高师自然地理学线上教学资源选择与实践*

王圣杰 张明军 张 勃

（1.西北师范大学 地理与环境科学学院, 甘肃 兰州 730070; 2.甘肃省绿洲资源环境与可持续发展重点实验室,甘肃 兰州 730070）

自然地理学是高等师范院校地理科学专业的基础课程，强调对地球表层岩石圈、大气圈、水圈和生物圈四大圈层认识的重构和整合，在课程培养体系中具有重要地位。[1][2]通过该课程的学习，学生能够对地球表层各圈层的基本特征以及圈层间相互作用有比较全面的认识，能够运用所学知识分析资源环境与发展问题，形成自然地理的整体性观念。

目前可用于高师自然地理学线上教学的资源从慕课到虚拟仿真实验，类型多样、数量众多。[3][4]现阶段受疫情影响，高校在授课中常面临短期转为全面线上教学的情形，对师生适应程度和教学效果都是考验。因此，系统梳理自然地理学线上教学资源具有重要的实践价值，尤其有必要总结线上教学资源的应用经验，以便在需要从线下转换到线上教学时提供参考借鉴。

一、线上教学资源选择的原则

1.资源易获取性

作为线上教学所使用的在线资源，应该方便师生获取，能够在比较流畅的状态下进行学习。在常规的技术条件下，应该满足师生对这些教学资源方便快捷地下载、阅读、记录、作答、批阅等操作的需求。

2.主题对应性

虽然教学资源具有广泛的来源，但是教学资源应该为教学服务，完全符合自然地理学教学的主题和目标，能够被合理地分配到各教学章节中循序渐进地使用，不宜存在明显生僻的内容。

3.选题时效性

自然地理学是一门与时俱进的学科，所选择的线上教学资源应注重内容的时效性，符合学科发展的基本认识，符合当前的可持续发展理念，符合生态文明的思想，将课程思政的理念融会贯通。

4.内容可互动性

在线上教学中应加强互动性，不能脱离教师的教学组织与管理。这就要求线上教学资源应具有可交互的操作设计，或者在教师的设计指导下实现线上教学资源可评价和可互动的目标。

二、线上资源类型与教学建议

1.慕课产品

目前在主流的在线慕课平台上可以检索到的自然地理学课程（不含部门自然地理学）不少于10门（见表1），如果加上部分高校自有的视频课程平台则数量更多。一些慕课的主讲者也是教材的主要作者，例如，爱课程和超星平台的现代自然地理学主讲人王建教授即为《现代自然地理学》（第2版，高等教育出版社，2010）的主编，学银在线平台的自然地理学主讲人张建明教授是《自然地理学》（第4版，高等教育出版社，2008）的主要编著者之一。这些慕课所用的教材各异，面向的专业也不尽相同，除地理科学外还有环境科学、生态学和农学等其他专业。

表1 部分自然地理学慕课产品

即使是名称同为“自然地理学”的课程，也存在引论型（在未开设部门自然地理学时讲授）、主干型（相当于部门自然地理学）和综合型（在已开设部门自然地理学后再讲授）三大类教学模式，对慕课的使用建议也不尽相同。对引论型的自然地理学，可以建议学生进行慕课的全程学习，但是要注意学生兴趣的培养，不宜对教学内容有过于庞杂的要求，应该使学生对自然地理学的学科结构形成基本的认识，更为深入的知识则会在地貌学、水文学等其他后续课程中学习。对主干型的自然地理学，一般课时设置较多，这时不仅应该对慕课涉及的主要内容进行深入学习，而且应该增强对部门自然地理学相关知识的学习力度，加大学科容量，加深学科内容，扩展学科结构。对综合型的自然地理学，应该从温故知新、查缺补漏的角度审视慕课，学生应该对慕课中所讲授的内容有比较深刻的理解，视野不应再局限于基础知识本身，而应该增强知识的应用。

2.电子读物

电子读物是在线教学资源的重要形式，其内容载体可以是相关专业书目（见表2），也可以是有关期刊文献，特别是综述类文献。推荐专业书目的目的在于扩展地理学科的知识面，加深理解，并思考不同版本教材（特别是国外教材）在内容编排时的意图；推荐期刊论文的目的在于引导学生关注学科发展的动态，了解科学研究以及论文写作的思路。例如，表2列出的《Geosystems：An Introduction to Physical Geography》和《Introducing Physical Geography》都是国际上主流的自然地理学教材，图文并茂、案例丰富，可作为对教材的补充；《自然地理学前沿》和《现代自然地理学理论、方法与进展》反映了当前自然地理学的发展前沿，有助于加深学生对学科发展现状的理解，对未来考研深造的方向选择也有帮助。

表2 推荐的相关专业书目

推荐电子读物时，应注意与教学环节的对应性。因此，可以在设计部分课后作业时引导学生对书籍或论文进行归纳总结，培养学生的批判性思维和逻辑表达能力。例如在引言部分可以设置如下问题：阅读《自然地理学方法》（高等教育出版社，2013），总结自然地理学的主要方法，谈谈对你本科毕业论文选题和本科教学实践的启示；阅读《自然地理学学科体系与发展战略要点》（陈发虎等，地理学报，2021），总结文中自然地理学学科体系与你以往的认识有何异同，谈谈你对该体系的看法。推荐的扩展性读物既与教材存在联系，但是又不同于教材的内容和风格，通过这些材料，学生可以对自然地理学有更加深入和全面的了解。

3.教学视频

教学视频在线上教学中应用广泛，大致可以分为专题片、讲座以及新闻三类（见表3）。第一类主要是与专业领域有关的专题片，很多出自电视媒体，一些微课也可以归为此类。虽然大多数专题片以科学普及为目的，内容浅显，但是提供了比较丰富的动态素材，学生可以通过画面对地貌和水系等形成直观的认识，也有助于理解野外观测、采样、实验室分析等科学研究的主要流程，结合科学家的经历还可以培养科学探索精神。第二类主要指与专业领域有关的讲座报告，其中既有面向大众的科普报告，也有面向科研人员群体的报告，选题广泛，有助于学生了解科学前沿发展。第三类主要是篇幅较短的新闻短片，多为现场实拍场景，可选素材众多，便于播放，可以作为专题片的补充。

表3 教学视频举例

为了将教学视频有效应用于自然地理学教学，可以通过雨课堂等平台将视频推送给学生，并结合教学需求设计相应的问题，学生根据要求在课前、课中或课后观看视频并作答。题目的答案有的直接出自视频，可以观看视频寻找相关细节作答，增加学习兴趣；也有一些题目为主观性试题，视频为学生提供启发并适当延伸，有时还需要进一步查询文献作为答题依据。需要注意的是，所选择的教学视频内容在推送给学生之前应仔细审核，尤其避免出现潜在的图文科学性错误、版图边界错误以及不必要的冗繁内容。

4.虚拟仿真实验

近年来虚拟仿真实验教学资源越来越丰富，除各大学自建的平台外，很多共享平台也汇集了大量的资源可供利用（见表4）。例如，在国家虚拟仿真实验教学课程共享平台上，仅地理科学类就包括26项内容，其他相关学科的实验（如地质类、大气科学类、生物科学类等）也可以选择使用。这些资源中，既有面向部门自然地理学实习的内容（如上海师范大学的青藏高原冻土形成及其影响虚拟仿真实验、武汉大学的南极冰川地理考察虚拟仿真实验等），也有面向野外综合实习的内容（如东北师范大学的东北地区自然地理野外综合实习虚拟仿真实验等）。除疫情因素外，限于实习经费、安全保证、时空局限等因素，很多线下实践活动很难进行，而虚拟仿真实验则提升了实践可能性。

表4 虚拟仿真实验教学资源举例

除专门的虚拟仿真实验教学资源外，也可以灵活运用其他有关资源，特别是在线全景素材。例如，通过一些地质公园的全景素材，学生可以身临其境识别地貌，短时间内完成不同区域的地质地貌观察实验；通过在线参观气象台站的全景素材，可以认识气象观测仪器，理解气象观测场布设的要求；通过博物馆和展览馆的全景素材，可以近距离观察有关实物或模型，解决线下参观时间不足的问题。

在教学实践中，教师可以先在线演示操作，并明确布置相应的教学任务，学生根据要求完成相关操作，对于可以由学生进行探索性操作的内容也应有相应的任务要求。无论是专门的虚拟仿真实验教学项目，还是以全景素材为代表的其他虚拟资源，在用于自然地理学教学时都应注意配备实验报告，注意保存数据，以便实现教学过程的全方位考核。

三、线上教学资源应用方案

这里以西北师范大学地理与环境科学学院的线上教学为例进行介绍。

1.学情分析

自然地理学课程是地理科学国家级一流专业的核心课程，自2001年开始独立开设，2004年被评为甘肃省精品课程。课程属于前文提到的综合型教学模式，在三年级第二学期开设，授课54学时，学生在前置课程中已对地球概论（54学时）、地质学基础（72学时）、气象学与气候学（72学时）、水文学（54学时）、地貌学（54学时）、土壤地理学（54学时）、植物地理学（54学时）等部门自然地理和中国自然地理（54学时）、世界自然地理（54学时）等区域自然地理有较为充分的了解。实际教学应针对培养未来优秀中学师资和卓越基础研究人才的目标，在教材基础上加以提升，注重基础性与前沿性的教学理念、综合性与应用性的教学导向、互动性与参与性的教学需求。其基本教学思路可以概括为以下内容。

（1）温故知新，巩固基础知识。在先修课程的基础上巩固知识，查缺补漏，加深对学科知识的理解。教学内容上，结合联合国政府间气候变化专门委员会第六次气候变化评估报告、中国“双碳”目标、国家生态文明建设与区域环境热点问题，贯彻课程思政理念，关注自然地理学面临的重要科学问题，并吸收新的研究方法，例如将碳卫星、Argo网络、同位素示踪、光释光测年等内容有机地纳入教学。

（2）知识重构，突出圈层作用。在温故知新的基础上，有针对性地开展知识重构，突出主题教学的特色，强调地球表层圈层之间的相互作用。例如，将原本分布在教材各章甚至不同教材中的喀斯特地貌、石笋古气候重建和石漠化防治作为一个完整主题进行教学，将沙尘天气、黄土地貌和黄土高原综合治理作为内在线索进行教学，培养多视角综合解决地理问题的能力。

（3）举一反三，加强案例探究。在温故知新和知识重构的背景下，以案例为依托培养学生综合分析和运用知识的能力，兼顾学科结构和前沿知识，兼顾课本知识与实践应用。案例的分析和设计，既是优秀中学师资的培养要求，也是基础学科拔尖人才所必备的能力，通过大量案例的学习，有助于培养学生的空间思维和自主学习能力，进而提升现代地理科学人才的综合素质。

2.课前预习

学生利用教师推荐的慕课资源，结合课外推荐读物，加深对前置课程中自然地理学知识的理解。教师在课前推送以基础知识为主的习题，掌握学生对每道题的作答情况，诊断学生对知识的掌握程度，针对作答正确率偏低的部分加强指导。根据教学进度，课前适时推送相关视频，学生可以从中了解到溶洞石笋采集及其在古气候研究中的应用、Argo浮标在海洋研究中的应用以及冰川和冻土地貌的实际场景等内容，也可以通过前沿报告获取学科发展动态，培养学术表达能力。

3.课堂互动

课堂教学主要采用长江雨课堂和腾讯会议相结合的方式，经过长期的师生实践，上述模式可以保证教学的顺利进行，且具备回看功能。教师端进行在线直播，学生登录完成签到，授课时可以随机点名、实时连线、推送题目以及课堂讨论，实现师生互动。习题限时作答和投屏可以及时掌握学生情况，避免学生被动听课而缺乏输出的问题。对于部分需要学生展示的环节，还可以邀请学生共享屏幕。

4.课后巩固

课后习题侧重于提升学生的综合素质，作答耗时相对较长，涉及数据资料收集、实验方案设计、案例分析讨论、板图板画、专题地图设计、虚拟仿真实验等方面。例如，通过兰州热岛效应验证实验设计，学生可以将地面气象观测、高空探空观测、遥感反演地面温度等方法联系起来；地震分布专题地图设计，可以锻炼学生收集数据和运用软件处理数据的能力，使学生掌握科学研究的基本思路，为撰写毕业论文提供参考；在线参观中国地质博物馆后，学生可以填写实习报告，并提交相关场景截图；东北地区自然地理野外综合实习虚拟仿真实验可以增强学生对地理环境整体性的认识，实现跨区域实习。

四、结语

通过大量的在线授课实践和意见反馈，师生可以进一步改善交互式体验，充分发挥在线教学的优势，以增强教学效果。自然地理学作为高师地理科学专业的基础课程，应巧妙运用各类在线教学资源，突出学科的内涵和特色，强调综合能力的提升，引导学生思考自然地理学问题，运用技术手段解决自然地理学问题，为培养高水平中学师资和基础研究人才打好基础。