基于希沃白板的人工智能在地理教學中的應用研究

◎ 王雪瑩 任國榮

在《普通高中地理課程標準(2017 年版)》的教學與評價中，“深化信息技術的應用”這一層面就明確指出借助大數據、人工智能、“互聯網+”等信息技術的學習，是面向未來的學習方式之一[1]。將人工智能應用于地理學科中，不僅有利于增強地理教學的有效性，更有利于實現寓教于樂，為地理核心素養的培養提供技術支撐。但現階段人工智能在地理教學中的教育價值尚未得到充分的挖掘，亟須對此進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應遵循的原則，并以“希沃白板5”這一智能互動教學平臺為例，闡述智能化地理教學的主要表現，以期為人工智能與地理教學的深度融合提供參考。

一、人工智能的內涵

人類的自然智能泛指人類對具體事物的感知、記憶、思考的智力，以及將感知后形成的行為和語言表達出來的能力[2]。而人工智能全稱為Artificial Intelligence，是運用人工的方法實現的對人類自然智能的模擬和延伸，即依賴一定的算法、數據和技術在機器上實現的對外在事物的感知、判斷和表達。將人工智能融入地理教學領域中能有效優化教學效果，有利于處理好地理學習中面臨的“地理事物感知困難”、“地理場景模糊不清”的問題，提升課堂質量，豐富學生的學習體驗。讓人工智能走進地理教學，就是要充分利用在關鍵技術的支撐下開發的智能教學工具，發揮其對地理教學的輔助功能，解決教學難點，促進地理教學走向網絡化和智能化。

結合教學實際，本文探究的人工智能主要指在智能技術的支撐下可應用至地理教學領域的智能化教學工具，如智能教學系統、智慧黑板、自動評測系統等。希沃白板5 就是一款專門針對教學場景而設計的互動教學平臺，內含豐富的課堂教學資源，同時也為教師的課后管理提供了便利。這類教學資源的引入，能有效減少教師的教學壓力，使教師能夠將精力集中在課堂情境的設計與實施上。同時針對性較強的智能化教學管理也有助于尊重學生的個性化促發展，凸顯學生的主體地位。

二、人工智能在地理教學中的應用示例

1.智能化地理教學的適用情境

近幾年，將人工智能應用至教學領域正在逐步開展，大量基于智能技術的教學輔助工具應用在不同的教學環節中，逐步被教師和學生接納。將人工智能應用至地理教學領域。可從以下這三個方面著手:

(1)課前預習與備課

在課前的教學設計與準備階段，教師可借助智能教學系統中的云課件庫獲取海量的課件、音頻、視頻等教學資源，充分發揮教學媒體對教學效的優化作用。此外教師還可以借助教師端的智能教學系統給學生發布預習任務，及時引導學生在課前的自主預習，此外還可以發布學習質量診斷檢測題，從學生提供的反饋信息中了解學生存在著哪些問題，從而對先前的教學設計進行反思與再設計，使本節課的教學重難點更加突出。

(2)課上講授與教學

在教學實施階段，教師可以利用基于互聯網的云平臺、智慧黑板等智能教學工具，推進教學媒體的優化整合，為學生構建虛擬的地理事物或場景，使學生能夠直觀生動地感知地理現象，為學生帶來更直觀生動的學習體驗。除此之外，教師還可以創新與學生之間的互動方式，激發學生的好奇心和新鮮感，營造良好的課堂氛圍。

(3)課后評價與管理

在教學的評價階段，教師可以借助智能測評工具或智能分析工具，檢驗學生對課上講授知識的掌握程度，并對學生在學習過程產生的學習數據進行分析和處理，從而得到對學生學習結果的有效反饋[3]。這就意味著人工智能的應用能幫助教師盡快地了解每一個學生的優缺點，實現對學情的精準把握。除此之外，有關學生學習數據的分析報告可以為教師日后教學內容的設計和教學進度的調整提供參考和借鑒，有利于進一步提高教學的實效性。

2.智能化地理課堂教學的設計與應用示例——探索太陽系

地理所處的宇宙環境是分析地球上存在生命原因的起點，需要學生了解宇宙中天體系統的層次劃分、太陽系中的行星運動特征以及地球在宇宙中的位置等內容。這些地理知識時空跨度較大，而且十分抽象，學生很難獲得直觀的認識。因此就需要創新教學方法和教學技術，改善課堂效果。希沃白板5 中的“星球”資源就能夠借助擴展現實技術直觀地再現和演示太陽系中行星運動的真實場景與運動特征，給學生帶來近距離的體驗與感知。

在課前的準備階段，若教師提前已完成課件的制作，可直接將其導入進希沃白板5 中。若教師還未準備輔助教學的課件，可直接在“云課件”里下載某節課的課件資源，為教學過程的順利實施做好鋪墊。打開課件后。考慮到上課時加載課件可能會有些卡頓，因此若想及時地向學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計好與學生互動的問題，并在“課堂互動”中挑選與學生互動的形式，為學生營造良好的學習氛圍。最后教師可以在“習題庫”中設計好與本節課內容相關的練習題，以便能及時地發送給學生，這樣既能使學生及時的鞏固課堂所學，也能收集并分析學生的學習數據，為教師進行教學的反思與再設計提供信息。

在課堂實施階段，教師進入希沃白板5 后，打開已準備好的課件，點擊“開始授課”就進入了放映模式。之后點擊“星球”，選中“地球”，就進入了三維星系模型，這里可讓學生觀看有關地球的詳細介紹和地球的結構分層，加深學生對地球基本情況的認知和了解。之后點擊左下角的“探索太陽系”，就可以直接進入太陽系模型。學生可以從多個角度觀察到太陽與八大行星的位置示意圖，而且任意點擊一顆行星，都會進入地對該行星的具體介紹界面。學生也可以通過觀察太陽系的動態三維模型，總結歸納八大行星的運動特征，可以有效解決這部分知識時空跨度較大且十分抽象的難題，滿足學生的好奇心和求知欲。除此之外，教師還可以點擊“板中板”，打開一個可在線編輯的電子黑板，這樣就可以及時記錄學生的奇思妙想，或引導學生動手畫圖，幫助其更好地理解。

在課后評價階段，教師可進入希沃白板5 的首頁，點擊“探索”里邊的“作業本”選項，進入教師端后臺。之后可在“布置記錄”中查看學生的作業完成報告。報告里詳細總結了本作業的完成人數、學生的平均正答率以及平均耗時，還會展示出每一個學生的作答情況，并將學生的作答成績按照由高到低的進行排序，清楚直觀的為教師展現學生對知識的掌握情況。如若有學生應完成作業但沒有按時完成，報告里還會提取出未完成作業的學生名單，以便教師去了解學生情況。除此之外，報告里還對每一道作業題都有著明確的分析，如本題目的正答率、回答錯誤的學生以及這些學生選出的錯誤答案，為教師有針對性地進行試卷講評提供了依據。教師還可以充分研讀每一道題目的詳細解析，一方面有利于教師更好地理清教學思路，另一方面將其展示給學生能為學生提供自主學習的途徑，有利于培養學生的自學意識，鍛煉其主動學習的能力。

三、總結與展望

隨著信息技術時代的演變，在未來的課堂中，將地理教學與“互聯網+”、“人工智能”相結合是發展的新趨勢，也是實施未來教育的良好切入點。相對于傳統的教學方法而言，人工智能提供了較為靈活的、具有高交互性的學習環境。我們可以根據教學內容、教學要求和學生的實際情況，確定可應用至課堂中的智能工具，從而拓寬課程的內容，開闊學生的眼界。將人工智能應用于地理學科中，可以為課堂教學提供自主探究的有效空間，創新學生學習地理的方式，為新課改的推進提供新的思路。值得強調的是，人工智能與教育領域的融合還處在起步階段，還難以適應課標要求的部分地理內容。因此智能化地理教學的推進中，地理教師的精心設計顯得尤其重要，這也就對地理教師的專業化發展提出了新的挑戰。