人工智能模型在高校《地图学》课程教学中的应用策略探究

一 引言

地图是地理学的第二语言，《地图学》是高校地理科学、环境科学、测绘工程等专业的专业基础课程。在各高校中，《地图学》一般在大学一年级第一学期开设，这有利于学生建立起利用地图这一重要的工具获取、表达、分析、研究地理信息与地理问题的思维方法和学科专业技能。《地图学》这门课程的主要内容涉及地图的数学基础、数据获取方法、地图概括、地图符号设计、地图表示方法、普通/专题地图的制作等。

地图学这门课程内容呈现多学科知识交叉、对学生空间思维要求高、学科发展迅速、实践与理论深度结合的特征，导致实际教学过程中还存在学生对地图的数学基础等理论知识理解困难、思政内容薄弱、科学史教育涉入不足等问题。近年来大数据、人工智能技术的发展为高校《地图学》教学改革提供了重要的技术支持[1]。例如，自然语言处理等人工智能技术能够提出《地图学》一些抽象概念的难点所在。同时，人工智能大语言平台的开发更为教师获取教学资源、学生的自主学习提供了便利。人工智能技术的应用将有效提高《地图学》的教学效果。

因此，本研究以高校《地图学》这门课程的主要教学内容为基础，以实际教学案例探讨人工智能技术在《地图学》教学设计评价与优化、教学资源获取、提高学生自主学习能力等方面的应用，以为各高校《地图学》教学提供借鉴，提高教学效果，提升学生质量水平，达到地理专业教育的目的。

二 人工智能在《地图学》课程教学改革中的应用策略与案例（1）利用人工智能进行教学设计评价，优化教学设计

《地图学》这门课程的理论知识学习中，如何理解地球体、地图投影、地球坐标系、地图概括等内容，是学生学习的难点所在。传统教学过程中，教师多以自己的理解进行授课，因参与教研的机会较少，较难获得专家的指导建议。人工智能技术的应用为课堂教学的改进提供了非常重要、便利的手段。笔者在实践过程中发现通过如下方法，可以显著优化原有教学设计：1，向大语言模型软件输入自己的教学设计内容、过程和教学方法；2，要求大语言模型软件评价教学设计；3，要求大语言模型软件提出教学设计修改建议；4，教师参考建议修改教学设计，优化原有教学设计。如，在大地水准面这一概念的讲授过程中，笔者平常用如下的讲授过程让学生逐渐理解什么是大地水准面：回顾背景知识——铅垂线；从桌子上一杯水的水面，让学生理解什么是水平面以及水平面与铅垂线的关系；然后询问学生自然条件下有哪些这样的水面，学生会想到湖平面、海平面等自然水面；之后，说明海平面任何一点都与铅垂线垂直，并且将海平面向陆地进一步延伸，将整个地球包裹，这样会获得一个曲面，即水准面；再说明海平面有高低变化，那么我们以平均海平面这个面延伸包裹整个地球表面形成的面即被定义为大地水准面；最后再强调大地水准面是一个重力等位面。然后将上述的教学过程输入到deepseek 大语言模型，让其评价教学设计，并提出建议，其会提出增加如下两方面内容的优化建议：1. 在说明水杯中的水平面与铅垂线的关系之后，增加提问，地球上两个不同点分别放一杯水，这时的铅垂线方向是不是一致的？ 2. 要强调大地水准面只是约定在海洋部分与平均海平面重合。因此，利用人工智能模型进行教学设计评价-提出修改建议，可以辅助教师发现教学过程中内容解释不够、强调不够的点，教师根据建议优化教学设计可显著提高教学效果。

（2）利用人工智能拓展、丰富教学资源——以课程思政和科学史教育为例

《地图学》教学过程中较容易融入科学家精神等思政内容，同时，也很容易融入科学史的教育。然而，受教师专业知识水平的限制，往往在寻找与授课内容能够完美融合的教学资源时出现耗时、低效等情况。而海量的网上资源和人工智能技术为获取这些教学资源提供了非常高效的工具。可以轻松利用大语言模型获得可靠而详实的思政、科学史等方面的教学资源。如，在讲授地图投影时，可以询问大语言模型软件此时可以融入哪些课程思政和科学史案例？AI模型则会提供“2000 国家大地坐标系”发展历程、裴秀与“制图六体”等思政内容的案例。科学史方面提供了“墨卡托投影”、“高斯-克吕格投影”发展历程等案例。这些案例即可深化学生对地图学历史的认识，也可达到课程思政的目的，还能够提高学生的学习兴趣。

（3）促进学生自主学习，达到因材施教、学生个体得到充分发展的目的。

学生在课堂学习期间，不同学生的学习心理、学习兴趣度、学习基础知识不同，传统课堂教学之后，不同学生的教学效果达成度会有较多差异。现今，大部分大学生都学会了使用人工智能模型软件。因此，可以在课后或者课中，给学生布置作业，利用人工智能模型软件，检查自己学习的薄弱环节，根据自己对于知识的掌握程度，利用人工智能模型软件，通过不断提问的方法，帮助自己厘清自己心中的疑惑，进而达到充分理解授课主要内容的目的。除此之外，学生还可以根据自己的兴趣安好，拓展相应的知识内容，比如，在科学史教育部分，学生可以将人工智能模型当做是“墨卡托”这位地图学家，并与这位地图学家聊天，了解墨卡托提出墨卡托投影的思考过程、计算过程中遇到的困难、解决困难的过程等内容。这样可以显著提高学生的兴趣度，并深化了主要内容的学习。

三 总结

针对《地图学》教学的重点内容，论文论述了人工智能模型在《地图学》教学过程中的应用，利用实际的教学案例提出了如下三方面的教学策略：利用人工智能进行教学设计评价，优化教学设计；利用人工智能拓展、丰富课程思政和科学史教育的教学资源；利用人工智能模型促进学生自主学习，达到因材施教、学生个体得到充分发展的目的。这些策略对高校《地图学》教学改革具有重要的借鉴作用。

参考文献

[1] 刘慧敏，邓敏，刘宝举，等．大数据智能时代地图学课程内容改革探索[J].测绘通报，2021( 6) : 152-155