AI 赋能地理教学：数字化转型的实践与挑战

引言：

高中地理是一门综合性与应用性较强的学科，涉及到大量复杂且抽象的知识点，涵盖自然、人文以及科技等多个领域，对学生理解和掌握能力提出了较高的要求。但就高中学生实际学习情况而言，还存在理解浅层化、掌握片面化等多方面问题，导致学习质量和效率较低，而造成这种情况的重要原因之一在于教学模式单一，因此如何创新教学模式，促进学生对知识技能的理解和掌握，是高中地理教学亟需解决的问题，其中以 AI 技术为导向的数字化教学手段，能够弥补传统教学模式的欠缺，加深学生对知识的理解和空间思维能力的培养。由此可知，深入分析并研究高中地理教学数字化转型的实践策略意义深远。

一、高中地理教学数字化转型的实践策略

在开展人教版高中地理必修一第二章第一节“大气的组成和垂直分层”的教学时，可采用以AI 技术为导向的数字化教学模式，如下：

（一）课前预习：数字化资源助力自主探究

传统预习方式往往依赖教材和简单的文字材料，学生难以形成直观认知。数字化转型后，教师可借助教师可利用 AI 平台组织学生进行课前预习，依托丰富的数字化资源直观学习，既能够打破时间和空间的限制，为教师与学生、学生与学生之间的沟通交流，搭建桥梁和纽带，提高学生知识学习的趣味性与实效性；还能够帮助教师动态追踪学生预习的进度，有利于教师改进优化教学方案和内容[1]。

1. 微课导学，激发兴趣

教师可制作或精选高质量的微课视频，动态展示大气的组成（如氮气、氧气、二氧化碳等气体的比例）和垂直分层（对流层、平流层、高层大气）的特点。例如，通过动画演示飞机在平流层飞行的稳定性，或极光在热层的形成过程，或对流层水汽成云致雨的过程视频帮助学生建立初步认知。

2. 在线测试，诊断学情

利用智慧教育平台（如“希沃信鸽”“雨课堂”）发布预习检测题，如选择题“大气中含量最高的气体是？”或判断题“臭氧层主要位于平流层”。系统自动分析学生的答题情况，帮助教师精准把握学情，调整课堂教学重点。

3. 虚拟仿真，增强体验

借助 VR/AR 技术，学生可“沉浸式”体验大气层的垂直结构。例如，通过VR 设备模拟从地面升至太空的视角变化，观察不同高度的大气特征，增强空间感知能力。

（二）课堂学习：互动技术促进深度理解

课堂是教学的核心环节，数字化转型使传统讲授式课堂向互动式、探究式课堂转变。

1. 动态数据可视化

利用数字地球（如 Google Earth）或大气模拟软件，实时展示全球大气成分分布、温度垂直变化曲线等数据。例如，结合气象卫星数据，分析不同高度的大气压力变化规律，帮助学生理解“对流层气温、气压随高度增加而降低”的原理。

2. 小组协作探究

借助 Pad 或平板电脑，学生分组完成探究任务。例如，教师提供不同海拔的气温、气压数据，要求学生绘制大气垂直分层示意图，并通过投屏功能展示讨论成果，教师即时点评或借助 AI 软件如豆包进行学生绘图成果点评，及时针对学生最近发展区启发学生思维，让深度学习发生。

3. 实时反馈与调整

利用课堂互动工具（如“希沃白板”），设置随堂测验，如“平流层适合航空飞行的主要原因是什么？推测登山队员攀登珠穆朗玛峰可能面临的挑战，并分析原因。从图找岀我们运动训练基地分布地区，并分析其合理性”，学生通过系列问题的回答，教师适时诊断学性，可动态调整教学节奏，进行针对性讲解。

（三）课后延伸：智能化平台支持个性化学习

课后巩固是知识内化的关键，数字化手段可提供个性化学习路径，满足不

同学生的需求。

1. 智能作业系统

通过 AI 作业平台（如“猿题库”），系统根据学生课堂表现推送分层作业。例如，基础薄弱的学生完成“大气组成填空题”，能力较强的学生分析“臭氧层空洞的成因及影响”。

2. 在线讨论与拓展

利用班级论坛或微信群，组织学生讨论现实问题，如“全球变暖如何影响大气垂直结构？”教师可分享最新科研动态（如 NASA 的大气监测数据），拓宽学生视野。

3. 数字化实践作业

鼓励学生利用气象 APP（如“墨迹天气”）记录一周内不同时段的气温、气压、空气质量数据，理解对流层大气的成分因时因地而变化，并分析时空变化规律，并制作数字化报告（如PPT 或短视频），培养地理实践力。

二、高中地理教学数字化转型面临的挑战及对策

随着人工智能技术的不断发展，高中地理学科的数字化转型步伐越来越快，取得了显著的成效，但也面临着诸多难题，具体表现在教师数字素养薄弱、硬件设施不足两个层面。

（一）教师数字素养不足，技术应用能力有限

地理学科涉及大量空间分析、数据可视化等内容，对教师的数字技能要求较高。然而，部分教师仍习惯于传统板书和PPT 授课，对GIS（地理信息系统）、虚拟仿真、AI 智能分析等新技术掌握不足，导致数字化教学流于形式。

对此，学校可采用培训、考核等多种方式，建立“技术骨干教师”团队，以点带面推动全校数字化教学发展。强化高中地理整体教学成效的同时，为我国素质教育的可持续高质量发展，注入新的活力 [2]

（二）硬件设施不足，地区差异显著

数字化转型依赖稳定的网络、智能终端（如平板电脑、VR 设备）和数据分析软件，但不同地区的硬件条件差异较大。发达地区学校已普及智慧教室、数字地球系统，而欠发达地区学校设备老旧、运行 GIS 或虚拟现实软件时卡顿、网络不稳定等影响教学体验和课堂教学进度 。

对此，政府应加大教育信息化投入，优化薄弱地区校园网络和改善智能设备条件，为教学数字化保驾护航。

结论：综上所述，高中地理数字化转型是必然趋势，面临着机遇和挑战并存的局面，为紧紧抓住发展机遇，更好地化解内外部等多种挑战，教学数字化需以学生真实学情为导向，结合教学知识特点，科学应用人工智能技术，将其渗透到课前、课中以及课后等多个环节内，不仅提升了学生自主学习能力，也增强了地理核心素养的培养，使地理教学更加智能化、个性化，为学生的终身学习奠定良好基础。

参考文献：

[1] 赵传兵 , 赵翠玲 . 地理教师数字素养培育路径研究——基于对 L 市地理教师数字素养的调查 [J]. 地理教学 ,2025,(02):25-29.

[2] 邓曙光 , 熊文栋 , 陆创旺 , 等 . 符号互动论视角下地理数字化教学的有效路径探究 [J]. 中学地理教学参考 ,2024,(16):4-9.

[3] 教育部. 教育信息化2.0 行动计划. 教育部（2022）