8爱理教学参考专题策划
2024年2月·中旬
“整合人工智能技术的地理学科教学知识”模型：
内涵要义与未来路向
张伟睿单良姚萌
（1.辽宁师范大学地理科学学院，辽宁大连;2.云南师范大学教育学部，云南昆明）
摘要：人工智能技术正在深刻改变着人们的生产和生活方式，并推动着学科教学发生深刻变革。针对
目前将人工智能技术应用于高中地理学科教学的实际需求，文章提出了一种“整合人工智能技术的地
理学科教学知识”模型（AI-G-TPACK），并详细探究了AI-G-TPACK模型的核心要素AI-G-TCK、AI-G-
PCK和AI-G-TPK，总结了AI-G-TPACK的内涵与特征。面对人工智能技术的冲击，地理教师可通过
“设计学习”将AI技术与思维合理交叉融合于地理教学中，以提升自身的AI-C-TPACK能力。在实现
地理教师专业化、信息化发展的同时，可培养学生的学科素养和信息素养，从而满足未来社会的需求。
关键词：人工智能技术；TPACK；地理学科教学；设计学习；AI-G-TPACK
一、“整合人工智能技术的地理学科教学知识”框架，它在TPACK框架中的TK、PK和CK三个核心
模型的研究背景要素的基础上增加了新元素“C”,从而形成G-TK（地
将信息技术与课程进行整合一直是学科教育的理技术知识）、G-PK（地理教学知识)和G-CK（地理学
关注点与研究热点。美国的很多学者对此进行了大科知识)三种核心要素。G-TPACK是一种具有鲜明
量研究，并且在2008年提出了“整合技术的学科教学地理特色的TPACK，突出了地理学科的特点和地理
知识”模型（TechnologicalPedagogicalAndContent信息技术的融合，对于指导高中地理教学具有重要
Knowledge，简称TPACK）,对学科教学（特别是中学学意义[3]
科教学）产生了重大影响，并在深刻推动着学科教学自1956年于美国达特茅斯学院的一次学术会议
的改革与实践。TPACK模型实际上是在学科教学知上被提出以来，人工智能（ArtificialIntelligence，简称
识的基础上融人了技术知识，包含学科知识（ContentAI)已经发展成为当前影响人类生产和生活方式的最
Knowledge,即CK）、教学知识（PedagogicalKnowledge,重要技术之一。特别是最近的十几年来，以深度神经
即PK）和技术知识（TechnologicalKnowledge，即TK）网络为核心的深度学习技术发展成为人工智能的技
这三种知识要素[。需要注意的是，TPACK并非简术支撑，并且在语音识别、图像与视频处理、机器翻
单地将这三要素进行组合，而是在学科内容的教学法译、医疗诊断和自动驾驶等方面取得广泛应用。深度
中深人融合应用信息技术，其核心是探索将信息技术学习的基本流程包括：①构造深度学习模型；②通过
与课程整合的方法论。训练深度学习模型来从数据中学习知识；③让训练的
2016年，件芳提出了“整合技术的地理教学知模型根据学习到的知识做出准确预测和判断。常见
识(G-TechnologicalPedagogicalContentKnowledge,的深度学习模型按照应用可划分为计算机视觉模型
简称G-TPACK）[2】模型。G-TPACK模型实际上是将（ComputerVision，简称CV）、自然语言处理模型（Nat-
Geographical（地理的）和GIT（GeographicInformation
uralLanguageProcessing，简称NLP）和语音识别模型
Technology）融人TPACK模型中。此外,G-TPACK模（SpeechRecognition，简称SR）等。由于这些