人工智能輔助問題式教學(xué)活動(dòng)的應(yīng)用探究

摘" 要：隨著科技的飛速發(fā)展，人工智能正在被教育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。將人工智能技術(shù)（如AI工具集、虛擬實(shí)驗(yàn)、智能教育交互平臺(tái)）融入初中地理問題式教學(xué)活動(dòng)中，可營造出開放、便捷的教學(xué)環(huán)境，有效賦能學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解過程，增強(qiáng)學(xué)生的地理探究意識(shí)和問題解決能力，并生成全過程、多角度的課堂評(píng)價(jià)，展現(xiàn)出智慧地理教學(xué)的獨(dú)特魅力。

關(guān)鍵詞：人工智能；初中地理；智能教學(xué)

當(dāng)前，我國正處于教育改革的重要階段，教育現(xiàn)代化、信息化、數(shù)字化建設(shè)步伐加快。伴隨著人工智能的快速發(fā)展及其在教育實(shí)踐中的融合應(yīng)用，人工智能賦能教育發(fā)展已成為教育界的研究熱點(diǎn)之一。如何將人工智能技術(shù)巧妙引入課堂，賦能師生教學(xué)，使得地理課堂教學(xué)更高效，學(xué)習(xí)方式更智慧，還需開展豐富的實(shí)踐探究。問題是思維的起源，以問題為載體貫穿教學(xué)過程可充分激發(fā)人的自主學(xué)習(xí)意識(shí)，知識(shí)的掌握不是被動(dòng)的而是積極思考獲取的，在解決問題的過程中學(xué)生也能增強(qiáng)探究生活實(shí)際問題的能力，有利于培養(yǎng)當(dāng)代青少年學(xué)生的核心素養(yǎng)。

問題式教學(xué)法是以增強(qiáng)問題意識(shí)，發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題為目的的教學(xué)模式。最早可追溯至蘇格拉底的“產(chǎn)婆術(shù)”，即通過向?qū)W生提出問題，啟發(fā)學(xué)生通過探索思考，引導(dǎo)他們一步步接近正確的結(jié)論，從而達(dá)到學(xué)習(xí)的目的。１９６９年，美國學(xué)者Ｂａｒｒｏｗｓ在加拿大麥克馬斯特大學(xué)首次提出ＰＢＬ教學(xué)模式（即問題式學(xué)習(xí)：Ｐｒｏｂｌｅｍ－Ｂａｓｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ，簡稱ＰＢＬ），把學(xué)習(xí)過程設(shè)置到有意義的問題情境中，以問題為基礎(chǔ)，讓學(xué)生作為主體開展合作研究，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)問題背后的知識(shí)。

通過研究可以發(fā)現(xiàn)，問題式教學(xué)法是一種開放性、發(fā)展性的教學(xué)方法，是提升學(xué)生問題解決能力的重要途徑。在某些課堂教學(xué)中，鑒于課堂活動(dòng)空間局限，運(yùn)用人工智能技術(shù)解決教學(xué)問題，可能更有助于實(shí)現(xiàn)知識(shí)問題鏈的完整性。文章以人教版初中地理《氣溫的變化與分布》一課為例，將人工智能技術(shù)與問題式教學(xué)相結(jié)合，旨在探討在實(shí)際教學(xué)實(shí)踐中，該教學(xué)方法的實(shí)施路徑與策略，以期為一線教師提供借鑒。

一、運(yùn)用人工智能的問題式教學(xué)模式特征

運(yùn)用人工智能賦能教育發(fā)展，實(shí)際上是運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)賦能教育發(fā)展。隨著科技不斷更新迭代，教育教學(xué)也顯現(xiàn)隨科技引領(lǐng)發(fā)展的時(shí)代特征。不同地區(qū)的學(xué)生在發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題時(shí)會(huì)存在信息分布不對(duì)稱現(xiàn)象，教師單方面灌輸知識(shí)的講授方式極大限制了課堂發(fā)散思維的拓展。但隨著人工智能的發(fā)展，信息空間和時(shí)間壁壘逐漸打開，人工智能形成了教育領(lǐng)域變革的重要驅(qū)動(dòng)力，深刻影響著當(dāng)代教育教學(xué)思想和模式的轉(zhuǎn)變。特別是隨著智能語音系統(tǒng)模型ＣｈａｔＧＰＴ、虛擬現(xiàn)實(shí)（ＶＲ）、仿真實(shí)驗(yàn)等智能技術(shù)的出現(xiàn)，教育教學(xué)迎來了科技融合、合作共享的機(jī)遇。

將人工智能技術(shù)融合運(yùn)用到問題式教學(xué)活動(dòng)中，主要有以下特點(diǎn)：第一，學(xué)習(xí)主體發(fā)生顯著變化，學(xué)生主動(dòng)探索知識(shí)，成為學(xué)習(xí)的主角，教師則擔(dān)任課堂知識(shí)構(gòu)建與引導(dǎo)者角色，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長；第二，教學(xué)模式得以改進(jìn)，人工智能問題式教學(xué)將學(xué)習(xí)置于復(fù)雜且真實(shí)的社會(huì)情境中，借助人工智能技術(shù)，拓展師生知識(shí)領(lǐng)域，促進(jìn)知識(shí)交叉融合與應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)效率，注重培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)；第三，全程多角度的評(píng)價(jià)方式得以實(shí)現(xiàn)，教育教學(xué)效果評(píng)價(jià)更為科學(xué)、完整、真實(shí)。但是運(yùn)用人工智能技術(shù)輔助教育仍存在不足，如在評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)效果及關(guān)懷方面反饋有限，情感價(jià)值觀培養(yǎng)較為薄弱，僅能作為教師教學(xué)輔助工具，不能完全替代教師。問題式教學(xué)注重學(xué)生主觀能動(dòng)性，恰好能彌補(bǔ)這一不足，發(fā)揮優(yōu)勢。教師采用該方法教學(xué)時(shí)，需要利用人工智能而非依賴，對(duì)課堂的知識(shí)引導(dǎo)和關(guān)注學(xué)生各方面的能力更需要加強(qiáng)。

二、運(yùn)用人工智能的問題式教學(xué)實(shí)施路徑

關(guān)于問題式教學(xué)的實(shí)施路徑，各界學(xué)者持有不同觀點(diǎn)。美國知名教育家杰羅姆·布魯納的教學(xué)法強(qiáng)調(diào)教師提供資料，引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)結(jié)論或規(guī)律，但是并非所有學(xué)生都具備發(fā)現(xiàn)知識(shí)并解決問題的能力。杜威的“五步教學(xué)法”對(duì)問題式教學(xué)進(jìn)行了進(jìn)一步的拓展。一個(gè)完整的問題解決過程應(yīng)包括五個(gè)實(shí)施步驟：發(fā)現(xiàn)問題、明確問題、提出假設(shè)、驗(yàn)證假設(shè)以及得出結(jié)論。自２０世紀(jì)８０年代引入我國以來，ＰＢＬ教學(xué)模式在學(xué)者們的實(shí)踐中，通常包括創(chuàng)設(shè)情境（提出結(jié)構(gòu)問題）、小組合作探究（解決問題、成果展示）以及評(píng)價(jià)反思等環(huán)節(jié)。前人在不斷的探索中，已逐步完善了問題式教學(xué)方法。人工智能輔助問題式教學(xué)法則結(jié)合時(shí)代發(fā)展及前人經(jīng)驗(yàn)，提出了創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問題、運(yùn)用人工智能輔助分析與解決問題、知識(shí)評(píng)價(jià)的四環(huán)節(jié)教學(xué)實(shí)施路徑。具體路徑，如圖１所示。

（一）創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境

問題式教學(xué)活動(dòng)是將問題代入具體情境中。教師要在理解教材和課程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，從社會(huì)中的真實(shí)事件、日常生活中地理事物、活動(dòng)體驗(yàn)等方面思考入手創(chuàng)設(shè)情境，引導(dǎo)學(xué)生在情境中發(fā)現(xiàn)問題，分析解決問題。以《氣溫的變化與分布》這一課為例，等值線圖一直是初中教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，純粹的氣溫繪圖、讀圖學(xué)習(xí)會(huì)略顯枯燥，本課應(yīng)設(shè)計(jì)和學(xué)生生活貼近的真實(shí)情境，激發(fā)學(xué)生對(duì)地理事物的研究興趣，培養(yǎng)學(xué)生區(qū)域認(rèn)知和發(fā)現(xiàn)地理問題的能力。

情境導(dǎo)入環(huán)節(jié)。觀看微視頻：每年１１月，小天鵝會(huì)從寒冷的北極或西伯利亞飛到南方較溫暖的蘇州過冬，一直待到次年２月，每年的冬天，太湖就秒變天鵝湖啦，成為小天鵝棲息玩耍的天堂。

老師：“通過視頻，同學(xué)們感受到了什么，有什么疑惑？”（引出學(xué)生提問：小天鵝為什么飛到蘇州來過冬？）

老師：“思考一下候鳥遷移主要影響因素是什么？”

（二）設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)性問題

問題是思維的起源，教師不僅要會(huì)解惑，更要會(huì)設(shè)疑。好的問題貫穿教學(xué)過程，可有效培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和解決問題能力；問題盡量簡潔明了，以便學(xué)生在運(yùn)用人工智能輔助時(shí)能快速準(zhǔn)確搜集、處理信息；問題設(shè)置要考慮不同層次水平問題，有利于信息化“教—學(xué)—評(píng)”實(shí)時(shí)分析到全體學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1. 氣溫的觀測

活動(dòng)１：學(xué)生對(duì)ｉＰａｄ易加學(xué)院Ａｐｐ中“我的課程－素材１文件夾”進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。并思考如下問題：

（１）什么是氣溫？

（２）氣溫是如何測量的？利用溫度計(jì)實(shí)踐操作。

（３）小組派代表，展示百葉箱的特點(diǎn)和使用方法？

設(shè)計(jì)意圖：地理知識(shí)就在我們的生活里，感受生活，學(xué)好地理。

2. 氣溫的變化

老師：“除了了解氣溫的測定原理，生活中我們感受最多的是氣溫的變化，除了候鳥的遷徙，你還能在生活中哪些事物中感受到氣溫的變化？”

提問目的：調(diào)動(dòng)學(xué)生多觀察生活的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

活動(dòng)２：觀察ｉＰａｄ素材２文件夾里的氣溫日變化圖和年變化圖。

素材：氣溫日變化圖；氣溫年變化圖；電水壺?zé)疁囟蕊@示逐漸上升的視頻；“大氣的熱量來源”圖；水和沙子升溫降溫實(shí)驗(yàn)視頻。

觀察氣溫日變化圖，思考回答：

（１）什么是氣溫日變化？

（２）氣溫最高值和最低值出現(xiàn)在什么時(shí)間？為什么？

（３）一天中，氣溫變化的一般規(guī)律是怎樣的？

觀察氣溫年變化圖，思考回答：

（１）一年中陸地和海洋的氣溫變化規(guī)律是什么？

（２）夏季，大陸和海洋相比，誰的月平均氣溫更高？反之，冬季呢？請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)視頻結(jié)果回答。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生析圖方法，正確表述地理特征的能力。素材包里利用視頻突破知識(shí)難點(diǎn)，利于引發(fā)學(xué)生深度思考，培養(yǎng)綜合思維能力。

3. 巧慧氣溫圖

活動(dòng)３：理解氣溫的變化規(guī)律，請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)蘇州２０２３年的年平均氣溫?cái)?shù)據(jù)，親手繪制氣溫年變化曲線圖表，思考蘇州的氣溫年變化特點(diǎn)？

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生地理實(shí)踐能力。

小天鵝屬于我國長江一帶候鳥中的冬候鳥，秋天飛到溫暖的地方度過漫長的冬天，春天再飛回涼爽的故鄉(xiāng)繁殖棲息。候鳥在遷徙的過程中，會(huì)有領(lǐng)頭鳥帶路，但偶爾也會(huì)有走錯(cuò)路的情況，不知道飛到了哪里。

活動(dòng)４：請(qǐng)同學(xué)們閱讀世界年平均氣溫分布圖、世界１月、７月平均氣溫分布圖，這三幅地圖學(xué)習(xí)世界氣溫分布特點(diǎn)。合作探究為迷路小天鵝指點(diǎn)迷津（等溫線圖的判讀：可類比參考等高線圖的判讀方法），在ｉＰａｄ易加學(xué)院Ａｐｐ中“我的作業(yè)”中上傳答案。

（１）概括世界上１月和７月的氣溫從低緯到高緯的分布規(guī)律是什么？為冬候鳥小天鵝規(guī)劃遷徙飛行方向，幫助候鳥歸林。

（２）小天鵝看到有些鳥兒夏季在高山上生活，而冬季卻飛往山下生活，這是為什么？

設(shè)計(jì)意圖：傳遞人地協(xié)調(diào)的觀念。

（三）應(yīng)用人工智能輔助分析、解決問題

《氣候的變化與分布》這節(jié)課中，一天、一年內(nèi)的氣溫變化規(guī)律，初中生常難以理解原因，運(yùn)用人工智能技術(shù)賦能課堂智慧，初中生學(xué)習(xí)起來突破知識(shí)受限，利于知識(shí)深度挖掘，增強(qiáng)解決問題的能力?！皻鉁氐淖兓c分布”人工智能應(yīng)用設(shè)計(jì)，如表１所示。

在深入學(xué)習(xí)并理解知識(shí)后，學(xué)生構(gòu)建一套屬于自己的知識(shí)系統(tǒng)至關(guān)重要，以便將其應(yīng)用于實(shí)踐中。為達(dá)成此目標(biāo)，教師應(yīng)精心創(chuàng)設(shè)一系列與生活實(shí)際緊密相連的問題或情境任務(wù)，使學(xué)生能夠在這些真實(shí)的情境中調(diào)動(dòng)、回顧及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。通過這一過程，學(xué)生不僅能夠深化對(duì)知識(shí)的理解，更能切實(shí)體驗(yàn)到知識(shí)的實(shí)踐性應(yīng)用，從而提升其綜合運(yùn)用能力。此外，本節(jié)課結(jié)束后，教師可利用易加學(xué)院課程生成反饋量表，如表２所示，有效收集學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的掌握情況，以便更好地指導(dǎo)后續(xù)教學(xué)，確保教學(xué)質(zhì)量和效果。

在易加我的課程—延學(xué)—游戲：我知道了這樣的氣溫變化（判斷對(duì)錯(cuò)）。

１． 一年中，南半球陸地平均最低氣溫出現(xiàn)在１月。

２． 夏季，陸地平均氣溫高于海洋平均氣溫。

３． 溫度的測量需要在封閉、空曠的環(huán)境中測量。

４． 一天中，氣溫最低出現(xiàn)在日出前后。

５． 小天鵝的遷徙到蘇州后，氣溫逐漸轉(zhuǎn)涼。

三、運(yùn)用人工智能的問題式教學(xué)實(shí)施策略

教師在設(shè)計(jì)問題時(shí)，需要確保問題具備驅(qū)動(dòng)性和啟發(fā)性，通過師生間的有效提問與互動(dòng)，使學(xué)生能夠迅速形成問題鏈意識(shí)，進(jìn)而掌握初步的知識(shí)線索。在學(xué)生的自主研究與討論過程中，應(yīng)積極引導(dǎo)學(xué)生借助人工智能技術(shù)，如利用ＡＩ工具集、沉浸式及交互式教學(xué)平臺(tái)、仿真實(shí)驗(yàn)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，全面調(diào)動(dòng)學(xué)生的聽覺、視覺及腦力參與，使問題式學(xué)習(xí)更為深入、高效，從而加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和應(yīng)用。

在人工智能蓬勃發(fā)展的時(shí)代背景下，教師可以將信息化課堂評(píng)價(jià)有效融入地理課堂教學(xué)中。信息化評(píng)價(jià)具備快速生成的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)反饋，同時(shí)兼具活動(dòng)的趣味性和評(píng)價(jià)的客觀性。通過這一方式，教師可以對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及知識(shí)掌握程度進(jìn)行多維度、細(xì)致的分析與點(diǎn)評(píng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)育人的教學(xué)策略，推動(dòng)教育教學(xué)的現(xiàn)代化發(fā)展。

但通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，運(yùn)用人工智能輔助課堂教學(xué)，需要學(xué)生有較強(qiáng)的自學(xué)能力和自我管理能力，這提醒教師在課前最好對(duì)人工智能的使用規(guī)則做好學(xué)生培訓(xùn)，課堂上才能達(dá)到較好的學(xué)習(xí)效果。

四、結(jié)語

本節(jié)課以小天鵝冬候鳥遷徙到蘇州生活為情境，分為氣溫的觀測—探秘氣溫的變化—巧繪氣溫圖—?dú)鉁氐淖兓?guī)律４個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)施問題式教學(xué)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通過動(dòng)手操作百葉箱氣溫觀測、利用信息技術(shù)賦能學(xué)習(xí)氣溫變化特點(diǎn)、動(dòng)手繪制地圖，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣。借助智能工具，可幫助學(xué)生克服畏難心態(tài)深度探究，提升地理實(shí)踐力，從而試圖讓地理核心素養(yǎng)在課堂落地。人工智能時(shí)代，教師應(yīng)發(fā)揮應(yīng)人工智能的優(yōu)勢，力圖為學(xué)生營造出更智能的學(xué)習(xí)氛圍，更好地呈現(xiàn)出地理知識(shí)的特色，為學(xué)生帶來全新的地理學(xué)習(xí)體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)素養(yǎng)塑造。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 鄧雪迪． 核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中地理問題式教學(xué)探討［Ｊ］． 試題與研究，２０２４（１０）：１５９－１６１．

［２］ 沈建新，王海燕，王海江． ＰＢＬ：一種新型的教學(xué)模式［Ｊ］． 國外醫(yī)學(xué)：醫(yī)學(xué)教育分冊(cè)，２００１（０２）：３６－３８．

［３］ 李旺軍． ＶＲ技術(shù)在初中地理教學(xué)中的應(yīng)用研究：以湘教版“世界的聚落”為例［Ｊ］． 中國教育技術(shù)裝備，２０２０（１７）：２９－３１＋３６．

（責(zé)任編輯：何田田）