ChatGPT 協同地理教學設計的模型建構及實踐審思*
——以“全球氣候變化與國家安全”為例

付天祎 朱雪梅 邢祺云

（南京師范大學 教師教育學院, 江蘇 南京 210023）

新一代生成式人工智能技術的問世和持續迭代升級，激發了人們對于自身學習能力和學習方式的質疑與反思。2022年11月底，OpenAI推出了自然語言處理技術支持的人工智能聊天機器人——ChatGPT。它在文本類內容生成、上下文情境理解等方面所表現出的卓越性能，對教育領域產生了巨大影響和深刻的啟示意義，并可能促進和催化從教育理念到教育實踐的深層次變革。[1]深入研究“ChatGPT+地理教學設計”應用模式，探討生成式人工智能有效賦能地理教學的實踐方式，思考這一變革所帶來的機遇與挑戰，是當前地理教育研究的重要課題。

一、模型建構：ChatGPT協同地理教學設計的實踐邏輯

智能時代的教學對話主體包含傳統課堂中的自然人主體（學生、教師）以及人工智能賦能的技術主體（機器人教師，如智能機器人、智能對話模型），教學活動實現從雙主體向三主體的革命性轉變。[2]剖析ChatGPT在地理教學設計中的應用功能，可以為其參與地理教學設計提供模式參考，助力三主體和諧共生。

1.準備階段：確立目標，預設任務

ChatGPT通過對大數據背后的規律進行編碼學習訓練，依據人類指令自主地生成復雜語言對象，可以算作一種新型的創造與思考形式，[3]能夠為教師的課前準備工作提供支持。

其一，教師可以向ChatGPT提供包含課程標準、教材范圍、學情等內容的模塊化指令，使其生成引領后續教學、學習與評價活動開展的教學目標。

其二，ChatGPT可以輔助教師進行教學任務預設。教師可以通過與ChatGPT對話，生成與教學主題相關的大量文本數據，從中提取地理概念、事件和關系，獲得豐富的知識背景。同時，ChatGPT還可以在此基礎上生成自然語言文本，創建有趣、引人入勝的學習材料，設計多樣化的教學任務。

2.互動階段：引導探究，輔助答疑

ChatGPT可以使用大型語言模型為學習者創建個性化、深度式體驗，促進學生主體地位與技術主體功能之間的協調。

其一，鞏固學生的主體地位。教師指導學生利用費曼學習法與ChatGPT互動對話，在對話過程中不斷發現新的地理問題。例如，學生可以圍繞城市規劃、環境保護等主題中存在的已知問題提出自己的觀點，引導ChatGPT逐步加以解釋，不斷獲取新的認知，從而提高解決問題的能力。同時，教師也可以讓學生在ChatGPT的支持下生成地理故事或情境，獲得問題創造者與解決者的雙重角色體驗，通過深度參與成為真正的課堂主體。

其二，發揮技術主體的獨特功能性。由于生活經驗、知識儲備、思維能力的差異，學生在學習同一課題內容時會產生不同的地理問題。而受到課堂時間、課程人數等限制，教師無法逐一解答所有學生的疑惑。教師指導學生利用ChatGPT，則可在同一時間內解答不同問題，并根據需求實現個性化問答，進行實時反饋，從而降低作答成本，提升學生的思維活躍度。

3.測評階段：檢測效果，評估反饋

課程成為專業的最重要的標志在于評價，即何以知道預設的目標已經達成、何以清晰地知道“學生學會了什么”。[4]運用ChatGPT的語言學習與文本生成能力，可以對學習者的核心素養、學習過程、展示成果等進行多角度評價。

其一，設計表現性評價任務。學生是發展中的人，表現性評價應有助于提高學生的認知發展與實踐能力。由于ChatGPT具有即時生成能力，它可以實時或近實時地提供評價任務，反饋學生地理學習進程，并針對學生情況調整與改進任務。

其二，設計差異性評價標準。每個學生都是獨一無二的，具有不同的背景、興趣和能力。ChatGPT可以根據指令生成定制化的表現性評價量表，并依據用戶的對話歷史和偏好生成個性化的回復，為每位學生提供獨特的評價和指導。

基于上述思考，建立“ChatGPT協同地理教學設計應用模型”，如圖1所示。該模型在地理教學準備、生機互動與測評階段，充分發揮ChatGPT的大數據運算、語言學習、文本生成等特性，為技術主體與自然人主體的有機協同提供實踐路徑。

圖1 ChatGPT協同地理教學設計應用模型

二、實踐檢驗：ChatGPT生成地理教學設計的案例評析

本文根據ChatGPT教學設計應用模式，以人教版高中地理教材選擇性必修三《資源、環境與國家安全》“全球氣候變化與國家安全”一課為例，與ChatGPT對話，評述生成式人工智能在地理教學設計中的應用效果。

1.課前教學準備設計

(1)學習目標設計

筆者與ChatGPT開展關于“全球氣候變化與國家安全”教學目標設計的對話，提示詞力圖引導ChatGPT生成地理核心素養導向的目標。提示詞如下所示。

人教版高中地理教材選擇性必修三《資源、環境與國家安全》“全球氣候變化與國家安全”一課的內容標準為“運用碳循環和溫室效應原理，分析碳排放對環境的影響，說明碳減排國際合作的重要性。”該課學習對象為高二年級的學生，其基礎知識掌握扎實，理解能力較強。教材內容包括全球變化與人為碳排放、全球氣候變化對國家安全的影響、應對全球氣候變化三個部分。請依據以上信息，從地理學科核心素養（綜合思維、區域認知、地理實踐力、人地協調觀）角度出發，撰寫本課教學目標。

ChatGPT生成的本課的教學目標如下。

綜合思維：學生能夠通過分析碳循環和溫室效應原理，深入理解碳排放對環境的影響，形成對全球氣候變化與國家安全關系的綜合思考能力。

區域認知：學生能夠認識全球變化與人為碳排放的地域分布特征，理解不同地區面臨的氣候變化挑戰及其對國家安全的影響，從而提升對地理區域差異的認知能力。

地理實踐力：學生能夠運用所學知識，分析全球氣候變化對國家安全的具體影響，探討碳減排國際合作的必要性與可行性，并能就相關問題提出解決方案。

人地協調觀：學生能夠意識到人類活動對地球環境的影響，并通過學習碳減排國際合作的重要性，培養積極參與環保行動、促進人地協調發展的意識和能力。

基于標準的教學設計是當前世界各國課程改革的共識。提示詞明確了目標設計的標準依據與地理學科核心素養導向，也明確了學習對象與內容要點，指令較為精準。ChatGPT在5秒內生成了以上教學目標。該目標設計按四大地理學科核心素養展開，每一點均包含行為主體、行為動詞、行為內容與行為結果，在形式上比較規范，但也存在對地理實踐力概念理解錯誤及大而空等問題，主要表現有以下三點。

第一，行為條件不夠明確。ChatGPT并未明確給出具體的學習資料與方法，難以為后續的教學實施提供明確的學習指導。

第二，可測評性較差。“理解”“探討”等行為動詞對思維認知的要求比較模糊，不具備可測評性，在評價環節無法精準判斷該教學目標是否實現。

第三，對地理實踐力含義的認知存在偏差。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》明確指出，地理實踐力指人們在考察、實驗和調查等地理實踐活動中所具備的意志品質和行動能力。[5]而ChatGPT生成的地理實踐力目標以“分析”“提出解決方案”為指向，實際上是綜合思維能力的要求，與地理實踐力的概念不符。

(2)學習任務設計

筆者利用ChatGPT可以基于前期對話內容進行上下文情境學習以及連續性對話的特性，針對教學目標的要求，提出課堂教學活動的需求，讓ChatGPT進行學習任務設計。提示詞如下所示。

請依據上述教學目標，撰寫可以實現該目標的教學設計，要求包含2～3個活動，課程時長45分鐘，課堂容量為45個學生。

ChatGPT生成的內容如下。

課程時長：45分鐘。

課堂容量：45個學生。

【活動一：情境分析與討論（15分鐘）】

教師介紹全球氣候變化與人為碳排放的關系，引導學生通過情境材料和統計資料，了解碳排放與氣候變化的關聯。

學生小組討論分析碳排放對環境的影響，每個小組總結出關鍵點。

小組間交流討論，學生分享他們的觀點和分析結果。

【活動二：圖文資料分析與展示（20分鐘）】

教師展示圖文資料，分析碳排放對環境和國家安全的影響，包括氣候變化對冰川融化、海平面上升、自然災害頻發等方面的影響以及對國家安全的威脅。

學生分組閱讀資料，提出問題和解答，例如，碳排放導致的海平面上升對哪些國家的國家安全構成威脅？如何應對？

每個小組派代表進行匯報和展示，展示他們的分析和解決方案。

【活動三：主要措施討論與實踐（10分鐘）】

教師介紹人類應對全球氣候變化的主要措施，包括減排政策、可再生能源利用、生態保護等。

學生討論在日常生活中如何參與應對氣候變化，提出個人或小組的實踐計劃，例如，減少碳排放、節約能源、支持環保活動等。

學生展示他們的實踐計劃，并相互交流分享。

通過以上活動，學生將在綜合思維、區域認知、地理實踐力和人地協調觀方面得到培養和提升，達到本課教學目標。

ChatGPT設計了一份可行性較高的教學方案，不僅包含教師活動與學生活動，還涉及各教學環節所需的時間和教學材料等細節，能夠幫助教師拓展教學思路、提高備課效率。但與此同時，ChatGPT設計的教學活動存在明顯的形式同質化現象，且存在評價形式單一的問題，具體表現如下。

第一，活動設計缺乏整體性。三個活動按教材內容編排順序展開設計，但活動之間缺少關聯性，可能阻礙學生知識體系的完整構建。

第二，未能充分發揮學生主體性。各項活動中，教師展示與介紹環節占比較多，留給學生的探究空間較少。

第三，活動形式與評價方式單一。三項活動均按“教師講解—學生討論—匯報展示”路徑設計，且停留在“交流分享”“展示”等環節，缺少對于師生互評與生生互評環節的設計。

2.課中探究問題答疑設計

(1)輔助探究學習

以任務預設中“圖文資料分析與展示”部分為例，運用ChatGPT細化活動中的探究學習的主題建議，并對生成的主題內涵加以解釋。提示詞如下所示。

以中國為例探討碳排放對國家安全的影響，請提供兩個符合教學目標要求的探究主題。

ChatGPT生成的內容如下。

碳排放與中國能源安全：分析中國能源結構中碳排放的主要來源，探討碳排放對中國能源安全的影響，如碳能源過度依賴導致的能源供應風險、國際能源市場不穩定性等問題，并提出發展清潔能源、提高能源利用效率的政策建議，以保障中國能源安全。

碳排放與中國生態安全：研究中國碳排放對生態系統的影響，如氣候變化加劇導致的生態系統退化、生物多樣性喪失等問題，分析這些問題對中國生態安全的影響，提出生態保護和恢復措施，以維護中國的生態安全。

提示詞在呼應教學目標的同時明確了區域。探究活動依托于真實情境展開，圍繞中國能源與生態安全進行縱向延伸，可供學生依據自身興趣愛好進行選擇。但所給選題缺乏研究區域特色及區域間的關聯比較，可能不利于探究活動的深入進行。

(2)及時答疑解惑

學生在學習過程中使用ChatGPT解答個性化問題。此處針對學習本課過程中部分學生可能產生的疑問，向ChatGPT咨詢。提示詞如下所示。

全球氣候變暖是否一定是人類活動所引起的？

ChatGPT生成的內容如下。

全球氣候變暖并不一定完全是由人類所引起的。自然因素也可以對全球氣候變化產生影響，如太陽活動、火山噴發、地球自轉軌道變化等。

然而，科學研究表明，近幾個世紀以來，人類活動尤其是工業化以來大規模的溫室氣體排放，如二氧化碳、甲烷等，加劇了氣候變化的速度和程度。因此，盡管自然因素也對全球氣候變化有影響，但當前的氣候變化主要是由人類活動引起的，特別是溫室氣體排放的增加所導致的全球變暖現象。

ChatGPT提供及時解答，讓學生在良性循環中敢于發問、善于發問。但生成內容直接給出結論與部分描述性事實，既缺少圖文材料或數據支撐，又缺乏思維邏輯指導，忽視了學生的知識構建過程。

3.課后學習質量測評設計

(1)表現性評價任務設計

筆者與ChatGPT展開關于“全球氣候變化與國家安全”的表現性評價任務設計對話，提示詞具備教學目標導向。提示詞如下所示。

依據上述教學目標，針對“全球氣候變化與國家安全”一課，提供教師可以使用的表現性評價任務。

ChatGPT生成的內容如下。

①綜合思維評價。

提供情境材料和統計資料，要求學生分析全球氣候變化與人為碳排放的關系，并撰寫分析報告。

設計情境性問題，要求學生結合圖文資料，進行綜合思考和推理，以解決問題。

②區域認知評價。

提供地圖資料，要求學生標注全球不同地區的氣候變化情況，并分析不同地區應對氣候變化的差異。

組織學生進行小組討論，討論不同地區的氣候變化對國家安全的影響，并匯總各組的討論結果。

③地理實踐力評價。

要求學生設計應對氣候變化的實踐計劃，包括減少碳排放、支持環保活動等，并實施。

觀察學生在實踐計劃中的表現，包括參與程度、創新性、實施效果等，進行評價。

④人地協調觀評價。

提供案例或情境，要求學生分析人類活動對氣候變化的影響，并提出保護環境、維護國家安全的建議。

組織學生進行角色扮演或模擬情境，讓他們在模擬環境中展現人地協調的觀念和能力。

ChatGPT所提供的評價任務包括研究報告、角色扮演、撰寫實踐計劃等形式，為評價實施提供充分選擇空間，任務成果則可以作為生生互評依據，具有較強的靈活性。但部分任務缺乏對于成果形式的明確指導與可操作性，如“分析不同地區應對氣候變化的差異”“匯總各組的討論結果”等，僅憑學生個人力量實施，難度較大。

(2)差異性評價標準設計

差異性評價是以促進每個學生的發展為目標，注重對學生的全面考查，了解個體的不同學習需要，提供更多教育信息。[6]為實施差異性評價，地理教學設計可遵循“教—學—評”一致性理念，制定IEA表現性評價工具作為評估教與學質量的依據。IEA（Instructionally-Embedded Assessment）是指嵌入教學的評價，它致力于通過高質量的表現性評價，支持學生達成學習目標。[7]據此，筆者與ChatGPT進行對話，提示詞如下所示。

IEA評分規則基于表現期望確定四級表現水平，依次為高水平、中高水平、中低水平和低水平。請根據IEA評分規則，設計“應對氣候變化的實踐計劃”項目式學習的表現性評價表。

ChatGPT生成的內容如下。

根據IEA設計學生“應對氣候變化實踐計劃”的評分標準，可以生成以下四個表現水平，如表1所示。

表1 “應對氣候變化的實踐計劃”IEA表現性評價工具

根據上述評分準則，教師可以針對學生的實踐計劃進行綜合評價，從而確定學生所處的表現水平。

ChatGPT對IEA評分規則及表現性評價的預訓練比較準確，從計劃目標、解決方案、措施執行、實施過程四個維度生成的IEA評價工具，不僅準確凝練了“應對氣候變化的實踐計劃”這一項目探究的基本環節，而且設計的四級評價標準體現了差異性，評價工具可運用于教與學的全過程中，體現了“教—學—評”一致性，總體上能夠成為探究學習的指南與測評學習質量的依據。但是，四級評價標準中相近水平之間的界限較為模糊，差異性評價標準的主觀性仍然較強，難以滿足定量評價的實際應用需求。

三、審辯思考：ChatGPT賦能地理教學變革的機遇與挑戰

生成式人工智能給我們帶來了一個撲朔迷離的世界，預訓練大語言模型似乎洞悉了人類歷史的所有知識，儼然像是一個無所不知的“百科全書式”教師。那么數智時代的地理教學將何去何從？

眾所周知，教師、學生和學科知識三者之間密切相關，它們相互依存、相互作用，共同構成教育教學的基本要素。[8]在此，以上述教學設計案例為例，從教師、學生與知識三個維度理性分析生成式人工智能在未來地理教學體系中的價值，向更深處思考三者可能的機遇與挑戰，為創新人機協同的地理育人方式提供參照。

1.教師角色轉變與地位弱化并存

在過去的教育中，教師的精力主要集中在教書，聚焦學生記憶、理解和應用層面的認知水平。ChatGPT通過參與目標撰寫、活動設計等環節，使教師能夠將精力更多地轉移到育人、培養高階思維的任務當中，提升學生在分析、評價和創造層面的認知水平。然而，人工智能出色的個性化服務和擬人化的交互模式會對教師主導地位產生巨大沖擊，部分教師可能會擔心自身被取代，也有部分教師可能會過度依賴人工智能，在長期使用中導致自身創造力衰退，逐漸喪失自身在課堂中的主導地位。學生在使用ChatGPT時，容易減少或忽視與教師的交流，不自主地將教師排除在學習環節之外，長此以往，甚至會影響師生關系，降低師生互信度，造成教師行業角色定位的偏差。

在教學設計實踐過程中可以發現，ChatGPT并不能完全取代教師。教學目標撰寫方面，ChatGPT高度依賴于教師所給定的課程標準要求、學生學情與框架結構，且受固定語言模型和運算數據的限制，容易產生設計偏差，如案例中教學目標使用“理解”“探討”等測評性較差的詞語撰寫。課堂交互方面，ChatGPT雖然能夠輔助探究學習，生成“研究中國碳排放對生態系統的影響”等探究主題，但往往過于宏大，脫離了學生實際，實施的可行性不強。因此，生成式人工智能并不是教師的替代品，而是教師的智慧助手，利用得當，教師能夠更快整合已有的知識和經驗，并在此基礎上進行創新，實現自身角色轉變。

2.學生自主學習與主體異化并存

智能工具激發學生主體的動機和潛能，形成人機協作的學習共同體，構建開放、自由、連接、共享的智能學習系統，實現更高水平的自主學習。[9]ChatGPT接入數字化學習系統，通過探究活動、輔助答疑等環節，從內容生成、學習互動、能力升級等方面為學生自主、合作、探究學習提供重要支撐。

但人工智能技術的進一步發展會對教育帶來許多不可預測的綜合性影響，特別是工具理性膨脹對教育中“人的發展”將帶來破壞性影響。例如，在實踐檢驗中，針對“全球變暖是否由人類活動導致”這一問題，ChatGPT直接給出結論，存在對學生知識構建過程的忽視。而部分學生，尤其是義務教育階段的學生，由于缺乏自律意識，頻繁使用ChatGPT完成課程作業，或未經思考直接向ChatGPT咨詢探究性問題，可能因過度依賴技術導致探究惰性與思維深度降低，反而不利于學生全面發展。此外，ChatGPT給出的“在一定程度上能夠實施”“實施過程存在一定困難”等評價標準較為模糊，主觀性過強，難以界定。

3.知識高效獲取與謬誤風險并存

ChatGPT能夠理解書面提示信息并自動生成連貫、自然的文本。不可否認，教師可以利用ChatGPT的交互能力和龐大知識庫，設計多樣的課堂參與活動，創新教案編寫思路，生成更多的教學資源，讓學習者以探索、體驗和實踐的方式去理解和應用知識，鼓勵學生參與不同層次的知識講授和能力展示，培養他們解決問題的能力和批判性思維。

但生成式人工智能是建立在大量數據訓練基礎上的，由于模型的局限性和數據的復雜性，生成的內容可能存在不嚴謹之處，如上述案例中出現“學生能夠運用所學知識，分析全球氣候變化對國家安全的具體影響”被錯誤劃定為地理實踐力的問題。因此，教師在使用ChatGPT生成內容時，需要認真核對并審慎評估其科學性，以避免可能的誤導或錯誤傳播。

綜上，ChatGPT協同地理教學設計主要是通過預設目標任務、探究問題答疑、生成表現評價的提示詞實現的。提示詞的針對性與專業性決定了ChatGPT生成文本的有效性。上述教學設計案例中存在的一些不足，也與提示詞指向不具體有關。在實際教學過程中，師生可以通過進一步的追問獲得更優解。實踐說明，ChatGPT的應用有助于提高地理教學設計的效率和質量，推動地理教育數字化轉型。面對生成式人工智能應用中的風險與漏洞，如何在地理教學設計中實現“師—機—生”的有效協同，使其更好地服務于地理育人方式的變革，仍有待未來的實踐與探索。