1. 引言
教育是强国建设、民族复兴之基。党的十八大以来，我们坚持把教育作为国之大计、党之大计，全面贯彻党的教育方针，做出深入实施科教兴国战略、加快教育现代化的重大决策，确立到2035年建成教育强国的奋斗目标。国家的强大源于人才，人才的成就源于教育。作为培养人才的高地，高等教育必须坚守“立德树人”的核心使命，全面更新教学方法，提倡启发式思维、探究式学习、参与式互动和合作式进步，加强实践能力、合作能力和创新能力的培养。利用现代技术，应加快推动人才培养模式的改革，促进规模化教育与个性化培养的深度融合，实现从关注人的发展到全员、全过程、全方位的发展，是中国高等教育现代化的关键路径之一[1]。
高等教育人才的培养质量提升依赖于教育品质的增进，其中课程构建和教师的教学能力是关键因素[2]。然而，当前高校教学中存在若干问题，例如课堂教学环节如引导、互动、解答疑惑、总结、补充和提升亟需加强；教学方法和手段应与时俱进，与科技发展同步；传统的课堂知识传授和有限的拓展无法满足新时代学生对知识的渴求。总体而言，高校课堂教学面临的瓶颈问题——学什么、能学到什么、学得怎么样、教什么、怎样教？怎样设计课堂教学、怎样补充课堂教学、怎样提升课堂教学的效果？高等教育教学理念、教学方式、课程资源建设等方面亟需加强和提升[3]。
地理学是一门涵盖广泛的学科，致力于研究地球表面的自然和人文现象。它综合了自然科学与社会科学的理论和方法，旨在深入分析这些现象的分布、起源和演变规律，为人类的可持续发展提供坚实的科学基础。在快速发展的现代社会背景下，地理教学对于培养学生的全球视野、环境意识、空间认知能力以及信息技术能力，服务国家战略和增强社会责任感具有显著的价值。然而，传统的地理学教学方法往往过分侧重于知识的灌输，忽视了学生作为学习主体的主动性和实践性，这使得学生在学习过程中往往缺乏主动探索和创新思维。为了应对这一挑战，本研究尝试设计适合地理学的BOPPPS和PBL混合式教学框架，并通过实际案例来探索其在地理学教学的应用，旨在通过科学的教学设计，激发学生的学习兴趣，培养学生的自主学习和问题解决能力，综合提升地理学素养。
2. BOPPPS和SPOC教学的现状分析
2.1. BOPPPS教学框架
BOPPPS框架起源于北美，是一种强调教学互动和反思的闭环反馈课程设计模式，已被全球众多高校和教育机构采纳[4]。该框架将教学过程细分为六个阶段：导入(Bridge-in)、目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)和总结(Summary)。与传统教学方法相比，BOPPPS更侧重于明确的教学目标和互动性教学过程，特别强调参与式学习，突出学生的主动参与，并注重教学效果的即时反馈与反思。该框架有助于指导和优化课堂教学设计，为课堂实施提供清晰的指导。其与翻转课堂的“以学生为中心”的理念相契合，但也有其独特之处。BOPPPS模式更专注于课堂教学设计，通过划分清晰、相互衔接且互补的环节，有效激发和引导学生学习，加深对知识的理解和应用。因此，结合BOPPPS模式和翻转课堂的教学方法与技巧，可以最大化课堂教学效果。
2.2. PBL教学方式
PBL (problem-based learning)教学法，亦即“基于问题式学习”或“以问题为导向的自主学习模式”，是一种以问题为核心的学习模式[5]。在PBL模式中，学生通过小组合作参与问题研究的整个过程，在探究、发现和解决问题的过程中实现自主学习[6]。这种教学方式与传统教学方法的主要区别在于其以问题为导向，以学生为中心，而非传统的以教师为中心，以教师的课堂讲授为主导。该方法能够激发学生的求知欲和学习动力，同时培养学生的团队合作和创新能力。
2.3. 研究现状
在中国知网以“高校课堂教学”为主题搜索(检索日期2024年10月15日)，出现频率最高的前20个关键词是翻转课堂类、教学改革、模式、方法类主题词(图1)。可见，当前高校课堂教学注重于教学模式的创新、教学改革探索、教学质量的有效提升，而翻转课堂模式的应用是有效的实现途径，也是当前关注的热点[7]。
再以课堂教学方法为关键词搜索，出现频率最高的关键词是教学改革、教学素养、教学质量、数学等，PBL是其中唯一的具体教学方法类关键词(图2)。从课堂教学方法关键词共线矩阵分析结果来看，PBL与教学策略的共线度为2008，与教学改革的共线度为546 (图3)。PBL是教学改革形式的关注点和热点，也是行之有效的方法。再以BOPPPS和PBL为关键词搜索，表明近年来两个教学模式均呈增加趋势(图4、图5)。
基于此，结合课程和学生特点，深度贯彻“以学生为中心”的教学理念，弥补BOPPPS和PBL两种模式的不足，深度融合各自优势，以地理学的专业核心课程——气象学与气候学为例，设计BOPPPS + PBL混合式教学框架。
3. 融合BOPPPS和PBL框架的地理学教学设计
3.1. 教学设计的总体思路和目标
通过BOPPPS指导优化课堂教学设计，对课堂具体实施给出明确划分。在此基础上，充分利用SPOC教学模式，分析前期教学质量数据和进度，准备上课内容，并采用授课视频、在线评价、课后视频深度学习和辅导，从而实现课堂教学结构清晰、节奏明确、质量凸显的新型教学模式。
探讨由课堂教学转向融合教学，由“教会、会学”转向“想学、享学”，由有限时空转向无限时空，由知识教授转向展示体悟，由合作学习转向学习合作，由主导学习转向协助学习，由教学应用转向学习应用，充分发挥学生在学习过程中的主动性和积极性，培养学生的学习能力、实践能力和创新能力。
Figure 1. Keyword frequency in university classroom teaching
图1. 高校课堂教学关键词词频
Figure 2. Keyword frequency of classroom teaching methods
图2. 课堂教学方法关键词词频
Figure 3. Co-occurrence matrix of keywords related to flipped classroom
图3. 翻转课堂关键词共线矩阵
Figure 4. Annual publication count of articles related to BOPPPS keywords
图4. BOPPPS关键词年度发文数量
Figure 5. Annual publication count of articles related to PBL keywords
图5. PBL关键词年度发文数量
3.2. 以气象学与气候学(大气降水)为例的教学设计
3.2.1. 基于BOPPPS模式的课堂教学框架设计
基于BOPPPS模式重新构建课堂教学环节：
① 目标环节分析学生，帮助教师设计哪些内容更适合课前活动，哪些内容适合课堂教学。具体设计为：蒸发和凝结的影响因素、云和雾的特征、类型、形成过程为前导式内容，适合引发学生学习兴趣；降水的形成过程、降水类型、分布等重点和难点内容适合课堂教学；人工降水为课后应用，适合课后自学。
② 前测环节，针对翻转课堂课前知识学习安排，督促学生进行有效自主学习并帮助教师依据学生学习基础，调整后期学习内容深度和进度。具体设计为：测试学生对水汽压、饱和水汽压的概念、相关关系；水汽凝结的判断、表征等内容的掌握情况。基于此，及时调整课程教学侧重点和进度。
③ 在翻转课堂的交互教学中，设计并提出富有吸引力的问题或情境，唤起学生的求知欲和学习动力。这些问题或情境应紧密联系现实生活，能够让学生感受到所学知识与现实世界的紧密联系，激发学生学习兴趣，对引例分析导出目标后帮助学生明确完成学习后应达到的要求和水平。具体设计为：引导学生分享见过的漂亮的云、雨滴、雾等天气现象；播放人工降雨纪录片，展示大气降水的形成过程、人工影响云雨作业，吸引学生产生兴趣，导入新课。
④ 参与式学习环节，学生开展合作学习，进行全方位参与，促进学生思考分析问题，培养学习主动性，同时了解学生学习中问题，进行个性化指导，引导学生积极参与。
⑤ 后测环节，完成考核评价，督促学生复习，帮助教师和学生了解学习效果，进而师生共同反思。利用雨课堂进行在线测验，并布置思考作业，考察学生对课程重点知识的掌握程度，及时调整教学思路和方法。
⑥ 总结环节，对整个教学过程进行分析，找出需要完善的环节，优化教学过程，进而提升教学效果和质量。
3.2.2. 基于PBL教学方法的教学补充
设计以问题为导向的自主学习模式，环节包括：
① 前测问题
在翻转课堂的前测环节，教师明确告知学生学习的目标以及即将讲授的内容。学生通过在线教学平台和其他资源渠道自主学习相关知识，对相关问题进行深入的探索和解答。
前测问题设计为：温度对饱和水汽压有何影响？有何意义？蒸发面特征或性质对饱和水汽压的影响？
② 引入式问题
在翻转课堂的引入环节，针对本课程内容，教师提出本节课程需要解决的科学问题。帮助学生抓住课程的核心内容，带着问题开始课程学习。
引导性问题导入问题设计为：饱和水汽压的影响因素和大小的判断标准，以及水汽迁移原理、过程是什么？降水形成条件、机制和过程？
③ 课中讨论问题
在翻转课堂的交互教学环节，教师引入相关的学术问题，学生通过分组参与问题研究的全过程，在探究、发现和解决问题过程中完成自主性学习，从而加深对课程内容的理解、丰富学术视野、增强学习兴趣。并引导学生进行小组讨论和分享讨论成果。教师监督课堂活动，评估学生的学习表现，并与学生进行互动交流。
讨论问题设计为：从降水的形成机制，探讨宁夏干旱半干旱区气候的形成和特征；从降水类型的差异视角，探讨宁夏降水的主要类型及其成因；宁夏干旱灾害的特征、形成过程、影响。
④ 课后反思问题
在翻转课堂的后测环节，教师针对课堂知识的重点、难点知识引入课后思考题，并以此完成课后作业。帮助学生巩固和深化对知识点的理解，同时为翻转课堂的总结环节提供依据。
后测问题设计为：冰晶效应的形成过程及其意义是什么？为什么在混合云中有水汽转移现象，对云滴有何影响？降水形成的条件是什么？为什么要进行人工降水？方法和原理是什么？水汽发生凝结现象的实现过程？按照成因降水的类型及异同？全球降水带在地球上的分布及成因？雾、云与霾有何不同？
4. 总结
将BOPPPS和PBL框架融合应用于地理学教学模式中，构建出适合于地理学的混合式教学框架。这种融合BOPPPS和PBL框架的地理学教学模式不仅增强课堂的互动性，还提高学生的参与度。同时，能够迅速收集学生的学习反馈，帮助教师灵活调整教学方法，从而更有效地实现教学目标。此外，这种模式还培养学生的自主学习、合作学习、探究学习的能力，让不同基础的学生均能在一次次的合作和展示中吸收课堂知识，实现由表及里的学习深化。最终实现理论与实践相结合的教学目标，培养学生成为具备地理素养和实践能力的复合型人才。
基金项目
宁夏大学研究生教育教学改革与创新能力提升项目(2024年“双一流”研究生优质课程建设项目)。