O2O教学模式是将网络教学与课堂教学有机结合的一种新型教学模式,具有增强学生自主学习能力、促进知识拓展等优势,逐渐在教学实践中被广泛应用。区域认知能力是高中地理核心素养的基础,也是提升高中地理核心素养的关键,因此,加强高中生区域认知能力的培养至关重要。在阅读大量文献、咨询相关专家和一线教师的基础上,围绕O2O教学模式应用现状和区域认知能力培养设计调查问卷。以山东省聊城市冠县实验高级中学为例,开展O2O教学模式应用现状调研,并对区域认知能力培养现状进行分析,结果发现:(1)O2O教学模式在学习主动性、学习兴趣、个性化学习和知识拓展等方面比传统教学模式更具优势。其中,O2O教学模式在知识理解掌握、团队合作及沟通交流能力方面的促进作用更为明显,得到了教师与学生的认可。对学生来说,最明显的优势是学习自由,不受时间、空间限制;其次是激发学生学习兴趣,拓宽知识面;最后是提高网络操作技能,随时随地与教师、学生交流。对教师而言,促进教学相长优势最明显;其次是拓展教学时空,提升网络操作技能;最后是构建和谐师生关系。(2)O2O教学模式给学生带来了一些问题,其中学生认为该教学模式最大弊端是网络操作不熟练引起的学习效率低下;其次是学习易受不良网站信息干扰;最后是更容易发生作业拷贝现象与花费更多时间查资料,增加学习负担。教师认为学生受网络信息干扰对该教学模式的抑制作用最大;其次是作业抄袭和网络操作不熟练;再次是因耗费时间查阅资料而增加学生学习负担。线上回复不及时、软硬件操作不熟练、教学内容整理困难和占用更多休息时间也会依次影响教师O2O教学。影响O2O教学模式推广应用最主要因素是教师传统教学观念难以转变,其次是网络技术操作不熟练及学校经费不足、软硬件投入不够,再次是学生难以适应新教学模式。(3)针对O2O教学模式在教学中存在的不足,从学校、教师、学生、家长等角度提出了加大经费投入、加强网络监管、组织网络教学培训、加强思想引导和监督等改进对策,并运用该教学模式提升学生区域认知能力。(4)基于问卷调查的分析结果和提出的改进对策,从区域位置、区域特征、区域差异与联系、区域发展等方面对人教版高中地理必修三《荒漠化的防治——以我国西北地区为例》进行O2O教学模式案例设计。