地理教学“人机共教系统”的价值与实现路径

石嘉宁 徐志梅

摘 要：在人工智能时代背景下，“人机共教”已成为教育发展趋势，如何在教学中促进“人机”的深度融合，成为地理教学面临的迫切问题。本文阐述了“人机共教系统”的内涵及其对地理教学的价值，分析了目前地理教学中“人机共教系统”存在的问题，并从课前、课堂、课后三个环节提出地理课堂教学实现人机融合的具体实施路径，以情境—任务—项目—提升为思路探究课堂教学中“人机共教”的实现。本研究为构建人工智能与教师互融共生的地理教学系统，提高课堂教学质量，推动地理教学改革提供了具体思路。

关键词：人工智能；地理教学；“人机共教系统”

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2024）03-0063-04

2023年5月教育部印发《基础教育课程教学改革深化行动方案》，明确指出“深入推进教育数字化，促进信息技术与教育教学深度融合。”在“人工智能+地理教学”已成为主流趋势的今天，如何促进“人工智能+地理教学”的深度融合，实现地理教学“人机共教系统”，已成为亟待解决的问题。鉴于此，本文在人工智能大背景下，对地理教学中“人机共教系统”的发展与存在问题进行思考，探讨其实现路径，以此为促进“人工智能+地理教学”的深度融合发展提供建议。

一、地理教学“人机共教系统”的内涵与价值

1.“人机共教系统”的内涵

人工智能（简称AI）是研究人类智能活动规律，开发具有一定智能的人工系统，模仿、延伸和扩展人的智能的理论、方法和技术［1］。随着人工智能技术的不断发展，人工智能在教育领域得到了广泛应用，产生了巨大影响。在国家教育数字化转型的战略背景下，基于人工智能的技术与教育的深度融合使教育迎来全方位重构，而“人机共教系统”则是大势所趋。

基于此，本文将“人机共教系统”理解为“人工智能技术+教学模式+教师”的合作式教学［2］。其中，人工智能技术重点解决学生自主学习的问题，在地理教学中还可打破时空局限性，帮助学生理解复杂知识点；教学模式重点解决学生高效学习的问题，将人工智能技术融入教学过程中，促进高效教学；教师重点解决学生向主动学习型转化的问题，发挥“育人”作用，促进学生全面发展。“人机共教系统”的本质在于“共”，即在教学中，人工智能技术与教师要达到互融共生的状态，两者相辅相成、互为补充，共同促进学生发展。一个完善的“人机共教系统”能够在帮助学生落实核心素养、实现全面发展的同时，也帮助教师提高专业化发展，推动教育的转型升级。

2.“人机共教系统”对地理教学的价值

对于地理学科而言，学科自身所具有的综合性、区域性、空间性、动态性等特征，要求地理教学要摆脱传统教学的弊端，突破书本限制，打破时空局限，让学生用地理视角面对真实复杂的地理世界，而地理教学中“人机共教系统”的实现恰好满足了这一要求。

（1）转变教學理念，从以教师为中心转向以学生为中心

人工智能技术与教育的融合打破了传统教育中教师供给型的育人方式，教师借助人工智能技术，引导学生开展个性化、定制化、精准化的地理学习活动，发挥学生在课堂中的主体地位。同时，“人机共教系统”的实现也打破了时空限制，可视化技术、虚拟仿真技术等的运用帮助学生更真实地感知地理概念和地理事物，使学生能够自主探究问题、解决问题，促进学生地理核心素养的培育。

（2）丰富教学方式，提高学生空间思维能力

传统的地理教学方式往往囿于教室的束缚，大部分教师仅借助PPT等传统方式进行传授式教学。人工智能技术与教育的融合使得教师可采取多样化、创新性的教学方式，通过线上与线下相结合、真实与虚拟现实相结合进行地理教学。此外，“人机共教系统”的实现还可将地理事物和现象化二维为多维，促进学生空间思维能力的发展，提高空间综合分析能力。

（3）改变学习方式，实现个性化学习

“人工智能+地理教学”通过将地理科学知识、教学知识与技术知识进行融合，为学生提供了自主学习机会，学生可根据自身学习情况和学习特点自主选择学习内容，实现个性化学习。同时，教师也可利用人工智能技术分析不同学生的学习特点，根据学生不同的学习方式进行针对性教学，实现因材施教。此外，地理教学中“人机共教系统”的实现使学生通过具身认知体验，获得真实的互动视角，让地理知识在技术加持下“活”起来，从而提高学生学习兴趣和积极性，实现个性化学习。

（4）完善教学评价，多角度、全过程开展评价

传统的地理教学评价多从测验成绩中分析取得，缺乏对学生学习效果的过程性评价，也未形成对评价数据的采集与深度挖掘。“人机共教系统”在教学评价中的应用，不仅可实现在教学全过程中智能化跟踪、采集、分析学生的学习数据，完善教学过程、提高教学效果，还可从多角度进行评价，如教师可通过学习平台展示学生作品，从而实现师生评价、生生评价与即时评价。

二、地理教学“人机共教系统”问题思考

“人机共教系统”的实现依靠机器与教师的双向奔赴，人工智能技术与地理教学的深度融合也不断促进教学发展。但在实际地理教学中，“人机共教系统”的实现遇到了不同的阻碍因素，人工智能技术与地理教学也没有真正达到互融共生的境界。

1.依赖技术使用，忽视教学创新

技术的使用是为了适应教学过程，促进教学创新。但技术的高速发展也对教师的教学创新产生了反作用，使教师过度依赖于技术工具，思维“堕化”，教学能动性降低。在这种情况下，教师往往将设备和工具的使用当作教学的附加品，而不是融合物，部分教师通常先选择技术工具，再根据知识点将教学意图强加到技术工具的使用中，这种以技术为优先而不是以教学目标的达成为先的做法，本质上割裂了“人机共教”的融合体系，阻碍了地理教育的创新发展。“人机共教系统”中技术的应用不是建立在传统教育模式之上，而是在新理念的基础上有选择性地使用相关技术，从而实现教学创新。

2.关注知识传授，忽视“育人”价值

“人机共教系统”的形成不仅需要“教书”，更需要“育人”。但目前的“人机共教”大都局限于技术层面的融合，只关注地理知识的传授，忽视了学生内在品质的培养，使教学过程中忽视了“育人”价值［3］。这种忽视育人价值的情况具体体现在两方面。第一，“人机共教系统”在地理教学中侧重于“机教”，即教师利用技术工具教授地理知识，使得教师的育人功能弱化，忽视教学的人文关怀，忽略了对学生人地协调观、家国情怀等情感价值的培养。第二，学生主体地位在“育人”方面的弱化。地理课标要求突出学生的主体地位。随着技术工具的不断发展，教师过于注重用技术工具培养学生学习主体性，往往忽视了学生内在品质形成过程中的主动性和主体性。“人机共教系统”的最终理想状态为“人机共教”，即机器主要负责“教书”，教师主要负责“育人”［4］。这也是目前存在的问题得到解决后的应然状态。

3.追求教学速度，忽视整体性和逻辑性

技术工具的使用往往能提高课堂速度，加快学生对知识的理解。但在此过程中，也存在着过于追求教学速度而导致教学整体性和逻辑性的缺失。教学过程本身有着自己的时间节奏［5］，而学生对知识的消化理解也有着其独特的时间进程，教师不应让时间和速度把持着教学节奏，让“人机共教”的创新模式退化为利用技术工具进行机械式流程、追求效率至上的模式。此外，过于追求教学速度还可能导致教学的片段化和碎片化。教师往往将课堂中的重难点知识、学生难理解的片段通过技术工具进行展示教学。这样虽提高了教学效率，但也忽视了“人机共教”的整体性，使“人机共教”过程中缺乏逻辑性与连贯性。真正的“人机共教系统”在教学中应将时间因素“内化”，将教学进程与教育意义相匹配，让“人机共教”过程充满整体性、逻辑性与连贯性。

三、地理教学“人机共教系统”应用策略及实现路径

人工智能时代教育的发展趋势已走向“人机共教”，而“人机共教系统”的实现，既需要技术工具提供教学支持，也需要教师把握教育的发生和发展，两者协力产生充分联结，才能助力地理教育的根本性变革。

1.地理教学“人机共教系统”的应用策略

（1）从教学目标出发，明确教育逻辑

开展“人机共教系统”下的地理教学，不是仅利用某个技术工具完成单个知识点的传授，也不是依赖技术工具进行教学，而是需要教师与人工智能技术融合于教学全过程中，两者互融共生促进教学发展。基于此，教师首先要明确教学目标，即在“人机共教”过程中，明确技术工具在教学中如何使用、在哪里使用、要达到什么效果，教师在教学中要发挥怎样的作用才能与技术工具相辅相成，共同促进教学发展。此外，教师应从地理教学的整体逻辑层面思考某种技术在教学中的应用，而不是在某种新技术出现后，去思考这种新技术在地理教学中有什么作用。换言之，“人机共教系统”下的教育逻辑体现在以教学理念创新引领技术应用，而不是以技术应用决定教学理念创新。

（2）关注学生全面发展，注重人文關怀

“人机共教系统”的核心在于“共教”。这就需要发挥技术工具和教师各自的优势，相互配合，促进学生全面发展。而这里的“全面发展”，不单指知识素养的发展，更应包括内在品质的发展，所以教师要发挥所长，以立德树人为根本，与“机教”相结合，关注学生的全面发展，避免教育过程中只利用冰冷的机器传授知识，忽视教育的人文关怀。此外，机器“教书”、教师“育人”的融合系统，也要关注学生的个体发展，在因学定教、因材施教中促进学生的全面发展。

（3）明确地理课堂指向，关注整体性和逻辑性

就地理学科的学科特点而言，“人机共教系统”无疑非常适用于地理教学。在明确课堂指向的基础上，利用技术工具营造真实的学习环境，让学生在全新拟真的学习环境中探索未知事物，接触新知识，推动地理知识向实践应用转变，提高学生的地理核心素养。此外，也要注意“人机共教系统”在地理教学中应用的整体性和逻辑性。整体性指在教学的各个阶段中，人工智能和教师相辅相成、相互配合，贯穿于教学的全过程和学生的全面发展中；逻辑性指“人机共教系统”在教学的各个环节的应用中要符合学生的认知体系和认知规律，符合教学规律，由浅入深、由易到难进行教学。

2.“人机共教系统”在地理课堂中的实现路径

“人机共教”的思想渗透于课堂教学的方方面面。图1为“人机共教系统”在地理教学中的具体实现路径，笔者从地理课堂教学环节维度出发，分析“人机共教系统”在实际地理课堂中的实现路径，以期重构地理课堂教学。

（1）课前预习阶段

教师要明确教学目标和内容，思考如何利用技术工具展开教学，积极开发课程资源。首先，教师可利用互联网或新媒体平台获取海量地理课程素材；其次，教师可利用班级网络学习平台，上传相关预习资料、微课视频等让学生开展自主学习；此外，教师还可借助大数据和云计算技术构建学生画像，了解学习情况，分析学习需要，为学生的自主预习提供实时性引导。

（2）课堂教学阶段

①创设情境，感知体验。真实情境的创设能够帮助学生提高学习兴趣，增强学生的感知体验。教师可借助技术工具，利用动画、实时视频等形式，创设真实的课堂情境。还可利用国家虚拟仿真实验课程平台、可视化技术等把抽象的地理知识由繁化简。如在“流水地貌”的教学中，教师可利用国家虚拟仿真实验课程平台，让学生在平板电脑上进入野外地貌虚拟仿真环境，对河谷、河床、河底等不同观测点进行观察描述和测量记录，从中学习流水地貌的形态成因，提高获取地理信息、分析地理现象的能力。

②任务设计，课堂互动。学生是课堂学习的主人，人工智能技术的发展使得师生交互模式越发多样。例如，教师可通过智慧教学平台等创设情境，让学生参与课堂互动，实现随机提问、分组讨论等多元实时的师生互动、生生互动；此外，在课堂教学中，教师可利用课堂教学平台发布学习任务，让学生通过小组合作探究，自己操作智慧终端分享探究思路，促进学生思维发展，实现智慧交流和趣味交流。

③项目开发，重点突破。在明确任务的基础上，教师引导学生进行项目开发研究，提高学生发现、探究、解决地理问题的能力。教师可利用智慧教学平台，为学生创设相关情境、提供部分素材，引导学生开展关于地理现象和地理原理的研究。同时，学生利用“互联网+”、智慧平台、AI技术等，通过自主或小组探究形式完成项目探究，对相关知识实现重点突破，构建知识框架。

④总结反思，深化提高。人工智能技术的发展为地理教学提供了多元化的知识总结体系。教师可通过概念地图或思维导图等工具对课堂内容进行总结，通过班级学习平台等工具发布有一定提高性的任务，使学生对所学知识进行巩固提高；同时可利用智慧学习平台对学生的学习情况进行实时，还互动了解，教师可根据学生的实时反馈情况对学生本节课的学习情况做出评价，并及时调整教学策略，改进教学方式和教学侧重点。

（3）课后巩固评价阶段

人工智能技术的发展使得教师在教学中可采用信息化的巩固和评价体系。例如，在课后布置作业环节，教师可利用教學平台和智能分析工具发布在线作业，在较短时间内得到学生学习的反馈，对教学过程进行再改进；此外，人工智能技术的应用不仅扩宽了教学评价的方式，还扩宽了教学评价的主体。学生可以借助技术工具，通过构建概念地图、制作地理模型、绘制相关地图等方式进行知识的巩固提高，教师可以借助信息平台展示学生作品，实现教师评价、生生互评。教师可以制作电子自我评价表让学生进行自我评价，还可以通过家校合作平台等的使用，让家长参与到课堂评价中，和家长一起探讨合理的教育方法。

四、结语

“人机共教系统”本质在于“共教”，在人工智能的时代大背景下，教师需要和技术形成一种互融共生的教育形态，而非依赖技术脱离教育的根本目的。地理教学的学科特性使得教师与技术工具的联系更加紧密，“人机共教系统”的实现，既需要技术工具发挥“教书”作用，也需要教师发挥“育人”作用，更需要二者进行深度融合。在地理课堂教学中，教师要明确课堂目标、营造真实环境、关注全面发展，重视“人机共教”的整体性和逻辑性，通过“人机结合”共同促进学生个体发展，推动教育现代化的发展，完成立德树人的根本任务。

参考文献：

［1］ 徐鹏，王以宁.国内人工智能教育应用研究现状与反思［J］.现代远距离教育，2009（5）：3-5.

［2］ 冯堃.基于智能教学环境的“人机共教”模式研究［J］.中国现代教育装备，2023（4）：6-10.

［3］ 徐晔.从“人工智能+教育”到“教育+人工智能”——人工智能与教育深度融合的路径探析［J］.湖南师范大学教育科学学报，2018，17（5）：44-50.

［4］ 张学军，董晓辉.人机共生：人工智能时代及其教育的发展趋势［J］.电化教育研究，2020，41（4）：35-41.

［5］ 刘革平，秦渝超.以“共鸣”求“共生”：数字化转型境遇下教师的发展取径与境界追求［J］.电化教育研究，2023，44（9）：114-121.

通信作者：徐志梅