人工智能助力地理高階思維培養的路徑與策略研究

摘 要：人工智能思維方式是重要的教學資源。本文從人工智能助力地理高級思維培養的邏輯基礎出發，搭建高階思維培養的4個步驟：人工智能的情境創設與引導；學生的感知與思考；新情境下的遷移與創造；對比下的反饋與調整。基于此培養路徑，設計“農業區位因素”教學案例并提出指向高階思維培養的教學策略：探索人工智能的教學互動機制；訓練人工智能的地理高階思維；構建人工智能支持下的個性化教學方式。

關鍵詞：人工智能；地理教學；地理高階思維；農業區位

中圖分類號：G633.55" " " "文獻標識碼：A" " " "文章編號：1005-5207（2025）08-0024-04

人工智能的快速發展正催動著社會各行業的轉型，對傳統教育模式亦構成了挑戰。目前，人工智能輔助教學的相關研究已取得一定進展，教育工作者們正逐步將人工智能技術納入教學實踐，涉及教學設計、實施和評價等多個環節［1-3］。然而，對于人工智能在解決問題時所涉及的思維方式與教學啟示仍有深入探討的空間。

高階思維是指發生在較高認知水平層次上的認知過程或心智活動［4］。高階思維的培養離不開高階的教學活動，而在新時代，與人工智能技術的融合已成為提升教學層次的關鍵要素。因此，本文旨在解析人工智能的思維方式，引導學生熟悉、理解并應用其認知方法，從而為地理高階思維的培養提供多樣化路徑。

一、人工智能助力地理高階思維培養的邏輯基礎

1. 智能增強理論下的教學新要求

智能增強理論（Intelligence Augmentation， IA）是一種以人為中心的技術應用理念，注重使用技術手段增強而非取代人類智能。該理論強調人類在人機交互中的中心地位，將技術完全視為人類智能的擴展與增強工具［5］。佟威［6］指出，大模型本質上只是一種工具，在教育領域更應當發揮其助手功能。地理教學在順應技術革新的同時，應確保以學生為中心，教師需堅定技術為人所用的立場，避免技術主導教學。因此，本文著眼于人工智能思維方式帶給學生的啟發，而非簡單依賴其進行課堂的降本增效，強調促進學生自身思維的發展。該思路符合智能增強理論下對地理教學的新要求，具備邏輯合理性，是對教育技術應用的新理解和新嘗試。

2.人工智能思維方式與地理高階思維的契合性

根據布魯姆的教育目標分類體系，高階思維區別于簡單識記的低階思維，其表現為較高水平層次的能力，包括分析、綜合、評價和創造［4］。在地理學科中，高階思維包括對地理現象的深入理解、綜合分析地理要素間的相互作用以及基于地理知識創造新的解決方案等。

人工智能在解決問題時也體現出與之類似的思維方式，如典型的批判性思維。批判性思維要求學生超越對地理現象的表層理解，分析其成因、影響及解決問題方案的準確性與相關性?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標準（2017年版2020年修訂）》中要求學生能夠“較全面地觀察、分析和認識不同地方的地理環境特點，辯證地看待地理問題。”［7］在處理地理問題時，人工智能根據已知地理要素信息逐步推導出解決方案，并對各種地理數據進行篩選和驗證，確保方案的可行性與可靠性。雖不同于人類主動產生質疑，但其同樣會基于邏輯推理和證據評估，體現出辯證思考，此外，二者還存在多個契合點，如表1所示。

二、人工智能助力地理高階思維培養的路徑——以“農業區位”因素為例

班杜拉的觀察學習理論強調學習是連續的心理活動過程，需經過注意、保持、復制、動機4個關鍵步驟［8］。本文在此理論指導下構建了人工智能助力下的地理高階思維培養路徑（圖1），并以高中地理“農業區位因素”一節為例進行教學案例設計，探討如何利用人工智能實現學生地理思維的進階。

1. 人工智能的情境創設與引導

考慮到國內教師對教學資源質量和便捷性的需求，本文選擇國產人工智能DeepSeek模型作為教學工具。課堂伊始，教師引入DeepSeek作為“思維導師”，引導學生列舉自己熟知的特色農產品。以下是DeepSeek的開場白。

【DeepSeek】同學們好！今天我們將通過一個有趣的任務開啟農業區位因素的探索之旅！首先，請大家閉上眼睛回憶2分鐘——你的家鄉是否有讓你自豪的特色農產品？如山坡上的茶園、果園里壓彎枝頭的果子，或是家家戶戶都會制作的特色腌菜？你最近在短視頻里刷到過哪種新奇農產品讓你忍不住點開了評論區？不用猶豫，無論是東北大米、新疆哈密瓜，還是你設想的未來垂直農場水培草莓，都值得被討論哦！

教師將學生答案輸入DeepSeek對話框，由其據此創設多個具體的教學情境，教師綜合整理生成的內容，篩選具備代表性和教學價值的案例供學生參考。學生以小組形式自主選擇案例，在DeepSeek的提示下開展探究。DeepSeek創設的典型情境及提示如下。

【DeepSeek】走進金寨縣的明星獼猴桃種植園，飽滿的果實壓彎藤架，貨車在田間公路穿梭裝貨。老果農望著遠處云霧繚繞的山坡喃喃自語：“20年前這里還是荒坡，專家們帶著儀器測了整整幾個月才選定這里。”山風掠過葉片沙沙作響，仿佛在問：為何偏偏是這片土地？

同學們，要解開金寨獼猴桃為何能在此生長成功的謎題，不妨從2個角度入手：?獼猴桃的理想需求和金寨縣的現實供給。這里的山川河流、季節變化、人文活動中，藏著哪些與獼猴桃需求“一拍即合”的天然優勢？

本環節以人工智能開場吸引學生注意，旨在激發學生創造性思考。人工智能即時回應學生思考內容，生成專屬教學情境，有助于互動效果提升；將其設置為僅提示簡單思路，能夠給學生自主探討的空間，進而啟發其調查分析的思維意識。

2. 學生的感知與思考

本環節中，學生需先自主討論，隨后從氣候、地形、水文、市場等多角度出發合作探究區位特征，形成對金寨縣獼猴桃種植成功原因的初步認識并提出見解。在學生充分思考后，教師整合并可視化DeepSeek的思維過程（圖2），引導學生與之對比，思考自身分析過程的不足之處。在感知沖突的基礎上，以制作思維導圖的形式啟發學生提煉分析區位因素的思維方法。

[lt;D：＼張毅＼下載文件＼2025＼地理教育202508＼孟瀟俊-2.epsgt; 圖2 人工智能的思維過程 ]

本環節在鍛煉學生主動思考的基礎上，引導其直觀認識自身思維局限，激發其完善欲望。在梳理脈絡的過程中，幫助學生對習得的思維方式進行心理加工，內化為自身的認知結構，進而逐步搭建起完整的高階思維體系。

3. 新情境下的遷移與創造

學生需將從上述環節中習得的分析思維能力運用于新情境。教師組織學生進行項目式探究，收集信息并開展家鄉特色農產品調查，從地形、氣候、交通等多角度出發分析農業區位優勢，并為打造家鄉農產品品牌制定方案。DeepSeek以金寨縣獼猴桃為例，提供如下所示的分析和設計思路。

【DeepSeek】設計思路：家鄉農產品品牌“三步問”

第一步：找特別

觀察家鄉的農產品和別處有何不同？

詢問長輩是否堅持多年種植？

第二步：抓記憶點

如果農產品會說話，它最想夸自己哪一點？

村里人最常說它的優點是什么？

第三步：起名字

試著把家鄉的某個特色和產品特點結合為產品起名，并畫個簡單圖標（用3個圖形元素代表產品核心）。

本環節致力于發展學生的遷移應用能力，鼓勵學生在觀察與分析后提煉解決問題的思維過程，并在新情境中運用以解決實際問題。同時，制定發展方案的任務能調動其創造性思維并在實際應用中發展創造性思維。只有在不斷遷移與主動創造的過程中，地理高階思維才能夠逐漸轉化為學生的常態化思維方式，未來無論面對怎樣的地理情境，都能嚴謹、高效地解決問題。

4. 對比下的反饋與調整

教師引導學生開展對于前述環節的綜合評價，評價內容涵蓋其在案例分析、遷移運用、項目設計等教學活動中的具體表現。由DeepSeek設計綜合評價表（表2），為各環節中學生綜合運用地理高階思維的表現提供參考標準。學生通過反饋評判自身優點或不足，進一步調整和完善思維方式。

本環節基于觀察學習理論中的動機環節進行設計，旨在通過反饋進一步強化學生的高階思維，幫助學生根據目標調整學習策略，實現自我激勵與思維改進。學生能夠在接受反饋并優化調整的過程中發展批判性思維，逐步養成終身學習的意識，實現個人的持續進步。

三、人工智能助力下的地理高階思維教學策略

1. 探索人工智能的教學互動機制

人工智能提供有效互動的關鍵在于教師能給出準確的教學指令，因此，教師應掌握與人工智能溝通的技巧，適應不同場景的需求。例如，詢問DeepSeek“市場對農產品種植有何影響”與“請談談市場對農產品種植的影響，給出適合高中生理解的回答”會得到截然不同的回應。前者只是籠統回答，而后者才能從高中生的認知水平出發給出答復。而針對高階思維培養，教師還需使問題更加精細和深入，如“請分析國際貿易競爭對我國獼猴桃種植結構的影響”，由此問題才能展示出真實復雜情境下人工智能更為縝密、有邏輯的思維過程，為學生提供發展高階思維的空間。

2. 訓練人工智能的地理高階思維

人工智能可引導學生的前提在于其自身具備完整的高階思維體系，而這離不開系統訓練?！邦}海戰術”會壓抑學生成長，但對于人工智能而言卻是“一劑良藥”，教師可將大量典型試題與名師解析輸入人工智能，通過海量的試題訓練實現其地理高階思維的完善。以下是經過訓練后人工智能對昭通蘋果例題的分析總結。

【DeepSeek】解題的關鍵在于通過緯度與海拔的耦合（低緯度高海拔）破解“低緯度等于高溫”的思維定式，揭示光、熱、水再分配對溫帶果樹的適應性改造；運用地形、氣候、土壤相結合的系統思維，將坡向、山脈、河谷納入統一分析框架，闡釋“自然要素組合大于孤立條件疊加”的地理邏輯；引入尺度轉換視角，從宏觀區域（云貴高原）到中觀地形（烏蒙山、金沙江）再到微觀地塊（坡地果園），逐層解構局地適宜性的形成機制。

經過系統訓練后的人工智能不再僅從不同地理要素角度羅列答案，而是跳出思維定勢，分析具體情境中的微縮環境特征，從不同尺度、要素間的關聯中充分考慮問題，真正成為適合引導學生思維發展的好幫手。

3. 構建人工智能支持下的個性化教學方式

鑒于學生地理思維發展水平的差異，教師需在前期對學生水平進行調查，有針對性地構建個性化教學方案。教師可利用人工智能搭建虛擬試驗環境，試驗高階思維培養方法。例如，針對課堂問題鏈的設計，教師可在實際教學前將學生現有思維水平的調查結果輸入人工智能，使其從不同水平學生的視角，不斷調整問題鏈設置的合理性。先行試驗能提升實際教學的容錯空間，給予學生個性化支持，確保每位學生都能從適合自己的平臺出發，逐步實現思維進階。

四、結語

人工智能思維的價值在于帶給學生啟發，引導學生深入思考和探究，真正實現知識的內化，思維的遷移與創新，構建屬于自我的高階思維體系。新時代的教師肩負著為未來社會培養新人的使命，需熟練掌握與人工智能互動的策略，充分發揮其可訓練、可試驗的特色功能，將之有效融入教學實踐，讓技術為人所用、助人發展，為學生的全面發展提供更加有力的支持。

參考文獻：

［1］ 文奕凡，夏興生，陳瓊，等.基于人工智能的個性化高中地理教案編寫探索［J］.地理教育，2024（12）：17-22.

［2］ 郭梓唯，蔣連飛，楊葉思靜，等.ChatGPT技術輔助地理模擬課堂的設計與實施［J］.地理教育，2024（12）：12-16.

［3］ 楊葉思靜，蔣連飛，郭梓唯，等.基于人工智能的地理翻轉課堂實踐路徑研究［J］.地理教育，2025（1）：8-11，16.

［4］ 鐘志賢.如何發展學習者高階思維能力？［J］.遠程教育雜志， 2005（4）：78.

［5］ 徐輝，袁成欣.人工智能時代美國教師角色的重構路徑［J］.現代教育管理，2024（10）：1-10.

［6］ 佟威.從人工智能（AI）到智能助手（IA）——大模型賦能教育考試應用初探［J］.中國考試，2024（11）：20-29.

［7］ 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［8］ 李娟.班杜拉觀察學習理論與榜樣教育［J］.科技信息（學術研究），2008（3）：363-365.

通信作者：吳立