ChatGPT 在中学地理教学中的应用：场景、局限与突破策略*

张军爱 刘海军*

（1. 伊犁师范大学 资源与环境学院, 新疆 伊犁 835000; 2. 伊犁师范大学 资源与生态研究所, 新疆 伊犁 835000）

一、ChatGPT简介与技术解析

ChatGPT（Chat Generative Pre-trained Transformer）是一种基于互联网可用数据训练的文本生成深度学习模型。[1]该模型基于GPT-4架构，具备强大的自然语言理解和生成能力，是一个具有1750亿参数的巨大神经网络，代表了人工智能自然语言处理技术的顶端水平。ChatGPT通过大量文本数据的学习，能分析输入语言的结构和语义，并产生自然流畅的文本回应，其核心技术包括深度学习、自然语言处理（NLP）和大规模数据训练等。在深度学习方面，ChatGPT利用多层神经网络来学习和理解输入信息的复杂结构，从而能够为给定的任务输出精准答案。自然语言处理技术使ChatGPT能够理解和生成自然语言，以便于与用户进行有效的互动交流。大规模数据训练是ChatGPT技术的基础，通过大规模数据库，ChatGPT能够学习输入信息之间的关联和内在规律，从而更好地理解和回应用户的需求。

ChatGPT的主要技术特征表现在训练模型的规模性、训练数据的丰富性和模型的多功能性三方面。训练模型的规模性体现在ChatGPT拥有巨量的参数数据，使其拥有非常强的信息处理和自主学习能力。ChatGPT的训练数据来源于大量的文献资料，包括书籍、文章和网络内容，数据类型庞大且丰富，使其具备了对输入信息的深度学习和理解能力。模型的多功能性体现在ChatGPT不仅可以进行自然的对话，还可以完成许多复杂的语言任务，如文本生成、问答系统、翻译和情感分析，具有广泛的应用潜力。随着技术的进步，ChatGPT也在向多模态方向发展。例如，与图像处理技术的结合，使其能够理解和生成包含图像和文本的多模态内容。此外，ChatGPT还具有良好的可扩展性特征，通过微调和技术优化，开发者可以根据特定的应用需求，制定出符合要求的语言处理模型，使其能够适应更多应用场景。

ChatGPT是一种技术先进、应用广泛的自然语言处理系统。它通过深度学习和大规模数据预训练，实现了高质量的信息理解和答案生成，为多种自然语言处理应用提供了强有力的支持。ChatGPT的应用为未来自然语言处理技术的发展提供了宝贵经验。

二、ChatGPT的关键功能及其在教育领域的应用价值

1.语言解析

ChatGPT具有强大的语言解析能力，可以准确理解人类语言的含义和语境信息。[2]它能通过词向量、语法解析、语义分析等方式，准确判断语句中的主题、意图以及逻辑关系，并产生符合逻辑语义的回应。在教育领域，语言解析能力对于实现智能教学和个性化学习至关重要。ChatGPT能够分析学习材料，生成知识要点，产生知识概括，帮助学生快速把握学习内容的关键信息。相比传统教学，ChatGPT使学习更具有针对性。其语言解析能力还可以被用于自动批改作业，判断错误回答并给出正确解释，从而实现学习效果的智慧化评估。

2.情境理解

ChatGPT在大数据训练过程中构建了巨量的知识图谱，使其能通过分析输入内容的上下文信息，生成与情境高度相关的回答内容。同时，ChatGPT能持续记录对话历史，综合前后语句的语义信息，进行多维度的逻辑推理，判断语句之间的先后顺序、因果关系等，以产生合乎情境的回应。ChatGPT能分析给定信息的前后文涵义，理解文本中隐含的信息和情境暗示。例如，它能够理解时间、地点和人物关系，生成符合语义情境的回答。此外，ChatGPT还能关联外部网络知识信息，为学习内容提供丰富的背景材料。例如，在学习特定地理知识时，它能够提供相关地理知识的实时数据，使学习具有更强的情境性。此外，ChatGPT还能帮助教师理解学生的学习需求，为学生提供个性化的学习情境。[3]情境关联也能够帮助学生理解知识的应用场景，提高学习的实用性。

3.内容生成

ChatGPT在训练过程中获取了海量文本数据，形成了强大的语言生成模型，可以捕捉并内化输入信息的语法结构、逻辑脉络、风格特征等。ChatGPT可以根据指定的主题、意图、语体等要求，自动形成内容结构，运用合适的词汇，组织通顺的语言，输出符合逻辑的回答。ChatGPT还可以根据生成文本的长度、难度、风格等参数要求，输出指定风格的回答。ChatGPT的文本生成能力不仅限于简单的回答和描述，它还能够进行复杂问题的重建。例如，它能够帮助教师生成教学材料和测试题，也能够针对学生的学习结果提出意见与建议。总之，ChatGPT强大的文本生成能力可以帮助教师提高教学效率，减轻教学负担，并为学生提供个性化的学习方案。

三、ChatGPT在中学地理教学中的应用

1.教：利用ChatGPT 创造智慧化的地理教学场景

(1)借助ChatGPT实现智慧备课

在备课阶段，ChatGPT可以作为一个辅助工具，帮助教师构建智慧化的地理教学场景。首先，ChatGPT的训练过程涵盖了地理学的基础理论和前沿发展动态知识，能为教师提供丰富的地理素材和最新的地理资料。GhatGPT可以协助教师及时获取最新地理学研究成果、重大地理发现等信息，教师可以充分利用其提供的丰富地理知识资源，充实备课内容，使地理教学更加新颖、生动。其次，ChatGPT能帮助教师设计丰富多样的教学活动。教师可以利用ChatGPT强大的文本生成能力，获得大量个性化的教学活动设计方案。例如，根据教师描述的本章教学内容，ChatGPT可以快速设计情境教学、问答讨论、数据分析等活动，提供详细的教学环节设计和组织指导方案。例如，教师可以利用ChatGPT获取相关的地理案例，结合虚拟现实技术，创建生动逼真的地理虚拟现实情境，为学生提供沉浸式的学习体验。教师还可以借助ChatGPT设计丰富的教学互动（如问题群聊、思维导图绘制等），通过ChatGPT获取各种地理教学资源（如地图、图表、影像视频等），以丰富教学内容。

(2)利用ChatGPT进行智慧授课

在授课阶段，ChatGPT的应用能够极大地丰富教师的教学方法，提高教学效果。教师可以使用ChatGPT查询最新的地理信息，使教学内容保持时效性和前沿性。例如，在教授“认识世界气候类型的分布规律和气候特征”的内容时，教师可以利用ChatGPT搜索指定地区的相关气候数据，自动生成气温变化曲线、降水量分布图等直观的气候图表，并组织学生根据这些气候图表的数据，总结出该地区的气候特征。教师还可以通过ChatGPT提供的该地区不同季节气候特点对比资料、气候变化趋势，或利用ChatGPT生成该地区气候类型下的自然环境和人文景观案例，加深学生对该知识点的理解。此外，ChatGPT还能帮助教师创建交互式的教学场景。例如，在教授“人口的迁移”内容时，教师可以利用ChatGPT设计一个关于中国人口省际迁移的交互式教学模拟活动，并根据ChatGPT生成的中国不同省份的地理环境、经济发展水平、政策条件等资料，组织学生分组扮演不同省份的居民代表。在教师引导下，各小组根据所代表省份的资料，模拟制定迁出或迁入人口的政策措施。代表之间可以进行充分的讨论和交流，并利用不同省份的人口流动方向、流动数量等信息理解人口迁移的内在影响因素。其次，教师也可以利用ChatGPT的智能分析和评估功能，实时监测学生的学习进度和效果，为学生提供及时的反馈和指导。教师还可以利用ChatGPT创建多种形式的在线测验和练习，检验学生的学习效果。

2.学：借助ChatGPT 推动学生地理学习方式的创新

(1)借助ChatGPT拓宽学生知识界限，延伸学习范围

ChatGPT具有强大的信息检索和分析能力，能为学生提供丰富的地理知识和信息。利用ChatGPT，学生可以随时随地获取到所需的地理知识和信息，突破了传统学习的时空限制。首先，利用ChatGPT，可以拓展学生学习视野和知识面。例如，在学习完“构造地貌的形成机理”后，学生可以根据自身兴趣主动询问ChatGPT全球典型的构造地貌分布区域。ChatGPT快速检索并生成相关知识体系，例如东非大裂谷的地质构造背景、断层活动特征以及形成的地表地貌类型，如断块山和河谷地形等。ChatGPT还可以补充描述东非大裂谷地区独特的生态环境与动植物分布，使学生全面理解该构造地貌形成的机理。其次，利用ChatGPT，学生可以自主进行探索学习，根据自己的兴趣和需求，选择不同的学习路径和资源，以获得个性化的学习支持。例如，在“农业区位因素及其变化”的学习中，学生可以根据自己的兴趣主动询问ChatGPT全球不同地区农业区位的典型案例。例如，对美国中央大平原感兴趣的学生，可以通过ChatGPT获得该地农业发展过程中自然与人文的相关知识。此外，学生还可以主动要求ChatGPT提供相关的数据、案例等直观资料，以获得更丰富的学习内容。

(2)运用ChatGPT进行交互式学习，提高学习效率

地理交互式学习是一种基于对话的学习方法，它利用ChatGPT的智能对话系统作为辅助学习工具，鼓励学生通过与ChatGPT进行自然、灵活、有趣的对话，来探索、发现、理解、应用地理知识，从而激发学生的学习兴趣，提升学习效果。[4]在传统的地理课堂中，教师主要以讲授为主，学生处于被动接受地位。引入ChatGPT对话式教学，可以极大改变这一局面。教师可以将ChatGPT作为学生的“个人学习伙伴”，鼓励学生与ChatGPT进行一对一的学习对话。ChatGPT能无限耐心地回答学生的问题，根据学生的学习需求提供个性化讲解。例如，在讲授“东南亚地区的气候类型”的内容时，为了让学生深度理解所学内容，教师可以组织学生利用ChatGPT进行对话式学习。首先，教师简单介绍东南亚位于低纬度地区，属于热带气候区，然后提出问题：“东南亚的气候类型有哪些？它们的形成机制是什么？”并要求学生利用ChatGPT，尝试与其进行一段对话，探讨教师提出的问题。具体对话过程如下。

学生：东南亚的气候类型主要有哪些？

ChatGPT：东南亚气候复杂多样，主要有热带雨林气候、热带夏雨气候、热带风旱气候和热带落叶气候等。

学生：热带雨林气候有什么特征？主要分布在哪里？

ChatGPT：热带雨林气候高温多雨，全年温暖湿润，无明显干季，年降水量丰沛。它主要分布在赤道附近地区，如印度尼西亚苏门答腊岛等地。

学生：热带夏雨气候和热带雨林气候有什么不同？

ChatGPT：热带夏雨气候与热带雨林气候相比，降水集中在夏季，冬季较为干燥。这主要是受到季风影响的结果，夏季西南季风带来降水，冬季东北季风带来干燥。热带夏雨气候主要分布在东南亚北部地区。

学生：热带落叶气候与热带雨林气候的区别是什么？

ChatGPT：热带落叶气候干湿季交替非常明显，树木在干季落叶。而热带雨林气候降水丰沛，几乎无干季，树木常绿。热带落叶气候分布于东南亚南部的南纬10～20度地带。

通过对话，学生主动探索并思考东南亚地区的气候类型，并利用ChatGPT的回答对知识点进行归纳总结。这种对话式学习充分调动了学生的想象力与好奇心，培养了发散性思维能力。在ChatGPT的启发下，学生从被动接受知识变为主动探索知识，在对话中加深理解，主动查漏补缺。在此过程中，教师也可以更好地观察每个学生的学习情况，做到因材施教。

3.评：重塑地理教学评价方式

(1)ChatGPT可为教师提供更加专业化的技术评价

首先，教师可利用ChatGPT强大的数据处理和分析功能，对地理教学设计、教学方法和教学效果进行深度分析，提供精准、客观的评价。例如，ChatGPT可以分析教师的教学计划，通过比对先进的教学理念和方法，为教师提供合理化建议。教师可以就课堂教学中遇到的问题，与ChatGPT进行对话式交流，获取针对性的建议。其次，ChatGPT还可以为教师提供大量的优质教学案例分析，使教师能够学习到优秀教师的教学设计和思路。此外，教师也可以将自己设计的教学方案、课件、试卷等上传给ChatGPT，要求其按专业视角进行检视，提出修改意见。在教学实施后，教师还可以让ChatGPT根据教育科学评价体系，评估地理课堂教学的组织、师生互动、学习氛围等，并提出建设性的意见与建议。通过多轮的评估与检视，教师可不断优化教学设计，提高教学质量。

(2)ChatGPT能为学生提供实时、个性化的评估

ChatGPT能够为学生提供实时、个性化的评价。在传统的教学模式中，教师需要花费大量时间于课程测试和批改，完成对学生学业成绩的测评。而ChatGPT通过自动化的数据分析和评估，能为学生提供及时的评价反馈。例如，学生完成地理测试后，ChatGPT可以立即生成评价报告，帮助学生及时了解自己的学习情况和存在的问题。其次，通过深度学习和大数据分析，ChatGPT能根据每个学生的具体表现和需求，提供个性化的评价和建议。例如，对于学生在地理知识方面的不足，ChatGPT可以提供针对性的学习建议和资源推荐，以改进学习方法，提高学习效果。[5]ChatGPT还可以通过分析学生的学习历程，为学生提供长期的学习规划和指导。此外，ChatGPT也可以帮助学生构建一个更为开放的评价环境。通过ChatGPT的在线评价系统，教师、学生和家长能实时了解学生的学习状况。同时，对评价数据的共享和分析，也有助于教师及时发现现有评价模式存在的问题和不足，从而持续优化和改进教学评价机制。

四、ChatGPT在中学地理教学应用中的不足之处

1.生成答案真实性难以保证

首先，ChatGPT的答案生成主要依赖于其训练数据，如果训练数据中包含错误的信息或过时的知识，可能会使ChatGPT生成不准确或具有误导性的答案。对于中学地理教学内容而言，一些地理知识会随着时间和学科研究的进展而发生变化。ChatGPT知识更新的迟滞性，会影响其问题回答的准确性和真实性。其次，ChatGPT缺乏对真实世界的感知和理解。ChatGPT是一个基于大规模数据训练的人工智能语言模型，不能像人类那样通过实际的观察和经验来判断信息的真实性和准确性。而在地理教学中，很多知识需要通过实地考察和实验来进行验证，这使得ChatGPT在处理一些需要实际验证的问题时可能会产生错误。再者，由于缺乏主观判断，ChatGPT会无意中传播片面的信息。虽然ChatGPT为高中地理教学提供了便利，但其生成答案的真实性问题不容忽视。为保证教学的客观性与真实性，教师和学生应严格审查和判断ChatGPT给出的问题解析，同时结合多种信息来源和实际情况，全面理解复杂的地理知识。

2.削弱学生自主学习能力

在现代教育环境中，技术的应用已成为推动学习和教学创新的重要手段。然而，过度依赖ChatGPT等人工智能工具，会极大地弱化学生的自主学习能力。首先，过度依赖ChatGPT会削弱学生独立思考的能力。中学地理学习的最终落脚点在于培养学生的地理学科核心素养和提升学生各方面的能力。然而，ChatGPT为学生提供了不劳而获的“捷径”。学生过多地使用ChatGPT获取答案从而忽略自主探究能力的培养，长此以往便会对ChatGPT产生依赖，降低自身的独立思考能力。其次，ChatGPT不能理解知识本身对于学生的意义，只是根据大量的地理知识数据进行了概率计算和模式匹配。因些，ChatGPT提供的回答可能会缺乏深度和广度，有的回答甚至会存在偏差、误导和错误。中学地理教学要求学生运用批判性思维和创造性思维分析地理现象、解决地理问题，如果学生盲目相信ChatGPT生成的答案，不进行思考、分析、验证，就会受到错误信息的影响，从而不利于科学思维的形成。

3.挑战教育的根本原则

教育的根本原则是促进学生的全面发展，包括知识、技能和价值观的培养。然而，ChatGPT的应用可能会使教育过程变得机械化和单一化。首先，教育过程过于依赖ChatGPT，可能会缺乏人与人之间的交流和互动。在地理教学中，教师与学生之间、学生与学生之间的沟通交流是课堂教学的重要组成部分，过度依赖ChatGPT，将教学关系限制在人与机器之间，会削弱学生间的人际交流和互动，忽视学生在地理学习过程中的人文关怀、社会责任等价值观的养成，不利于学生健全人格的培养。其次，ChatGPT难以教会学生如何利用知识促进自身各方面能力的提升。中学地理学习不仅仅是对知识的机械记忆，更需要学生在掌握知识的基础上实现自身综合分析、空间思维、地理实践等各方面能力的全面发展。过度依赖ChatGPT，会导致学生缺乏对知识本质的思考，阻碍学生独立思考能力的养成。

五、ChatGPT教学应用策略

1.教师：有效利用智能工具，推动智慧育人

当前，ChatGPT、机器学习等人工智能技术正在改变传统的教学模式和学习方式，将会推动教育市场的变革。[6]培养面向智能时代的教育师资队伍，核心在于提高教师对于ChatGPT等人工智能技术在教育领域的应用能力，加强教师对ChatGPT等人工智能技术的学习应用，使教师的教学观念由“知识传授”向“智慧育人”转变。首先，教师要熟悉ChatGPT的基本概念、原理、应用领域和潜在局限性，掌握如何有效与ChatGPT进行互动以获得有价值的信息和资源，包括使用ChatGPT快速生成教案和教学资料等。其次，教师需要认识到ChatGPT在教育领域应用的局限性。目前，ChatGPT还无法对没有学习过的新知识进行有效推理，也缺乏对生成内容的批判性思考。因此，教师应严格评估ChatGPT生成内容的质量和可信度，识别并纠正其中的错误，改进不足之处，确保ChatGPT辅助教学内容的真实可靠。

2.学生：增强批评意识，提升数字涵养

在智能时代，提升学生对ChatGPT的应用能力，同时保持其批判性思维，是智能技术与中学地理课堂相结合的关键。首先，批判性思维的培养是学生使用ChatGPT进行有效学习的基础。学生应学会如何区分和评估ChatGPT输出信息的可靠性。这不仅要分析给定信息本身，还需要谨慎剖析信息提供者的背景、意图和局限性。其次，学生应将ChatGPT视为学习的补充工具，在学习中避免对其产生过度依赖。教育的真正目的在于学生个人能力的全面发展。ChatGPT为学生学习带来了便捷，提升了个人学习效率，但并不能真正意义上替代人类的教育。长期使用ChatGPT可能会使学生形成“拿来主义”心理，忽略在问题探索过程中个人批判性思维与创造性能力的培养。最后，数据伦理意识的培养也是现代教育不可或缺的一部分。在使用ChatGPT时，教师应引导学生重视个人隐私保护，学会在互联网上安全地共享信息以及如何尊重和保护知识产权。此外，教师还应教授学生识别和防范在线环境中的潜在风险（如误导信息和网络欺诈等）。

3.社会：积极支持，营造良好的智慧育人体系

构建一个良好的“教师—ChatGPT—学生”育人体系，需要社会各界的积极参与和鼓励。首先，教育相关部门需要认识到ChatGPT在中学教学中应用的巨大潜力，并提供必要的政策鼓励与支持。学校应制定相应的策略和计划，以促进ChatGPT在实际课堂教学中的应用。其次，ChatGPT人工智能技术能否在中学校园落地生根，与教师能否掌握ChatGPT基本操作技能密切相关。这不仅需要教师全面了解人工智能技术，更需要教师掌握其与中学教学内容相结合的方法。同时，教师要重视学生在ChatGPT使用过程中的评价与反馈，不断调整和改进教学策略，以适应学生的实际学习需求。最后，ChatGPT在中学教学中的应用离不开家长的理解和支持。家长需要了解ChatGPT在中学教学中的潜在价值，以支持学生使用ChatGPT进行个性化学习，家长也可为学校提供反馈与建议，帮助学校改进和优化教学方法。