人工智能輔助問題式教學活動的應用探究

摘" 要：隨著科技的飛速發展，人工智能正在被教育領域廣泛應用。將人工智能技術（如AI工具集、虛擬實驗、智能教育交互平臺）融入初中地理問題式教學活動中，可營造出開放、便捷的教學環境，有效賦能學生對知識的理解過程，增強學生的地理探究意識和問題解決能力，并生成全過程、多角度的課堂評價，展現出智慧地理教學的獨特魅力。

關鍵詞：人工智能；初中地理；智能教學

當前，我國正處于教育改革的重要階段，教育現代化、信息化、數字化建設步伐加快。伴隨著人工智能的快速發展及其在教育實踐中的融合應用，人工智能賦能教育發展已成為教育界的研究熱點之一。如何將人工智能技術巧妙引入課堂，賦能師生教學，使得地理課堂教學更高效，學習方式更智慧，還需開展豐富的實踐探究。問題是思維的起源，以問題為載體貫穿教學過程可充分激發人的自主學習意識，知識的掌握不是被動的而是積極思考獲取的，在解決問題的過程中學生也能增強探究生活實際問題的能力，有利于培養當代青少年學生的核心素養。

問題式教學法是以增強問題意識，發現、分析和解決問題為目的的教學模式。最早可追溯至蘇格拉底的“產婆術”，即通過向學生提出問題，啟發學生通過探索思考，引導他們一步步接近正確的結論，從而達到學習的目的。１９６９年，美國學者Ｂａｒｒｏｗｓ在加拿大麥克馬斯特大學首次提出ＰＢＬ教學模式（即問題式學習：Ｐｒｏｂｌｅｍ－Ｂａｓｅｄ Ｌｅａｒｎｉｎｇ，簡稱ＰＢＬ），把學習過程設置到有意義的問題情境中，以問題為基礎，讓學生作為主體開展合作研究，在解決問題的過程中學習問題背后的知識。

通過研究可以發現，問題式教學法是一種開放性、發展性的教學方法，是提升學生問題解決能力的重要途徑。在某些課堂教學中，鑒于課堂活動空間局限，運用人工智能技術解決教學問題，可能更有助于實現知識問題鏈的完整性。文章以人教版初中地理《氣溫的變化與分布》一課為例，將人工智能技術與問題式教學相結合，旨在探討在實際教學實踐中，該教學方法的實施路徑與策略，以期為一線教師提供借鑒。

一、運用人工智能的問題式教學模式特征

運用人工智能賦能教育發展，實際上是運用現代科學技術賦能教育發展。隨著科技不斷更新迭代，教育教學也顯現隨科技引領發展的時代特征。不同地區的學生在發現、分析和解決問題時會存在信息分布不對稱現象，教師單方面灌輸知識的講授方式極大限制了課堂發散思維的拓展。但隨著人工智能的發展，信息空間和時間壁壘逐漸打開，人工智能形成了教育領域變革的重要驅動力，深刻影響著當代教育教學思想和模式的轉變。特別是隨著智能語音系統模型ＣｈａｔＧＰＴ、虛擬現實（ＶＲ）、仿真實驗等智能技術的出現，教育教學迎來了科技融合、合作共享的機遇。

將人工智能技術融合運用到問題式教學活動中，主要有以下特點：第一，學習主體發生顯著變化，學生主動探索知識，成為學習的主角，教師則擔任課堂知識構建與引導者角色，從而實現教學相長；第二，教學模式得以改進，人工智能問題式教學將學習置于復雜且真實的社會情境中，借助人工智能技術，拓展師生知識領域，促進知識交叉融合與應用，提高學習效率，注重培養學生核心素養；第三，全程多角度的評價方式得以實現，教育教學效果評價更為科學、完整、真實。但是運用人工智能技術輔助教育仍存在不足，如在評價學生學習效果及關懷方面反饋有限，情感價值觀培養較為薄弱，僅能作為教師教學輔助工具，不能完全替代教師。問題式教學注重學生主觀能動性，恰好能彌補這一不足，發揮優勢。教師采用該方法教學時，需要利用人工智能而非依賴，對課堂的知識引導和關注學生各方面的能力更需要加強。

二、運用人工智能的問題式教學實施路徑

關于問題式教學的實施路徑，各界學者持有不同觀點。美國知名教育家杰羅姆·布魯納的教學法強調教師提供資料，引導學生自主發現結論或規律，但是并非所有學生都具備發現知識并解決問題的能力。杜威的“五步教學法”對問題式教學進行了進一步的拓展。一個完整的問題解決過程應包括五個實施步驟：發現問題、明確問題、提出假設、驗證假設以及得出結論。自２０世紀８０年代引入我國以來，ＰＢＬ教學模式在學者們的實踐中，通常包括創設情境（提出結構問題）、小組合作探究（解決問題、成果展示）以及評價反思等環節。前人在不斷的探索中，已逐步完善了問題式教學方法。人工智能輔助問題式教學法則結合時代發展及前人經驗，提出了創設真實情境、設計驅動性問題、運用人工智能輔助分析與解決問題、知識評價的四環節教學實施路徑。具體路徑，如圖１所示。

（一）創設真實情境

問題式教學活動是將問題代入具體情境中。教師要在理解教材和課程標準的基礎上，從社會中的真實事件、日常生活中地理事物、活動體驗等方面思考入手創設情境，引導學生在情境中發現問題，分析解決問題。以《氣溫的變化與分布》這一課為例，等值線圖一直是初中教學的重點和難點，純粹的氣溫繪圖、讀圖學習會略顯枯燥，本課應設計和學生生活貼近的真實情境，激發學生對地理事物的研究興趣，培養學生區域認知和發現地理問題的能力。

情境導入環節。觀看微視頻：每年１１月，小天鵝會從寒冷的北極或西伯利亞飛到南方較溫暖的蘇州過冬，一直待到次年２月，每年的冬天，太湖就秒變天鵝湖啦，成為小天鵝棲息玩耍的天堂。

老師：“通過視頻，同學們感受到了什么，有什么疑惑？”（引出學生提問：小天鵝為什么飛到蘇州來過冬？）

老師：“思考一下候鳥遷移主要影響因素是什么？”

（二）設計驅動性問題

問題是思維的起源，教師不僅要會解惑，更要會設疑。好的問題貫穿教學過程，可有效培養學生的探究意識和解決問題能力；問題盡量簡潔明了，以便學生在運用人工智能輔助時能快速準確搜集、處理信息；問題設置要考慮不同層次水平問題，有利于信息化“教—學—評”實時分析到全體學生的學習效果。

1. 氣溫的觀測

活動１：學生對ｉＰａｄ易加學院Ａｐｐ中“我的課程－素材１文件夾”進行自主學習。并思考如下問題：

（１）什么是氣溫？

（２）氣溫是如何測量的？利用溫度計實踐操作。

（３）小組派代表，展示百葉箱的特點和使用方法？

設計意圖：地理知識就在我們的生活里，感受生活，學好地理。

2. 氣溫的變化

老師：“除了了解氣溫的測定原理，生活中我們感受最多的是氣溫的變化，除了候鳥的遷徙，你還能在生活中哪些事物中感受到氣溫的變化？”

提問目的：調動學生多觀察生活的學習習慣。

活動２：觀察ｉＰａｄ素材２文件夾里的氣溫日變化圖和年變化圖。

素材：氣溫日變化圖；氣溫年變化圖；電水壺燒水溫度顯示逐漸上升的視頻；“大氣的熱量來源”圖；水和沙子升溫降溫實驗視頻。

觀察氣溫日變化圖，思考回答：

（１）什么是氣溫日變化？

（２）氣溫最高值和最低值出現在什么時間？為什么？

（３）一天中，氣溫變化的一般規律是怎樣的？

觀察氣溫年變化圖，思考回答：

（１）一年中陸地和海洋的氣溫變化規律是什么？

（２）夏季，大陸和海洋相比，誰的月平均氣溫更高？反之，冬季呢？請結合實驗視頻結果回答。

設計意圖：培養學生析圖方法，正確表述地理特征的能力。素材包里利用視頻突破知識難點，利于引發學生深度思考，培養綜合思維能力。

3. 巧慧氣溫圖

活動３：理解氣溫的變化規律，請同學們根據蘇州２０２３年的年平均氣溫數據，親手繪制氣溫年變化曲線圖表，思考蘇州的氣溫年變化特點？

設計意圖：培養學生地理實踐能力。

小天鵝屬于我國長江一帶候鳥中的冬候鳥，秋天飛到溫暖的地方度過漫長的冬天，春天再飛回涼爽的故鄉繁殖棲息。候鳥在遷徙的過程中，會有領頭鳥帶路，但偶爾也會有走錯路的情況，不知道飛到了哪里。

活動４：請同學們閱讀世界年平均氣溫分布圖、世界１月、７月平均氣溫分布圖，這三幅地圖學習世界氣溫分布特點。合作探究為迷路小天鵝指點迷津（等溫線圖的判讀：可類比參考等高線圖的判讀方法），在ｉＰａｄ易加學院Ａｐｐ中“我的作業”中上傳答案。

（１）概括世界上１月和７月的氣溫從低緯到高緯的分布規律是什么？為冬候鳥小天鵝規劃遷徙飛行方向，幫助候鳥歸林。

（２）小天鵝看到有些鳥兒夏季在高山上生活，而冬季卻飛往山下生活，這是為什么？

設計意圖：傳遞人地協調的觀念。

（三）應用人工智能輔助分析、解決問題

《氣候的變化與分布》這節課中，一天、一年內的氣溫變化規律，初中生常難以理解原因，運用人工智能技術賦能課堂智慧，初中生學習起來突破知識受限，利于知識深度挖掘，增強解決問題的能力。“氣溫的變化與分布”人工智能應用設計，如表１所示。

在深入學習并理解知識后，學生構建一套屬于自己的知識系統至關重要，以便將其應用于實踐中。為達成此目標，教師應精心創設一系列與生活實際緊密相連的問題或情境任務，使學生能夠在這些真實的情境中調動、回顧及運用所學知識。通過這一過程，學生不僅能夠深化對知識的理解，更能切實體驗到知識的實踐性應用，從而提升其綜合運用能力。此外，本節課結束后，教師可利用易加學院課程生成反饋量表，如表２所示，有效收集學生對課堂內容的掌握情況，以便更好地指導后續教學，確保教學質量和效果。

在易加我的課程—延學—游戲：我知道了這樣的氣溫變化（判斷對錯）。

１． 一年中，南半球陸地平均最低氣溫出現在１月。

２． 夏季，陸地平均氣溫高于海洋平均氣溫。

３． 溫度的測量需要在封閉、空曠的環境中測量。

４． 一天中，氣溫最低出現在日出前后。

５． 小天鵝的遷徙到蘇州后，氣溫逐漸轉涼。

三、運用人工智能的問題式教學實施策略

教師在設計問題時，需要確保問題具備驅動性和啟發性，通過師生間的有效提問與互動，使學生能夠迅速形成問題鏈意識，進而掌握初步的知識線索。在學生的自主研究與討論過程中，應積極引導學生借助人工智能技術，如利用ＡＩ工具集、沉浸式及交互式教學平臺、仿真實驗等現代化教學手段，全面調動學生的聽覺、視覺及腦力參與，使問題式學習更為深入、高效，從而加深學生對所學知識的理解和應用。

在人工智能蓬勃發展的時代背景下，教師可以將信息化課堂評價有效融入地理課堂教學中。信息化評價具備快速生成的特點，能夠實現實時反饋，同時兼具活動的趣味性和評價的客觀性。通過這一方式，教師可以對學生的學習情況及知識掌握程度進行多維度、細致的分析與點評，進而實現科學育人的教學策略，推動教育教學的現代化發展。

但通過實踐發現，運用人工智能輔助課堂教學，需要學生有較強的自學能力和自我管理能力，這提醒教師在課前最好對人工智能的使用規則做好學生培訓，課堂上才能達到較好的學習效果。

四、結語

本節課以小天鵝冬候鳥遷徙到蘇州生活為情境，分為氣溫的觀測—探秘氣溫的變化—巧繪氣溫圖—氣溫的變化規律４個活動環節實施問題式教學。學生在學習過程中通過動手操作百葉箱氣溫觀測、利用信息技術賦能學習氣溫變化特點、動手繪制地圖，激發了學習興趣。借助智能工具，可幫助學生克服畏難心態深度探究，提升地理實踐力，從而試圖讓地理核心素養在課堂落地。人工智能時代，教師應發揮應人工智能的優勢，力圖為學生營造出更智能的學習氛圍，更好地呈現出地理知識的特色，為學生帶來全新的地理學習體驗，實現素養塑造。

參考文獻：

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［２］ 沈建新，王海燕，王海江． ＰＢＬ：一種新型的教學模式［Ｊ］． 國外醫學：醫學教育分冊，２００１（０２）：３６－３８．

［３］ 李旺軍． ＶＲ技術在初中地理教學中的應用研究：以湘教版“世界的聚落”為例［Ｊ］． 中國教育技術裝備，２０２０（１７）：２９－３１＋３６．

（責任編輯：何田田）