基于MOOC 的自然地理学混合式教学探索与思考∗

邱海军 王宁练 李书恒

（西北大学 城市与环境学院，陕西 西安 710127）

一、引言

百年大计，教育为本。教育是民族振兴、社会进步的基石，是提高国民素质、促进人的全面发展的根本途径［1］。世界高等教育已经进入了转型时期，中国高等教育也不例外［2］。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020）年》文件中明确提出：按照面向现代化、面向世界、面向未来的要求，建设创新型国家的需要，坚持育人为本，以改革创新为动力，以促进公平为重点，以提高质量为核心，全面实施素质教育，推动教育事业在新的历史起点上科学发展［1］，尽快实现高等教育的转型和升级，培养社会需要的创新型人才。此外，当今世界新一轮全球范围的科技革命和产业革命正在引发世界格局的调整，新理念、新技术、新思维正在不断出现，中国的高等教育正面临前所未有的挑战和机遇［3］。

从二十世纪末开始，互联网技术就以全方位、多领域的态势蔓延开来，教育作为一大重要领域，自然也深受影响［4］18。教育信息化建设水平和质量突飞猛进，使得教育突破了时空的限制，课堂教学模式变为线上线下混合的教学模式［5］167。特别是2020 年初，为应对新冠肺炎疫情，响应教育部“停课不停学”策略，我国大部分院校将春季学期全部课程转移到网上教学平台，超过108 万教师制作了110 万个在线课程进行线上教学［6］。目前，在线教育的整合和发展，以MOOC（Massive Open Online Courses）最为热门［4］18。MOOC 是大规模的在线开放课程，近年来国内外高校不断开设，截至2020 年10 月，我国已有30 多个MOOC平台，上线MOOC 数量超过3.4 万门，在线学习人次超过5.4 亿人次［5］167。MOOC 以优质的教学资源与灵活的教学模式，带来了信息时代教育模式的转变，引起了广大教育工作者的关注［7］。M.Eradze 等［8］回顾了基于MOOC 混合式教学的48 项实证研究，发现在实施基于MOOC 的混合式教学时，高校教师更倾向于将MOOC 视为一种驱动条件或动态因素，而不是教学的替代品。在此看来，基于MOOC 的混合式教学是大多数教师的选择。但基于MOOC 的混合式教学广受各大高校青睐之时，也存在着一些问题［9］。张林云［6］6－8通过对线上线下混合教学背景下MOOC 与传统在线教育的比较，发现MOOC 比传统在线教育更具优势，可以促进学生在线学习的积极性、提升学习效果，但MOOC 要取代传统在线教育还存在一定的距离。张静和韩映雄［10］以中国大学MOOC平台的592 门线上一流课程为对象，对课程背景信息、课程讨论区和评价数据进行统计分析，发现中国大学MOOC 课程学习互动总量大但极不平衡，教师互动较少且存在反馈不及时情况，学生参与课程评教的比例较低。因此，如何充分利用MOOC 平台在线课程资源，提高教学效果，保障课堂的教学质量，实现高等教育的转型，是当前高等教育工作者急需面对和解决的问题。

自然地理学是研究地球表层自然环境空间特征、演变过程及其地域分异规律的一门自然科学学科［11］2074。自然地理学综合了气象与气候学、地貌学、水文学、土壤地理学、生物地理学等学科，涵盖内容广泛，整体性、综合性强，信息量大，知识面广［12］。然而，在“教师讲—学生听”的传统教学中，仅借助于常规课堂教学中的幻灯片来介绍地表环境各单位要素的组成、结构、特征，忽视各要素相互作用的过程、驱动力量、机制等内容及其实际应用，割裂了各部分教学内容，缺乏综合性概念，与社会对自然地理学人才培养需求不相适应［13］171。随着计算机技术和地理相关学科的交叉与综合，地理科学正处在向地理信息科学发展的时代，学生需要在今后的工作中探索应用新技术方法，将理论部分和实践部分相结合，将所学理论融合到实际问题的解决中。因此，构建融合MOOC 的自然地理学混合式教学模式势在必行。

二、线上与线下混合式教学模式

依据新时代对教育提出的新要求，落实立德树人根本任务，应以能力为导向，培养符合社会需求的创新型人才［14］10。反观传统的线下课堂教学模式，教师大多以单向传授知识为主，掌握着课堂教学的节奏和主动权［15－16］。学生被动接受，缺乏学习的主观能动性，没有养成独立思考的习惯，往往缺乏创新能力［16］109。然而，完全的网上在线学习大多是老师将现实课堂的上课情景一次性录制下来，然后经过编辑之后上传，视频时间一般较长，缺乏互动。同时，由于在线学习资源良莠不齐，没有老师的指导与监管，教学效果往往差强人意［17］78。传统线下课堂教学模式与网上MOOC教学模式可以优势互补，提高学生的自主学习能力，因而“线上”＋“线下”混合式教学模式逐渐成为高校老师教学发展的新途径。

线上线下混合式教学模式既不是彻底放弃课堂的面授教学，把课堂全盘迁移到网上授课，也不是线上与线下的简单线性叠加，而是融合课前预习、线上自主学习、线下课堂知识讲解和讨论等多种教学方式，依托现代计算机网络技术，以引导学生自主学习的方式进行教学［17］79。混合式教学为学生构建网络学习平台，将视频资源、图片资源、文字资源等不同形式呈现到课程上，将学生代入真实的场景，为学生提供更多的互动机会，提高学生的课程参与度和求知欲，调动学生学习的主观能动性，让学生主动学习与独立思考［18］。此外，学生可以利用碎片时间主动获取知识，自行掌握学习节奏，也可以根据自身的知识特点重复观看学习在线教学内容。学生存在疑惑时，可在讨论区提问，老师为学生提供在线答疑，增加师生间的互动［19］。传统的以“教师讲解为主”的单向知识传授模式向以“师生互动或学生自主学习为主”的模式转变，这将培养学生自主学习的能力，锤炼学生独立思考的能力，从而获得最优化的学习效果［20］。

西北大学（以下简称“我校”）融合MOOC 的自然地理学混合式教学模式坚持以学生为本的理念，重点突出学生在学习中的主体地位，将教学环节设计为“课前—课中—课后”3 个阶段［14］10，如图1 所示。在上课前，老师提前在MOOC 平台发布课程学习任务，并将各种教学资源上传到MOOC 平台，学生根据学习任务要求进行课前预习，同时可以进行在线讨论与答疑；课中，老师首先根据学生在MOOC 平台课前自主学习情况的反馈，对教学中的重难点进行针对性讲解，并提出引申性问题，学生之间进行小组讨论与交流；课后，学生在MOOC 平台上复习巩固，并进行单元测验，同时还要完成线下习题册和期末考试测试［16］110。整个教学活动实现了从线上到线下，再到线上的混合教学过程，调动学生学习的主观能动性，培养学生独立思考和创新的能力。

图1 混合式教学模式设计

三、MOOC辅助教学的应用与教学思考

（一）MOOC 平台运行情况

我校自然地理学MOOC 课程依托“自然地理学”陕西省一流学科及“自然地理学”陕西省教学团队，由5 位西北大学优秀教师组成，从气候、水文、地貌、土壤和生物等各自然地理要素和综合视角揭示了自然地理表层环境形成、发展和演化规律，并探索自然地理环境与人类活动之间的相互影响，引导学生感受大自然的魅力，认识自然、理解自然、热爱自然。到2021 年5 月底已经开课6次，如图2 所示，每次参与人数均在3 000 人以上，其中第三次开课时参与人数达到8 000 余人，从而可以看出我校基于MOOC 混合式教学模式对自然地理学教学影响力颇深。

图2 MOOC 开课参与人数统计图

我校MOOC 在自然地理学的教学中不仅重视理论讲解，还重视实践应用，全部教学资源与视频都经过多次筛选，同时加入信息化与网络化手段，精心进行教学讲解，以激发学生的学习兴趣和培养学生自主学习的主观能动性。目前我校MOOC 自然地理学教学大纲设有8 个章节，其中有教学视频59 个，8 个单元测验题和最终线上期末考试，同时设立讨论区。每一章结束后会设置一两个讨论题，鼓励大家积极参与讨论，学生若有难理解的内容，也可以在讨论区进行提问。同学们可以各抒己见，这是他们开拓进取，主动获取和钻研专业知识的平台，同时老师也会在线答疑解惑，提供相关辅导和帮助等。我校开设MOOC 自然地理学课程教学目标主要包括3 个层次：（1）在知识层面，掌握自然地理学的基本知识、基本理论和基本技能，了解各自然地理要素的特征、发展变化和分布规律，进一步认识自然地理系统的整体性和区域差异性。（2）在能力层面，通过对自然地理现象的分析，提升学习者对自然地理学的研究兴趣和学习能力，在实践中应用自然地理学基本理论和技能。（3）在情感和价值观层面，增进学生对人地关系的认识，加强学生对地球的敬畏感，提高保护自然环境的意识和能力。

（二）教学思考

虽然我校基于MOOC 混合式教学模式在自然地理学中取得了一定成效，但还存在一定不足。以课堂上大班讨论为例，老师耗费了大量的精力与时间设计的课堂讨论很精妙，方法也很科学，但学生并没有足够深入的理解，这使得课堂讨论有时会演变为师生间简单的提问与回答，虽然气氛活跃，但教学效果有待提高，为此老师有时会对课堂讨论存在一定的抵触情绪。因此，我校基于MOOC 混合式教学模式在自然地理学教学中探索存在的不足，从教学内容、教学方法、教学评价等方面进行了进一步的教学思考。

1. 充实教学内容

自然地理学体系是不断发展和完善的，所以，自然地理学的教学也应该是一个开放的教学体系：在讲授基础理论知识的同时，及时更新教学内容，适当地介绍学科发展的前沿动态和主要成就，关注自然地理学与社会发展的联系，这些都显得尤为重要。发展式的教学可以使自然地理学更具时代感，从而更好地激发学生学习的积极性。

我国自然地理学研究历程显示，正是国家的发展需求带动了自然地理学的整体发展。我国自然环境要素丰富多样，显著的空间格局差异性，独特的区域特色性，人与自然环境相互作用的悠久历史，这为开展自然地理研究提供了难得的机遇。持续推进我国自然地理研究为国家战略服务，在全球视野下做出具有中国特色的自然地理学理论贡献是未来的发展趋势［11］2077。为适应时代的发展，我校在开设基础内容课程的前提下，也应该开设介绍自然地理学前沿知识的“窗口”，在MOOC平台上传自然地理学的国际前沿动向的研讨会与学术会议，力求实现自然地理学与国家前沿的动态联系，帮助学生依据国家发展的需求来理解和把握自然地理学发展方向，从而更加全面地掌握自然地理学知识，培养学生独立思考、勇于突破自我、敢于创新的精神，充分发挥学生学习的主观能动性和创造性。

自然地理学是一门对空间思维能力与抽象能力要求较高的学科。我校老师在优化教学内容时，应该借用其他学者提出的典型案例教学，把抽象问题具体化，运用现代信息技术将课程转化成生动鲜活的图文、动画等，同时将问题引入社会实际情景中教学。通过学生探讨与积极参与，使学生从案例中深化对概念性知识的理解，从而增进学生学习的兴趣和学习积极性，同时培养和锻炼学生的创新思维与实践能力［21－22］。最后，自然地理学的教学内容要密切联系生活，着重突出自然地理学在社会发展中的实用价值。比如，看懂天气预报，学会使用地图等，训练和培养每个学生的地理思维和意识，使学生“学习对终身发展有用的地理”和“学习对生活有用的地理”［21］14。

2. 优化教学方法

在教学过程中，我校以高等教育改革为基础，以启发讨论式的教学方法为主线，综合运用MOOC 与课堂教学相结合的教学方法，活跃课堂气氛，启迪学生思维，使学生在较短时间内掌握更多的知识。但在课堂大班讨论中，老师耗费的时间和精力与学生花费的时间和精力不成正比，为此老师有时会对课堂讨论存在一定的抵触情绪。因此，我校在优化教学方法时，可以借鉴其他学者提出的课堂讨论方法。

自然地理学作为一门综合性学科，具有很强的生活性。在第一次上课时，老师指导学生完成小组分组，明确小组讨论的任务和方法。然后老师找一些好的生活素材进行课堂导入，例如：“我们不生产水，我们只做大自然的搬运工”的农夫山泉，有人说，农夫山泉水源地的水是源源不断的，可以永续利用的，也有人说地球上的淡水不是“取之不尽用之不竭”的，你认为这种说法正确吗？ 带着一系列问题开启课堂讲解，激起学生的学习兴趣，调动学习氛围，使学生迅速进入学习状态。老师在课堂讲解中穿插讨论，根据讨论主题、讨论内容和讨论形式开展讨论活动（见表1），充分调动学生的学习积极性与主观能动性，同时在学期结束时的学习评价中，把小组成绩作为平时课堂讨论成绩的主要参考［23－24］。

表1 课堂讨论设计

3. 发展教学手段

自然地理学是研究地球表层自然环境空间特征、演变过程及其地域分异规律的一门自然科学学科，是地理科学的一门基础学科，也是地理科学等相关学科的基础［11］2074，其内容繁杂且涉及知识面广，仅仅靠MOOC 在线资源和课堂上老师的讲解是远远不够的，因此应更注重对学生自己获取知识能力的培养。

首先，在自然地理学专业课程的学习中，教授学生掌握查阅文献的基本方法，鼓励学生充分利用学校图书馆，丰富专业知识。然后老师给学生提供一些研究主题或者让学生自己找一个感兴趣且需要实践、查找资料、动脑思考解决的问题，指导学生利用图书馆或者互联网查阅、检索与自己研究主题相关的资料，并分类筛选搜集到的资料。最后通过布置课程小论文作为平时课堂作业，提高学生基本的学术能力，让学生在思考和实践的过程中学习理论知识，同时培养学生的科学研究能力，初步学会撰写学术论文［25］。

其次，应加强自然地理学的实验教学，培养学生科学实践能力，如增加土壤剖面观察与土壤样品的采集、土壤水分测定、土壤室内分析样品制备与土壤成分实验等实验时长。学生通过实验，在加深对基础知识理解的同时锻炼动手实验的能力。野外实习教学是提高学生专业技能、激发学生探求自然规律的重要途径［26］，我校应组织多期次的自然地理学野外实践活动，选取与自然地理学大多数章节内容有关、具有丰富地理现象的实习基地进行实习，比如河北秦皇岛实习基地，在野外实习过程中要求学生学会使用地质罗盘测量产状，学会测绘地质剖面图方法，掌握野外记录格式，岩石、构造的描述以及采集标本规格等基本功。同时在课堂教学过程中，可以给学生展示大量生动的野外现场照片，直观地用学生在野外实习中亲眼所见的地理现象来解释课堂的理论知识点，做到理论联系实际，变枯燥的理论知识为生动的野外地理现象，便于学生理解和记忆，同时提升学生的地理逻辑思维，大大激发学生的学习积极性和主观能动性，从而很好地支撑课堂教学。

我校地质构造学开课期间将科研工作中所遇到的典型地质构造现象充分地引入课堂教学，取得了良好的教学效果［27］，因此在自然地理学教学过程中也可以适当地引用老师科研工作中的实例，使学生深刻理解学习自然地理学与社会实践相结合的现实意义，激发学生对自然地理学的求知欲，提早培养学生科学研究的能力。比如在自然地理学地貌章节讲解黄土地貌时，可以将老师在黄土高原等地的科研工作中所研究的黄土地貌的演化规律，黄土滑坡的分布规律、诱发因素以及造成的危害等充分地引入教学，将所学理论融合到实际问题的解决中，这对于学生了解地貌演化与地质灾害对社会的影响具有积极的作用。除此之外，鼓励学生积极参与老师科研项目的研究工作，培养他们运用本学科的相关知识解决实践中的重大理论热点和难点问题，提高其独立思考、创新和工作能力，使其在研究过程中掌握开展创新性研究的科学方法，培养严谨的学风［13］171。

4. 完善教学评价

我校在基于MOOC 自然地理学混合式教学中，对于学生的评价不再局限于考试，而是将教学评价多元化，根据学生在MOOC 学习中各个阶段的学习状态进行全面综合的评价。在教学过程中，既关注学生对知识结论的掌握，又重视学生在教学过程中的各种实践表现。教师不仅要根据学生线上MOOC 成绩（在线时长和单元测试检测）进行评价，还应该采取课程小论文、专题小组讨论等方式考查学生平时的表现，如独立学习能力、交流与协作能力、基本科研能力等；采取课程实验和野外学习等方式考查学生的动手实践能力和专业技能；最后采取闭卷考试考查学生对知识的整体掌握情况。我校老师应基于每一次的MOOC 自然地理学混合式教学进行教学思考，进一步优化教学评价方法。通过改进评价方式，促使每个学生在自身原有基础上都有所发展，有利于学生素质的全面提升。

（三）教学效果评价

一项教育心理学的研究发现，不同的教学方式产生的教学效果是大不相同的［21］14。我校在教学过程中利用MOOC 平台辅助自然地理学教学后，灵活切换教学场景，为学生提供了多样化的学习体验，充分调动了学生的参与性和学习的主观能动性，学习氛围愈加浓厚。“师者，所以传道授业解惑也”，以前传统的教学理念更侧重“传道授业”［28］，以老师课堂讲授、学生听课为特征，学生作为被动者，被迫接受知识，但学生对老师所教内容的平均记忆率只有5%（见表2）。而现代教育更侧重“解惑”，老师利用MOOC 平台上传教学资源，学生在课前通过MOOC 平台的教学资源自主预习，根据自身情况进行反复浏览观看，学生对视听所教内容的平均记忆率可达20%。同时，对学习过程中遇到的问题通过讨论区与教师进行沟通，充分激发学生自主学习的积极性。学生带着一定的学习基础来到课堂，在老师讲解时重点听自己疑惑之处，不仅减轻了学生的学习压力，还提高了他们的自信心，同时老师在课堂中根据学生线上分享讨论的情况，提出针对性的问题，开展课堂讨论，加强与学生的互动，引导学生掌握教学中的重点与难点，学生对课堂讨论所教内容的平均记忆率可高达50%。此外，学生可以通过讲课等形式将学习知识传授给别人，学生对所教内容的掌握度可高达90%。课后学生又能利用空闲时间，根据MOOC 内容再次复习、巩固所学知识。教师在教学中尊重学生在学习中的主体地位，采用启发式、研讨探究式的教学法，使学生成为学习过程的参与者和主导者，激发学生学习的主观能动性，使学生在学习中主动独立思考，并能就学习中的难点提出问题，在教师的帮助下学会分析问题，并最终解决问题。为检验基于MOOC 的自然地理学混合式教学效果，授课老师将采用基于MOOC 混合式教学和采用传统的线下课堂教学自然地理专业学生的期末考试成绩进行了对比，采用传统的线下课堂教学模式的学生平均成绩为85.2 分，而采用基于MOOC 的自然地理学混合式教学模式的学生平均成绩为92.6 分，学生平均成绩普遍提高。

表2 学生对不同教学方式内容的平均记忆率［21］14

为进一步检验基于MOOC 的自然地理学混合式教学效果，随机抽取了不同年级且参与过该课程学习的45 位同学作为调查对象，对其进行基于MOOC 混合式教学效果的问卷调查。问卷调查包括课程满意度、教学方式适应度、教学资源丰富度和教学内容创新度4 个方面（表3）。调查结果显示，95.5%的学生满意基于MOOC 的自然地理学混合式教学，但还有4.5%的学生对这种混合式教学的认可度不高。就教学方式而言，71.1%的学生可以适应基于MOOC 的混合式教学模式，26.7%的学生表示在学习一段时间后也可以适应这种混合式教学模式，但仍有2.2%的学生表示不能适应这种混合式教学模式。就教学资源丰富度和教学内容创新度而言，95.6%的学生认为教学资源比较丰富，但仍有4.4%的学生认为教学资源有待进一步丰富提高。93.3%的学生认为教学内容比较新颖，有利于自己创新能力的提高，但有6.7%的学生认为教学内容缺乏创新，有待进一步提高。为此，老师需要进一步提供精准优质丰富的MOOC 资源，合理设计线上线下的混合式教学，引导学生有目的、有计划地参与基于MOOC 的自然地理学混合式教学学习。

表3 基于MOOC 混合式教学效果占比

我校采用线上线下混合式教学模式改革之后，更加着重突出培养学生的自主学习能力，以及培养学生在完成学业任务过程中分析问题、解决问题的能力。在这种情况下，不能以传统的考核方式来对学生进行评估，而应该根据学生在MOOC 学习中的成果状态进行综合性评价，最大限度地体现出MOOC 在自然地理学教学中的应用价值，注重评价多元化和考核过程化，考核方案如表4 所示。老师在后台实时收集学生的线上学习数据，督促学生在规定时间内完成学习任务，并检验学生的学习效果，准确了解学生的学习需求，以便在后续教学中更具针对性和专业性。每学期结束后，老师要通过问卷调查形式收集学生对MOOC 课程资源使用情况的反馈意见，根据学生学习的实际情况和反馈意见及时地更正和改进MOOC 的在线课程资源。同时还要进行教学总结与反思，将学生的过程性考核数据和期末试卷成绩进行对比分析，了解学生对每章知识点的掌握情况，用于指导下一学年的课程教学。授人以鱼不如授人以渔，通过老师和学生在整个学期学习过程的交互，在发挥老师引导启发作用的同时，保证学生在学习过程中的主体地位，锻炼学生独立思考的能力，培养学生自己独立分析和解决问题的能力［29］，从而达到学生和老师共同进步的目标。

表4 考核方案设计

四、结语

总之，为适应新时代背景下教育理念的变化，我校基于MOOC 自然地理学混合式教学模式，通过线上设置合理的教学情境，引导学生自主学习，有效提高了学生学习的积极性和主观能动性。课堂中做好MOOC 与传统教学手段的衔接，合理鼓励学生进行小组讨论，增加师生间的互动。课后积极开展线上复习巩固和课堂测试，依据MOOC对学生进行综合性评价。老师通过MOOC 平台实现了线上线下教学的高度融合，提升了课堂教学质量和效果，提高了学生自主学习的主观能动性，培养了学生分析问题和解决问题的能力，不断为社会输送创新型人才。同时，鉴于自然地理学学科课程具有明显的综合性、区域性、空间性、实践性、动态性等特点，我校基于MOOC 自然地理学混合式教学进行了深入的教学思考，通过充实教学内容、优化教学方法、发展教学手段、优化教学评价方法等措施进行教学思考，密切联系实际，关注国内外发展前沿，紧密联系丰富的自然地理现象，将野外观察的地理现象或者科研案例与课程中各章节内容结合起来进行讲解，同时教会学生查阅和检索专业文献资料的方法，使枯燥的理论知识变得生动，活跃课堂教学气氛，增强学生的学习兴趣和求知欲，同时培养学生的地理思维和科学研究能力，提高学生独立思考和自主学习的能力。