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摘要：本文对近二十年虚拟地理环境（VGE）及其相关研究作了较全面的回顾，指出了VGE教学模式存在的问题：内容体系不统一，重点、难点讲述过于简单，缺乏实验实习指导参考书，并介绍了MOOC教学理念和方法的兴起，重点阐述了cMOOC平台的理念和教学模式。基于cMOOC教学模式的优势，对VGE课程教学模式进行探索，初步提出了基于cMOOC技术的VGE平台搭建的思路和主要模块。
关键词：虚拟地理环境；cMOOC；教学模式；平台建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）40-0108-03
虚拟地理环境（Virtual Geography Environment，VGE）的产生源自于3S技术和虚拟现实技术的发展，是由地理学与地理信息科学的学者提出的一个跨学科研究的新方向[1-3]，旨在实现地理环境的模拟分析与表达，提供数字城市、智慧城市运行所需的环境以及信息表达、交互的界面，改变传统的空间认知与数据获取方式。目前，国内理工科院校的地理信息系统专业都把“虚拟地理环境”作为核心课程来开设，对学生的知识构建起着重要的作用。笔者在河南大学环境与规划学院本科生《虚拟地理环境》课程的教学实践过程中发现，《虚拟地理环境》课程设置和教学安排存在着一些突出问题，比如：缺乏统一的教材和教学大纲；教学内容庞杂，体系不统一；重点、难点讲述过于简单和缺乏实验实习指导参考书。
2012年，大规模在线开放课程（Massive Open Online Course，MOOC）作为一种新型在线教育模式闯入人们的视野，给互联网产业及在线学习高等教育带来巨大影响[4]。它的出现将对目前的高等教育产生革命性的影响。MOOC教育模式将改变“高校以教师为中心，以教材为中心，以教室为中心”的被动学习模式，实现了自主化、个性化、网络化、分布知识化的学习模式。鉴于此，本文首先对虚拟地理环境研究的进展和存在问题做了较全面的回顾，之后梳理了cMOOC兴起、发展和平台特点做了介绍。然后基于cMOOC平台的优势，尝试提出基于cMOOC技术的VGE平台搭建思路。
一、VGE课程教学中的问题
20世纪90年代以后，虚拟现实的理论、技术和应用取得了长足的发展。借助虚拟现实技术发展的契机，在互联网、数据库、三维建模和3S技术繁荣的基础上，中国学者提出了构建和应用虚拟地理环境（VGE）的研究方向。之后，中国政府和教育界从高校、研究机构和社会企业等多方面对此技术的发展给予了支持。国家“863”计划和国家自然科学基金会均设立了支持VGE及应用的研究项目。中央和地方政府资助了多项虚拟地理环境基础系统。另外，在国内具有地理学或测绘学背景的重点院校成立了VGE相关的重点实验室和研究创新团队，如北京大学的地球科学虚拟仿真实验教学中心、武汉大学的虚拟现实实验室、中科院遥感所创新团队、南京师范大学设立的虚拟地理环境教育部重点实验室。同时，中科院遥感所、北京大学、武汉大学、香港中文大学等高校和研究机构招收VGE相关研究方向的硕士、博士研究生。另外，一些高校针对地理信息系统专业的本科生，开设了虚拟地理环境的课程，提高了学生虚拟地理环境的开发能力和分析解决地理问题的能力。
笔者在虚拟地理环境课程教学实践中发现，目前国内市面上与虚拟地理环境相关的图书多是针对三维城市、虚拟城市、数码城市项目建设的丛书，虚拟地理环境课程尚无统一教材，导致在高校本科和研究生教学中存在一些突出的问题。
1.内容体系不统一。目前出版的相关教材，如龚建华等人编写的《虚拟地理环境——在线虚拟现实的地理学透视》、朱庆等人编写的《数码城市地理信息系统》等均是基于地理学的视角来研究数字城市图书的。然而，这些图书的内容体系不一，侧重点各不相同。比如，《数码城市地理信息系统》偏重于介绍三维城市建模的问题；《虚拟城市建设原理与方法》的重点在于讲解虚拟城市建设的技术、方法论、建模语言等内容。另外，上述图书中的内容体系逻辑不连贯，繁简叙述不当，对于初次接触虚拟地理环境课程的本科生来讲，显得逻辑不清晰，内容偏难，影响了学生对基本理论的理解和掌握。
2.重点、难点讲述过于简单。例如，虚拟城市数据获取及组织方法，如数据的获取方式仅仅用文字性描述，包括地图数字化、全数字摄影测量、激光扫描测量等，而没有给出每类获取方式的详细数据样例；建模方法也是仅列出几种建模方式，缺少建模方式的实例指导以及适用性分析。
3.缺乏实验实习指导参考书。虚拟地理环境是一门实践性很强的课程，只有通过实习实验，才能加深对基本理论的理解，提高实际应用的能力。然而目前尚无一套与相关教材配套、同步的实习参考书。
鉴于此，亟需改变传统的以教材、教师为中心的教学模式，基于新的技术和教育模式，使学生真正成为课程的主角，充分地调动其积极性和自主性。
二、cMOOC兴起与发展
1.MOOC简介。MOOC（massive open online courses）又称慕课，即大型开放式网络课程，是互联网时代开放教育领域的新型课程模式，具有开放性、大规模、社会化、个性化、自组织、互动性等特点[5]。2007年8月，大卫·怀利首次在犹他州州立大学开设了大型开放式网络课程。课程开设初始，只有5个研究生选修，后来扩展到来自8个国家的50个学生选修。随着该教学模式理念得到认同，世界上一些著名的大学和大公司开始极力推动此项技术和教学模式的发展。比如，2012年美国的顶尖大学陆续设立了网络学习平台并提供了在线免费课程，Coursera、Udacity、edX三大课程提供商的兴起，给更多学生提供了系统学习的可能。2013年2月，新加坡国立大学与美国公司Coursera合作，推出了量子物理学和古典音乐创作的网络课程。国内，2013年中国复旦大学通过与Coursera公司的合作，也陆续开设了共享课程。尤为瞩目的是清华大学与美国在线教育平台edX正式合作，使得清华大学成为亚洲首批加入MOOC的高校之一。MOOC这种新的教学模式、知识共享模式的发展和革新，将促进整个高等教育生态链的变革，使所有大学真正的成为开放大学。目前，MOOCs课程包含以“联通主义与连接性知识”为特点的cMOOC的教学模式和以“行为主义和标准化”为特点的xMOOC的教学模式。其中，cMOOC的教学模式更加注重于自主化学习和学习网络构成，将课程设计者、教学者、学习者和学习资源通过互联网构成一个有机整体，不仅仅关注于浅层次知识传播，更加关注将网络中不同人的思想交流，引发知识创新，使面向批判理解、信息整合、知识构建、迁移运用和问题解决的“深度学习”真正发生。而xMOOC教学模式关注于将商业资本和社会运作模式革新高等教育生态链，使得名校的精品课程通过标准化教学实现教学资源的规模化和全球化。 2.cMOOC平台特点。cMOOC作为一种变革学习方式的方案于2008年被提出，并以乔治·西蒙斯（George Siemens）与斯蒂芬·唐斯（Stephen Downs）合作开设的“联通主义与连接性知识”（Connectivism and Connective Knowledge，CCK08）课程为代表。该模式理念在于强调基于网络环境的联通主义学习理论来阐释和理解网络环境下学习的基本特征，并认为在知识经济和网络时代，人的学习处于一种网络结构中，是一个有针对性获取学习资源，与其他相关人员交流、探讨、学习、吸收、转化、创新知识的过程[6]。基于联通和网络化学习理念的cMOOC教学模式将学习资料的设计者、教学者、学习者和学习资源构成一个有机的整体，更加注重于思想性的非结构化知识的传播、思维能力、动手能力和解决问题的培养，以及团体协作意识和分布式认识，解决问题能力的提升。该教学模式如图1所示，充分发挥了学生的主动性和自主性，浏览下载课程相关内容，主动参与讨论、提问，并完成作业，结业。教师则负责提供课程内容、学习资料、组织讨论、答疑，并对作业打分。
三、基于cMOOC平台的VGE课程教学模式探索
1.基于cMOOC技术的VGE平台分析。高等学校地理专业和测绘专业所开设的虚拟地理环境课程是集理论学习和实践学习于一体的课程。扎实的理论知识和动手能力，对于该课程的学习、理解、掌握、应用至关重要。然而，目前国内虚拟地理环境课程的教学中存在一系列的问题，比如：①尚无统一的教材；②重点、难点讲述过于简单；③缺乏实验实习指导参考书；④缺乏课堂讨论和视频指导。学生按照传统的课堂教学模式学习，缺乏自主性和灵活性，一旦错过教师的课堂讲解将无法完成相关的实践作业。因此，学生急需改变传统的授课模式，希望通过网络了解课程的重点和难点，自主搜索下载其他学校的学习资源，在BBS或者虚拟社区中与教师、同学及他人交流，完成作业和自我测评。因此，本文认为融合cMOOC技术的VGE课程平台应该包括cMOOC网络登录入口、cMOOC课程网络数据库、自主开发的VGE课程资源数据库、管理人员库，如图2所示。
如图2所示，学生用户需要首先注册登录网络的cMOOC平台课程资源库和自主开发的VGE资源库，然后根据课程每次课的具体目标，分别登录系统后，在cMOOC平台课程资源库和自主开发的VGE资源库中，搜索相关的内容，然后进行下载、学习，所有的资源数据的申请和管理均需在管理员的监督管理下进行。
2.基于cMOOC技术的VGE平台建设。依据虚拟地理环境课程教学实践经验，该课程属于理论和实践并重的课程。在课程完成的过程中，需要学生和教师的极力配合。其中教师应当做的工作包括：①构建VGE课程资源库，并提供注册和登录接口；②在学习资源库中提供分章节的课程目标、课件、参考资料、多媒体实验素材、音频影像等各类资料；③构建在线讨论虚拟空间，在教师的主导下，进行多人讨论、互动、提问和答疑；④根据课程中所安排的实践环节要求，安排作业并进行批改评分。
学生在该系统中所要完成的工作包括：①根据VGE课程的要求，注册登录用户；②按照课程进度，从数据库系统中下载相关的学习资料；③认真对待实践作业，主动参加在线讨论学习并提问；④参加在教师主导下的讲座，答疑活动；④利用多种社交媒体工具，比如Second life、网易视频、微博、微信、BBS空间等；⑤完成并提交作业，结业。
因此，基于cMOOC技术的VGE平台建设如图3所示。所有用户进入该系统均需要注册登陆，然后进入同一个系统主界面后分别进入各自的入口（教师入口或者学生入口），完成相应的任务。
基于cMOOC平台的VGE课程教学模式的探索，不仅可以改变此课程教学中存在的问题，增加此课程的针对性、趣味性和实用性，更为包含实践教学和理论教学的技术类课程的改革提供了重要参考。然而，cMOOC的发展还处于探索阶段，究竟哪种实现方式更利于教学仍然是个未知数。因此，面对教育发展的机遇，如何学习和利用cMOOC更新教学理念、方法，重新定位教师在课程中的角色、组织课堂内容、重组课堂管理方式，都是值得深入思考和探索的内容。
参考文献：
[1]龚建华，林珲.虚拟地理环境：在线虚拟现实的地理学透视[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2]林珲，龚建华.论虚拟地理环境[J].测绘学报，2002，（01）：1-6.
[3]林珲，龚建华，施晶晶.从地图到地理信息系统与虚拟地理环境——试论地理学语言的演变[J].地理与地理信息科学，2003，（4）：18-23.
[4]韩锡斌，翟文峰，程建钢.cMOOC与xMOOC的辨证分析及高等教育生态链整合[J].现代远程教育研究，2013，（6）：3-10.
[5]杨海，张乃千，刘珍蓝，胡罡.基于cMOOC和xMOOC的军队院校大学计算机MOOC教学[J].计算机教育，2014，（16）：5-8.
[6]林珲，黄凤茹，闾国年.虚拟地理环境研究的兴起与实验地理学新方向[J].地理学报，2009，（1）：7-20.
关键词：虚拟地理环境；cMOOC；教学模式；平台建设
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）40-0108-03
虚拟地理环境（Virtual Geography Environment，VGE）的产生源自于3S技术和虚拟现实技术的发展，是由地理学与地理信息科学的学者提出的一个跨学科研究的新方向[1-3]，旨在实现地理环境的模拟分析与表达，提供数字城市、智慧城市运行所需的环境以及信息表达、交互的界面，改变传统的空间认知与数据获取方式。目前，国内理工科院校的地理信息系统专业都把“虚拟地理环境”作为核心课程来开设，对学生的知识构建起着重要的作用。笔者在河南大学环境与规划学院本科生《虚拟地理环境》课程的教学实践过程中发现，《虚拟地理环境》课程设置和教学安排存在着一些突出问题，比如：缺乏统一的教材和教学大纲；教学内容庞杂，体系不统一；重点、难点讲述过于简单和缺乏实验实习指导参考书。
2012年，大规模在线开放课程（Massive Open Online Course，MOOC）作为一种新型在线教育模式闯入人们的视野，给互联网产业及在线学习高等教育带来巨大影响[4]。它的出现将对目前的高等教育产生革命性的影响。MOOC教育模式将改变“高校以教师为中心，以教材为中心，以教室为中心”的被动学习模式，实现了自主化、个性化、网络化、分布知识化的学习模式。鉴于此，本文首先对虚拟地理环境研究的进展和存在问题做了较全面的回顾，之后梳理了cMOOC兴起、发展和平台特点做了介绍。然后基于cMOOC平台的优势，尝试提出基于cMOOC技术的VGE平台搭建思路。
一、VGE课程教学中的问题
20世纪90年代以后，虚拟现实的理论、技术和应用取得了长足的发展。借助虚拟现实技术发展的契机，在互联网、数据库、三维建模和3S技术繁荣的基础上，中国学者提出了构建和应用虚拟地理环境（VGE）的研究方向。之后，中国政府和教育界从高校、研究机构和社会企业等多方面对此技术的发展给予了支持。国家“863”计划和国家自然科学基金会均设立了支持VGE及应用的研究项目。中央和地方政府资助了多项虚拟地理环境基础系统。另外，在国内具有地理学或测绘学背景的重点院校成立了VGE相关的重点实验室和研究创新团队，如北京大学的地球科学虚拟仿真实验教学中心、武汉大学的虚拟现实实验室、中科院遥感所创新团队、南京师范大学设立的虚拟地理环境教育部重点实验室。同时，中科院遥感所、北京大学、武汉大学、香港中文大学等高校和研究机构招收VGE相关研究方向的硕士、博士研究生。另外，一些高校针对地理信息系统专业的本科生，开设了虚拟地理环境的课程，提高了学生虚拟地理环境的开发能力和分析解决地理问题的能力。
笔者在虚拟地理环境课程教学实践中发现，目前国内市面上与虚拟地理环境相关的图书多是针对三维城市、虚拟城市、数码城市项目建设的丛书，虚拟地理环境课程尚无统一教材，导致在高校本科和研究生教学中存在一些突出的问题。
1.内容体系不统一。目前出版的相关教材，如龚建华等人编写的《虚拟地理环境——在线虚拟现实的地理学透视》、朱庆等人编写的《数码城市地理信息系统》等均是基于地理学的视角来研究数字城市图书的。然而，这些图书的内容体系不一，侧重点各不相同。比如，《数码城市地理信息系统》偏重于介绍三维城市建模的问题；《虚拟城市建设原理与方法》的重点在于讲解虚拟城市建设的技术、方法论、建模语言等内容。另外，上述图书中的内容体系逻辑不连贯，繁简叙述不当，对于初次接触虚拟地理环境课程的本科生来讲，显得逻辑不清晰，内容偏难，影响了学生对基本理论的理解和掌握。
2.重点、难点讲述过于简单。例如，虚拟城市数据获取及组织方法，如数据的获取方式仅仅用文字性描述，包括地图数字化、全数字摄影测量、激光扫描测量等，而没有给出每类获取方式的详细数据样例；建模方法也是仅列出几种建模方式，缺少建模方式的实例指导以及适用性分析。
3.缺乏实验实习指导参考书。虚拟地理环境是一门实践性很强的课程，只有通过实习实验，才能加深对基本理论的理解，提高实际应用的能力。然而目前尚无一套与相关教材配套、同步的实习参考书。
鉴于此，亟需改变传统的以教材、教师为中心的教学模式，基于新的技术和教育模式，使学生真正成为课程的主角，充分地调动其积极性和自主性。
二、cMOOC兴起与发展
1.MOOC简介。MOOC（massive open online courses）又称慕课，即大型开放式网络课程，是互联网时代开放教育领域的新型课程模式，具有开放性、大规模、社会化、个性化、自组织、互动性等特点[5]。2007年8月，大卫·怀利首次在犹他州州立大学开设了大型开放式网络课程。课程开设初始，只有5个研究生选修，后来扩展到来自8个国家的50个学生选修。随着该教学模式理念得到认同，世界上一些著名的大学和大公司开始极力推动此项技术和教学模式的发展。比如，2012年美国的顶尖大学陆续设立了网络学习平台并提供了在线免费课程，Coursera、Udacity、edX三大课程提供商的兴起，给更多学生提供了系统学习的可能。2013年2月，新加坡国立大学与美国公司Coursera合作，推出了量子物理学和古典音乐创作的网络课程。国内，2013年中国复旦大学通过与Coursera公司的合作，也陆续开设了共享课程。尤为瞩目的是清华大学与美国在线教育平台edX正式合作，使得清华大学成为亚洲首批加入MOOC的高校之一。MOOC这种新的教学模式、知识共享模式的发展和革新，将促进整个高等教育生态链的变革，使所有大学真正的成为开放大学。目前，MOOCs课程包含以“联通主义与连接性知识”为特点的cMOOC的教学模式和以“行为主义和标准化”为特点的xMOOC的教学模式。其中，cMOOC的教学模式更加注重于自主化学习和学习网络构成，将课程设计者、教学者、学习者和学习资源通过互联网构成一个有机整体，不仅仅关注于浅层次知识传播，更加关注将网络中不同人的思想交流，引发知识创新，使面向批判理解、信息整合、知识构建、迁移运用和问题解决的“深度学习”真正发生。而xMOOC教学模式关注于将商业资本和社会运作模式革新高等教育生态链，使得名校的精品课程通过标准化教学实现教学资源的规模化和全球化。 2.cMOOC平台特点。cMOOC作为一种变革学习方式的方案于2008年被提出，并以乔治·西蒙斯（George Siemens）与斯蒂芬·唐斯（Stephen Downs）合作开设的“联通主义与连接性知识”（Connectivism and Connective Knowledge，CCK08）课程为代表。该模式理念在于强调基于网络环境的联通主义学习理论来阐释和理解网络环境下学习的基本特征，并认为在知识经济和网络时代，人的学习处于一种网络结构中，是一个有针对性获取学习资源，与其他相关人员交流、探讨、学习、吸收、转化、创新知识的过程[6]。基于联通和网络化学习理念的cMOOC教学模式将学习资料的设计者、教学者、学习者和学习资源构成一个有机的整体，更加注重于思想性的非结构化知识的传播、思维能力、动手能力和解决问题的培养，以及团体协作意识和分布式认识，解决问题能力的提升。该教学模式如图1所示，充分发挥了学生的主动性和自主性，浏览下载课程相关内容，主动参与讨论、提问，并完成作业，结业。教师则负责提供课程内容、学习资料、组织讨论、答疑，并对作业打分。
三、基于cMOOC平台的VGE课程教学模式探索
1.基于cMOOC技术的VGE平台分析。高等学校地理专业和测绘专业所开设的虚拟地理环境课程是集理论学习和实践学习于一体的课程。扎实的理论知识和动手能力，对于该课程的学习、理解、掌握、应用至关重要。然而，目前国内虚拟地理环境课程的教学中存在一系列的问题，比如：①尚无统一的教材；②重点、难点讲述过于简单；③缺乏实验实习指导参考书；④缺乏课堂讨论和视频指导。学生按照传统的课堂教学模式学习，缺乏自主性和灵活性，一旦错过教师的课堂讲解将无法完成相关的实践作业。因此，学生急需改变传统的授课模式，希望通过网络了解课程的重点和难点，自主搜索下载其他学校的学习资源，在BBS或者虚拟社区中与教师、同学及他人交流，完成作业和自我测评。因此，本文认为融合cMOOC技术的VGE课程平台应该包括cMOOC网络登录入口、cMOOC课程网络数据库、自主开发的VGE课程资源数据库、管理人员库，如图2所示。
如图2所示，学生用户需要首先注册登录网络的cMOOC平台课程资源库和自主开发的VGE资源库，然后根据课程每次课的具体目标，分别登录系统后，在cMOOC平台课程资源库和自主开发的VGE资源库中，搜索相关的内容，然后进行下载、学习，所有的资源数据的申请和管理均需在管理员的监督管理下进行。
2.基于cMOOC技术的VGE平台建设。依据虚拟地理环境课程教学实践经验，该课程属于理论和实践并重的课程。在课程完成的过程中，需要学生和教师的极力配合。其中教师应当做的工作包括：①构建VGE课程资源库，并提供注册和登录接口；②在学习资源库中提供分章节的课程目标、课件、参考资料、多媒体实验素材、音频影像等各类资料；③构建在线讨论虚拟空间，在教师的主导下，进行多人讨论、互动、提问和答疑；④根据课程中所安排的实践环节要求，安排作业并进行批改评分。
学生在该系统中所要完成的工作包括：①根据VGE课程的要求，注册登录用户；②按照课程进度，从数据库系统中下载相关的学习资料；③认真对待实践作业，主动参加在线讨论学习并提问；④参加在教师主导下的讲座，答疑活动；④利用多种社交媒体工具，比如Second life、网易视频、微博、微信、BBS空间等；⑤完成并提交作业，结业。
因此，基于cMOOC技术的VGE平台建设如图3所示。所有用户进入该系统均需要注册登陆，然后进入同一个系统主界面后分别进入各自的入口（教师入口或者学生入口），完成相应的任务。
基于cMOOC平台的VGE课程教学模式的探索，不仅可以改变此课程教学中存在的问题，增加此课程的针对性、趣味性和实用性，更为包含实践教学和理论教学的技术类课程的改革提供了重要参考。然而，cMOOC的发展还处于探索阶段，究竟哪种实现方式更利于教学仍然是个未知数。因此，面对教育发展的机遇，如何学习和利用cMOOC更新教学理念、方法，重新定位教师在课程中的角色、组织课堂内容、重组课堂管理方式，都是值得深入思考和探索的内容。
参考文献：
[1]龚建华，林珲.虚拟地理环境：在线虚拟现实的地理学透视[M].北京：高等教育出版社，2001.
[2]林珲，龚建华.论虚拟地理环境[J].测绘学报，2002，（01）：1-6.
[3]林珲，龚建华，施晶晶.从地图到地理信息系统与虚拟地理环境——试论地理学语言的演变[J].地理与地理信息科学，2003，（4）：18-23.
[4]韩锡斌，翟文峰，程建钢.cMOOC与xMOOC的辨证分析及高等教育生态链整合[J].现代远程教育研究，2013，（6）：3-10.
[5]杨海，张乃千，刘珍蓝，胡罡.基于cMOOC和xMOOC的军队院校大学计算机MOOC教学[J].计算机教育，2014，（16）：5-8.
[6]林珲，黄凤茹，闾国年.虚拟地理环境研究的兴起与实验地理学新方向[J].地理学报，2009，（1）：7-20.