◎ 王雪瑩 任國(guó)榮

在《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017 年版)》的教學(xué)與評(píng)價(jià)中，“深化信息技術(shù)的應(yīng)用”這一層面就明確指出借助大數(shù)據(jù)、人工智能、“互聯(lián)網(wǎng)+”等信息技術(shù)的學(xué)習(xí)，是面向未來的學(xué)習(xí)方式之一[1]。將人工智能應(yīng)用于地理學(xué)科中，不僅有利于增強(qiáng)地理教學(xué)的有效性，更有利于實(shí)現(xiàn)寓教于樂，為地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提供技術(shù)支撐。但現(xiàn)階段人工智能在地理教學(xué)中的教育價(jià)值尚未得到充分的挖掘，亟須對(duì)此進(jìn)行深入的研究和探索。本文試圖分析人工智能輔助地理教學(xué)應(yīng)遵循的原則，并以“希沃白板5”這一智能互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)為例，闡述智能化地理教學(xué)的主要表現(xiàn)，以期為人工智能與地理教學(xué)的深度融合提供參考。

一、人工智能的內(nèi)涵

人類的自然智能泛指人類對(duì)具體事物的感知、記憶、思考的智力，以及將感知后形成的行為和語言表達(dá)出來的能力[2]。而人工智能全稱為Artificial Intelligence，是運(yùn)用人工的方法實(shí)現(xiàn)的對(duì)人類自然智能的模擬和延伸，即依賴一定的算法、數(shù)據(jù)和技術(shù)在機(jī)器上實(shí)現(xiàn)的對(duì)外在事物的感知、判斷和表達(dá)。將人工智能融入地理教學(xué)領(lǐng)域中能有效優(yōu)化教學(xué)效果，有利于處理好地理學(xué)習(xí)中面臨的“地理事物感知困難”、“地理場(chǎng)景模糊不清”的問題，提升課堂質(zhì)量，豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。讓人工智能走進(jìn)地理教學(xué)，就是要充分利用在關(guān)鍵技術(shù)的支撐下開發(fā)的智能教學(xué)工具，發(fā)揮其對(duì)地理教學(xué)的輔助功能，解決教學(xué)難點(diǎn)，促進(jìn)地理教學(xué)走向網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

結(jié)合教學(xué)實(shí)際，本文探究的人工智能主要指在智能技術(shù)的支撐下可應(yīng)用至地理教學(xué)領(lǐng)域的智能化教學(xué)工具，如智能教學(xué)系統(tǒng)、智慧黑板、自動(dòng)評(píng)測(cè)系統(tǒng)等。希沃白板5 就是一款專門針對(duì)教學(xué)場(chǎng)景而設(shè)計(jì)的互動(dòng)教學(xué)平臺(tái)，內(nèi)含豐富的課堂教學(xué)資源，同時(shí)也為教師的課后管理提供了便利。這類教學(xué)資源的引入，能有效減少教師的教學(xué)壓力，使教師能夠?qū)⒕性谡n堂情境的設(shè)計(jì)與實(shí)施上。同時(shí)針對(duì)性較強(qiáng)的智能化教學(xué)管理也有助于尊重學(xué)生的個(gè)性化促發(fā)展，凸顯學(xué)生的主體地位。

二、人工智能在地理教學(xué)中的應(yīng)用示例

1.智能化地理教學(xué)的適用情境

近幾年，將人工智能應(yīng)用至教學(xué)領(lǐng)域正在逐步開展，大量基于智能技術(shù)的教學(xué)輔助工具應(yīng)用在不同的教學(xué)環(huán)節(jié)中，逐步被教師和學(xué)生接納。將人工智能應(yīng)用至地理教學(xué)領(lǐng)域?？蓮囊韵逻@三個(gè)方面著手:

(1)課前預(yù)習(xí)與備課

在課前的教學(xué)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備階段，教師可借助智能教學(xué)系統(tǒng)中的云課件庫獲取海量的課件、音頻、視頻等教學(xué)資源，充分發(fā)揮教學(xué)媒體對(duì)教學(xué)效的優(yōu)化作用。此外教師還可以借助教師端的智能教學(xué)系統(tǒng)給學(xué)生發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)，及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生在課前的自主預(yù)習(xí)，此外還可以發(fā)布學(xué)習(xí)質(zhì)量診斷檢測(cè)題，從學(xué)生提供的反饋信息中了解學(xué)生存在著哪些問題，從而對(duì)先前的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行反思與再設(shè)計(jì)，使本節(jié)課的教學(xué)重難點(diǎn)更加突出。

(2)課上講授與教學(xué)

在教學(xué)實(shí)施階段，教師可以利用基于互聯(lián)網(wǎng)的云平臺(tái)、智慧黑板等智能教學(xué)工具，推進(jìn)教學(xué)媒體的優(yōu)化整合，為學(xué)生構(gòu)建虛擬的地理事物或場(chǎng)景，使學(xué)生能夠直觀生動(dòng)地感知地理現(xiàn)象，為學(xué)生帶來更直觀生動(dòng)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。除此之外，教師還可以創(chuàng)新與學(xué)生之間的互動(dòng)方式，激發(fā)學(xué)生的好奇心和新鮮感，營(yíng)造良好的課堂氛圍。

(3)課后評(píng)價(jià)與管理

在教學(xué)的評(píng)價(jià)階段，教師可以借助智能測(cè)評(píng)工具或智能分析工具，檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)課上講授知識(shí)的掌握程度，并對(duì)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程產(chǎn)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，從而得到對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)果的有效反饋[3]。這就意味著人工智能的應(yīng)用能幫助教師盡快地了解每一個(gè)學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)情的精準(zhǔn)把握。除此之外，有關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析報(bào)告可以為教師日后教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)和教學(xué)進(jìn)度的調(diào)整提供參考和借鑒，有利于進(jìn)一步提高教學(xué)的實(shí)效性。

2.智能化地理課堂教學(xué)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用示例——探索太陽系

地理所處的宇宙環(huán)境是分析地球上存在生命原因的起點(diǎn)，需要學(xué)生了解宇宙中天體系統(tǒng)的層次劃分、太陽系中的行星運(yùn)動(dòng)特征以及地球在宇宙中的位置等內(nèi)容。這些地理知識(shí)時(shí)空跨度較大，而且十分抽象，學(xué)生很難獲得直觀的認(rèn)識(shí)。因此就需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)方法和教學(xué)技術(shù)，改善課堂效果。希沃白板5 中的“星球”資源就能夠借助擴(kuò)展現(xiàn)實(shí)技術(shù)直觀地再現(xiàn)和演示太陽系中行星運(yùn)動(dòng)的真實(shí)場(chǎng)景與運(yùn)動(dòng)特征，給學(xué)生帶來近距離的體驗(yàn)與感知。

在課前的準(zhǔn)備階段，若教師提前已完成課件的制作，可直接將其導(dǎo)入進(jìn)希沃白板5 中。若教師還未準(zhǔn)備輔助教學(xué)的課件，可直接在“云課件”里下載某節(jié)課的課件資源，為教學(xué)過程的順利實(shí)施做好鋪墊。打開課件后?？紤]到上課時(shí)加載課件可能會(huì)有些卡頓，因此若想及時(shí)地向?qū)W生展示太陽系的三維模型，教師需要提前將其添加到課件里。之后教師可以提前設(shè)計(jì)好與學(xué)生互動(dòng)的問題，并在“課堂互動(dòng)”中挑選與學(xué)生互動(dòng)的形式，為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍。最后教師可以在“習(xí)題庫”中設(shè)計(jì)好與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的練習(xí)題，以便能及時(shí)地發(fā)送給學(xué)生，這樣既能使學(xué)生及時(shí)的鞏固課堂所學(xué)，也能收集并分析學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，為教師進(jìn)行教學(xué)的反思與再設(shè)計(jì)提供信息。

在課堂實(shí)施階段，教師進(jìn)入希沃白板5 后，打開已準(zhǔn)備好的課件，點(diǎn)擊“開始授課”就進(jìn)入了放映模式。之后點(diǎn)擊“星球”，選中“地球”，就進(jìn)入了三維星系模型，這里可讓學(xué)生觀看有關(guān)地球的詳細(xì)介紹和地球的結(jié)構(gòu)分層，加深學(xué)生對(duì)地球基本情況的認(rèn)知和了解。之后點(diǎn)擊左下角的“探索太陽系”，就可以直接進(jìn)入太陽系模型。學(xué)生可以從多個(gè)角度觀察到太陽與八大行星的位置示意圖，而且任意點(diǎn)擊一顆行星，都會(huì)進(jìn)入地對(duì)該行星的具體介紹界面。學(xué)生也可以通過觀察太陽系的動(dòng)態(tài)三維模型，總結(jié)歸納八大行星的運(yùn)動(dòng)特征，可以有效解決這部分知識(shí)時(shí)空跨度較大且十分抽象的難題，滿足學(xué)生的好奇心和求知欲。除此之外，教師還可以點(diǎn)擊“板中板”，打開一個(gè)可在線編輯的電子黑板，這樣就可以及時(shí)記錄學(xué)生的奇思妙想，或引導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手畫圖，幫助其更好地理解。

在課后評(píng)價(jià)階段，教師可進(jìn)入希沃白板5 的首頁，點(diǎn)擊“探索”里邊的“作業(yè)本”選項(xiàng)，進(jìn)入教師端后臺(tái)。之后可在“布置記錄”中查看學(xué)生的作業(yè)完成報(bào)告。報(bào)告里詳細(xì)總結(jié)了本作業(yè)的完成人數(shù)、學(xué)生的平均正答率以及平均耗時(shí)，還會(huì)展示出每一個(gè)學(xué)生的作答情況，并將學(xué)生的作答成績(jī)按照由高到低的進(jìn)行排序，清楚直觀的為教師展現(xiàn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。如若有學(xué)生應(yīng)完成作業(yè)但沒有按時(shí)完成，報(bào)告里還會(huì)提取出未完成作業(yè)的學(xué)生名單，以便教師去了解學(xué)生情況。除此之外，報(bào)告里還對(duì)每一道作業(yè)題都有著明確的分析，如本題目的正答率、回答錯(cuò)誤的學(xué)生以及這些學(xué)生選出的錯(cuò)誤答案，為教師有針對(duì)性地進(jìn)行試卷講評(píng)提供了依據(jù)。教師還可以充分研讀每一道題目的詳細(xì)解析，一方面有利于教師更好地理清教學(xué)思路，另一方面將其展示給學(xué)生能為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)的途徑，有利于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)意識(shí)，鍛煉其主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力。

三、總結(jié)與展望

隨著信息技術(shù)時(shí)代的演變，在未來的課堂中，將地理教學(xué)與“互聯(lián)網(wǎng)+”、“人工智能”相結(jié)合是發(fā)展的新趨勢(shì)，也是實(shí)施未來教育的良好切入點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的教學(xué)方法而言，人工智能提供了較為靈活的、具有高交互性的學(xué)習(xí)環(huán)境。我們可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)要求和學(xué)生的實(shí)際情況，確定可應(yīng)用至課堂中的智能工具，從而拓寬課程的內(nèi)容，開闊學(xué)生的眼界。將人工智能應(yīng)用于地理學(xué)科中，可以為課堂教學(xué)提供自主探究的有效空間，創(chuàng)新學(xué)生學(xué)習(xí)地理的方式，為新課改的推進(jìn)提供新的思路。值得強(qiáng)調(diào)的是，人工智能與教育領(lǐng)域的融合還處在起步階段，還難以適應(yīng)課標(biāo)要求的部分地理內(nèi)容。因此智能化地理教學(xué)的推進(jìn)中，地理教師的精心設(shè)計(jì)顯得尤其重要，這也就對(duì)地理教師的專業(yè)化發(fā)展提出了新的挑戰(zhàn)。