【初中地理教学论文】AI赋能初中生心理地图建构的实践探索——以“校园平面图的制作与优化”为例

【摘 要】针对初中地理教学中心理地图建构过程内隐、难以观测的问题，本研究探索运用AI赋能其建构的教学方法。本研究以“校园平面图的制作与优化”为项目载体，设计包含认知显影、人机协同校准、效果验证与应用规划四个递进环节的教学流程。实践表明，该模式能高效支持学生将模糊的空间感知转化为精准的地图表征，并通过修正AI误差、人机协同解决问题，切实促进学生地理课程核心素养的发展，同步培养学生对AI技术的理性批判与应用能力。

【关 键 词】心理地图；AI赋能；初中地理；核心素养

AI生成的校园平面图（左）、遥感影像图（中）和电子校园平面图（右）

地图是地理教学重要的工具之一。地理课程核心素养的培养，离不开学生阅读地图、运用地图的能力。这种能力并不局限于认识地图的要素构成，更在于培养学生脑海中与地图对应的、关于地理空间的结构化心理表征，即“心理地图”。该概念融合心理学与地理学，源于托尔曼的认知地图实验与林奇的城市意象研究。地理教育领域将心理地图界定为内化于头脑的空间印象与地理思维方式。

根据皮亚杰的认知图式理论，心理地图建构是动态认知过程，经由同化和顺应机制，在“感知—表征—编码—应用—修正”的循环中迭代升级。其中，感知是空间信息的输入，表征是信息在内心的呈现，编码是运用符号系统（如地图语言）将内心表象外化，应用是运用心理地图解决实际问题，修正是依据反馈调整心理表征。心理地图建构过程是高度内隐、个体化且难以观测的。传统教学轻视生成建构，难以有效外显并引导学生空间思维的精准发展。受限于课时与技术工具，引导学生从零开始绘制一幅具备专业规范的地图耗时费力，且难以实现从有到无、逐步完善的完整建构过程。有教师尝试运用GIS技术心理地图，形成了一定的构建机制与策略，但是GIS技术超出中学生能力范围，课堂侧重于教师的操作展示，无法体现学生的主体性。

课堂教学思路

人工智能（Artificial Intelligence，以下简称“AI”）的兴起为地理教学创新提供了新工具。因其高效的数据分析与处理能力、较低的操作门槛，AI逐渐融入地理教学场景。然而，学生对AI的应用偏向于处理文字符号。学生提问多集中于布卢姆分类体系中记忆与理解的接触认知层面，无法体现AI有效支持地理批判性思维的培养。[6]导致教师虽然使用了AI，但只是浮于表面地应用，未能体现AI深度参与赋能课堂教学。此外，目前涉及空间决策等复杂任务的尝试较少，未能形成具有鲜明地理学科特色的AI赋能课堂教学方法。基于此，本研究以“校园平面图的制作与优化”为任务，探索AI赋能心理地图建构的教学模式，以期为地理教师提供可推广的实践课例和教学思路。

一、课程设计理念与思路

(1) AI的工具性与人的主体性

AI是学生探索与表达的新工具，教学设计须以彰显学生的主体性为起点，使AI真正服务于教学提质。使用AI的目的是解决传统“地图的阅读”教学中的局限——静态地图缺乏互动性，课堂缺乏对生成过程的直观呈现，教学缺乏对学生从感知到表象、再到思维的心理建构过程的有效引导。AI的使用能够帮助学生形成互动，体现心理活动建构过程。提升效率也是AI赋能课堂教学的重要意义。传统手绘或专业软件绘制一幅具备基本精度的地图耗时漫长，压缩核心的分析与讨论时间。AI能在短时间内生成地图初稿，这能将课堂时间的重心从耗费时间的绘图转向完善与设计地图，让在一课时内完成地图“生成—优化—应用”的完整项目式学习成为可能。AI尽管功能强大，但也存在着“AI幻觉”等问题。教师引导学生辩证看待AI生成的结果，是借助AI教学的重要组成部分。教师应当在设计环节暴露AI的错误，引导学生批判性审视AI输出结果，并亲手完成修正与优化，从而使学生深刻体会“再智能的工具也离不开人类实践经验的检验”，建立起对新技术的辩证态度——既要善于挖掘其效能，也要保持谨慎批判态度。AI在促进教学提质增效的同时，也要服务于地理课程核心素养的培育与学生科学态度的养成，实现工具理性与育人价值的统一。

部分小组利用AI生成并手动优化后的校园平面图

(2) 心理地图是学习载体

心理地图的建构过程是学生区域认知从模糊到清晰、体现空间思维的过程。传统教学往往难以把握心理地图内隐、模糊的形成过程。因此，本课的关键在于，如何将心理地图从一种静态的、难以评估的学习结果转化为动态的...

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大家好，我曾和你一样，在深夜对着空白文档发愁，从一名普通县中教师到正高级教师，我用了22年，走了很多弯路，也拿了多次省级一等奖。创办这个号，就是想帮助就是想帮助每一位不甘平庸的地理老师，把那些我踩过的“坑”变成你们脚下的“路”。