人工智能与GIS 融合的高中地理课堂教学实践研究

引言：伴随着人工智能技术的持续发展以及地理信息系统（GIS）在地理教育领域的逐步普及，这两项技术的有机融合已成为突破当前教学难题的核心途径：人工智能所具备的智能分析与预测功能与 GIS 在空间数据处理和可视化呈现上的独特优势形成互补，能够为学生构建起沉浸式的探究型学习环境，因此对人工智能与 GIS 融合应用于地理教学的实践策略展开深入探索，对于推进高中地理教学模式改革、提高地理教学整体质量具有重要的现实价值。

一、依托智能GIS，优化地理概念可视化教学

地理概念所具有的抽象特质构成了教学过程中的突出难点，而人工智能技术与地理信息系统（GIS）的有机融合能够将这类抽象概念转化为动态化的空间模型，并借助数据之间的关联分析与可视化展示方式，助力学生形成直观化的认知框架，进而准确把握地理概念的核心本质。

在鲁教版高一必修一“地球的圈层结构”这一课的教学实践中，授课教师依托智能 GIS 平台组织教学活动：首先运用 GIS 技术加载地球内部圈层结构的基础数据资料，随后借助人工智能算法构建出三维动态模型；其次在课堂教学环节，教师指导学生亲自操作该模型，当学生点击地壳、地幔、地核等不同圈层时，智能系统便会自动展示各圈层的厚度、物质组成、温度等关键信息数据，同时同步播放地震波传播路径的模拟动画。当学生对模型参数进行调整，例如改变深度数值时，系统能够实时更新对应圈层的物理特性数据，对“软流层”这一容易产生混淆的概念，智能 GIS 平台通过动态演示对比地壳与地幔物质流动性的差异，配合人工智能生成的典型案例标注内容，帮助学生清晰明确地理解软流层所处的位置及其具备的地质意义。这种可视化的呈现方式打破了传统剖面图存在的静态展示局限，将抽象的圈层概念转化为可进行交互操作的空间模型，有效加深了学生对地球内部结构的认知与理解。

二、借助AI-GIS 整合，深化地理过程探究教学

地理过程所具备的动态属性与复杂特征，需要依靠技术手段加以解析阐释；而人工智能与 GIS 的融合应用能够达成对地理过程的模拟呈现、系统分析以及趋势预测并在此过程中引导学生深入探究地理现象背后的因果关联，进而培养其严谨的地理思维能力。

在鲁教版高二选修一“常见的天气系统”的课堂教学中，教师运用 AI-GIS整合平台设计探究性学习活动：首先由 GIS 导入某一区域的实时气象数据，其中涵盖气压、气温、湿度等要素的空间分布图层；其次通过人工智能算法对这些数据进行处理分析，自动识别出冷锋、暖锋等不同类型的天气系统并生成相应的动态演变轨迹；再次学生以小组为单位开展探究，通过调整时间参数以观察不同时段内天气系统的移动方向、移动速度以及对该区域天气状况产生的影响，当冷锋过境的模拟场景出现时，GIS 图层会直观呈现气温下降、气压升高的空间变化过程，与此同时人工智能会同步推送该区域历史上类似冷锋过境的天气案例，供学生进行对比分析；此外学生还能够自主设定相关变量，例如改变冷锋的强度参数，以此观察降水范围与降水强度的变化规律。通过这样的动态探究过程，学生不仅深入理解了天气系统的形成机制，还掌握了运用空间分析方法研究地理过程的具体能力，其地理探究素养也得到了切实提升。

三、运用智能空间分析，强化地理问题解决教学

地理问题的有效解决过程中，需要对空间信息进行综合运用并开展逻辑推理，而人工智能与 GIS 的融合应用能够提供具备智能分析功能的工具，在这一过程中辅助学生构建起解决问题的思路框架，进而促进其实践能力的提升。

在鲁教版高三选修三“海绵城市建设”的单元实践活动中，教师以 AI-GIS平台为依托设计问题解决类学习任务：在活动初始环节 GIS 系统呈现某城市的地形地貌、土地利用现状、排水管网分布等空间数据图层；人工智能则依据海绵城市建设的核心目标，自动识别出该城市易发生内涝的重点区域并精准标注出地势低洼地段、排水管网薄弱环节等关键影响因素。学生需要结合这些智能化分析结果着手制定具体的海绵城市建设实施方案，在方案设计过程中 GIS 系统提供雨水花园、透水铺装等不同类型海绵设施的空间布局模拟功能，人工智能则针对方案的雨水调蓄能力进行量化评估，同步生成包含经济效益与生态效益的分析报告；学生可根据系统反馈的评估结果对方案进行优化调整，通过改变设施的空间位置与建设规模，直至达成最佳的内涝防治效果。通过这样的实践过程，学生不仅深入掌握了海绵城市建设的核心原理，还熟练学会了运用智能空间分析工具解决实际地理问题的具体方法。

结束语

借助优化地理概念可视化呈现、深化地理过程探究实践等具体实践策略，教师切实提高了地理课堂的教学质量并促进了学生地理核心素养的发展，这种技术融合不仅拓展了教学手段的丰富性，更从根本上改变了学生的地理学习模式，将抽象的地理知识转化为可直观感知、可深入探究的空间信息。

参考文献：

[1] 高岩 . 融入 GIS 的高中地理精准化教学研究 [J]. 黑龙江教育 ( 教育与教学 ),2025,(04):78-79.

[2] 李雪 . 基于人工智能的高中地理智慧课堂教学实践 [J]. 中学课程辅导 ,2024,(33):93-95.