立場與路徑：學習者中心的初中地理數字教材設計構想

摘 要：地理數字教材是支持學生數字化學習的核心資源，旨在培養自主學習能力和推動個性化教學的實現。本文從課標要求、理論依據和現實需求出發，闡明了基于學習者中心設計地理數字教材的必要性，并從學習內容、學習情境、學習空間與學習方式等角度闡述了基于學習者中心的地理數字教材設計立場，探索了以學習者為中心設計地理數字教材的實踐路徑，包括構建數智賦能的教材開發范式、打造多模態融合的教材內容體系、創建人智協同的地理交互空間，以期為未來數字教材或相關數字資源建設提供有益參考。

關鍵詞：初中地理；地理數字教材；以學習者為中心；教材設計

中圖分類號：G633.55" " " "文獻標識碼：A" " " "文章編號：1005-5207（2025）05-0003-06

習近平總書記指出“教育數字化是我國開辟教育發展新賽道和塑造教育發展新優勢的重要突破口”［1］。數字教材建設是教育數字化轉型的關鍵領域，《義務教育課程方案（2022年版）》明確提出“充分利用新技術優勢，探索數字教材建設”的要求，這為數字教材的建設提供了政策依據。當前，以學習者為中心是我國教育的基本共識，強調關照學習者的生命意義及其自由全面的發展。因而，基于學習者中心探索數字教材的建設成為當前的重要議題。學習者中心的地理數字教材是指以學生的發展需求和認知規律為核心，通過數字技術呈現地理學習資源，促進學生主動建構，支持其個性化學習與發展的新形態地理教材，屬于廣義教材。在地理數字教材設計中，學者主要從內容設計、交互動畫改進、資源庫建設等視角［2］進行了探索。然而，相關研究對基于學習者中心的數字教材設計探討還不充分，且未考慮當前人工智能的發展背景和人機協同的開發路徑。鑒于此，本研究旨在回答如何設計以學習者為中心的地理數字教材，并從必要性、目標立場及實踐路徑3個方面提出設計構想，以期為未來數字教材建設及相關數字資源開發提供參考與借鑒。

一、基于學習者中心設計地理數字教材的必要性

1.學習者中心的地理數字教材建設是課程標準的剛性要求

《義務教育地理課程標準（2022年版）》（以下簡稱“課程標準”）將“倡導以學生為中心的地理教學方式”作為課程理念之一，并強調“將現代信息技術與地理教學充分融合，創設多樣化的學習情境”。一方面，這一理念體現了課程改革對學生作為學習者中心地位的重視，并將現代信息技術與地理教學的融合視為落實這一課程理念的關鍵路徑；另一方面，課程標準也指出“教科書編寫者要重視現代信息技術的應用”“嘗試研制與信息技術深度融合的新型教科書”“實現紙質教科書數字化”。可見，課程標準將地理數字教材定位為地理課程資源建設的應然“靶點”之一。教材是課程實施的載體，學習者中心的課程實踐依賴于教材的變革，數字教材所提供的虛擬仿真探究、知識圖譜牽引、人工智能交互等功能為構建學習者中心的課堂教學提供了實踐進路，為多樣化學習情境的創設、個性化學習路徑的實現等提供了媒介支持。因此，地理數字教材建設是實現學習者中心課程理念的必由之路，以學習者為中心是地理數字教材設計的出發點與實踐歸宿，是課程標準所錨定的剛性要求。

2.聯通主義為學習者中心的地理數字教材建設提供實踐指向

在數字教材建設的實踐中，我們常常強調數字技術的賦能作用，然而，僅依賴技術是遠遠不夠的。數字教材建設需要堅實的理論基礎作為支撐，以確保其科學性、系統性和有效性。聯通主義是數智時代極為重要且極具啟發意義的教育思想，其“教育即聯通”的本體論通過微觀、中觀、宏觀3個層面形成聯通合力，指導學習者中心的地理數字教材設計。在微觀層面，聯通主義認為學習不僅發生于個體層面，也超越個體存在于群體內部和群體之間，眾多意義深遠的想法都是群體互動的產物［3］。因此，開放的地理學習交流平臺能夠為學習者提供群聚增慧的機會。在中觀層面，聯通主義主張學習資源的共建共享、動態生成，讓個人有更多機會參與內容的編輯與再造［3］。因此，學習者與人工智能應圍繞數字教材攜手共建地理學習資源庫，通過人機協同的教材個性化改造滿足不同學習者的多樣化學習需求。在宏觀層面，聯通主義強調教育系統與社會系統的開放互聯［4］，使學習突破學校場域的限制，成為社會生活的一部分，地理數字教材則是學習者跨時空學習的重要工具。總而言之，“開放式地理學習交流平臺”“個性化生成式地理資源庫”“跨時空地理學習工具”等無不體現了學習者的中心地位。聯通主義理論作為數字教材設計的理論之基，為學習者中心的數字教材建設提供了極具啟發性的實踐指向。

3.學習者中心的地理數字教材是地理教育的現實呼喚

學習者中心不僅是一種理論觀念，也是一種實踐“語境”之上的教育“話語”，體現了人們對教育、教學實踐中偏離學習者中心現象的審思［5］。在學生層面，紙質教材存在對自主學習支撐不足的問題。學習者中心的地理數字教材能化靜為動、化封閉為開放、化共性為個性，便于學生獲取自己所需的學習資源，并建構適配的學習路徑，實現個性化自主學習。在教師層面，紙質教材的內容固化強化了教師教學方式的固化。學習者中心的地理數字教材能夠實時更新知識、優化素材，促進教師不斷優化教學內容，驅動教學方式從教材中心向學生發展中心轉變。在學科層面，紙質教材對地理事物的呈現不夠直觀生動，也無法動態展現地理事物的演變過程。學習者中心的地理數字教材在人工智能、數字孿生等信息技術的支持下不僅能夠將復雜的地球系統真實可感地展現給學生，還可引導學生體驗地理學家探索地理規律的過程，充分培養學生的地理思維與科學家精神。

二、基于學習者中心設計地理數字教材的立場

學習者中心的地理數字教材幫助學生向更為自主、獨立的學習者身份轉變，并在個性化學習中實現自我意義的建構，獲得自由、全面的發展，其根本目的在于促進學習者的素養生成與智慧萌發，具體體現在學習內容、學習情境、學習空間和學習方式等維度（圖1）。

[lt;E：＼鐘興貴＼250428-＼地理教育2025第5期＼地理教育2025第5期-數據＼陳實-1.epsgt; 圖1 學習者中心的地理數字教材設計立場 ]

1.學習內容：地理底色為基，多元主體共建

地理教材具有濃厚的地理特征，蘊含關鍵的地理思想，體現人地關系、要素綜合、尺度關聯、時空秩序等重要的地理觀念。紙質地理教材地理意蘊的煥發囿于課程要素選擇的有限性、組織的學科邏輯傾向［6］與表征模態的單一性。此外，紙質教材的開發往往是脫離一線教師和學生的專業性工作，導致一線教師僅扮演教材執行者的角色，學生僅扮演教材接受者的角色，紙質教材只能滿足全體學生的共性學習需要，而無法關照不同學生個體的特殊學習訴求，不利于教師的因材施教和學生的隨需而學。針對以上問題，學習者中心的地理數字教材在學習內容方面的立場是：地理數字教材應鏈接真實世界的人地關系實況，通過知識圖譜重構地理要素關聯體系，結合能力圖譜實現學科邏輯與認知邏輯的深度統整，以數字孿生更好反映地理學科的時空尺度性與耦合性。同時，教材還需具備多主體共建共享功能，使師生可以在教材研發者搭建的“基礎內容”之上根據教學所需對其進行個性化“重構”。

2.學習情境：虛實情境融通，增強地理感知

在學習情境的創設方面，地理紙質教材主要通過文字表述和圖像呈現的形式間接創設地理情境，沉浸性不足，對地理環境的展現缺乏直觀性。數字教材能在虛擬環境下最大程度地還原地理環境的真實樣貌。例如，學生可以通過與數字教材的直接交互，沉浸式體驗海底漫游，觀察海底地形特征及其分布形式。數字教材創設的學習情境雖然可直接與學生進行互動，但本質上依然是虛擬學習情境，如果學生過度依賴數字教材中的虛擬活動場景而忽略真實學習情境中的師生互動和生生交流，則容易產生“虛擬與現實身份認知沖突”的問題［7］。基于此，學習者中心的地理數字教材在學習情境設計方面應秉持以下立場：通過增強現實、虛擬現實、人工智能、數字孿生等前沿信息技術，最大程度還原真實地理環境的同時，增強其教學性，為學生創設可以直接交互的沉浸式地理學習情境。引導學生在參與虛擬學習情境的同時更好地參與到課堂真實的互動情境中，保證學生在虛實學習情境下的主體同一性，助力學生社會素養的形成。

3.學習空間：多元空間聯通，培養核心素養

一切學習活動都存在于學習空間之中。傳統的學習空間主要指學校學習空間，包括學校、教室、操場等物理空間，往往有其固守的形制，如多數教室的桌椅格局為秧田式，不利于協作學習的開展，使得授受模式的傳統教學被隱性地強化。人工智能時代，物理空間、社會空間、信息空間3類空間融合而成的新空間不斷形塑著教育的面貌，也昭示了學習者中心的地理數字教材設計需注重多元空間聯通。基于學習者中心的地理數字教材旨在塑造多元的現代學習空間，聯通物理學習空間、社會學習空間和信息學習空間。信息學習空間對物理學習空間進行“再形塑”，以地理數字教材為中介，通過課堂教學中“師—生—機”的交互，突破傳統學習空間對教學模式的限制。同時，信息學習空間也可聯絡社會學習空間，將更多的社會現實問題帶到學習中，讓學生在物理和信息學習空間中解決真實社會中的地理問題，促進學生核心素養的形成。

4.學習方式：多維系統支持，學生自主定義

地理教材的本質屬性是學材的理念已成為地理教育界的共識，受限于媒介特點和內容統一性，紙質教材的學材屬性較弱。學生使用紙質教材的學習方式往往囿于教師要求下的讀、畫、記、背，此種學習方式不利于學生自主學習品質的塑造和終身學習意識的養成。與紙質教材相比，數字教材更接近于學材的本質，基于數字教材的學習嬗變為一種主動式、建構式、跨時空的學習，學生可以根據自身的興趣、需求自主選擇學習什么、如何學習、何時何地學習，學生的主體地位被歸還，使其身份真正由“客我”屬性的學生進階為“主我”屬性的學習者。基于此，學習者中心的地理數字教材設計在學習方式維度下的立場為：基于學習者中心的地理數字教材旨在將學習的主動權還給學生，支持學生的正式學習與非正式學習，以支撐學生運用自身的理性自主定義學習方式。

三、基于學習者中心設計地理數字教材的實踐路徑

數字教材是教育數字化轉型的關鍵載體，其設計過程需遵循“范式轉型—內容重構—交互升級”的實踐邏輯（圖2）。

1.范式轉型：構建數智賦能教材開發的破局之道

學習者中心的地理數字教材是在生成式人工智能背景下，基于國家課程標準和地理學科內容要求，圍繞地理核心素養培育，重構教材內容和形式范式，促進學生全面、能動發展的產物。數智賦能下地理數字教材開發須關注3個問題，一是明確數字教材設計理論引領；二是地理數字教材建設面臨的問題與挑戰；三是數智賦能教材開發具體規劃。

（1）聯通主義的頂層設計

地理數字教材是對傳統紙質教材的超越，是一種以聯通為根本特征的動態、開放、智能的學習場域，體現了對學科本質與教育科技融合的深刻理解。地理學是一門關注空間的科學，其研究對象涉及地球表層自然、人文、信息等多元環境及其交互作用，這要求地理數字教材要盡可能映射真實的地理環境，搭建群智涌現的協同學習機制，成為融通“物理—社會—信息”的數字學習場域，從而實現教材由“認知容器”到“認知生態”的轉變。

（2）問題導向的需求分析

堅持問題導向即精準錨定教材設計與學習需求之間的動態偏差，為破解數字教材發展瓶頸提供路徑指引。當前制約地理數字教材發展的關鍵矛盾體現在4個維度的需求失衡：一是動態學習需求和靜態內容供給的結構性錯位，無法響應個性化學習需求；二是學情分析和學習診斷難度大，難以做到精準輔導；三是通用平臺與學科知識呈現的適配困境，地理教學專用功能開發不足；四是碎片化的教學策略與地理系統性育人的沖突。破解上述矛盾需理解問題的本質，分析其背后的教育邏輯與技術邏輯，建立“問題診斷—需求轉化—教材迭代”的優化模型，系統支持數字教材建設升級。

（3）技術融合的系統實踐

地理教材開發一般遵循“啟動—設計—編制—實驗”4個階段。每個階段都應注重人工智能與教材的深度結合，具體需完成以下工作：在“啟動—設計”階段，組建協同合作的研發團隊，匯集地理科學專家、教學專家和人工智能團隊，共同研討確立地理數字教材開發的原則、內容和框架體系；在“編制”階段，依據課程標準和學科特點，解構現行教材的特點，優化資源體系，確保人工智能全流程嵌入數字教材的生態，增強教材的適應性和智能化水平；在“實驗”階段，加強對數字教材的審查和使用檢測，滿足學生個性化發展的需要，確保數字教材的高質量和穩定運行。

2.內容重構：打造多模態融合的教材內容體系

內容重構是地理數字教材建設的核心，是從核心素養育人需求和人工智能技術支持出發，對傳統教材內容范式進行結構性升級，目的是構建符合地理認知規律的全新知識供給、組織和傳播模式。具體圍繞3個核心問題展開：一是提供所需的多樣化資源；二是有效組織資源；三是呈現和傳達多模態資源。

（1）搭建整合人工智能的內容供給

傳統地理紙質教材的內容選擇強調普適性和客觀性。隨著技術發展，紙質教材也在不斷融合數字化資源。現行地理教材配套資源體系主要包括視頻資源、交互資源、圖片資源、PPT和Word文檔以及試題資源等［8］。這些資源雖然形式多樣，但在動態生成、智能推送和跨模態關聯等方面存在不足，存在功能區隔和智能缺失等顯著問題。在人工智能時代，普適性和客觀性的知識逐漸被解構，知識的性質趨向“境遇化”和“協同創生性”［9］。換言之，人工智能時代，數字教材知識不再只是層級化、結構化的知識體系，而是將與學習情境深度融合，更具有動態性和臨場感，知識生產也不再是孤立的個體行為，而是由“人類協同”“人機協同”構成的多元主體交互過程。在此趨勢下，地理數字教材內容供給變得更加開放和創新。一方面，師生協同、生生協同開展知識生產活動，更利于情境性知識的出現，有助于加強教材內容與學生經驗的融通；另一方面，教師和學生可借助信息化平臺和人工智能技術，人機協同共創生成性的資源庫，構建一個更全面且動態更新的內容體系。

以“海陸變遷”一課為例，師生可借助人工智能平臺，使用“檢索增強生成技術”搜集和生成一系列多模態資源，包括：①動態古大陸漂移模擬動畫；②實時地震監測數據可視化圖層和社會真實案例；③AI生成的板塊運動預測模型；④與海陸變遷相關的診斷性試題等。不僅可提升內容供給的準確性和時效性，還可避免資源冗余和認知負荷過載。

（2）以知識圖譜促進多模態資源整合

數字教材內容的豐富性和廣泛性給內容組織和編排帶來了挑戰，引入知識圖譜能實現對內容的動態組織與管理。知識圖譜作為一種語義網絡，通過結構化的形式描述客觀世界中的概念、實體及其關系，使得信息表達更接近人類認知世界的形式［10］，在知識規范表達與存儲、知識檢索與推理、輔助決策與分析、智能搜索與問答、個性化推薦等方面發揮著重要作用［11］。知識圖譜促進了學科界限的開放，有助于不同學科知識的互通和共享。學習者中心的地理數字教材可以通過文字、圖片、音視頻、VR、游戲等多模態形式呈現內容體系，知識圖譜通過梳理地理知識邏輯和學生認知特點，構建各碎片化資源間的聯結，實現跨專題、跨單元，甚至跨學科的深度整合，為學習者提供了立體化、情境化和網絡化的學習體驗。

仍以“海陸變遷”一課為例，傳統地理教材多按“大陸漂移說—海底擴展學說—板塊構造學說”的順序呈現，受限于版面，科學發現過程往往簡化為結論式文字，板塊運動過程難以動態呈現，且地理數據無法及時更新。數字教材可支持多維探索：學習者既可沿“魏格納發現—證據追溯—理論完善”的科學史維度追溯，也可從“喜馬拉雅抬升—大西洋中脊擴張—東非裂谷帶”的空間維度觀察，在此過程中不同模態的配套資源有機融合，知識圖譜導航和診斷反饋技術可引導學生進行個性化學習。

（3）以認知診斷智能適配學習路徑

針對學習者特征進行個性化的內容適配，其關鍵在于強化數字教材對學習者個性化需求的識別。認知診斷技術能夠提取學習者的學情數據與個性化傾向，分析其認知起點與目標終點之間的差異，精準識別不同學習者對教材內容的需求，包括內容類型、難度層次和學習量等，從而為學習者量身定制個性化的學習內容和學習路徑。例如，在課前階段，根據不同學生的地理空間認知和綜合思維水平差異推送個性化的地理學習目標、內容與檢測任務；在課堂訓練中，根據實時反饋為學生提供個性化的指導和幫助；在課后階段，推送分層的任務和差異化的練習。通過這種方式，能夠實現規模化與個性化教學的有效結合，推動教學結構的優化。

3.交互升級：創建人智協同的地理交互空間

隨著智能技術的日益成熟，數字教材設計日益走向“人智協同”的境域，這符合社會建構主義和聯通主義理論內核，強調物理空間、社會空間和信息空間在學生學習發展中的融通作用。構建人智協同的地理學習空間，地理數字教材需要實現三重交互升級：學生與教材內容的學科化深度交互、師生間的協作化智慧交互、學習者的元認知反思性交互，對此需加強以下3個方面的設計。

（1）構建智能化的地理學習工具包

智能化地理學習工具包是以地理學科邏輯和學生認知邏輯為核心，通過整合AI技術打造的專用型學習支持系統。此系統旨在通過技術賦能，將傳統地理工具升級為學生建構地理認知的“腳手架”。盡管當前數字教材中廣泛應用的通用型工具包（如筆記標注、關鍵詞檢索、概念圖譜等）能夠輔助基礎交互任務，但普遍存在學科化程度不足、交互層次較淺、反饋機制單一等問題，難以滿足個性化深度學習的需求。針對地理學科綜合性與實踐性的特點，智能化地理學習工具的開發應構建一個分層遞進的工具體系（圖3）。該體系包括基礎地理信息檢索工具、虛擬實踐工具（如VR/AR虛擬地理環境、3D模型、地理過程模擬）、空間分析工具（如圖層疊加、路徑規劃）等。這些工具的設計應超越單純的技術疊加，而以學科邏輯和認知邏輯為主導，結合教師指導與AI協同，突出地理學科的綜合性和實踐性，從而為學生開展地理探究活動提供有力支撐。

（2）基于AI智能體構建伴隨式助教

傳統地理教學受限于紙質媒介的靜態性和教師指導的時空局限性，存在教學反饋延遲及個性化支持不足等問題。基于大語言模型的智能體技術融合中學地理知識圖譜，打造具備認知診斷、動態資源生成與元認知引導功能的伴隨式AI助教。伴隨式AI助教是一個能為師生提供實時支持和反饋并共同推進教學過程的得力助手。對教師而言，AI助教可與現實教師形成“雙師”協同模式，課前與AI助教共同分析教材設計教學，課中實施人機協同教學，課堂成為信息流通、物質流動的融通空間，教師和人工智能技術達到互融共生的狀態，共同促進學生發展［12］。例如，地理教師可在授課過程中，通過AI助教分析學生的課堂表現與學習進度，精準地調整教學進度和節奏。對學生而言，AI助教是學習的優質伙伴，可基于學情畫像識別，結合當前學習活動，生成契合學習者特性和需求的提示詞，引導問題解決或推薦學習資源，并協助制定個性化學習路徑，幫助學生解決自主學習的問題。

（3）整合思維鏈提示技術促進深度學習

思維鏈提示技術是一種通過顯式引導大語言模型分步驟思考、模擬人類邏輯推理過程的技術。其核心是通過結構化提示，要求模型將復雜問題的解決過程分解為多個可解釋的中間步驟，逐步推導出最終答案，從而提升模型在復雜推理任務中的準確性和可解釋性。在學習者中心的地理數字教材中整合思維鏈提示技術可輔助學生進行深度學習。深度學習的發生始于對知識的理解與批判，進而在頭腦中對知識進行聯系與構建，最終實現知識的遷移與應用。學生向數字教材中的AI助教進行提問，通過思維鏈提示技術訓練的AI助教能夠將學生的問題分解為相互關聯的子問題，子問題的結構更為簡單也更容易理解。學生通過逐個突破子問題來解決問題鏈，進而實現知識鏈的構建。學生的問題解決后，AI助教還可為其提供變式問題，引導學生在不同情境中對知識進行遷移應用。基于此，思維鏈提示技術可促進學生經歷“批判理解—建構關聯—遷移應用”的深度學習過程。

四、結語

地理數字教材作為教育數字化轉型的關鍵載體，其開發并非簡單的紙質教材數字化，而是教材與學科、學生、技術深度融合的產物。本研究基于學習者中心視角，探討了未來人工智能賦能背景下學習者中心的地理數字教材設計的必要性、立場和實踐路徑。概言之，地理數字教材建設始終要關注技術如何作用于地理教育目的的實現，形成技術與教育互融共生、相互促進的格局。地理課程綜合性、區域性和實踐性的特征，決定著地理教育數字化轉型必然走向“高技術支撐”與“深學科融合”的辯證統一。面向未來智能化的教育圖景，地理數字教材的升級還需在技術標準、平臺架構和協同創新機制上開展更深入的探索。

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