義相匹配，讓“人機共教”過程充滿整體性、邏輯性與連貫性。

三、地理教學“人機共教系統”應用策略及實現路徑

人工智能時代教育的發(fā)展趨勢已走向“人機共教”，而“人機共教系統”的實現，既需要技術工具提供教學支持，也需要教師把握教育的發(fā)生和發(fā)展，兩者協力產生充分聯結，才能助力地理教育的根本性變革。

1.地理教學“人機共教系統”的應用策略

（1）從教學目標出發(fā)，明確教育邏輯

開展“人機共教系統”下的地理教學，不是僅利用某個技術工具完成單個知識點的傳授，也不是依賴技術工具進行教學，而是需要教師與人工智能技術融合于教學全過程中，兩者互融共生促進教學發(fā)展?；诖耍處熓紫纫鞔_教學目標，即在“人機共教”過程中，明確技術工具在教學中如何使用、在哪里使用、要達到什么效果，教師在教學中要發(fā)揮怎樣的作用才能與技術工具相輔相成，共同促進教學發(fā)展。此外，教師應從地理教學的整體邏輯層面思考某種技術在教學中的應用，而不是在某種新技術出現后，去思考這種新技術在地理教學中有什么作用。換言之，“人機共教系統”下的教育邏輯體現在以教學理念創(chuàng)新引領技術應用，而不是以技術應用決定教學理念創(chuàng)新。

（2）關注學生全面發(fā)展，注重人文關懷

“人機共教系統”的核心在于“共教”。這就需要發(fā)揮技術工具和教師各自的優(yōu)勢，相互配合，促進學生全面發(fā)展。而這里的“全面發(fā)展”，不單指知識素養(yǎng)的發(fā)展，更應包括內在品質的發(fā)展，所以教師要發(fā)揮所長，以立德樹人為根本，與“機教”相結合，關注學生的全面發(fā)展，避免教育過程中只利用冰冷的機器傳授知識，忽視教育的人文關懷。此外，機器“教書”、教師“育人”的融合系統，也要關注學生的個體發(fā)展，在因學定教、因材施教中促進學生的全面發(fā)展。

（3）明確地理課堂指向，關注整體性和邏輯性

就地理學科的學科特點而言，“人機共教系統”無疑非常適用于地理教學。在明確課堂指向的基礎上，利用技術工具營造真實的學習環(huán)境，讓學生在全新擬真的學習環(huán)境中探索未知事物，接觸新知識，推動地理知識向實踐應用轉變，提高學生的地理核心素養(yǎng)。此外，也要注意“人機共教系統”在地理教學中應用的整體性和邏輯性。整體性指在教學的各個階段中，人工智能和教師相輔相成、相互配合，貫穿于教學的全過程和學生的全面發(fā)展中；邏輯性指“人機共教系統”在教學的各個環(huán)節(jié)的應用中要符合學生的認知體系和認知規(guī)律，符合教學規(guī)律，由淺入深、由易到難進行教學。

2.“人機共教系統”在地理課堂中的實現路徑

“人機共教”的思想滲透于課堂教學的方方面面。圖1為“人機共教系統”在地理教學中的具體實現路徑，筆者從地理課堂教學環(huán)節(jié)維度出發(fā)，分析“人機共教系統”在實際地理課堂中的實現路徑，以期重構地理課堂教學。

（1）課前預習階段

教師要明確教學目標和內容，思考如何利用技術工具展開教學，積極開發(fā)課程資源。首先，教師可利用互聯網或新媒體平臺獲取海量地理課程素材；其次，教師可利用班級網絡學習平臺，上傳相關預習資料、微課視頻等讓學生開展自主學習；此外，教師還可借助大數據和云計算技術構建學生畫像，了解學習情況，分析學習需要，為學生的自主預習提供實時性引導。

（2）課堂教學階段

①創(chuàng)設情境，感知體驗。真實情境的創(chuàng)設能夠幫助學生提高學習興趣，增強學生的感知體驗。教師可借助技術工具，利用動畫、實時視頻等形式，創(chuàng)設真實的課堂情境。還可利用國家虛擬仿真實驗課程平臺、可視化技術等把抽象的地理知識由繁化簡。如在“流水地貌”的教學中，教師可利用國家虛擬仿真實驗課程平臺，讓學生在平板電腦上進入野外地貌虛擬仿真環(huán)境，對河谷、河床、河底等不同觀測點進行觀察描述和測量記錄，從中學習流水地貌的形態(tài)成因，提高獲取地理信息、分析地理現象的能力。

②任務設計，課堂互動。學生是課堂學習的主人，人工智能技術的發(fā)展使得師生交互模式越發(fā)多樣。例如，教師可通過智慧教學平臺等創(chuàng)設情境，讓學生參與課堂互動，實現隨機提問、分組討論等多元實時的師生互動、生生互動；此外，在課堂教學中，教師可利用課堂教學平臺發(fā)布學習任務，讓學生通過小組合作探究，自己操作智慧終端分享探究思路，促進學生思維發(fā)展，實現智慧交流和趣味交流。

③項目開發(fā)，重點突破。在明確任務的基礎上，教師引導學生進行項目開發(fā)研究，提高學生發(fā)現、探究、解決地理問題的能力。教師可利用智慧教學平臺，為學生創(chuàng)設相關情境、提供部分素材，引導學生開展關于地理現象和地理原理的研究。同時，學生利用“互聯網+”、智慧平臺、AI技術等，通過自主或小組探究形式完成項目探究，對相關知識實現重點突破，構建知識框架。

④總結反思，深化提高。人工智能技術的發(fā)展為地理教學提供了多元化的知識總結體系。教師可通過概念地圖或思維導圖等工具對課堂內容進行總結，通過班級學習平臺等工具發(fā)布有一定提高性的任務，使學生對所學知識進行鞏固提高；同時可利用智慧學習平臺對學生的學習情況進行實時，還互動了解，教師可根據學生的實時反饋情況對學生本節(jié)課的學習情況做出評價，并及時調整教學策略，改進教學方式和教學側重點。

（3）課后鞏固評價階段

人工智能技術的發(fā)展使得教師在教學中可采用信息化的鞏固和評價體系。例如，在課后布置作業(yè)環(huán)節(jié)，教師可利用教學平臺和智能分析工具發(fā)布在線作業(yè)，在較短時間內得到學生學習的反饋，對教學過程進行再改進；此外，人工智能技術的應用不僅擴寬了教學評價的方式，還擴寬了教學評價的主體。學生可以借助技術工具，通過構建概念地圖、制作地理模型、繪制相關地圖等方式進行知識的鞏固提高，教師可以借助信息平臺展示學生作品，實現教師評價、生生互評。教師可以制作電子自我評價表讓學生進行自我評價，還可以通過家校合作平臺等的使用，讓家長參與到課堂評價中，和家長一起探討合理的教育方法。

四、結語

“人機共教系統”本質在于“共教”，在人工智能的時代大背景下，教師需要和技術形成一種互融共生的教育形態(tài)，而非依賴技術脫離教育的根本目的。地理教學的學科特性使得教師與技術工具的聯系更加緊密，“人機共教系統”的實現，既需要技術工具發(fā)揮“教書”作用，也需要教師發(fā)揮“育人”作用，更需要二者進行深度融合。在地理課堂教學中，教師要明確課堂目標、營造真實環(huán)境、關注全面發(fā)展，重視“人機共教”的整體性和邏輯性，通過“人機結合”共同促進學生個體發(fā)展，推動教育現代化的發(fā)展，完成立德樹人的根本任務。

參考文獻：

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［2］ 馮堃.基于智能教學環(huán)境的“人機共教”模式研究［J］.中國現代教育裝備，2023（4）：6-10.

［3］ 徐曄.從“人工智能+教育”到“教育+人工智能”——人工智能與教育深度融合的路徑探析［J］.湖南師范大學教育科學學報，2018，17（5）：44-50.

［4］ 張學軍，董曉輝.人機共生：人工智能時代及其教育的發(fā)展趨勢［J］.電化教育研究，2020，41（4）：35-41.

［5］ 劉革平，秦渝超.以“共鳴”求“共生”：數字化轉型境遇下教師的發(fā)展取徑與境界追求［J］.電化教育研究，2023，44（9）：114-121.

通信作者：徐志梅