基于希沃白板的人工智能在地理教学中的应用研究

◎ 王雪莹 任国荣

在《普通高中地理课程标准(2017 年版)》的教学与评价中，“深化信息技术的应用”这一层面就明确指出借助大数据、人工智能、“互联网+”等信息技术的学习，是面向未来的学习方式之一[1]。将人工智能应用于地理学科中，不仅有利于增强地理教学的有效性，更有利于实现寓教于乐，为地理核心素养的培养提供技术支撑。但现阶段人工智能在地理教学中的教育价值尚未得到充分的挖掘，亟须对此进行深入的研究和探索。本文试图分析人工智能辅助地理教学应遵循的原则，并以“希沃白板5”这一智能互动教学平台为例，阐述智能化地理教学的主要表现，以期为人工智能与地理教学的深度融合提供参考。

一、人工智能的内涵

人类的自然智能泛指人类对具体事物的感知、记忆、思考的智力，以及将感知后形成的行为和语言表达出来的能力[2]。而人工智能全称为Artificial Intelligence，是运用人工的方法实现的对人类自然智能的模拟和延伸，即依赖一定的算法、数据和技术在机器上实现的对外在事物的感知、判断和表达。将人工智能融入地理教学领域中能有效优化教学效果，有利于处理好地理学习中面临的“地理事物感知困难”、“地理场景模糊不清”的问题，提升课堂质量，丰富学生的学习体验。让人工智能走进地理教学，就是要充分利用在关键技术的支撑下开发的智能教学工具，发挥其对地理教学的辅助功能，解决教学难点，促进地理教学走向网络化和智能化。

结合教学实际，本文探究的人工智能主要指在智能技术的支撑下可应用至地理教学领域的智能化教学工具，如智能教学系统、智慧黑板、自动评测系统等。希沃白板5 就是一款专门针对教学场景而设计的互动教学平台，内含丰富的课堂教学资源，同时也为教师的课后管理提供了便利。这类教学资源的引入，能有效减少教师的教学压力，使教师能够将精力集中在课堂情境的设计与实施上。同时针对性较强的智能化教学管理也有助于尊重学生的个性化促发展，凸显学生的主体地位。

二、人工智能在地理教学中的应用示例

1.智能化地理教学的适用情境

近几年，将人工智能应用至教学领域正在逐步开展，大量基于智能技术的教学辅助工具应用在不同的教学环节中，逐步被教师和学生接纳。将人工智能应用至地理教学领域。可从以下这三个方面着手:

(1)课前预习与备课

在课前的教学设计与准备阶段，教师可借助智能教学系统中的云课件库获取海量的课件、音频、视频等教学资源，充分发挥教学媒体对教学效的优化作用。此外教师还可以借助教师端的智能教学系统给学生发布预习任务，及时引导学生在课前的自主预习，此外还可以发布学习质量诊断检测题，从学生提供的反馈信息中了解学生存在着哪些问题，从而对先前的教学设计进行反思与再设计，使本节课的教学重难点更加突出。

(2)课上讲授与教学

在教学实施阶段，教师可以利用基于互联网的云平台、智慧黑板等智能教学工具，推进教学媒体的优化整合，为学生构建虚拟的地理事物或场景，使学生能够直观生动地感知地理现象，为学生带来更直观生动的学习体验。除此之外，教师还可以创新与学生之间的互动方式，激发学生的好奇心和新鲜感，营造良好的课堂氛围。

(3)课后评价与管理

在教学的评价阶段，教师可以借助智能测评工具或智能分析工具，检验学生对课上讲授知识的掌握程度，并对学生在学习过程产生的学习数据进行分析和处理，从而得到对学生学习结果的有效反馈[3]。这就意味着人工智能的应用能帮助教师尽快地了解每一个学生的优缺点，实现对学情的精准把握。除此之外，有关学生学习数据的分析报告可以为教师日后教学内容的设计和教学进度的调整提供参考和借鉴，有利于进一步提高教学的实效性。

2.智能化地理课堂教学的设计与应用示例——探索太阳系

地理所处的宇宙环境是分析地球上存在生命原因的起点，需要学生了解宇宙中天体系统的层次划分、太阳系中的行星运动特征以及地球在宇宙中的位置等内容。这些地理知识时空跨度较大，而且十分抽象，学生很难获得直观的认识。因此就需要创新教学方法和教学技术，改善课堂效果。希沃白板5 中的“星球”资源就能够借助扩展现实技术直观地再现和演示太阳系中行星运动的真实场景与运动特征，给学生带来近距离的体验与感知。

在课前的准备阶段，若教师提前已完成课件的制作，可直接将其导入进希沃白板5 中。若教师还未准备辅助教学的课件，可直接在“云课件”里下载某节课的课件资源，为教学过程的顺利实施做好铺垫。打开课件后。考虑到上课时加载课件可能会有些卡顿，因此若想及时地向学生展示太阳系的三维模型，教师需要提前将其添加到课件里。之后教师可以提前设计好与学生互动的问题，并在“课堂互动”中挑选与学生互动的形式，为学生营造良好的学习氛围。最后教师可以在“习题库”中设计好与本节课内容相关的练习题，以便能及时地发送给学生，这样既能使学生及时的巩固课堂所学，也能收集并分析学生的学习数据，为教师进行教学的反思与再设计提供信息。

在课堂实施阶段，教师进入希沃白板5 后，打开已准备好的课件，点击“开始授课”就进入了放映模式。之后点击“星球”，选中“地球”，就进入了三维星系模型，这里可让学生观看有关地球的详细介绍和地球的结构分层，加深学生对地球基本情况的认知和了解。之后点击左下角的“探索太阳系”，就可以直接进入太阳系模型。学生可以从多个角度观察到太阳与八大行星的位置示意图，而且任意点击一颗行星，都会进入地对该行星的具体介绍界面。学生也可以通过观察太阳系的动态三维模型，总结归纳八大行星的运动特征，可以有效解决这部分知识时空跨度较大且十分抽象的难题，满足学生的好奇心和求知欲。除此之外，教师还可以点击“板中板”，打开一个可在线编辑的电子黑板，这样就可以及时记录学生的奇思妙想，或引导学生动手画图，帮助其更好地理解。

在课后评价阶段，教师可进入希沃白板5 的首页，点击“探索”里边的“作业本”选项，进入教师端后台。之后可在“布置记录”中查看学生的作业完成报告。报告里详细总结了本作业的完成人数、学生的平均正答率以及平均耗时，还会展示出每一个学生的作答情况，并将学生的作答成绩按照由高到低的进行排序，清楚直观的为教师展现学生对知识的掌握情况。如若有学生应完成作业但没有按时完成，报告里还会提取出未完成作业的学生名单，以便教师去了解学生情况。除此之外，报告里还对每一道作业题都有着明确的分析，如本题目的正答率、回答错误的学生以及这些学生选出的错误答案，为教师有针对性地进行试卷讲评提供了依据。教师还可以充分研读每一道题目的详细解析，一方面有利于教师更好地理清教学思路，另一方面将其展示给学生能为学生提供自主学习的途径，有利于培养学生的自学意识，锻炼其主动学习的能力。

三、总结与展望

随着信息技术时代的演变，在未来的课堂中，将地理教学与“互联网+”、“人工智能”相结合是发展的新趋势，也是实施未来教育的良好切入点。相对于传统的教学方法而言，人工智能提供了较为灵活的、具有高交互性的学习环境。我们可以根据教学内容、教学要求和学生的实际情况，确定可应用至课堂中的智能工具，从而拓宽课程的内容，开阔学生的眼界。将人工智能应用于地理学科中，可以为课堂教学提供自主探究的有效空间，创新学生学习地理的方式，为新课改的推进提供新的思路。值得强调的是，人工智能与教育领域的融合还处在起步阶段，还难以适应课标要求的部分地理内容。因此智能化地理教学的推进中，地理教师的精心设计显得尤其重要，这也就对地理教师的专业化发展提出了新的挑战。