AI智能體輔助初中地理地球儀教學研究

【中圖分類號】G434【文獻標志碼】A【論文編號】1671-7384（2025）06-076-02

傳統(tǒng)教學中，經(jīng)緯線概念與數(shù)學中的立體幾何概念存在著學科教學順序矛盾，常導致學生認知障礙。在AI賦能的地理課堂中，該類問題能夠通過學生與智能體的互動交流以及地球儀的制作使用而輕易解決。

教學設(shè)計理念與框架

1.教學設(shè)計理念

《義務(wù)教育地理課程標準（2022年版）》強調(diào)，地理實踐教學要“通過地理實踐活動，觀察和感悟地理環(huán)境及人們生產(chǎn)生活的狀態(tài)，嘗試解決實際地理問題，增強信息運用、實踐操作等行動力；能夠養(yǎng)成在實踐活動中樂于合作、勇于克服困難等品質(zhì)”。基于此，本教學設(shè)計通過制作地球儀實踐活動，加深學生對地理空間概念的理解，由此設(shè)計學習主題“AI賦能地球儀制作：南極航海家”。

本課例的核心是將AI技術(shù)與地理教學深度融合以智能體輔助解決跨學科教學難點，為學生提供個性化學習路徑，借助“智能體”的“一生一師”設(shè)計，實現(xiàn)“大規(guī)模因材施教”，促進教學方式轉(zhuǎn)變。課例通過教師設(shè)置數(shù)字化教學資源庫與學生對交互式教學軟件的綜合應(yīng)用，使教師角色真正從知識傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)閷W習引導者。

2.教學框架設(shè)計

本教學設(shè)計為“地球的模型”單元教學中的第二課時，在AI助教輔助下理解緯線概念，繪制南北半球重要緯線。課時拆分了單元統(tǒng)領(lǐng)性大概念，重新構(gòu)建時由地理、數(shù)學跨學科認識空間和AI技術(shù)賦能完成。針對核心問題“如何在地球儀上繪制緯線”，教師設(shè)置驅(qū)動任務(wù)一在地球儀上繪制重要緯線并劃分不同緯度范圍。

AI賦能地理空間認知的教學實踐

1.AI智能體賦能跨學科學習

本教學設(shè)計構(gòu)建了“AI助教”“雪龍?zhí)柎瑔T”智能體，其中，“AI助教”智能體在解決跨學科教學難點中發(fā)揮了融合作用。教師借助智能體解釋幾何概念，解決了學科教學順序矛盾的難題，實現(xiàn)了數(shù)學與地理知識的深度融合，幫助學生在立體空間中構(gòu)建經(jīng)緯網(wǎng)概念模型。[1]

AI助教“數(shù)學教師”通過提供直觀的解釋和演示，幫助學生理解地理中的數(shù)學概念，如緯線的平行關(guān)系、線面角劃分。智能體的指導有助于學生構(gòu)建地理空間概念，將抽象的數(shù)學知識轉(zhuǎn)化為易于理解的內(nèi)容。它能夠根據(jù)學生提出的問題，提供個性化的指導和反饋，支持學生根據(jù)自己的困惑隨時提問，補充課堂教學的不足。在實踐活動中，AI助教還引導學生分析緯線的形狀變化及其在地球表面的位置關(guān)系，強化學生的探究過程。

2.AI智能體賦能教學活動

以教學過程為例。本環(huán)節(jié)的設(shè)計是為了幫助僅學習過直線平行的學生理解緯線的立體平行關(guān)系，以A助教、學生互助、教師補充的多方結(jié)合方法，規(guī)避學科教學順序矛盾。在介紹緯線的定義時，教師引導學生向AI助教提問，AI助教會解釋兩個平面平行的幾何定義、線與面相交的角度計算。教師配合AI助教進行動手演示，幫助學生更直觀地理解。AI助教可以根據(jù)學生的反應(yīng)和提問，提供進一步的解釋和示例，確保每位學生都能理解（表1）。

再以“小結(jié)”為例。本環(huán)節(jié)引入了AI的視頻分析功能，以即時分析生成的課堂教學大綱與板書對比，激發(fā)學生的學習興趣和參與欲望，促進學生進行課后自主學習。AI記錄與師生小結(jié)的區(qū)別也避免了學生未來對于AI的過度依賴，培養(yǎng)學生獨立學習的能力，過程如下。

教師：這是AI對本節(jié)課進行分析得到的思維導圖，這份思維導圖與板書有何區(qū)別？

學生：結(jié)構(gòu)上板書展示出知識間的聯(lián)系，AI生成的思維導圖只是按照順序羅列出知識，內(nèi)容上板書有所側(cè)重，AI生成的思維導圖則無一遺漏。

教師：哪一份總結(jié)對你更有幫助呢？如果由你來總結(jié)，會增減哪些內(nèi)容？

學生：各有優(yōu)點，分享自己的總結(jié)中增減要素，結(jié)合AI生成自己的學習筆記。

設(shè)計意圖：引入AI助教智能體，將數(shù)學與地理學科知識相結(jié)合，理解緯線幾何關(guān)系在地理學科中的實際問題，激發(fā)學生的好奇心和探究欲，促進知識的深入掌握和跨學科思維的形成。

3.AI賦能多元評價

本課時在原有的教師過程性評價與學生自評互評基礎(chǔ)上，增加了AI智能評價。評價數(shù)據(jù)來源于“數(shù)學助教”智能體后臺統(tǒng)計。評價結(jié)合學生的互動數(shù)據(jù)，分析學生的使用頻率、對話質(zhì)量，得到每名學生對智能體提問的問題準確率、追問技巧、概念理解程度、知識應(yīng)用遷移能力與對話文明度。AI智能評價為教師后續(xù)教學設(shè)計提供了科學依據(jù)，有助于分層教學設(shè)計與解決個別學生學習障礙。

教學效果與反思

AI技術(shù)賦能地理空間認知的教學活動，極大程度上解決了過去跨學科知識銜接不易于單一教師無法指導跨學科思維的難題。經(jīng)過智能評價和課堂過程性評價，我們發(fā)現(xiàn)，學生對經(jīng)緯網(wǎng)幾何特征的理解程度，遠超沒有AI賦能的傳統(tǒng)課堂。學生的實踐能力也在本節(jié)課中得到極大提高，與智能體對話使學生的空間思維建立得更為完善，地球儀制作合格率高，創(chuàng)意豐富。

結(jié)合AI智能評價，我們也發(fā)現(xiàn)了幾點待改正的地方：從技術(shù)方面看，學生反饋智能體的互動形式單一，功能設(shè)計還有優(yōu)化空間；從情感方面，本節(jié)課中有學生對使用智能體存有抵觸情緒，情感上不適應(yīng)，需要教師課后疏導。

參考文獻

[1]孔超．初中地理課堂學生空間思維能力培養(yǎng)實踐[J]電腦校園，2025（2）：239-241.

作者單位：北京市第四中學順義分校

編輯：張曉震