人工智能時(shí)代中學(xué)地理教學(xué)的機(jī)遇、挑戰(zhàn)與進(jìn)路

摘要：探尋人工智能背景下地理教學(xué)“數(shù)智化”轉(zhuǎn)型的發(fā)展趨向是有效推進(jìn)“AI+地理教學(xué)”實(shí)踐的重要前提。人工智能在地理教學(xué)資源共享、模式變化、個(gè)性教學(xué)、素養(yǎng)創(chuàng)新等方面實(shí)現(xiàn)全面賦能提質(zhì)增效的同時(shí)，也將面臨技術(shù)過度忽視地理教學(xué)的本質(zhì)、技術(shù)依賴弱化地理思維的創(chuàng)新、地理教學(xué)內(nèi)容智能化尺度難以把控、地理智能化教學(xué)模式走向難以預(yù)測、地理智能化教學(xué)評價(jià)解讀難以周全等挑戰(zhàn)，未來的中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)當(dāng)向育人型、服務(wù)型、成長型智能化教學(xué)的方向不斷創(chuàng)新發(fā)展。關(guān)鍵詞：地理教學(xué)；人工智能；機(jī)遇；挑戰(zhàn)在歷史發(fā)展進(jìn)程中，科技進(jìn)步與教育發(fā)展始終存在相互催化、相互協(xié)調(diào)、相互成就的“雙向奔赴”，技術(shù)場域的朝氣和教育領(lǐng)域的勃發(fā)共同推動人類文明的新進(jìn)程。目前，從工業(yè)文明時(shí)代向人工智能時(shí)代的科技迭代與跨越正掀起教育界的新一輪創(chuàng)新與變革。在互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)云計(jì)算、深度學(xué)習(xí)、類腦計(jì)算等智能技術(shù)的助推下，人工智能與基礎(chǔ)教育正走向“數(shù)智化”深度融合的階段［1］，技術(shù)的創(chuàng)新不斷為教育教學(xué)增能賦強(qiáng)。地理教育作為基礎(chǔ)教育的重要組成部分，地理學(xué)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(xué)應(yīng)用融合的前沿學(xué)科?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》明確提出，在地理教學(xué)過程中深化信息技術(shù)應(yīng)用的要求，開啟了地理教育教學(xué)的智能化新征程，由傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)入智能教學(xué)的過程將對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)帶來新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。一、人工智能為中學(xué)地理的“教”與“學(xué)”賦能提質(zhì)1.教學(xué)資源的均衡共享優(yōu)化地理知識的供需結(jié)構(gòu)隨著5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的突破和全媒體資源的開發(fā)應(yīng)用，地理教學(xué)資源均衡化、共享化打破了傳統(tǒng)地理教學(xué)的信息流通和傳播方式，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)地理教學(xué)資源惠及城鄉(xiāng)師生的目標(biāo)，逐漸減小地區(qū)地理教育發(fā)展的差距，不斷優(yōu)化地理教育發(fā)展結(jié)構(gòu)和規(guī)模。人工智能時(shí)代，地理教師能夠在互聯(lián)網(wǎng)上鏈接到新穎的地理教學(xué)素材，學(xué)習(xí)先進(jìn)的地理教學(xué)理念、前沿的地理學(xué)科動態(tài)、創(chuàng)新的地理教學(xué)形式等，對地理教師個(gè)人學(xué)科素質(zhì)、教學(xué)技能、專業(yè)知識、教育思想等方面的進(jìn)步具有重要促進(jìn)作用。學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)上能夠查閱、搜索不懂的地理知識，打破學(xué)校答疑教學(xué)的延時(shí)性，強(qiáng)化了學(xué)生接觸知識的深度和廣度。因此，在地理教學(xué)中，地理教師的“教”更新穎、更先進(jìn)，也更有針對性了，學(xué)生“學(xué)”得更廣也更深了，地理教學(xué)資源的均衡化不僅為教師自我進(jìn)修、自我提升提供了機(jī)會和條件，也為學(xué)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(xué)生對地理知識深度與廣度有更高的需求，這將進(jìn)一步反作用于教師的教學(xué)水平，而教師又通過地理教學(xué)能力的提升來促進(jìn)學(xué)生的地理學(xué)習(xí)。由此，人工智能時(shí)代地理教學(xué)資源的均衡化將不斷協(xié)調(diào)和優(yōu)化地理教學(xué)活動主體間對地理知識的供需關(guān)系，形成正向良性循環(huán)。2.教學(xué)模式的豐富多元助力課堂教學(xué)提質(zhì)增效地理學(xué)科基于時(shí)空和尺度的學(xué)科特性要求學(xué)生需要具備一定空間想象能力、時(shí)間推演能力和尺度縮放能力，中學(xué)地理課程就是要在地理課程的學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)，讓學(xué)生開始成為一個(gè)地理發(fā)現(xiàn)者、探索者、實(shí)踐者、研究者，但傳統(tǒng)地理教學(xué)的“教師講、學(xué)生聽”模式已然不能滿足學(xué)生對地理的認(rèn)識和理解。人工智能時(shí)代給予地理教學(xué)更廣闊、高效的教學(xué)模式。地理教師能夠基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）讓學(xué)生身臨其境地觀察地理現(xiàn)象的形成過程，將一些空間性強(qiáng)、時(shí)間跨度大、尺度變化明顯的抽象知識轉(zhuǎn)化為沉浸式、體驗(yàn)式的地理知識，增強(qiáng)學(xué)生對地理知識的興趣，幫助學(xué)生更好地進(jìn)行地理學(xué)習(xí)。此外，人工智能加持下的地理教學(xué)還能實(shí)現(xiàn)“線上—線下—混合”的多模式教學(xué)，教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容重難點(diǎn)進(jìn)行分層，按照內(nèi)容進(jìn)行模式切換，實(shí)現(xiàn)“資源、物理、社交”三空間深度融合［2］。人機(jī)交互體驗(yàn)式的地理教學(xué)不但能夠方便教師的“教”，還有利于學(xué)生的“學(xué)”，讓教師和學(xué)生的互動更多樣、聯(lián)系更緊密，豐富課堂的呈現(xiàn)方式和提升課堂的教學(xué)效果。3.教學(xué)手段的智能化提升精準(zhǔn)教學(xué)和個(gè)性化發(fā)展在5G數(shù)據(jù)智能化時(shí)代依托數(shù)據(jù)監(jiān)測、行為分析等相關(guān)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)地理教學(xué)個(gè)性化發(fā)展。大數(shù)據(jù)通過智能終端、應(yīng)用軟件和傳感器等記錄、追蹤、收集學(xué)生地理學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)（學(xué)習(xí)專注時(shí)間、互動交流頻率等）和學(xué)習(xí)結(jié)果數(shù)據(jù)（考試成績數(shù)據(jù)等）［3］。通過對海量數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(xué)生的基本學(xué)習(xí)情況和整體學(xué)習(xí)行為，還能夠量化出每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和結(jié)果，推送不同的學(xué)習(xí)方案和學(xué)習(xí)建議，以此來幫助地理教師根據(jù)學(xué)生具體情況進(jìn)行教學(xué)和輔導(dǎo)，針對學(xué)生相對薄弱的知識點(diǎn)和地理素養(yǎng)能力進(jìn)行個(gè)性化針對性培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)地理教育個(gè)性化教學(xué)。未來的地理課堂將更具開放化、智能化、個(gè)性化的特質(zhì)［4］，人工智能+教育的教學(xué)方式能夠?qū)崿F(xiàn)差異化教學(xué)和個(gè)性化發(fā)展，讓教師“教”得更有針對性，學(xué)生“學(xué)”得更具自由度。4.地理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的新突破鑄就終身發(fā)展能力人工智能應(yīng)用于地理教育教學(xué)評價(jià)是大勢所趨，與傳統(tǒng)評價(jià)方式相比智能評價(jià)手段更細(xì)致，能夠改變傳統(tǒng)評價(jià)中唯分?jǐn)?shù)論的弊端，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中個(gè)人綜合素質(zhì)的檢測與分析，更注重過程性評價(jià)，其對地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與監(jiān)測具有重要作用，教師能夠通過智能化數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析學(xué)生地理核心素養(yǎng)發(fā)展的效果和質(zhì)量，從而對學(xué)生實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化、鞏固，提高學(xué)生地理學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量。同時(shí)，教育“數(shù)智化”時(shí)代中，教師對學(xué)生地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)隨著時(shí)代發(fā)展和教育方式的變革而進(jìn)行創(chuàng)新。智能化時(shí)代的發(fā)展必然帶來新的人地關(guān)系變革，因此，學(xué)生在體驗(yàn)智能化時(shí)代成果的同時(shí)，也將加深對人地協(xié)調(diào)的進(jìn)一步思考和認(rèn)識；智能信息時(shí)代，學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用能力都是對學(xué)生地理實(shí)踐力的新要求。智能化時(shí)代讓學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)”。教師和學(xué)生在面對地理“教”與“學(xué)”的變革中將實(shí)現(xiàn)地理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的新突破，習(xí)得終身發(fā)展能力。二、人工智能對中學(xué)地理“教”與“學(xué)”的挑戰(zhàn)1.技術(shù)過度忽視地理教學(xué)的本質(zhì)人工智能技術(shù)與地理教育的融合極大地改進(jìn)了地理教育資源的供給方式，提升了地理教育教學(xué)的質(zhì)量和效率，但技術(shù)與教育在教育教學(xué)過程中的主次關(guān)系應(yīng)當(dāng)有所側(cè)重和傾斜，在教育領(lǐng)域始終應(yīng)當(dāng)按照“教育的邏輯”去考量技術(shù)［5］。地理教學(xué)活動一定要按學(xué)生需求和地理教學(xué)邏輯開展，技術(shù)是進(jìn)行教育活動的輔助手段，教師在進(jìn)行地理教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)避免過于追求技術(shù)而忽視學(xué)生和教學(xué)的真正需求，人工智能的介入不能夠從根本上代替教育發(fā)揮其育人的價(jià)值。因此，地理教師應(yīng)明確技術(shù)手段和育人目的之間的邏輯關(guān)系，從學(xué)生知識學(xué)習(xí)、技能掌握、價(jià)值觀建立、核心素養(yǎng)培養(yǎng)等需求出發(fā)，科學(xué)看待、正確處理技術(shù)與教育的關(guān)系。2.技術(shù)依賴弱化地理思維的創(chuàng)新人工智能的優(yōu)勢在于其具有進(jìn)行大規(guī)模大數(shù)據(jù)挖掘和處理的能力，其運(yùn)算規(guī)模與速度遠(yuǎn)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(xué)也迎來了新挑戰(zhàn)。生成式人工智能具有超強(qiáng)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(wù)，學(xué)生在使用此類智能產(chǎn)品時(shí)如果使用不當(dāng)可能會有個(gè)體智慧“退化”的風(fēng)險(xiǎn)，形成惰性學(xué)習(xí)、依賴性學(xué)習(xí)的習(xí)慣，不利于學(xué)生地理思維的形成和發(fā)展［6］。地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是地理學(xué)習(xí)的生命線，地理學(xué)科思維的形成貫穿于地理學(xué)習(xí)的全過程，因此，地理學(xué)習(xí)需要學(xué)生參與全過程，智能化產(chǎn)品的服務(wù)不能代替學(xué)生的思考和創(chuàng)造力，如何規(guī)范學(xué)生對智能類產(chǎn)品使用的科學(xué)性與合理性將是未來地理教學(xué)的重要探討方向。3.地理教學(xué)內(nèi)容智能化尺度難以把控靈活與泛在的網(wǎng)絡(luò)化、智慧化學(xué)習(xí)環(huán)境的生成實(shí)現(xiàn)了物理環(huán)境與虛擬環(huán)境的對接融合，為地理教師進(jìn)行深度地理教學(xué)提供了良好的教學(xué)環(huán)境和手段，但不同的地理教學(xué)內(nèi)容在呈現(xiàn)方式上存在差異和變化，智慧教學(xué)的普及和應(yīng)用也對地理教師進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容挖掘與呈現(xiàn)提出了新要求。什么樣的地理教學(xué)內(nèi)容該采取何種教學(xué)模式，如何運(yùn)用現(xiàn)有技術(shù)手段將地理課堂內(nèi)容有效呈現(xiàn)，在教學(xué)中如何平衡技術(shù)運(yùn)用的科學(xué)性與藝術(shù)性的關(guān)系，如何把握運(yùn)用的尺度等都是開展地理教學(xué)活動需要進(jìn)行深度探究的重要問題。4.地理智能化教學(xué)模式走向難以預(yù)測從傳統(tǒng)教學(xué)方式到智能化教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變是地理教學(xué)模式變革的重要體現(xiàn)，從師生間的“人—人”交互到智能“人—機(jī)—人”互動，從“人—師”教授模式到“機(jī)—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(xué)生對這種新型教學(xué)方式和新型師生關(guān)系轉(zhuǎn)變的適應(yīng)與態(tài)度影響著未來地理教育教學(xué)的走向與發(fā)展。因此，在中學(xué)階段的地理教學(xué)中，教師對人工智能應(yīng)用地理教學(xué)的認(rèn)可、學(xué)習(xí)、探索、應(yīng)用趨向能夠決定學(xué)生在地理學(xué)習(xí)中的“智能”模式，教師是否認(rèn)同、采納、適應(yīng)人工智能教學(xué)的方式，最終影響學(xué)生地理學(xué)習(xí)的途徑和方法。而學(xué)生在面對教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的前提下，能否接受并合理規(guī)避相應(yīng)的負(fù)面影響，“教”與“學(xué)”能否順利接洽這種新型的對話關(guān)系常態(tài)化是未來地理教學(xué)的重要挑戰(zhàn)之一。5.地理智能化教學(xué)評價(jià)解讀難以周全《深化新時(shí)代教育評價(jià)改革總體方案》指出“創(chuàng)新評價(jià)工具，利用人工智能、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，探索開展學(xué)生各年級學(xué)習(xí)情況全過程縱向評價(jià)、德智體美勞要素橫向評價(jià)”。評價(jià)的多元意味著評價(jià)的深度和廣度都具有一定程度的延伸，在實(shí)現(xiàn)全過程、全要素的測評目標(biāo)的同時(shí)，也為地理教師和學(xué)生應(yīng)對地理教學(xué)形成一定挑戰(zhàn)和壓力。預(yù)測分析與評價(jià)都是基于當(dāng)前教學(xué)情境中的行為進(jìn)行模擬分析的結(jié)果，不能夠完全預(yù)判未來實(shí)際的行為，對結(jié)果的解讀很可能會造成對學(xué)生的刻板印象，為學(xué)生貼上標(biāo)簽甚至產(chǎn)生偏見和歧視等［8］，因此，地理教師在運(yùn)用人工智能進(jìn)行測評時(shí)要注意智能測評可解釋性，要用動態(tài)和發(fā)展的眼光去看待學(xué)生的地理學(xué)習(xí)成長。三、“人工智能+地理教學(xué)”的邏輯進(jìn)路1.邏輯起點(diǎn)：以人的發(fā)展為根本的育人型智能教學(xué)教育關(guān)乎人的成長和發(fā)展，智能技術(shù)在教育場域的實(shí)踐與應(yīng)用必須以人的全面發(fā)展為根本目的。人的成長發(fā)展不單單是指個(gè)體在生物屬性上的生命現(xiàn)象，更是社會屬性中心靈、精神和人性的完美體驗(yàn)與獲得。因此，人的發(fā)展教育邏輯也應(yīng)當(dāng)是技術(shù)實(shí)踐發(fā)展的邏輯，一切要以保護(hù)人、解放人、發(fā)展人為目的。在進(jìn)行“人工智能+地理教學(xué)”的模式中，要利用技術(shù)與教學(xué)融合的優(yōu)勢全面推進(jìn)學(xué)生人地協(xié)調(diào)觀、區(qū)域認(rèn)知、綜合思維、地理實(shí)踐力四大地理核心素養(yǎng)的發(fā)展，保護(hù)學(xué)生地理學(xué)習(xí)的健康性、樂趣性，解放學(xué)生地理學(xué)習(xí)的效率和質(zhì)量，發(fā)展學(xué)生地理學(xué)習(xí)的個(gè)性化［2］。因此，無論是技術(shù)和學(xué)習(xí)產(chǎn)品的研發(fā)還是智能教學(xué)的應(yīng)用都應(yīng)始終遵循“樹人、育人”的基本原則，以人的發(fā)展性為邏輯起點(diǎn)，以學(xué)生地理學(xué)習(xí)的訴求為導(dǎo)向，始終以人的需求和健康成長為準(zhǔn)則，創(chuàng)建育人型智能教學(xué)。2.邏輯中介：以要素系統(tǒng)為保障的服務(wù)型智能教學(xué)在“人工智能+地理教學(xué)”教學(xué)模式中涉及技術(shù)要素、人的要素、教育要素、社會要素等分支要素［2］，技術(shù)要素包括地理教學(xué)設(shè)備、工具、地理智能教具、地理資源平臺、地理教學(xué)環(huán)境等；人的要素包括地理學(xué)習(xí)者、教學(xué)者、管理者、智能技術(shù)服務(wù)者等；教育要素包括地理教學(xué)目標(biāo)、地理教學(xué)內(nèi)容、地理教學(xué)方法、地理教學(xué)策略、地理教學(xué)評價(jià)等；社會要素包括經(jīng)濟(jì)、政治、文化、法律等要素，各要素的有機(jī)融合與協(xié)作是智能地理教學(xué)順利開展的有力保障。因此，在未來地理教學(xué)中應(yīng)當(dāng)打通主體、環(huán)境、資源、信息、策略等教學(xué)場景中的要素隔閡，實(shí)現(xiàn)各要素間的深度融合與協(xié)作，強(qiáng)化“AI教學(xué)”的要素結(jié)構(gòu)和要素體系的重塑，建立完善、穩(wěn)定的全要素智能化教學(xué)生態(tài)，不斷推進(jìn)智能教學(xué)指導(dǎo)和服務(wù)體系建設(shè)，實(shí)現(xiàn)以要素系統(tǒng)為保障的服務(wù)型智能教學(xué)。3.邏輯旨?xì)w：以技術(shù)辯證為動力的成長型智能教學(xué)技術(shù)作為一種生產(chǎn)要素，不斷驅(qū)動著教育的數(shù)字化建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展，但也應(yīng)意識到技術(shù)在帶來先進(jìn)創(chuàng)新方式的同時(shí)，其自身的復(fù)雜性和局限性也在潛移默化中影響著教育教學(xué)。在地理教學(xué)場景中，技術(shù)場域與地理教學(xué)思想的碰撞無疑會不斷激發(fā)知識的再生產(chǎn)和再創(chuàng)造，但同時(shí)也催生出教育公平、學(xué)習(xí)依賴、情感缺失、技術(shù)安全等方面的風(fēng)險(xiǎn)，因此，在“人工智能+地理教學(xué)”的模式中應(yīng)當(dāng)辯證看待智能技術(shù)的教育功能，揚(yáng)長避短合理科學(xué)地運(yùn)用技術(shù)創(chuàng)造的新生產(chǎn)力，讓教育需求與技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生雙向反哺，在人工智能領(lǐng)域和教育領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)交互循環(huán)的疊加發(fā)展局面，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)防范，在不斷修正、更迭升級中優(yōu)化性能、操作與服務(wù)，實(shí)現(xiàn)“技術(shù)+教育”的雙向成長目標(biāo)。四、結(jié)語人工智能應(yīng)用于地理教學(xué)為學(xué)生地理學(xué)習(xí)和教師地理教學(xué)提供了強(qiáng)有力的支撐，在地理教學(xué)資源均衡化、地理教學(xué)模式豐富化、地理教學(xué)個(gè)性化、地理