资源简介

核心素养导向，AI赋能探究
——《海陆变迁》单元整体教学设计
一、设计依据与理念
1.课标指引分析
《义务教育地理课程标准》的核心在于培养学生的核心素养，即：
.人地协调观：理解人类活动与地理环境的相互关系，懂得尊重和保护自然。
.综合思维：能够从多个维度、动态地分析和认识地理事物和现象。
.区域认知：掌握认识区域的方法，理解不同区域的特征、联系与发展。
.地理实践力：在真实或模拟的情境中运用所学知识和技能，解决问题。
本章内容“海陆变迁 ”是培养学生动态、综合地看待我们生存的星球，理解“人地关系 ”的绝佳载体。课标尤其强调“做中学 ”、“用中学 ”、“创中学 ”，倡导利用信息技术手段丰富教学方式，支持学生的个性化学习与探究性学习。
2.教材内容重构
湘教版七年级上册第四章《海陆变迁》内容经典，但在新课标理念下，我们需从“知识传授 ”转向“素养培育 ”。因此，对本单元内容进行如下重构：
核心问题驱动：单元核心问题设置为：“我们的地球是‘活 ’的吗？如何证明？它的‘生命活动 ’如何影响着我们？ ”
内容整合为三大探究主题：
o 主题一：地球的“变脸 ”证据（整合原第一节，聚焦地理实践力与区域认知）。
o 主题二：地球的“拼图 ”游戏（整合原第二、三节，聚焦综合思维与科学史观）。
o 主题三：与“动感 ”地球和谐共生（新增深度应用环节，聚焦人地协调观）。
3.AI 赋能总思路
AI在本设计中不作为炫技的工具，而是作为“认知放大器 ”、“探究脚手架 ”和“个性化学伴 ”。
.认知放大器：通过AI生成式视频、交互式模拟，将宏观、漫长、抽象的地质过程可视化、可感知化，突破学生认知瓶颈。
.探究脚手架：设计基于AI 工具的探究任务链，让学生在“虚拟考察 ”、“数据侦探 ”、“模拟预测 ”等活动中，像地理学家一样思考和工作。
.个性化学伴：利用AI 大语言模型的对话能力，为每个学生提供即时的问题解答、思路启发和学习资源生成，实现因材施教。
4.学情分析
七年级学生好奇心强，对动态变化的事物感兴趣，但空间想象能力和逻辑推理能力仍在发展中。他们对“地震 ”、“火山 ”等词汇熟悉却认知浅显，对“板块运动 ”的动力机制感到困惑。AI 的介入，正是为了弥合这一认知鸿沟。
二、单元教学目标
1.核心素养目标
.人地协调观：能够辩证看待地球的内动力作用，认识到地震、火山等既是自然灾害，也是塑造宜居环境的重要过程，树立科学的防灾减灾意识和人与自然生命共同体观念。
.综合思维：能够从“时间（古-今）”、“空间（海-陆、全球-区域）”、“要素（岩石、生物、气候、地形）”等多个维度，综合分析与解释海陆变迁的现象、原因及其影响。
.区域认知：能够运用海陆变迁的理论，分析特定区域（如喜马拉雅山区、地中海-喜马拉雅地震带、环太平洋地带）地理环境的形成与演变，理解其区域特征。
.地理实践力：能够熟练运用AI 工具、数字地球平台和实时数据系统，开展地理信息搜集、处理、可视化与分析，完成一份高质量的“地球动态观察报告 ”。
2.重难点
.人地协调观：能够辩证看待地球的内动力作用，认识到地震、火山等既是自然灾害，也是塑造宜居环境的重要过程，树立科学的防灾减灾意识和人与自然生命共同体观念。
.综合思维：能够从“时间（古-今）”、“空间（海-陆、全球-区域）”、“要素（岩石、生物、气候、地形）”等多个维度，综合分析与解释海陆变迁的现象、原因及其影响。
三、教学资源与AI 工具准备
1.硬件环境：具备高速互联网的多媒体网络教室（建议学生人手一机或分组协作）。
2.核心AI 工具与平台：
o 生成式 AI：
视频生成（如 Sora/Runway 等）：用于创建大陆漂移、板块碰撞等过程的示意短片。
大语言模型（如文心一言/ChatGPT 等）：作为全班共享的“AI地理顾问 ”，用于问答、资料整理、思路拓展。
o 交互式模拟平台：
PhET“板块构造 ”模拟器：用于学生亲手操作，理解三种板块边界。
GPlates 桌面版（简化应用）：专业板块重建软件的教育化应用，展示亿万年尺度的板块运动。
o 数据可视化平台：
Google Earth Pro：用于虚拟野外考察和空间定位。
美国地质调查局（USGS）实时地震数据图：用于连接理论与现实。
o 协作平台：腾讯文档、石墨文档等，用于记录小组探究过程与成果。
四、教学过程设计（三课时）
第一课时：地球的“变脸 ”证据——从神话到科学
课时目标：通过AI赋能的虚拟考察，多途径搜集并验证海陆变迁的证据，感受地球的动态性，培养地理实践力与区域认知。
教学过程：
（一）创设情境，导入核心问题（5 分钟）
1.教师活动：播放一段AI生成的短视频。提示词：“科学可视化风格，电影
画质，展示一片古老的海洋，鱼类游弋，随后海底岩石被巨大的力量推起，形成高耸入云的山脉，科考人员在岩石中发现鱼类化石。”
2.提问引导：“‘沧海桑田 ’在中国是一个古老的成语。我们今天要回答的是：这究竟是古人的浪漫想象，还是我们脚下地球真实的‘ 日记 ’？请拿出你的‘地理侦探手册 ’（学习任务单），开始搜寻证据。”
3.【AI赋能点】AI视频在 1 分钟内创造了跨越数百万年的视觉奇观，将核心问题以极具冲击力的方式呈现，瞬间激发学生的探究角色感。
（二）探究活动：多维证据链的构建（30 分钟）
学生分为“地质组 ”、“古生物组 ”、“地貌组 ”，开展协同探究。
任务一：地质组的“岩层密码 ”（10 分钟）
o 操作：使用Google Earth 定位至“喜马拉雅山脉 ”，利用 3D 地形和街景/地标功能，观察其雄伟地貌。随后，向“AI地理顾问 ”提问：“请告诉我，在喜马拉雅山脉发现海洋生物化石（如菊石、鱼龙）的具体案例和科学意义。”
o 产出：在共享文档中记录案例，并在世界地图上标注该位置。任务二：古生物组的“跨越海洋的亲缘 ”（10 分钟）
o 操作：在 PhET 模拟器或一张打印的世界地图上，将南美洲东岸与非洲西岸进行拼合。向“AI地理顾问 ”提问：“为什么在南美洲和非洲都发现了同一种叫‘ 中龙 ’的淡水爬行动物化石？这说明了什么？ ”
o 产出：绘制简单的泛大陆示意图，并标注中龙的分布。
任务三：地貌组的“海岸线诉说 ”（10 分钟）
o 操作：使用Google Earth 测量工具，测量我国东部沿海地区（如渤海湾、苏北平原）海岸线的轮廓，观察其特点。向“AI地理顾问 ”提问：“有哪些地貌证据可以证明海平面曾经上升或下降？（提示：海蚀洞、海积阶地等）”
o 产出：截取典型地貌图片，并配以文字说明。
【AI赋能点】AI在此充当了“超级资料库 ”和“解释者 ”，快速响应各组的专业化问题，提供了远超教材的丰富案例和深入浅出的解释，使探究活动得以在有限时间内高效、深入进行。
（三）总结汇报与观点凝练（5 分钟）
1.小组汇报：三个小组分别派代表，结合AI提供的信息和数字地球的发现，
向全班汇报本组的“核心证据 ”。
2.教师总结：教师将各组的证据梳理成“化石证据 ”、“古生物证据 ”、“地貌证据 ”等逻辑链条，并总结：“这些散落在世界各地的‘密码 ’共同指向一个事实：地球的海陆面貌，自古至今，一直在缓慢而坚定地变化着。那么，下一个谜题是：它们是如何运动的？ ”
第二课时：地球的“拼图 ”游戏——从假说到理论
课时目标：通过操作AI模拟，理解从大陆漂移说到板块构造理论的发展脉络，掌握板块运动的基本模式，培养综合思维与科学史观。
教学过程：
（一）承上启下，重温经典（5 分钟）
1.回顾：快速回顾上节课的证据。
2.讲述与演示：教师讲述魏格纳的故事，并播放一段AI 生成的“大陆漂移动画 ”（从泛大陆到现今格局）。
3.提出问题：“魏格纳的假说非常大胆，但当时为何没有被普遍接受？他缺少了最关键的一环是什么？ ”（动力机制）
（二）探究活动一：为“漂移 ”寻找动力（20 分钟）
1.困境体验：引导学生向“AI地理顾问 ”提问：“请用通俗易懂的语言解释，当时科学家们反对大陆漂移说的主要物理原因是什么？ ”（AI会解释大陆如何像船一样在坚固的海底玄武岩上航行是困难的）。
2.新理论的出现：
oAI视频演示：播放一段生成的地球内部结构剖面动画，重点展示“地幔对流 ”。提示词：“地球内部地幔物质因热量不均缓慢循环流动的科学可视化。”
o 模型构建：教师将地幔对流类比为一锅缓慢煮沸的粥，粥的滚动会带动表面的米粒（板块）移动。
3.【AI赋能点】AI清晰地解释了旧理论的缺陷，并通过生成的地球内部过程视频，将不可见的动力机制可视化，完美解决了教学难点。
（三）探究活动二：操作“地球引擎 ”——板块边界模拟（15 分钟）
1.任务发布：各小组在PhET“板块构造 ”交互式模拟器中，分别操作三种
类型的板块边界（张裂、碰撞、剪切），观察并记录发生的现象（形成何种地形？有无火山地震？）。
2.记录与归纳：在任务单上完成表格：
边界类型 板块运动方式 形成地形 地理现象（火山/地震）
张裂边界 彼此远离 裂谷、海洋中脊 火山活动频繁
碰撞边界 彼此挤压 山脉、海沟 强烈地震、火山
剪切边界 彼此擦过 断层（如转换断层） 浅源地震
3.AI验证：学生将本组的观察结论输入“AI地理顾问 ”，提问：“我们观察到当两个板块碰撞时会形成山脉，这个结论正确吗？请举例说明。” AI会给予肯定并补充实例（如印度板块与亚欧板块碰撞形成喜马拉雅山）。
4.【AI赋能点】PhET 模拟器让学生从“观看者 ”变为“操作者 ”，亲手“创造 ”出山脉和裂谷。AI 则作为“即时反馈与验证工具 ”，巩固了学习成果，增强了学习信心。
（四）课堂小结（5 分钟）
师生共同总结科学理论的演进：证据（大陆漂移说）→ 困境 → 新证据与新机制（板块构造理论）。强调科学是在不断质疑与修正中前进的。
第三课时：与“动感 ”地球和谐共生
课时目标：运用板块理论解释现实世界火山地震带的分布，联系生活实际，探讨防灾减灾，深刻理解人地协调观。
（一）情境导入：来自地球的“实时脉搏 ”（5 分钟）
1. 教师活动：大屏幕直接展示 USGS 官网的“全球实时地震图 ”。
2. 提问：“看，地球正在‘呼吸 ’。这些闪烁的光点告诉我们什么？它们分布有规律吗？ ”
（二）探究活动一：绘制“地球的火环 ”（20 分钟）
1.数据侦探：
学生访问USGS 地震数据网站，观察最近 24 小时全球≥4.5 级地震的分布。教师提供“全球活火山分布图 ”叠加层（可在 Google Earth 中加载）。
2.地图作业：
在提供的世界空白图上，先描绘出六大板块的边界。
用红色点标注主要火山，用黄色点标注 USGS 上的地震事件。
3.发现规律：
学生清晰地看到，火山和地震密集分布在板块边界，尤其是环太平洋地带和地中海-喜马拉雅地带。
提问：“为什么这些地带如此‘活跃 ’？ ”（引导学生用第二课时的板块边界知识回答）
4.【AI 赋能点】将静态的知识与动态的、真实的世界数据连接，使学生感受到地理学的现实意义和应用价值。
（三）探究活动二：AI献策——我们的安全家园（15 分钟）
1.案例聚焦：以“ 日本 ”或“台湾地区 ”为例，分析其位于哪些板块的交界处，因此多地震火山的原因。
2.任务发布——我是城市安全规划师：
o 情景：你是一个位于环太平洋火山地震带上的城市的规划局局长。
o 任务：请向“AI地理顾问 ”咨询，为你的城市制定一份《减轻地震与火山灾害风险的规划建议书》。
o 提问引导：
“在活动断层带附近，城市建设和土地利用应注意什么？ ”
“普通家庭和学校应如何做好地震应急准备？ ”
“火山监测预警系统主要包括哪些方面？ ”
3.小组分享：各小组分享由AI辅助生成的“建议书 ”要点。
4.【AI赋能点】AI在此扮演了“专家顾问 ”的角色，将学生的理论知识转化为解决实际问题的方案。此活动将学习从“认识世界 ”升华到“如何更好地在世界中生活 ”，深刻体现了“人地协调观 ”的培养。
（四）单元总结与升华（5 分钟）
教师总结：“通过三节课的探索，我们证明了地球确实是‘活 ’的。它内部的巨大能量，既塑造了壮丽的山河，也可能带来灾难。学习地理，正是为了更深刻地理解这种动态平衡，从而学会如何与这个充满活力的星球安全、和谐地共
处。”
五、教学评价设计
本单元采用“过程性评价 + 成果性评价 ”相结合的方式，重点关注核心素养的达成度。
1.过程性评价（占 60%）：
课堂观察：记录学生在小组活动、人机对话中的参与度、协作精神和提问质量。
“地理侦探手册 ”（学习任务单）：检查学生在各探究环节的记录、绘图和AI 问答记录，评价其信息处理和实践能力。
2.成果性评价（占 40%）：
o 单元最终作品：《地球动态观察报告》。报告需包含：①搜集的海陆变迁证据；②板块运动模拟的操作记录与结论；③基于实时数据绘制的全球火山地震带分布图及成因分析；④一份针对特定区域的防灾减灾AI 建议书。此报告综合考察学生的综合思维、区域认知和人地协调观。
结语
六、教学反思
本教学设计以 2022 版课标为纲，以 AI技术为翼，重新架构了《海陆变迁》这一经典章节。它力求让学生在主动的、数字化的、与真实世界紧密相连的探究中，不仅建构起关于地球运动的知识体系，更初步形成了地理学家式的思维方式，为核心素养的落地提供了一条可行的、富有活力的路径。

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