生成式人工智能在地理教學(xué)中的表現(xiàn)性評價探索

摘 要：生成式人工智能將給教育帶來深刻變革，教師可運(yùn)用生成式人工智能輔助設(shè)計表現(xiàn)性評價。為充分發(fā)揮生成式人工智能輔助地理教學(xué)的能力，需有效的訓(xùn)練、準(zhǔn)確的指令和必要的優(yōu)化。本文以高中地理“海水的性質(zhì)”一課為例，使用文心大模型4.0 Turbo，展現(xiàn)生成式人工智能在表現(xiàn)性目標(biāo)、表現(xiàn)性任務(wù)和表現(xiàn)性準(zhǔn)則設(shè)計中的強(qiáng)大功能。

關(guān)鍵詞：生成式人工智能；表現(xiàn)性評價； 地理教學(xué)；文心大模型4.0 Turbo

中圖分類號：G633.55" " " "文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：1005-5207（2025）04-0053-04

隨著智能技術(shù)不斷發(fā)展，生成式人工智能在教育場景中的創(chuàng)新價值可能比我們能夠意識到的還要多［1］。隨著中學(xué)地理教育邁入數(shù)字化、智能化時代，地理教學(xué)與生成式人工智能的耦合，更是引起人們對地理教師現(xiàn)狀及其未來發(fā)展的深思［2］。如何運(yùn)用生成式人工智能強(qiáng)大的文本生成功能輔助地理教學(xué)，幫助教師減少工作上的時間投入，進(jìn)一步提升育人質(zhì)量和效率，成為地理教育者共同關(guān)注的主題。

一、充分發(fā)揮大模型輔助地理教學(xué)的強(qiáng)大功能

結(jié)合傳統(tǒng)表現(xiàn)性評價設(shè)計思路以及生成式人工智能技術(shù)優(yōu)勢，筆者提出了以文心大模型4.0 Turbo（以下簡稱“大模型”）為語言處理工具的生成對話流程（圖1）。主要包括前期準(zhǔn)備、訓(xùn)練學(xué)習(xí)和生成處理3個主要步驟，大模型和教師分工協(xié)作，大模型主要進(jìn)行語言邏輯的訓(xùn)練學(xué)習(xí)和語言文本的分析處理，教師主要提供訓(xùn)練文本、調(diào)整指令和監(jiān)督優(yōu)化。大模型僅是輔助教師設(shè)計表現(xiàn)性評價的強(qiáng)大語言處理工具，教師如同“舵手掌舵”，在其中起到主導(dǎo)作用。教師若想要大模型的生成結(jié)果精準(zhǔn)有效，離不開有效的訓(xùn)練、準(zhǔn)確的指令和必要的優(yōu)化。

1.有效的訓(xùn)練有助于提升對話質(zhì)量

大模型支持文檔問答、數(shù)據(jù)分析、圖片理解和AI繪圖等功能，如何充分利用其強(qiáng)大的對話功能輔助教學(xué)，需要通過對大數(shù)據(jù)背后的規(guī)律進(jìn)行編碼學(xué)習(xí)訓(xùn)練［3］。

在訓(xùn)練之前，筆者準(zhǔn)備了訓(xùn)練所需的教材內(nèi)容、情境素材、課程標(biāo)準(zhǔn)和表現(xiàn)性評價案例等大量原始素材。筆者發(fā)現(xiàn)，大模型更適合文本間的直接對話，為了使大模型更好地理解案例，筆者先借助大模型，將圖片和表格等內(nèi)容識別并轉(zhuǎn)化為文本內(nèi)容，幫助大模型理解。

在訓(xùn)練開始時，需要明確大模型結(jié)束訓(xùn)練的指令，目的是讓大模型進(jìn)行充分訓(xùn)練，直至其掌握表現(xiàn)性評價的設(shè)計思路。訓(xùn)練指令如表1所示。

在訓(xùn)練過程中，大模型在學(xué)習(xí)大量訓(xùn)練文本的基礎(chǔ)上掌握了設(shè)計思路后才能結(jié)束訓(xùn)練，若教師發(fā)現(xiàn)大模型學(xué)習(xí)案例時理解有誤，需及時發(fā)出有針對性的指令進(jìn)行糾正。需要指出的是，充分訓(xùn)練和不充分訓(xùn)練，大模型對同一問題的回答是不一樣的，充分地訓(xùn)練能使大模型的回答更為精準(zhǔn)，進(jìn)而提高對話質(zhì)量，如表2所示。

2.準(zhǔn)確的指令有利于大模型理解

一條清晰、明確有針對性的指令，能準(zhǔn)確引導(dǎo)大模型理解教師提出的問題。準(zhǔn)確的指令由參考、動作、目標(biāo)和要求4個方面組成，基本格式如下，舉例如圖2所示。

【參考】大模型完成任務(wù)所需要的必要背景和資料，如教材內(nèi)容、課程標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計案例等。

【動作】需要大模型解決的事情，如設(shè)計、生成、總結(jié)等。

【目標(biāo)】大模型生成的結(jié)果，如教學(xué)設(shè)計、練習(xí)題目、評價準(zhǔn)則等。

【要求】需要大模型遵循的要求，如格式要求、內(nèi)容要求等。

優(yōu)質(zhì)指令一般具有以下特點(diǎn)。

第一，指令結(jié)構(gòu)完整。例如，當(dāng)教師提出“幫我設(shè)計一份海水性質(zhì)的表現(xiàn)性任務(wù)”指令時，由于缺少參考和要求，生成結(jié)果往往不符合預(yù)期。因此，指令結(jié)構(gòu)的完整，有助于限制大模型生成范圍，使結(jié)果更符合預(yù)期。

第二，指令明確具體。例如，“你生成的結(jié)果不合適，請重新修改”，大模型不理解模糊的指令，其重新生成的結(jié)果也一定和預(yù)期不符。因此，教師可明確指令要求，如明確修改位置和修改要求等。

第三，指令內(nèi)容直接。例如，當(dāng)教師提出“在我沒有發(fā)出‘我們已經(jīng)學(xué)習(xí)完成’的指令之前，不要急于生成結(jié)果”，大模型不理解反問的指令。因此，教師與大模型的對話不同于人與人之間的交流，應(yīng)避免委婉表達(dá)，而采用直接命令的表達(dá)方式。

3.必要的優(yōu)化有助于避免結(jié)果缺陷

經(jīng)過訓(xùn)練，大模型生成的質(zhì)量有明顯提升，但其仍難以避免結(jié)果的缺陷，教師在結(jié)果上繼續(xù)優(yōu)化十分有必要。

一方面，教師可通過連續(xù)對話進(jìn)行優(yōu)化。例如，在已有生成結(jié)果的基礎(chǔ)上，向大模型繼續(xù)對話。如提出“在原有評價標(biāo)準(zhǔn)上增加得分占比”“在不改變原文意思的基礎(chǔ)上簡化內(nèi)容”和“請調(diào)整為表格樣式”等指令，大模型會在原基礎(chǔ)上優(yōu)化。另一方面，教師可在參考其他教師和專家建議的基礎(chǔ)上，繼續(xù)優(yōu)化大模型生成結(jié)果。如大模型設(shè)計“地理實(shí)踐力”表現(xiàn)性目標(biāo)時，曾提出學(xué)生實(shí)地測量海水鹽度的活動，脫離教學(xué)實(shí)際，教師需重新設(shè)計，通過其他教學(xué)活動實(shí)現(xiàn)學(xué)生地理實(shí)踐力的培養(yǎng)，如下所示。

【優(yōu)化前】學(xué)生能夠利用鹽度計等工具測量不同海域的海水鹽度，比較其差異并分析原因，提出改進(jìn)測量方法的建議。

【優(yōu)化后】學(xué)生能夠通過小組討論，線上、線下收集海水性質(zhì)及其對海洋生態(tài)環(huán)境影響的信息，分析搜集的信息，并撰寫報告進(jìn)行班級展示。

二、大模型輔助表現(xiàn)性評價設(shè)計

表現(xiàn)性評價是基于學(xué)生完成某一特殊任務(wù)時的行為表現(xiàn)來評價學(xué)生的評價方法［4］。設(shè)計促進(jìn)素養(yǎng)養(yǎng)成的表現(xiàn)性評價包括3個步驟：①確定與課程標(biāo)準(zhǔn)匹配的素養(yǎng)目標(biāo)并將其具體化；②設(shè)計能夠引發(fā)素養(yǎng)的表現(xiàn)性任務(wù)；③開發(fā)基于學(xué)習(xí)進(jìn)階的評價準(zhǔn)則［5］。因此，筆者從表現(xiàn)性目標(biāo)設(shè)計、表現(xiàn)性任務(wù)設(shè)計和表現(xiàn)性評價準(zhǔn)則設(shè)計出發(fā)，以高中地理必修一“海水的性質(zhì)”一課為例，展現(xiàn)大模型輔助表現(xiàn)性評價的輔助功能。

1.大模型輔助表現(xiàn)性目標(biāo)設(shè)計

設(shè)計表現(xiàn)性目標(biāo)時，必須指向復(fù)雜的核心素養(yǎng)［5］。大模型學(xué)習(xí)了教材知識、課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)素材和表現(xiàn)性評價設(shè)計案例等內(nèi)容，在經(jīng)過了充分訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，筆者與大模型對話，由大模型生成符合課標(biāo)要求的表現(xiàn)性目標(biāo)，并將其具體化，對話內(nèi)容如下。

【教師】假設(shè)你是一名高中地理教師，正在設(shè)計“海水的性質(zhì)”公開課。為了觀察學(xué)生地理核心素養(yǎng)的形成水平，請你從地理核心素養(yǎng)的角度進(jìn)行思考，并依據(jù)表現(xiàn)性評價的原則，設(shè)計這節(jié)課的表現(xiàn)性目標(biāo)。

【文心大模型】如表3所示。

由于筆者在訓(xùn)練時“投喂”了大量數(shù)據(jù)，因此，大模型生成的表現(xiàn)性目標(biāo)已達(dá)到較高水平。大模型生成的結(jié)果能準(zhǔn)確滿足學(xué)生需要達(dá)成的具體表現(xiàn)、能以培養(yǎng)學(xué)生地理核心素養(yǎng)為核心進(jìn)行設(shè)計、能為學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)提供指導(dǎo)，展現(xiàn)了大模型輔助教學(xué)的強(qiáng)大功能。

2.大模型輔助表現(xiàn)性任務(wù)設(shè)計

表現(xiàn)性任務(wù)需要為學(xué)生提供真實(shí)或模擬真實(shí)的情境，要求學(xué)生在具體的問題情境下展示其對所學(xué)知識和技能的運(yùn)用，旨在引發(fā)核心素養(yǎng)的相關(guān)表現(xiàn)［5］。因此，大模型在學(xué)習(xí)了表現(xiàn)性任務(wù)案例、情境素材和課程標(biāo)準(zhǔn)的前提下，精準(zhǔn)規(guī)范指令詞，設(shè)計以“渤海海水鹽度”為任務(wù)情境的表現(xiàn)性任務(wù)，對話內(nèi)容如下。

【教師】假設(shè)你是高中地理教師，正在設(shè)計表現(xiàn)性任務(wù)，任務(wù)內(nèi)容和要求如下。

①以“我國海水鹽度分布”為活動背景，分析“為什么渤海是我國海水鹽度最低的海”。

②提供資料：我國海水鹽度分布圖、渤海地區(qū)的地形和水系分布圖、渤海地區(qū)的概況資料等。

③重視學(xué)生圖表的運(yùn)用，能夠綜合分析多個地理要素對海水性質(zhì)的影響機(jī)理。

請你從活動主題、活動目標(biāo)、前期準(zhǔn)備、任務(wù)內(nèi)容、成果展示和評價標(biāo)準(zhǔn)6個方面設(shè)計任務(wù)。

【文心大模型】如表4所示。

由生成結(jié)果來看，大模型可根據(jù)學(xué)習(xí)的情境素材和課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出指向地理核心素養(yǎng)的真實(shí)情境任務(wù)。同時，大模型可依據(jù)學(xué)生表現(xiàn)行為的重要性，合理劃分得分占比。可見，經(jīng)過訓(xùn)練的大模型能夠成為教師的得力助手，輔助設(shè)計相關(guān)的表現(xiàn)性任務(wù)。

3.大模型輔助表現(xiàn)性準(zhǔn)則設(shè)計

在設(shè)計表現(xiàn)性任務(wù)之后，還需開發(fā)能夠?qū)W(xué)生表現(xiàn)做出判斷和解釋的評價準(zhǔn)則［5］。良好的表現(xiàn)性準(zhǔn)則會使那些主觀、非正式的課堂觀察，成為客觀又可信的課堂評價［6］。大模型能最大程度避免主觀因素影響，使表現(xiàn)性準(zhǔn)則更加客觀。筆者在原對話基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出指令，由大模型生成基于表現(xiàn)性任務(wù)的評價準(zhǔn)則，對話內(nèi)容如下。

【教師】請依據(jù)生成的表現(xiàn)性任務(wù)，進(jìn)一步設(shè)計本節(jié)課的表現(xiàn)性評價準(zhǔn)則，劃分為圖表解讀、因素分析、綜合探究、成果展示4個維度，每個維度從低到高劃分為4個水平。

【文心大模型】如表5所示。

從生成結(jié)果來看，大模型可根據(jù)表現(xiàn)性任務(wù)評價標(biāo)準(zhǔn)，從圖表解讀、因素分析、綜合探究和成果展示4個方面，準(zhǔn)確劃分學(xué)生解決地理問題的表現(xiàn)水平。教師只需要將大模型生成的量表進(jìn)行簡單優(yōu)化，就可直接將其應(yīng)用于教學(xué)評價中，從而降低表現(xiàn)性評價設(shè)計的難度，提高設(shè)計效率。

三、結(jié)語

本文圍繞生成式人工智能輔助地理教學(xué)表現(xiàn)性評價設(shè)計，指出有效的訓(xùn)練、準(zhǔn)確的指令和必要的優(yōu)化是充分發(fā)揮大模型輔助教學(xué)功能的關(guān)鍵。大模型能夠生成符合課標(biāo)要求的表現(xiàn)性目標(biāo)，設(shè)計基于真實(shí)情境的表現(xiàn)性任務(wù)，并生成基于表現(xiàn)性任務(wù)的表現(xiàn)性評價準(zhǔn)則。教師學(xué)會使用生成式人工智能工具，將減少重復(fù)性、機(jī)械性工作的時間投入，從而提高教學(xué)效率。因此，本文能為地理教育者使用生成式人工智能輔助教學(xué)提供有價值的實(shí)踐探索。

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通信作者：王葉堂