《计量地理学》分段式教学探讨

2014-03-19史卫东洪保麟

华北科技学院学报 2014年4期

赵春，史卫东，洪保麟

(1.泰山学院，山东泰安 271021;2.华北科技学院，北京东燕郊 101601)

0 引言

计量地理学(Quantitative Geography)，是20世纪50年代末期以来发展起来的现代地理学的方法论学科，是将数学和电子计算机技术应用于地理学的一门新兴学科。早在20世纪80年代中期，这门课程就被教育部教学指导委员会列为我国综合性大学和高等师范院校地理学专业本科生的必修课。我院为2003级首届地理科学本科专业学生开设了《计量地理学》，至2011年本科教学计划修改前，此课程一直作为地理科学本科专业的学科必修主干课程，以课堂教学为主、实验教学为辅。新的本科教学计划将此课程定为实验课，课程性质发生本质性的转变，这为今后的教学提出了改革要求。

1 《计量地理学》课程改革背景

新教学计划将《计量地理学》由过去课堂讲授为主的专业主干课修定为实验课，既体现了加强大学生综合实践能力的教育观念的转变，同时也是学科自身发展的必然。

1.1 计量地理学向地理计算的发展

传统意义上的计量地理学源于20世纪60年代初期的计量运动，是地理学研究方法和手段上的革命，其实质是用现代数学方法和计算机，运用模型和模拟，使地理学的理论精确化，计算快速化，从传统的定性分析向定性和定量分析相结合过渡;并且从量变的关系中，总结地理事物的普遍性、区域性和理论性。主要承担地理学理论定量分析的任务，通过数学的方法定量地分析、验证、预测地理现象的发展和区域差异，是地理学研究的方法之一。

到了20世纪90年代，计量地理学开始向地理计算(Geo－computation)方向发展。将现代地理科学理论与数学模型、计算方法及3S技术结合在一起，以高性能计算机与网络计算环境为支撑，从理论与实证两个方面，针对“整体性”和“大容量”数据所表征的复杂地理问题，进行多角度、全方位综合研究的方法论体系［1］。作为方法论体系，其内容已经不再是几种数学方法和原理所能概括，因此对于这样一个学科的本科阶段教学，其教学内容及手段应相应做出调整:传统的计量地理学教学是以教师课堂讲授为主，主要讲授地理学应用的传统数学方法的原理、数学计算和方法应用;作为方法论体系的现代计量地理学的教学，应以讲授计量地理思想提高学生自我选择、学习、应用数学方法为主，不是让学生掌握几种数学方法而是掌握学习应用数学方法的技能，提高自我学习应用数学方法的能力，以实践为主、讲授为辅，锻炼提高学生的主动学习能力。

1.2 实践实验硬件设备的发展

计量地理学是数学方法和电子计算机技术的结合，其发展依赖于电子计算机硬件和软件的提高。20世纪80年代中后期，计量地理学进入大学本科教学时期，由于当时计算机硬件设备的紧缺，加之计算机硬件本身的运算速度有限，没有相应成熟的软件支持，本科学生很难接触到计算机，更无法运用电子计算机进行课程实践。课程实践以计算器计算为唯一手段，学生用较高档计算器进行数字的演算处理地理数据，完成数学方法的验证。

进入20世纪中后期到21世纪初，计算机逐渐在大学普及，大学生都能接触到并掌握简单的计算机语言，能进行简单的编程。计量地理学的实践主要是运动计算机进行数字演算，并进行计算程序调试，运用所调试程序进行简单的数学方法的验证。

如今不仅高校普及较高速度的计算机硬件设备，而且随着计算机技术的发展，各种专业软件日渐成熟。学生的课程实践已经不再是数字的演算和简单计算机语言程序的调试，学生可以运用现成的软件进行地理数据的处理和数学的方法的验证及应用。学生需要掌握的只是数学方法的原理、应用及相应软件的运行。当然计量地理学所涉及的专业软件较多，不可能掌握全部软件的使用，因此在课程教学中，重点是提高学生的能力，让学生学会选择软件、学会学习软件、学会运用软件。能力的提高只靠课堂讲授是很难做到的，要让学生在教师的引导下，在实践中逐步自主培养获得。

1.3 大学生教育观念的变化

进入21世纪，中国的大学阶段教育，已由精英教育向大众教育转化。对当代的大学生的要求已由专业理论的掌握更多向专业技能的掌握转变，更多的是提高综合能力。

《计量地理学》由讲授课向实践课的转变正是学生能力提高的教学尝试。

2 课程性质转变的认知理论

《计量地理学》课程由讲授向实践课程性质的转变，是基于思维认知理论的一种教学尝试，是有理论支撑的实践过程。

2.1 传统讲授课程的认知理论

传统的讲授授课，是“填鸭式”的教学过程，学生的思维认知是被动，思维认知活动呈现单向流动性［2］。教师课堂讲授抽象的知识点学生听记，实验课验证讲授的知识点，最后通过考试和评测来完成整个教学过程。在此过程中，学生在课堂获得知觉信息源，在教师的讲授过程中完成知觉信息的整合认知，并在最后的考试评测过程中完成对知觉信息的思维再现［3］。

这一过程只是知识点的转存再现过程，学生无选择的被动接受，虽然增长了专业理论知识，但获取知识的能力提高有限，而且在这一过程中学生易出现知识认知疲劳，教学效果明显不足。

2.2 实践课程的认知理论

根据心理学家对思维活动的系统研究，学习过程思维认知活动可以用下图表示。从图1中可以看出，感觉——知觉——思维——行为——感觉，是一个循环的认知过程，在这一过程中学生需要通过实践来验证重组信息，通过实践学生不仅获得了知识，而且通过不断的循环得到了能力的提升。

图1 学习过程思维认知活动流程(学习过程学习思维认知过程)［2］

鉴于这一理论认识，计量地理学作为实践性很强的课程，其教学应采用启发式和体验式教学，以学生自主应用学习为主，教师指导为辅进行［4］。

3 计量地理学教学内容

在教学大纲的要求下，选用徐建华主编、高等教育出版社出版的《计量地理学》2006年1月第1版为教材。计量地理学的教学内容共分10章内容:第1章的绪论，简单地概述计量地理学的产生发展、发展动态、方法体系和应用方面;第2章介绍了计量地理学研究中最为基础的地理数据及其采集与预处理方法;第3章为传统计量地理学的主要内容，即经典统计分析方法，包括相关分析、回归分析、时间序列分析、系统聚类分析、主成分分析、趋势面分析和马尔可夫预测方法;第4章为空间统计分析的方法介绍和讨论;第5章和第6章分别为解决确定型地理决策问题的基本运筹方法，即线性规划、多目标规划;第7章讲述了投入产出分析及其在地理学中的应用;第8章介绍和讨论的是一种非结构化的战略决策分析方法，即AHP决策分析法及其应用;第9章是两类随机型地理决策分析方法，即风险型和非确定型决策分析方法;第10章运用图论的方法解决地理网络分析问题。

大纲要求学生掌握主要方法的原理、计算机实现及其应用。对其中的数学演算过程，因现在学生的数学基础不足以手工完成，必须借助计算机来完成，学生只需对计算机运算结果能够进行分析即可。