王圣杰 張明軍 張 勃

（1.西北師范大學 地理與環(huán)境科學學院, 甘肅 蘭州 730070; 2.甘肅省綠洲資源環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展重點實驗室,甘肅 蘭州 730070）

自然地理學是高等師范院校地理科學專業(yè)的基礎課程，強調(diào)對地球表層巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈四大圈層認識的重構(gòu)和整合，在課程培養(yǎng)體系中具有重要地位。[1][2]通過該課程的學習，學生能夠?qū)Φ厍虮韺痈魅拥幕咎卣饕约叭娱g相互作用有比較全面的認識，能夠運用所學知識分析資源環(huán)境與發(fā)展問題，形成自然地理的整體性觀念。

目前可用于高師自然地理學線上教學的資源從慕課到虛擬仿真實驗，類型多樣、數(shù)量眾多。[3][4]現(xiàn)階段受疫情影響，高校在授課中常面臨短期轉(zhuǎn)為全面線上教學的情形，對師生適應程度和教學效果都是考驗。因此，系統(tǒng)梳理自然地理學線上教學資源具有重要的實踐價值，尤其有必要總結(jié)線上教學資源的應用經(jīng)驗，以便在需要從線下轉(zhuǎn)換到線上教學時提供參考借鑒。

一、線上教學資源選擇的原則

1.資源易獲取性

作為線上教學所使用的在線資源，應該方便師生獲取，能夠在比較流暢的狀態(tài)下進行學習。在常規(guī)的技術(shù)條件下，應該滿足師生對這些教學資源方便快捷地下載、閱讀、記錄、作答、批閱等操作的需求。

2.主題對應性

雖然教學資源具有廣泛的來源，但是教學資源應該為教學服務，完全符合自然地理學教學的主題和目標，能夠被合理地分配到各教學章節(jié)中循序漸進地使用，不宜存在明顯生僻的內(nèi)容。

3.選題時效性

自然地理學是一門與時俱進的學科，所選擇的線上教學資源應注重內(nèi)容的時效性，符合學科發(fā)展的基本認識，符合當前的可持續(xù)發(fā)展理念，符合生態(tài)文明的思想，將課程思政的理念融會貫通。

4.內(nèi)容可互動性

在線上教學中應加強互動性，不能脫離教師的教學組織與管理。這就要求線上教學資源應具有可交互的操作設計，或者在教師的設計指導下實現(xiàn)線上教學資源可評價和可互動的目標。

二、線上資源類型與教學建議

1.慕課產(chǎn)品

目前在主流的在線慕課平臺上可以檢索到的自然地理學課程（不含部門自然地理學）不少于10門（見表1），如果加上部分高校自有的視頻課程平臺則數(shù)量更多。一些慕課的主講者也是教材的主要作者，例如，愛課程和超星平臺的現(xiàn)代自然地理學主講人王建教授即為《現(xiàn)代自然地理學》（第2版，高等教育出版社，2010）的主編，學銀在線平臺的自然地理學主講人張建明教授是《自然地理學》（第4版，高等教育出版社，2008）的主要編著者之一。這些慕課所用的教材各異，面向的專業(yè)也不盡相同，除地理科學外還有環(huán)境科學、生態(tài)學和農(nóng)學等其他專業(yè)。

表1 部分自然地理學慕課產(chǎn)品

即使是名稱同為“自然地理學”的課程，也存在引論型（在未開設部門自然地理學時講授）、主干型（相當于部門自然地理學）和綜合型（在已開設部門自然地理學后再講授）三大類教學模式，對慕課的使用建議也不盡相同。對引論型的自然地理學，可以建議學生進行慕課的全程學習，但是要注意學生興趣的培養(yǎng)，不宜對教學內(nèi)容有過于龐雜的要求，應該使學生對自然地理學的學科結(jié)構(gòu)形成基本的認識，更為深入的知識則會在地貌學、水文學等其他后續(xù)課程中學習。對主干型的自然地理學，一般課時設置較多，這時不僅應該對慕課涉及的主要內(nèi)容進行深入學習，而且應該增強對部門自然地理學相關知識的學習力度，加大學科容量，加深學科內(nèi)容，擴展學科結(jié)構(gòu)。對綜合型的自然地理學，應該從溫故知新、查缺補漏的角度審視慕課，學生應該對慕課中所講授的內(nèi)容有比較深刻的理解，視野不應再局限于基礎知識本身，而應該增強知識的應用。

2.電子讀物

電子讀物是在線教學資源的重要形式，其內(nèi)容載體可以是相關專業(yè)書目（見表2），也可以是有關期刊文獻，特別是綜述類文獻。推薦專業(yè)書目的目的在于擴展地理學科的知識面，加深理解，并思考不同版本教材（特別是國外教材）在內(nèi)容編排時的意圖；推薦期刊論文的目的在于引導學生關注學科發(fā)展的動態(tài)，了解科學研究以及論文寫作的思路。例如，表2列出的《Geosystems：An Introduction to Physical Geography》和《Introducing Physical Geography》都是國際上主流的自然地理學教材，圖文并茂、案例豐富，可作為對教材的補充；《自然地理學前沿》和《現(xiàn)代自然地理學理論、方法與進展》反映了當前自然地理學的發(fā)展前沿，有助于加深學生對學科發(fā)展現(xiàn)狀的理解，對未來考研深造的方向選擇也有幫助。

表2 推薦的相關專業(yè)書目

推薦電子讀物時，應注意與教學環(huán)節(jié)的對應性。因此，可以在設計部分課后作業(yè)時引導學生對書籍或論文進行歸納總結(jié)，培養(yǎng)學生的批判性思維和邏輯表達能力。例如在引言部分可以設置如下問題：閱讀《自然地理學方法》（高等教育出版社，2013），總結(jié)自然地理學的主要方法，談談對你本科畢業(yè)論文選題和本科教學實踐的啟示；閱讀《自然地理學學科體系與發(fā)展戰(zhàn)略要點》（陳發(fā)虎等，地理學報，2021），總結(jié)文中自然地理學學科體系與你以往的認識有何異同，談談你對該體系的看法。推薦的擴展性讀物既與教材存在聯(lián)系，但是又不同于教材的內(nèi)容和風格，通過這些材料，學生可以對自然地理學有更加深入和全面的了解。

3.教學視頻

教學視頻在線上教學中應用廣泛，大致可以分為專題片、講座以及新聞三類（見表3）。第一類主要是與專業(yè)領域有關的專題片，很多出自電視媒體，一些微課也可以歸為此類。雖然大多數(shù)專題片以科學普及為目的，內(nèi)容淺顯，但是提供了比較豐富的動態(tài)素材，學生可以通過畫面對地貌和水系等形成直觀的認識，也有助于理解野外觀測、采樣、實驗室分析等科學研究的主要流程，結(jié)合科學家的經(jīng)歷還可以培養(yǎng)科學探索精神。第二類主要指與專業(yè)領域有關的講座報告，其中既有面向大眾的科普報告，也有面向科研人員群體的報告，選題廣泛，有助于學生了解科學前沿發(fā)展。第三類主要是篇幅較短的新聞短片，多為現(xiàn)場實拍場景，可選素材眾多，便于播放，可以作為專題片的補充。

表3 教學視頻舉例

為了將教學視頻有效應用于自然地理學教學，可以通過雨課堂等平臺將視頻推送給學生，并結(jié)合教學需求設計相應的問題，學生根據(jù)要求在課前、課中或課后觀看視頻并作答。題目的答案有的直接出自視頻，可以觀看視頻尋找相關細節(jié)作答，增加學習興趣；也有一些題目為主觀性試題，視頻為學生提供啟發(fā)并適當延伸，有時還需要進一步查詢文獻作為答題依據(jù)。需要注意的是，所選擇的教學視頻內(nèi)容在推送給學生之前應仔細審核，尤其避免出現(xiàn)潛在的圖文科學性錯誤、版圖邊界錯誤以及不必要的冗繁內(nèi)容。

4.虛擬仿真實驗

近年來虛擬仿真實驗教學資源越來越豐富，除各大學自建的平臺外，很多共享平臺也匯集了大量的資源可供利用（見表4）。例如，在國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺上，僅地理科學類就包括26項內(nèi)容，其他相關學科的實驗（如地質(zhì)類、大氣科學類、生物科學類等）也可以選擇使用。這些資源中，既有面向部門自然地理學實習的內(nèi)容（如上海師范大學的青藏高原凍土形成及其影響虛擬仿真實驗、武漢大學的南極冰川地理考察虛擬仿真實驗等），也有面向野外綜合實習的內(nèi)容（如東北師范大學的東北地區(qū)自然地理野外綜合實習虛擬仿真實驗等）。除疫情因素外，限于實習經(jīng)費、安全保證、時空局限等因素，很多線下實踐活動很難進行，而虛擬仿真實驗則提升了實踐可能性。

表4 虛擬仿真實驗教學資源舉例

除專門的虛擬仿真實驗教學資源外，也可以靈活運用其他有關資源，特別是在線全景素材。例如，通過一些地質(zhì)公園的全景素材，學生可以身臨其境識別地貌，短時間內(nèi)完成不同區(qū)域的地質(zhì)地貌觀察實驗；通過在線參觀氣象臺站的全景素材，可以認識氣象觀測儀器，理解氣象觀測場布設的要求；通過博物館和展覽館的全景素材，可以近距離觀察有關實物或模型，解決線下參觀時間不足的問題。

在教學實踐中，教師可以先在線演示操作，并明確布置相應的教學任務，學生根據(jù)要求完成相關操作，對于可以由學生進行探索性操作的內(nèi)容也應有相應的任務要求。無論是專門的虛擬仿真實驗教學項目，還是以全景素材為代表的其他虛擬資源，在用于自然地理學教學時都應注意配備實驗報告，注意保存數(shù)據(jù)，以便實現(xiàn)教學過程的全方位考核。

三、線上教學資源應用方案

這里以西北師范大學地理與環(huán)境科學學院的線上教學為例進行介紹。

1.學情分析

自然地理學課程是地理科學國家級一流專業(yè)的核心課程，自2001年開始獨立開設，2004年被評為甘肅省精品課程。課程屬于前文提到的綜合型教學模式，在三年級第二學期開設，授課54學時，學生在前置課程中已對地球概論（54學時）、地質(zhì)學基礎（72學時）、氣象學與氣候?qū)W（72學時）、水文學（54學時）、地貌學（54學時）、土壤地理學（54學時）、植物地理學（54學時）等部門自然地理和中國自然地理（54學時）、世界自然地理（54學時）等區(qū)域自然地理有較為充分的了解。實際教學應針對培養(yǎng)未來優(yōu)秀中學師資和卓越基礎研究人才的目標，在教材基礎上加以提升，注重基礎性與前沿性的教學理念、綜合性與應用性的教學導向、互動性與參與性的教學需求。其基本教學思路可以概括為以下內(nèi)容。

（1）溫故知新，鞏固基礎知識。在先修課程的基礎上鞏固知識，查缺補漏，加深對學科知識的理解。教學內(nèi)容上，結(jié)合聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會第六次氣候變化評估報告、中國“雙碳”目標、國家生態(tài)文明建設與區(qū)域環(huán)境熱點問題，貫徹課程思政理念，關注自然地理學面臨的重要科學問題，并吸收新的研究方法，例如將碳衛(wèi)星、Argo網(wǎng)絡、同位素示蹤、光釋光測年等內(nèi)容有機地納入教學。

（2）知識重構(gòu)，突出圈層作用。在溫故知新的基礎上，有針對性地開展知識重構(gòu)，突出主題教學的特色，強調(diào)地球表層圈層之間的相互作用。例如，將原本分布在教材各章甚至不同教材中的喀斯特地貌、石筍古氣候重建和石漠化防治作為一個完整主題進行教學，將沙塵天氣、黃土地貌和黃土高原綜合治理作為內(nèi)在線索進行教學，培養(yǎng)多視角綜合解決地理問題的能力。

（3）舉一反三，加強案例探究。在溫故知新和知識重構(gòu)的背景下，以案例為依托培養(yǎng)學生綜合分析和運用知識的能力，兼顧學科結(jié)構(gòu)和前沿知識，兼顧課本知識與實踐應用。案例的分析和設計，既是優(yōu)秀中學師資的培養(yǎng)要求，也是基礎學科拔尖人才所必備的能力，通過大量案例的學習，有助于培養(yǎng)學生的空間思維和自主學習能力，進而提升現(xiàn)代地理科學人才的綜合素質(zhì)。

2.課前預習

學生利用教師推薦的慕課資源，結(jié)合課外推薦讀物，加深對前置課程中自然地理學知識的理解。教師在課前推送以基礎知識為主的習題，掌握學生對每道題的作答情況，診斷學生對知識的掌握程度，針對作答正確率偏低的部分加強指導。根據(jù)教學進度，課前適時推送相關視頻，學生可以從中了解到溶洞石筍采集及其在古氣候研究中的應用、Argo浮標在海洋研究中的應用以及冰川和凍土地貌的實際場景等內(nèi)容，也可以通過前沿報告獲取學科發(fā)展動態(tài)，培養(yǎng)學術(shù)表達能力。

3.課堂互動

課堂教學主要采用長江雨課堂和騰訊會議相結(jié)合的方式，經(jīng)過長期的師生實踐，上述模式可以保證教學的順利進行，且具備回看功能。教師端進行在線直播，學生登錄完成簽到，授課時可以隨機點名、實時連線、推送題目以及課堂討論，實現(xiàn)師生互動。習題限時作答和投屏可以及時掌握學生情況，避免學生被動聽課而缺乏輸出的問題。對于部分需要學生展示的環(huán)節(jié)，還可以邀請學生共享屏幕。

4.課后鞏固

課后習題側(cè)重于提升學生的綜合素質(zhì)，作答耗時相對較長，涉及數(shù)據(jù)資料收集、實驗方案設計、案例分析討論、板圖板畫、專題地圖設計、虛擬仿真實驗等方面。例如，通過蘭州熱島效應驗證實驗設計，學生可以將地面氣象觀測、高空探空觀測、遙感反演地面溫度等方法聯(lián)系起來；地震分布專題地圖設計，可以鍛煉學生收集數(shù)據(jù)和運用軟件處理數(shù)據(jù)的能力，使學生掌握科學研究的基本思路，為撰寫畢業(yè)論文提供參考；在線參觀中國地質(zhì)博物館后，學生可以填寫實習報告，并提交相關場景截圖；東北地區(qū)自然地理野外綜合實習虛擬仿真實驗可以增強學生對地理環(huán)境整體性的認識，實現(xiàn)跨區(qū)域?qū)嵙暋?/p>

四、結(jié)語

通過大量的在線授課實踐和意見反饋，師生可以進一步改善交互式體驗，充分發(fā)揮在線教學的優(yōu)勢，以增強教學效果。自然地理學作為高師地理科學專業(yè)的基礎課程，應巧妙運用各類在線教學資源，突出學科的內(nèi)涵和特色，強調(diào)綜合能力的提升，引導學生思考自然地理學問題，運用技術(shù)手段解決自然地理學問題，為培養(yǎng)高水平中學師資和基礎研究人才打好基礎。