高中二年级地理跨学科项目式学习教学设计-“AI赋能·寻踪溯源：对话徐霞客的科学考察足迹”

高中二年级地理跨学科项目式学习教学设计——“AI赋能·寻踪溯源：对话徐霞客的科学考察足迹”

一、项目背景与指导思想在《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》及后续2025年日常修订版的指引下，高中地理教学正加速向核心素养导向转型，全面聚焦“人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力”四大核心素养的培育。随着2026年新课改的深入推进，项目式学习、跨学科主题学习、大单元教学等理念在日常教学中持续落地。2026年春季学期，江苏省、安徽省、广东省等地纷纷开展AI赋能地理教学的专题研讨活动，教育部地理科学专业虚拟教研室也提出以AI降低信息地理课程学习门槛、聚焦教学设计与应用的核心目标。本教学设计正是在这一时代背景下，选取徐霞客的经典科学考察作为真实情境载体，以AI技术为支撑工具，整合高中地理自然地理与人文地理的核心内容，开展一次深度融合地理学思想史、地理信息技术和跨学科素养培育的项目式学习实践。本项目以“挑战性驱动问题”为抓手，引导学生追溯徐霞客三十余年的考察足迹，通过地理信息系统数据分析、AI辅助文本挖掘、三维地形建模、遥感影像判读等数字化手段，还原徐霞客对喀斯特地貌、江源水系、气候与植被等重要地理问题的科学发现过程，在沉浸式探究中培养学生的地理实践力和科学探究精神。二、教学内容分析（一）教材与课程标准对应本设计对应人教版高中地理必修第一册“地貌”单元中的喀斯特地貌章节，以及选择性必修1“自然地理基础”中“河流与湖泊”“自然环境的整体性与差异性”等相关内容。同时，本设计将选择性必修3“资源、环境与国家安全”中的“自然资源与人类活动”相关内容自然融入。项目以《徐霞客游记》这一地理学历史典籍为真实情境素材，整合岩溶地貌形成机制、河流水文特征、区域自然环境整体性等核心知识点，构建一个大单元教学模块。（二）核心知识点体系【重要】本项目涉及的核心知识点主要包括：①喀斯特地貌的发育条件与形成机制；②地表岩溶形态和地下岩溶形态的分类与特征；③河流侵蚀、搬运与堆积作用；④水系发育与流域划分的基本原理；⑤区域自然地理环境要素的相互作用与整体性；⑥地理信息技术在空间分析与可视化表达中的应用；⑦地理学思想史与科学家精神。（三）知识图谱构建项目以徐霞客的考察路线为主轴，构建“时间轴—空间轴—科学认知轴”三维知识图谱。时间轴以徐霞客三十余年的考察历程为串联；空间轴以其足迹所及的19个省份、100多个城市、500多个岩洞为地理范围；科学认知轴以其对岩溶地貌、江源水系、植被气候的考察发现为核心内容，形成自然地理学核心概念之间的有机联系网络。三、学情分析教学对象为高中二年级学生。在心理认知层面，高二学生正处于逻辑思维和抽象思维能力快速发展的关键期，具备较强的信息整合能力和问题分析能力，对挑战性任务和探究性活动有浓厚兴趣。在知识储备层面，经过高一年级的地理学习，学生已掌握自然地理的基本概念体系，对地壳物质循环、外力作用与地貌形成、水循环等基本原理有一定理解，对喀斯特地貌等具体地貌类型已有初步认识。但在地理信息技术工具的实际操作、跨学科知识的综合应用、真实地理问题的科学探究流程等方面尚显薄弱，需要教师在项目实施过程中给予方法指导和工具支持。在数字化素养层面，高二学生对智能终端操作熟练，具备一定的搜索、整理和分析网络信息的能力，这为AI赋能教学提供了良好的技术基础。四、项目目标体系（一）项目素养目标【核心素养】区域认知方面：通过重现徐霞客的考察路线，识别和描述中国不同区域的喀斯特地貌分布特征及水文特征，形成尺度递进的区域认知能力。综合思维方面：能够从地质、水文、气候、植被等多要素相互作用的角度，综合分析喀斯特地貌发育的自然条件与演化过程，运用系统思维分析区域自然地理环境的整体性。地理实践力方面：能够运用地理信息系统等数字化工具进行数据采集、空间分析和可视化表达，通过AI辅助工具开展文献分析与信息整合，初步具备野外考察的方案设计与实施能力。人地协调观方面：通过徐霞客的考察案例与现代地理环境的对比，思考人类活动与喀斯特环境的关系，树立可持续发展的生态理念。（二）学习目标分解知识与技能层面：准确说出喀斯特地貌的定义、分类及主要分布区；系统阐述喀斯特地貌发育的地质、气候和水文条件；能够识别不同类型的地表岩溶形态和地下岩溶形态；初步掌握QGIS地理信息系统软件的基本操作，完成图层叠加、缓冲区分析等基础空间分析；能够运用AI工具辅助完成文献文本的标注、分类和信息提取。过程与方法层面：通过文本研读、数据分析、地图演译、野外模拟等多种方式进行综合探究；在小组协作中完成项目任务分解、资料收集、成果汇报的全过程；运用思维导图等工具构建知识体系，培养逻辑归纳与系统整合能力。情感态度与价值观层面：感悟徐霞客“好奇求真、不畏艰险、严谨治学”的科学精神，增强对中华优秀传统文化的认同感；树立热爱自然、保护环境、尊重科学的生态伦理观念；激发对地理科学的探究兴趣和终身学习的志向。（三）跨学科融合目标【跨学科链接】本项目融合语文（文言文文本解读、写作表达）、历史（明代社会背景与地理学发展）、信息技术（AI应用、GIS操作、数据分析）、数学（比例尺计算、空间统计）等学科内容，实现“地理+”的跨学科综合学习。五、教学重难点【重要】教学重点：①喀斯特地貌的类型识别与成因分析；②地理信息系统空间分析方法在区域自然地理研究中的应用；③通过典型考察案例理解区域自然地理环境的整体性。【难点】教学难点：①识别不同阶段、不同尺度喀斯特地貌发育的系统性差异；②将徐霞客游记中的定性描述转化为空间定位和定量数据；③人工智能辅助文本分析工具在人文地理类文献中的应用技巧。六、项目驱动问题设计本项目设置如下层级式驱动问题链：第一层级（基础驱动）：《徐霞客游记》中记载了哪些重要的地理现象和科学发现？徐霞客的考察路线在中国地图上呈现出怎样的空间分布特征？第二层级（核心驱动）：徐霞客为什么能成为“洞穴学之父”和“江源考”的开创者？他对西南地区喀斯特地貌和江河源流的考察，在地理学史上具有怎样的科学价值和超前意义？第三层级（挑战驱动）：如果我们成为“新时代的霞客”，如何运用现代地理信息技术和AI工具，为徐霞客的游记撰写一份“地理信息更新报告”，补全游记中缺失的现代科学数据和可视化呈现？七、教学策略与资源支撑（一）教学策略选择本设计采用项目式学习为主导的教学策略，辅以问题式教学、合作学习、探究式学习和信息化教学等多种策略。整个项目分为三个阶段，共8课时。第一阶段为“入项阶段”（2课时），以情境创设和任务发布为主；第二阶段为“探究与实践阶段”（4课时），是核心实施环节，学生分组开展各项探究活动；第三阶段为“展示与反思阶段”（2课时），以成果展示和总结提升为主。教学策略的具体运用包括：以真实性问题为驱动的探究性学习，以小组协作为组织形式的合作学习，以数字化工具为支撑的信息化学习，以文本与数据双重解读为方法的双语学习。（二）学习资源与工具文本资源：《徐霞客游记》节选（含《粤西游日记》《黔游日记》《滇游日记》等）、《徐霞客研究》相关学术论文、地理课程标准与教材。数字化工具：①QGIS地理信息系统软件（免费开源，用于空间分析与地图制作）；②高德地图/百度地图API历史轨迹还原；③遥感影像数据（Sentinel-2L2A卫星影像，分辨率10米）；④数字高程模型（SRTM或ALOSDEM数据，分辨率30米）；⑤Kimi、豆包等AI辅助文本分析工具（用于《徐霞客游记》文本语义分析、关键信息提取与笔记生成）；⑥ClassIn或钉钉等在线协作平台。视频资源：《典籍里的中国——徐霞客游记》《中国地貌》纪录片相关片段。教具与模型：喀斯特地貌模型（溶蚀洼地、峰林、溶洞、石钟乳等）、地形沙盘、石灰岩标本。八、教学过程设计（一）第一阶段：入项阶段第1课时：驱动问题发布与背景认知课堂以《典籍里的中国——徐霞客游记》片段导入，展示徐霞客在西南地区考察喀斯特地貌的历史画面。随后，教师提出本项目的核心驱动问题：“徐霞客用三十余年的时间徒步考察了大半个中国，他的游记被誉为‘世间真文字、大文字、奇文字’。让我们穿越四百年的时空，用现代地理信息技术的‘眼睛’，重新审视徐霞客的考察成果，看看我们能否发现前人未曾发现的奥秘。”教师简要介绍项目背景、学习目标和评价标准，激发学生的探究兴趣。第2课时：徐霞客考察路线空间定位学生分为四人一组，每组获得一份徐霞客游记节选文本，任务是：①精读文本，提取其中记载的地点、山水、洞穴等地理实体名称；②将提取的地理名称录入地名清单；③在纸质地图上尝试标定徐霞客的考察路线。教师巡回指导，引导学生注意游记中对空间方位的描述（如“由西而东”“沿溪北行”等），初步建立空间对应关系。课后要求学生完成路线标绘并形成书面记录。（二）第二阶段：探究与实践阶段第3课时：喀斯特地貌特征识别与徐霞客贡献分析本课时聚焦核心知识——“喀斯特地貌的发育与形态特征”。教师首先系统讲授喀斯特地貌的定义与分类，随后展示徐霞客游记中的相关记载片段。例如，《粤西游日记》中徐霞客对七星岩溶洞群的详细描述：“洞口西向，高阔各三丈余……洞中有石柱、石笋、石钟乳，或悬或垂，或立或卧，千态万状。”教师引导学生将文本描述与标准地貌学分类进行对照，识别游记中描述的是哪些具体的地下岩溶形态。之后，介绍徐霞客在岩溶地貌研究方面的历史性贡献——他系统考察了中国东南、中南和西南地区的岩溶地貌，对石芽、溶沟、峰林、孤峰、溶洞、天生桥等各类形态进行了全面记录，比欧洲地质学家对喀斯特的系统研究早150至200年，被法国洞穴专家誉为“早期真正的喀斯特学家和洞穴学家”。第4课时：AI辅助文本分析与信息提取实践本课时引入人工智能技术，进行《徐霞客游记》文本的AI辅助分析。教师演示如何利用Kimi、豆包等AI工具对游记文本进行主题词提取、分类标注和信息整合。具体操作步骤包括：①将游记文本上传至AI工具；②设定分析维度，如“地点名称”“地貌类型”“水文描述”“动植物记载”“物产民俗”等；③AI自动对文本进行标注和分类；④提取各类别关键词及上下文语境；⑤对比手工标注和AI标注的结果，分析优势与局限。学生分组操作，以本组关注的徐霞客某一区段游记文本为对象，完成AI辅助信息提取，并以清单形式整理出“徐霞客重点考察地理现象一览”。教师强调，AI工具是辅助学习的助手，最终的判断和整合仍需基于对地理基本原理的理解和人的批判性思维。本环节旨在培养学生在AI时代的数字学习能力，学会人与工具协同工作的方法。【热点】第5课时：GIS空间分析与江源水系考证本课时聚焦徐霞客在水文学方面的杰出贡献。徐霞客通过实地踏勘，纠正了诸多史料记载中的谬误。例如，在粤西地区，他对郁江流域的考察勘定了“两江合于合江镇”的水文事实，纠正了旧志中“右江出峨利州”的错误。他晚年对怒江、澜沧江、红河等江河的水源流向进行了详细辨析，推翻了许多陈陈相因的旧说，是“江源考”的重要奠基人之一。教师以徐霞客的江源考证为案例，引导学生运用QGIS地理信息系统进行水系分析。学生将下载的数字高程模型导入QGIS软件，利用水文分析模块进行流向分析、汇流累积计算和流域划分，生成研究区的数字水系图。学生将生成的现代水系图与手绘的传统水系图对比，分析差异并讨论原因。同时，教师在QGIS中加载徐霞客游记中记载的地理坐标点图层，进行缓冲区分析，考察徐霞客考察活动空间分布与地形、水系的关系。学生操作完成后，撰写GIS分析报告，记录分析过程、结果及其与游记记载的对应关系。【核心素养】第6课时：自然环境整体性分析与人地关系探究本课时以南方的喀斯特区域为研究对象，引导学生运用综合思维分析区域自然地理环境的整体性。学生将前期收集整理的地质图、气候图、植被图、水文图等多要素图层在GIS中进行叠加分析，探讨地质背景、气候条件、水文特征和植被类型之间的内在联系。同时，引入现代喀斯特环境的生态问题，如石漠化、水源漏失、水土流失等，引导学生思考徐霞客考察时期的自然环境与现代环境的差异及其原因，渗透人地协调观的培育。教师呈现徐霞客游记中关于环境与人的记载，如“山多石骨”“土人凿石为田”“洞中水声如雷”等，引导学生分析这些记载所反映的古代人地关系。随后组织小组讨论：“从徐霞客时代到现代，喀斯特区域的人地关系发生了怎样的变化？哪些变化是积极的？哪些是值得警惕的？”通过讨论，引导学生树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念。（三）第三阶段：展示与反思阶段第7课时：阶段性成果展示与展评每个小组将前期研究成果进行整合和可视化表达，制作展板或演示文稿（PPT），内容包括：徐霞客某一段考察路线的空间还原地图、重点地点的地貌特征分析与图文展示、游记文本的AI分析成果、QGIS空间分析图谱、区域自然地理环境的整体性分析图等。每组按顺序进行8分钟的展示汇报，其他小组和教师依据前面公布的评价量表进行点评和打分。教师对各组汇报进行总结点评，指出亮点和问题，提供修改建议，并强化对喀斯特地貌核心知识和地理信息技术应用方法的理解巩固。第8课时：反思提升与“现代霞客”报告撰写各小组根据展示阶段的反馈和教师的指导建议，进一步修改和完善项目成果。最后，每组撰写一份《“新时代霞客”地理信息更新报告》，以“如果徐霞客活在今天”的视角，运用现代地理信息技术为徐霞客的游记补充新发现和新数据。报告格式包括：引言（所选考察区段概述）、原始游记记载归纳、现代地理信息数据补充（位置坐标、高程数据、地貌分类、水文特征等）、GIS可视化图谱、结论与发现。同时，每位学生完成一份个人学习反思日志，总结自己在项目中的收获、困惑和成长。教师最后总结整个项目的学习成果，引导学生回顾徐霞客的科学精神——“读万卷书、行万里路”“不畏艰险、实事求是、追求真理”，将这种精神内化为自己的学习品质和人生追求。九、教学评价设计（一）评价理念本项目坚持“教学评一致性”的核心理念，将评价镶嵌于教学的全过程。评价不仅关注学习的最终成果，更关注学生在项目化学习过程中的参与度、合作性、思维进阶和素养提升。（二）过程性评价过程性评价占总评的60%，贯穿于项目的每个环节。评价维度主要包括：小组协作参与度、研究任务完成质量、课堂讨论与汇报表现、过程作业与研究日志、数字化工具运用水平。教师通过课堂观察量表和过程档案袋收集证据，及时向学生反馈。“教学评一致性”强调以学生表现为主，通过及时反馈让学习效果“看得见”，教师在项目实施中的每一次反馈和指导都是在落实这一理念。（三）终结性评价终结性评价占总评的40%，评价对象为小组合作产出的最终成果，即“新时代霞客”地理信息更新报告（或展板/PPT）。评价量表包含四个维度：内容的科学性与准确性、GIS地图与分析的质量、AI工具的合理运用程度、表达的条理性与创意。评价主体包括教师评价（80%）和小组成员互评（20%）。（四）评价工具编制详细的学生自评量表、小组互评量表和教师评价表。量表的评价指标须与学习目标紧密对应，确保评价的针对性和有效性。十、板书设计板书设计分为主板书和副板书两部分。主板书以“喀斯特地貌的系统分类”与“徐霞客考察路线图”为核心，左侧绘制喀斯特地貌分类树形图（地表岩溶形态和地下岩溶形态分支展开），右侧为本次项目关注的徐霞客某一段考察路线的手绘示意图，用箭头和点位标注关键考察地点。板书中央预留出若干关键词空间，随课堂推进补充添加（如“溶蚀—沉积”“河流溯源