MOOCAP背景下“地质学基础”课程教学的调查与思考

刘 婷，武 珺，冯怀英

1.安徽工业经济职业技术学院 地质与建筑工程学院，安徽 合肥 230051；2.中国地质大学（北京）地球科学与资源学院，北京 100083；3.合肥锦绣中学，安徽 合肥 230601

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》明确提出：“深入推进高中课程改革，创造条件开设丰富多彩的选修课，为学生提供更多选择，充分利用信息技术对教育发展具有革命性影响”[1]。在此倡导下，国内的一些大学和高中对大学先修课进行了积极的探索，慕课大学先修课（Massive Open Online Courses-Chinese Advanced Placement，简称MOOCAP）已然成为我国高中教育人才培养体制改革的热点和重要切入点。大学先修课程作为普通高中课程体系的重要组成部分，不仅担负着高中与大学课程衔接的“桥梁”作用，而且也是建设特色高中和丰富课程体系的有益尝试[2-3]。“地质学基础”课程是资源开发与测绘大类非地学专业重要的通识课程，且与地理学关系密切，可作为大学先修课程供高中生学习，符合现今普通高中多样化发展、学校课程丰富性建设的教育改革要求。

调查选取安徽工业经济职业技术学院开设“地质学基础”课程的学生以及合肥锦绣中学高二学生进行调研。安徽工业经济职业技术学院作为安徽省自然资源厅和安徽省地矿局共建的高等院校，地质学做为特色学科，“地质学基础”课程在资源开发与测绘大类各个专业均有开设。合肥锦绣中学作为安徽名校之一，以“做精致教育、办伟大学校”为己任，2017年开始进行特尖生培养，成果显著，2018年应届高三毕业生一本达线率达51%，至今还尚未开设相关的MOOCAP课程。本次调查分别对两所学校学生进行问卷分类调查，共发放调查问卷270份，收回有效卷267份，有效率均达98%。通过对两所学校学生的观察与调研，分析“地质学基础”MOOCAP开展的可行性以及存在的困难。结合课程课堂授课以及MOOC视频线上授课的特点，对“地质学基础”先修课“互联网+教学”模式进行探索，希望能更好地推动普通高中多样化发展，促进高中与大学的衔接，为发现与培养专业范围内有相关学科特长、创新潜质的人才提供新型选拔途径。

一、学生学习MOOCAP的可行性分析

1． MOOCAP开设的必要性

调研显示无论是大学生还是高中生，都认为在高中开设MOOCAP是必要的，83%的学生表示愿意参加MOOCAP的学习。在合肥锦绣高中参与调研学生中有38%表示自己有精力选修MOOCAP，其中85%以上为成绩排名在班级前15%的学生，说明有不少同学是希望能够选修MOOCAP进行学习的。此外，两所学校学生有86%认为选修MOOCAP课程可以开拓学术视野（图1）；81%认为可以激发自己的学习潜力和学习兴趣；此外还有不少学生选择了可以让自己从被动接受提高到自主学习，以及减小了通过自主招生的难度等。目前安徽省分类自主招生主要有笔试和面试两个部分，其中专业知识方面主要以面试为主，学生通过“地质学基础”MOOCAP学习，将具备一定的专业基础知识，很容易在自主招生面试过程中脱颖而出。

图1 选修MOOCAP课程的理由的调查情况

2．“地质学基础”MOOCAP的感兴趣程度

“地质学基础”课程与地理学的关系密切，它是以地球科学理论为知识框架，以构建科学的地学思维方法为核心，具有较强的逻辑性与科学性，其“将今论古”独特的地学思维方式将开阔学生的眼界，拓宽其思维方式，在增进学生对地球认识的同时，提升其科学创造力。调研结果显示合肥锦绣中学高中生48%表示自己希望能学习“地质学基础”MOOCAP，认为学习该门课能开阔其视野，使其感受地球魅力，提高对地球认知水平。75%安徽工业经济职业技术大学生表示自己希望能在高中时学习“地质学基础”MOOCAP，认为通过地质学知识的学习既能使其感受地球科学的独特魅力，提高对地球认知水平，又能够对其专业知识的学习有所帮助，比如矿物独特的形态和结构形成五彩斑斓的宝石对宝玉石鉴定与加工专业的同学至关重要；岩石的形成和地质构造对建筑材料和地基基础的影响及对建筑工程技术专业的同学显得尤为重要；还有对地质灾害与防治、测量工程、工程造价、安全工程等专业都有着一定的作用。在“对于所学的地质学知识是否对您的专业知识的学习有所帮助”这道开放题中，词频分析情况如图2所示。

图2 地质学知识对专业知识学习的帮助词云图

二、“地质学基础”MOOCAP学习时存在的困难和问题

1．学习时间和精力有限

当前大学先修课发展存在较多困难，学生疑虑颇多，畏难情绪较严重，如学生在发展兴趣的同时，能不能处理好课堂学习与课后学习的关系、额外的学习是否会让其压力过大等问题[4-5]。对大学在校生调查“你觉得进行CAP课程学习时，会遇到哪些困难?”，显示困难主要集中在学习时间紧张，时间和精力不够用（83%），课堂内容过难、过多（69%），缺乏教师课下辅导（41%）等问题（图3）。对合肥锦绣中学高中生调研结果也显示有76%的学生表示自己没有精力同时选修一门以上的大学先修课程，认为额外学习会对其当前的高中学习造成压力，仅18%的学生认为其有时间和精力去学习MOOCAP，而18%的同学中有85%是学习成绩在班级前15%的同学，还有6%左右的同学表示自己不确定。

2．课堂内容过难且过多

前人研究表明“地质学基础”课程具有：（1）内容宽广。地质学是研究地球的科学，主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律[6]，在解决自然科学理论问题的过程中，以及指导人们找寻矿产资源、能源、水资源以及和自然灾害做斗争并维护人类健康的实践中均具有重大意义[7]。（2）理论性、实践性强。地质学是一门理论性和实践性都很强的科学，除了需要正常的课堂教学环节，室内实验教学和野外实习教学也是地质学教学中不可缺少的重要环节，是培养学生动手能力、分析问题和解决问题能力的一种锻炼[8]。调研表明有69%的学生认为自己学科基础不够，课堂内容过难、过多，又缺乏教师课下辅导答疑，担心自己学不好（图3）。

图3 MOOCAP发展存在的困难

三、MOOCAP背景下“地质学基础”教学模式的探索

在信息化时代，课堂上课不再是学生们获取知识的唯一途径，他们的学习方式、思维方式的多样性与现行的课堂教学模式产生了很大矛盾，“地质学基础”以MOOC的形式进行教学将会部分缓解这种矛盾，使学生由被动的学习转变为主动的学习。其次，“地质学基础”作为MOOCAP是提供给那些“学有余力”并对地质学具有强烈兴趣爱好的高中生，激发其个性潜能，极大满足其多样化发展的目的。然而，鉴于高中生的学识水平和精力，怎样在有限的时间里让他们掌握“地质学基础”的基本知识，同时培养他们的地学思维能力和科学创造力等是较大的挑战。因此，笔者结合MOOCAP课程特点从课程内容、教学内容、教学方法和教学过程等方面对MOOCAP背景下“地质学基础”的教学模式进行探讨。

1．课程内容知识点化、碎片化

“地质学基础”作为一门通识课程、先修课程，其学习对象是非地质专业学生或高中生，鉴于其有限的地学知识水平和精力，故对授课内容进行梳理、简化，根据不同模块内容将课程内容知识点化、碎片化（表1）。MOOC每一节课时间以5～15分钟为宜，个体独立，时间虽短但内容完整，满足那些对地质学具有强烈兴趣爱好且学有余力的同学进行学习。

表1 “地质学基础”各个模块知识点

2．教学内容科普化、通俗化

“地质学基础”作为一门通识课程、先修课程，地质学知识点的掌握不是首要的教学目标，所以在教学内容中把身边的自然现象和地质理论联系起来[9]，将会大大提高教学效果。例如讲到地球的圈层结构（图4）时，我们可以用鸡蛋来形容，蛋壳、蛋白和蛋黄分别代表着地壳、地幔和地核，虽然地壳只是非常薄的一层（33km），但是人类迄今达到最深的地方才12.3km，即俄罗斯科拉半岛的超深钻。再比如讲到河流侵蚀作用的时候就可以用地质学观点解释“三十年河东，三十年河西”这句谚语所表述的地貌特征。另外讲到对矿物的肉眼鉴定，地质学家根据中医学家的“望闻问切”，提出“看掂刻敲”的鉴定步骤，使学生在学习的过程中体会到乐趣和价值。

图4 地球的圈层结构示意图

3．教学方法多样化

（1）在线上讨论区布置一些灵活题型。①在线观看视频并写出相关地质现象和地质过程，如不同类型火山喷发视频（宁静是或爆发式喷发），其所代表的岩浆性质分别是基性或是酸性，并分析其原因；②观察一张图片或动画，分析并解释该地质现象发生的原因，如长江三峡西陵峡“牛肝马肺”景点，部分岩石突出于周围岩石的原因；③布置一个主题，如“为什么说碳酸盐岩在工程建设和旅游事业中有着重要意义？”教师不定期进行线上教学和交流，在教学中应以地学思维方法和时空观教育为主，单纯的知识积累为辅[8]。不断引导学生回答或解决这些问题，促使学生积极主动思考问题而不是被动接受，培养学生的独立思考能力和创新思维能力。

（2）在课程内容里添加学习视频。学习地质学要建立起独特的时空观[6]，时间上要突破人文史的年、月、日等时间观念，以百万年（Ma）来计时，空间上从宏观（地球、山系、海洋等）到微观（矿物晶体内部结构等），研究领域十分宽广，因此有必要适当增加有关地球、自然、资源、灾害等方面的纪录片。如讲到地球概况时，可观看地球起源（The origin of the Earth）BBC纪录片，了解地球是如何形成并演化成现今的样子。讲到断层构造时，可观看地球起源之圣安德烈斯断层（San Andreas Fault，地球表面最长和最活跃的断层之一），1906年旧金山大地震（里氏规模为7.8）正是由该断层带的地壳运动引起的，帮助学生直观理解理论知识。

（3）在PPT课件中插入大量动画，以立体直观的动态演示更形象生动地使学生理解各种概念，激发学生对该课程的学习积极性和乐趣。比如角度不整合这一概念，如果仅仅给出一张图片（图5），学生理解会比较吃力，而如果是以动画的形式呈现（地壳下降，接受沉积→岩层褶皱隆起，遭受剥蚀→地壳再次下降，接受新的沉积），抽象的概念将变得形象具体、生动活泼的实物[10]，教学效果将会事半功倍。

图5 角度不整合

4． 教学过程智能化

（1）“地质学基础”MOOC视频的制作和运行。MOOCAP的开展和实践需要有较高质量的MOOC课程做基础和保障[11]。“地质学基础”MOOC已在安徽省e会学网络课程学习中心上线并运行，在该学习平台可以进行在线学习、互动、作业、考试等教学环节，做到课程知识点化、学习可重复且无时空限制、可线上互动等内容。该学习平台也将建立统一认证系统，实现省内高校MOOC课程学分认证，做到优质课程资源的共享，这为MOOCAP的建设和管理奠定了实践基础，为高中生在大学认证学分提供了政策支撑。

（2）信息化课堂教学（智慧课堂）。①在教学PPT中添加一些问题，学生回答完问题看到答案解析后再学习后续章节内容，可及时查看学生知识巩固程度。②在平台上添加一些常见矿物、岩石标本的直播讲解视频，直播设置为可回看，学生学习时可在下方进行讨论。

综合以上，笔者提出“地质学基础”MOOCAP新型教学模式（图6），有效解决了怎样在有限的时间里让他们掌握“地质学基础”的基本知识，同时培养他们的地学思维能力和科学创造力，激发其个性潜能，极大满足其多样化发展，为以后的大学专业选择甚至职业生涯做好准备。

图6 MOOCAP背景下“地质学基础”教学模式

四、结论

蔡元培先生认为“知教育者，与其守成法，毋宁尚自然，与其求划一，毋宁展个性”，强调个性自由发展，反对注入式，填鸭式的教学。“地质学基础”课程以MOOCAP的方式提供给对地质学感兴趣的高中生学习，将增进其对地球认识并有效提升其科学创造力，能让其提前明确奋斗方向，为将来理性选择大学专业奠定基础，并使其成长为满足社会和国家需要的创新人才。但作为新生事物的MOOCAP，当前我国尚未形成国家标准的MOOCAP体系，其与招生制度改革的结合点还在探索中，部分大学和高中正在积极尝试中。相信不久的将来，大学和高中之间将普遍实现MOOCAP课程学分认证，建立我国高中与大学教育衔接新模式，“让会飞的孩子先飞起来，让能飞的孩子飞得更高”。