未来已来，地理教学数字化转型的可实现愿景

朱雪梅

摘要：在国家教育数字化转型战略背景下，地理教育必将迎来全方位的生态重构。以地理教学框架展望未来，基于互联网、大数据、人工智能等技术的深度融合，地理教学可实现重大转变：教学理念从教师教学为中心转向学生学习为中心，教学工具从电脑演示课件转向多模态数字云平台，教学媒介从印刷纸媒教材转向人机互动数字教材，教学方式从线下探究转向“双螺旋交互”混合式，教学评价从纸笔测试为主转向数据驱动精准反馈。由此实现地理育人模式从单向传输式向“教学评研管”融合式的转型。

关键词：地理教学；数字化转型；“教学评研管”融合

2022年全国教育工作会议明确提出要实施国家教育数字化战略行动，这是我国在数字地球时代建设现代化教育强国的战略规划与行动部署，具有创新性与先导性作用，将大大加快未来学校智慧教育新生态的构建，有力地促进学校教育的转型变革。在这场教育转型变革中，地理教育必将迎来育人生态的全方位重构。实际上，伴随《教育信息化2.0行动计划》的实施，互联网、大数据、人工智能等技术已经悄然渗透进地理教育的方方面面。回望与展望，基于数字技术的未来地理教学框架可预期、可实现。

一、地理教学理念：从教师教学为中心转向学生学习为中心

坚持立德树人教育根本任务，培养学生地理核心素养，是地理教育的本质追求，是不会因技术改革而变化的地理育人目的。但是，地理教学与数字技术的融合发展却会深刻改变传统的育人理念。自17世纪中叶夸美纽斯提出在学校设置独立的地理课程以来，尽管地理学的知识与方法日新月异，但学校地理教学的理念并未发生根本性改变，那就是以教师教学为中心传授地理学知识与技能的设计思想一脉相承，教师习惯于按照预设的教学计划“传道、受业、解惑”。究其根源，乃是教育技术不足以支持地理教学扭转业已形成的教师供给型育人方式。

现在，数字技术的教育应用使得学习突破传统学校限制，正改变着人们的学习方式和传统的教育组织形式；学生可以根据学习特点和进程安排自主学习、碎片化学习和移动学习等[1]。因此，依托数字技术构建地理教学新生态，让学生依据数字画像开展精准化、个性化、定制化的地理学习活动，才能真正实现以学生学习为中心的理念。

初高中地理课程标准强调信息技术的应用。如《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“高中新课标”）在基本理念部分指出，要“充分利用地理信息技术，营造直观、实时、生动的地理教学环境”。这种基于技术的环境能够切实改变学生的认知方式。以哲学家波普尔的“三个世界”理论来解释地理教学理念的转变，是一个很有趣的发现。他将世界上所有的现象按共存方式分为物理世界（简称世界1）、精神世界（简称世界2）和客观知识世界（简称世界3）。世界1由客观世界的一切物质及其各种现象构成；世界2是人的精神或心理的主观世界；世界3是一切人类精神产物的世界，包括反映客观物质的精神内容或人造产品。

可以这么理解，地理教学对象中客观的地理环境属于世界1的范畴，地理育人目的——学生地理核心素养的培养属于世界2的范畴，而所有地理教学的工具、技术、资源则属于世界3的范畴。那么，地理教学过程实际上是为了打通这三个世界，通过“地理环境—教学法—数字技术”的耦合，创设人机协同的深度学习情境，打造以培养学生地理核心素养为核心的教学新模式是数字化转型的本质追求。因此，世界3的快速发展将有利于世界2更加丰盈。

二、地理教学工具：从电脑演示课件转向多模态数字云平台

高中新课标在教学与评价建议部分提出：“借助大数据、人工智能、‘互联网+等信息技术的学习，是面向未来的学习方式之一，为学生提供自主学习、探究学习和合作学习的开放空间，促进地理学习的拓展和深入。”这种开放空间的建构必定是地理科学知识、教学知识与技术知识的融合，特别是借助虚拟现实技术可营造沉浸式地理环境，帮助学生获得真实的互动视角，让地理知识在技术加持下“活”起来，通过具身认知体验，获得临场感，甚至可解决实际地理考察都难以解决的难题。例如，谷歌地球通过虚拟的“世界游戏”，让教师与学生在课堂上或家里均可开展令人惊奇的地理探索活动，如测量地球上任意两个地点之间的距离[2]。2020年1月，笔者从波士顿自驾游，从东向西横穿全美到达洛杉矶，谷歌地球就是贴身的“导游”，或者说是最好的“地理教师”。它利用虚拟现实技术（VR）、增强现实技术（AR），提供了许多模拟探险活动。笔者曾置身科罗拉多大峡谷的悬崖之上，打开谷歌地球的模拟飞行器，从崖顶俯冲到谷底，近距离观察色彩斑斓的古老地层，真的是一种奇妙的感受。

回望20多年来地理网络教学的改革历程，从技术应用工具看，大致经历了利用 FrontPage制作网络课件、借助西方国家的Moodle与Blackboard等教学平台构建在线课程、自主研发SPOC云平台的三个探索时期。有学者指出，教育数字化转型的关键驱动要素是数据，易用、可用、好用的数字教学平台和工具的广泛采纳是数据采集基础，平台的互操作性是基本保证[3]。那么，好用的学习平台究竟能够提供哪些功能？以本团队自主研发的“地理云课堂”SPOC平台为例，它是一个基于信息加工理论、建构主义学习理论，融合互联网、人工智能、虚拟现实、云计算、大数据等技术的开放的、共建共享的虚拟学习空间。

“地理云课堂”SPOC平台着力实现“教、学、评、研、管”五位一体化功能，如图1所示，可虚拟地理现实环境，集视频、动画、文本、游戏、题库等多模态资源，通过直播、讨论、问答、笔记、测评等功能，开展“师—机—生”多维互动，从而突破时空限制，滿足因材施教、个性化学习与测评需求。

教学功能：平台能够提供模块化的教学框架，基于课程目标引领备课、上课、讨论、教研成果分享，进行班级与小组管理，开展学业水平测评与在线批阅，建立执教者的管理空间。

学习功能：学生的学习是基于项目式任务驱动的混合式学习。平台能够记录学生的学习时间、内容、轨迹、社交方式、测试信息等数据，通过学习日志的数据挖掘，建立学习者个性化的认知图谱。

教研功能：教师可将循环跟进式的行动研究贯穿教学的全过程，通过集体备课后再进行二次备课，形成个性化的数字课程与教学空间。

测评功能：平台是数据驱动的信息采集与决策咨询系统，通过应用层采集教与学的表现性行为信息与数据，经过云计算与分析，通过展示层呈现定量与定性相结合的可视化评估结论，为教师教学决策提供实证。

管理功能：教师对自己的课程、课堂是基于数据的虚拟空间管理，可形成自主的数字课程库；学生如果有终端，可对课程学习日志进行数字化管理；管理者可基于全程性教学大数据进行精准教学决策。

展望未来，“地理云课堂”SPOC平台的升级改造需要运用元宇宙技术，接入开源的GIS制图软件、沉浸式的虚拟场景与地理模拟实验，为学生提供开展创造性活动的人机互动空间。

三、地理教学媒介：从印刷纸媒教材转向人机互动数字教材

教育数字化的转型意味着数字教材建设将得到大力推进，中小学数字教材国家标准已于2022年11月正式实施。可以说，数字教材是自印刷术发明以来，教学媒介领域发生的颠覆性变革。关于数字教材，并没有权威的概念定义，较早的界定是指“集合了教科书、音声、静物画、动画和影片等多种表达方式（多媒体）的信息形态的教材”[4]，较新的界定是指多要素的网络化表达，如“从表达要素来看，‘网页不仅可以嵌入文字、图画、色彩等‘静态视觉表达符号，还可以嵌入音频、视频等‘动态表达要素，以及VR、游戏等动态、交互、结构化表达元素，还有测验、作业、讨论等‘动作按钮要素。从内容编排和组织结构看，网页可以采用超链接的方式，以网状结构来编排和组织内容”[5]。

实际上，地理数字教材建设已得到高度重視，积累了一些宝贵经验。高中新课标在教材编写建议部分提出：“配合传统纸质教材，充分利用信息技术手段，为学生学习提供丰富多样的数字化地图、音频和视频资源，实现纸电联动，使地理教学更直观、生动，学习更有效。鼓励建设基于网络的数字平台，为学生地理学习提供一站式问题解决方案。”《义务教育地理课程标准（2022年版）》也提出：“尝试研制与信息技术深度融合的新型教科书……实现纸质教科书数字化，促使地理教学更直观、生动，提升学生的学习兴趣和学习效果。”

依然以“地理云课堂”SPOC平台为例，它嵌入了与地理学科相关的高中课程、初中课程、校本课程、博雅教育、教师教育五大类数字课程资源，是融合文字、动画、视频、探究任务、虚拟实验、闯关游戏、测评题库等11类形态的知识图谱，注重跨学科资源整合，体现项目化、个性化、开放性、交互性等特征，为学生提供可自主选择学材的“课堂学习超市”，也为自定义学习进程、展示学习成果、评估学习质量提供保障。它能够让学生建筑自己的学习空间，形成个性化、自适应的数字课程库。此外，借助大数据、人工智能等技术的筛选、挖掘与分析，可预测学生的学习结果及偏好，及时推送有针对性的学习资源包，从而实现精准教学。

可以想象，未来的师生关系将会因数字教材的不断完善而被重新界定，自定义的虚拟教师可能成为学生亲密的家庭教师，真实世界的教师可能通过数字课程真正做到桃李满天下。

四、地理教学方式：从线下探究式转向“双螺旋交互”混合式

从教学方式来看，在大班授课制形态下，物理教室中发生的地理教学从某种程度上说就是师生面对面互动对话的过程。即使是新课程改革倡导的自主学习、合作学习、探究学习，也依然囿于教室的束缚，并不能真正实现因材施教。现在，基于地理学科的SPOC平台、数字资源、软件工具等构成的数字化教学生态环境，地理课堂教学形态正在发生改变。美国现代语言协会提出“数字教学法”这个新概念，指出数字教学法有三个关键词，即教学构件、分叉和重混，并认为在数字化时代，不使用数字教学法的教师是不负责任的[6]。当然，数字教学法的理论框架及教学模式尚不明晰，有待进行深入研究。

基于SPOC平台的教学需要重新审视原有物理空间的课堂，因为师生借助平台的互动交往打破了教与学的时空界限，移动互联网使教与学随时随地都有可能发生，虚实结合的对话空间将以学生为中心形成个性化的移动课堂。因此，未来地理课堂的时空界限将是模糊的。

需要澄清的是，完全任由学生自主安排的在线学习不可能成为未来学校的主要教学方式，因为它存在效率低下、完课率低、学习目标不明确等问题。基于SPOC平台的线上自主探索与线下互动研讨相结合的混合式教学必将成为未来学校课堂教学的主要方式，它是数字化教学区别于传统班级授课制的显著特征。

在此，笔者提出“双螺旋交互”混合式教学模型，如图2所示，按照“线上—线下—线上、课前—课中—课后、引导—内化—创造”的组织逻辑协助学生开展自适应的探究性学习。该模型中，“双螺旋”指依循项目式教学原理开展的教师活动与学生活动的相互协作，并将数字化资源、知识与素养目标、学业质量测评标准嵌入平台，在平台“教学评研管”功能的支持下，实现师生线上与线下的人机交互、知识建构与素养培育的目标交互，以及线上虚拟教室学习与线下真实教室学习的融合。

以时间轴建立混合式教学流程，大致分三个阶段：一是课前虚拟教室的先行探索，学生在教师发布的任务驱动下开展自适应学习；二是课中真实教室的协作研讨，在师生面对面的交往中借助平台开展对话、分析、讨论、实验、创作、评估等活动；三是课后虚拟教室的巩固创新，在测评任务驱动下借助平台展示生成性学习成果。

从学习认知理论看，基于“地理云课堂”SPOC平台的混合式教学更有利于项目式学习的实施与管理，因为它能够完整地呈现项目式学习的全过程。可以将项目式学习大致分为明确探究项目、设计项目研究方案、引入知识原理与学习素材、开展项目探究活动、展示项目研究成果、交流与评估项目质量、改进与完善项目成果七个步骤，SPOC平台则是项目式学习的良好载体，它使每一个环节的结果都能进行可视化表达。如教学“气象灾害”一课时，教师可将制作气象灾害宣传海报作为项目任务，提供多模态的数字资源，分小组探究台风、寒潮、洪涝、干旱等不同类型的灾害，并让学生将作品上传至学习平台分享。在此过程中，学生基于虚拟现实环境，综合运用相关知识与方法制作海报，有效地提高了地理核心素养。

五、地理教学评价：从纸笔测试为主转向数据驱动精准反馈

长期以来，地理教学的效果主要通过传统的纸笔测试进行评价。这种评价往往是经验式分析，缺少对数据的深度挖掘，也未形成持续采集大数据的机制和方法。现在，大数据、云计算、区块链等技术可跟踪采集学生学习数据，进而构建具有“标识特征”的学习模型，描绘个体和群体的学习信息全貌，分析教学实施现状，为师生调整教与学的方法提供证据[7]。实际上，数字化评价也是对《深化新时代教育评价改革总体方案》要求“改进结果评价、强化过程评价、探索增值评价、健全综合评价”的积极响应。

日益扩展的数字化地理教学环境，支持打通教学过程中的各级各类数据，将教师与学生的行为过程和关系赋值量化，形成基于数据的采集、处理、分析、反馈与决策，从而实现精准教学。支持数字化地理教学评价的数据大致有三大来源：一是教学过程中由移动终端与应用平台直接捕获的数据；二是通过语义分析、行为分析形成的智能化数据；三是源自在线作业、检测等生成的考试分数。通过对这些数据的综合分析，教师能够对学生的学习表现与教学效果给予可视化反馈。

当前，与地理教学评价直接关联的在线平台还较少，但可以预测，其发展前景非常广阔，一定可以成为学校教学的延伸。例如，我们尝试将地理核心素养测评指标体系嵌入“地理云课堂”SPOC平臺，将学生学习过程中的行为表现、知识建构、思维习惯与测评成绩等大数据与地理核心素养指标建立关联，并与全体学习者数据进行比照，计算个体的核心素养测评指数，提供可视化的地理核心素养评价报告与地理核心素养发展报告。随着学习课程的累进，各项测评指数动态更新，对学生地理学业质量进行即时反馈，从而体现评价的过程性与增值性特征。

可以相信，基于“教学评研管”一体化教学理念，未来的地理教学评价一定是与教学活动紧密结合的过程，是基于数据分析与决策的过程，是促进学生地理核心素养与教师教学素养不断提升的过程。数字化、个性化、可视化、智能化将成为新时代地理教学评价的显著特点。

归纳前述，地理教学的数字化转型需要融合情境认知理论、建构主义学习理论、深度学习理论、信息加工理论、项目式教学原理，改变传统的知识传输式育人模式。在此，笔者提出建立“一核两翼五位一体线上线下融合育人模式”，如图3所示。其中，“一核”指立德树人核心育人目标；“两翼”指在线学习云平台、数字化云课程资源两项育人载体；“五位一体”是指教学、学习、评价、教研、管理五项育人行为要素在技术的支持下，实现物理空间与虚拟空间的相互融合、教师与学生的相互促进，最终共同指向学生地理核心素养提升。

总之，数字时代的到来，昭示着地理教学的变革势在必行，系统化重构地理教学的智能化育人新生态已经迫在眉睫。广大地理教师唯有拥抱数字化转型，增强数字意识，构筑数字思维，提升数字技术应用能力，才能适应新时代的育人需求。

注：本文系江苏省教育科学“十四五”规划2021年度重大课题“未来学校建设研究”（项目编号：A/2021/05）及国家新闻出版署出版融合发展（人教社）重点实验室、人民教育出版社人教数字教育研究院2021年度规划重点课题“基于SPOC平台的在线教学评价模式的研究”（项目编号：RJA0521003）的阶段性研究成果。

参考文献

[1] 祝智庭，胡姣.教育数字化转型：面向未来的教育“转基因”工程[J].开放教育研究，2022（5）：12-19.

[2] LORENZO D'AGOSTINO， DANIELA SANTUS. Teaching Geography and Blended Learning： Interdisciplinary and New Learning Possibilities[J]. AIMS Geosciences，2022，8（2）：269.

[3] 黄荣怀，杨俊锋.教育数字化转型的内涵与实施路径[N].中国教育报，2022-04-06（04）.

[4] 山内祐平.数字教材教育学[M].东京：东京大学出版会，2010： 25.

[5] 郭文革，黄荣怀，王宏宇，等.教育数字化战略行动枢纽工程：基于知识图谱的新型教材建设[J].中国远程教育，2022（4）：1-9.

[6] 郭文革，杨璐，唐秀忠，等.数字教学法：一种数字时代的教学法及一种教学法的数字教材[J].中国电化教育，2022（8）： 83-91.

[7] 李锋，顾小清，程亮，等.教育数字化转型的政策逻辑、内驱动力与推进路径[J].开放教育研究，2022（4）：93-101.

（作者系南京师范大学教师教育学院教授、数字化教育评价研究中心主任、地理教育研究中心副主任）

责任编辑：孙建辉