趙 春，史衛(wèi)東，洪保麟

(1.泰山學(xué)院，山東泰安 271021;2.華北科技學(xué)院，北京東燕郊 101601)

0 引言

計量地理學(xué)(Quantitative Geography)，是20世紀(jì)50年代末期以來發(fā)展起來的現(xiàn)代地理學(xué)的方法論學(xué)科，是將數(shù)學(xué)和電子計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于地理學(xué)的一門新興學(xué)科。早在20世紀(jì)80年代中期，這門課程就被教育部教學(xué)指導(dǎo)委員會列為我國綜合性大學(xué)和高等師范院校地理學(xué)專業(yè)本科生的必修課。我院為2003級首屆地理科學(xué)本科專業(yè)學(xué)生開設(shè)了《計量地理學(xué)》，至2011年本科教學(xué)計劃修改前，此課程一直作為地理科學(xué)本科專業(yè)的學(xué)科必修主干課程，以課堂教學(xué)為主、實驗教學(xué)為輔。新的本科教學(xué)計劃將此課程定為實驗課，課程性質(zhì)發(fā)生本質(zhì)性的轉(zhuǎn)變，這為今后的教學(xué)提出了改革要求。

1 《計量地理學(xué)》課程改革背景

新教學(xué)計劃將《計量地理學(xué)》由過去課堂講授為主的專業(yè)主干課修定為實驗課，既體現(xiàn)了加強(qiáng)大學(xué)生綜合實踐能力的教育觀念的轉(zhuǎn)變，同時也是學(xué)科自身發(fā)展的必然。

1.1 計量地理學(xué)向地理計算的發(fā)展

傳統(tǒng)意義上的計量地理學(xué)源于20世紀(jì)60年代初期的計量運(yùn)動，是地理學(xué)研究方法和手段上的革命，其實質(zhì)是用現(xiàn)代數(shù)學(xué)方法和計算機(jī)，運(yùn)用模型和模擬，使地理學(xué)的理論精確化，計算快速化，從傳統(tǒng)的定性分析向定性和定量分析相結(jié)合過渡;并且從量變的關(guān)系中，總結(jié)地理事物的普遍性、區(qū)域性和理論性。主要承擔(dān)地理學(xué)理論定量分析的任務(wù)，通過數(shù)學(xué)的方法定量地分析、驗證、預(yù)測地理現(xiàn)象的發(fā)展和區(qū)域差異，是地理學(xué)研究的方法之一。

到了20世紀(jì)90年代，計量地理學(xué)開始向地理計算(Geo－computation)方向發(fā)展。將現(xiàn)代地理科學(xué)理論與數(shù)學(xué)模型、計算方法及3S技術(shù)結(jié)合在一起，以高性能計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)計算環(huán)境為支撐，從理論與實證兩個方面，針對“整體性”和“大容量”數(shù)據(jù)所表征的復(fù)雜地理問題，進(jìn)行多角度、全方位綜合研究的方法論體系［1］。作為方法論體系，其內(nèi)容已經(jīng)不再是幾種數(shù)學(xué)方法和原理所能概括，因此對于這樣一個學(xué)科的本科階段教學(xué)，其教學(xué)內(nèi)容及手段應(yīng)相應(yīng)做出調(diào)整:傳統(tǒng)的計量地理學(xué)教學(xué)是以教師課堂講授為主，主要講授地理學(xué)應(yīng)用的傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法的原理、數(shù)學(xué)計算和方法應(yīng)用;作為方法論體系的現(xiàn)代計量地理學(xué)的教學(xué)，應(yīng)以講授計量地理思想提高學(xué)生自我選擇、學(xué)習(xí)、應(yīng)用數(shù)學(xué)方法為主，不是讓學(xué)生掌握幾種數(shù)學(xué)方法而是掌握學(xué)習(xí)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法的技能，提高自我學(xué)習(xí)應(yīng)用數(shù)學(xué)方法的能力，以實踐為主、講授為輔，鍛煉提高學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力。

1.2 實踐實驗硬件設(shè)備的發(fā)展

計量地理學(xué)是數(shù)學(xué)方法和電子計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，其發(fā)展依賴于電子計算機(jī)硬件和軟件的提高。20世紀(jì)80年代中后期，計量地理學(xué)進(jìn)入大學(xué)本科教學(xué)時期，由于當(dāng)時計算機(jī)硬件設(shè)備的緊缺，加之計算機(jī)硬件本身的運(yùn)算速度有限，沒有相應(yīng)成熟的軟件支持，本科學(xué)生很難接觸到計算機(jī)，更無法運(yùn)用電子計算機(jī)進(jìn)行課程實踐。課程實踐以計算器計算為唯一手段，學(xué)生用較高檔計算器進(jìn)行數(shù)字的演算處理地理數(shù)據(jù)，完成數(shù)學(xué)方法的驗證。

進(jìn)入20世紀(jì)中后期到21世紀(jì)初，計算機(jī)逐漸在大學(xué)普及，大學(xué)生都能接觸到并掌握簡單的計算機(jī)語言，能進(jìn)行簡單的編程。計量地理學(xué)的實踐主要是運(yùn)動計算機(jī)進(jìn)行數(shù)字演算，并進(jìn)行計算程序調(diào)試，運(yùn)用所調(diào)試程序進(jìn)行簡單的數(shù)學(xué)方法的驗證。

如今不僅高校普及較高速度的計算機(jī)硬件設(shè)備，而且隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種專業(yè)軟件日漸成熟。學(xué)生的課程實踐已經(jīng)不再是數(shù)字的演算和簡單計算機(jī)語言程序的調(diào)試，學(xué)生可以運(yùn)用現(xiàn)成的軟件進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的處理和數(shù)學(xué)的方法的驗證及應(yīng)用。學(xué)生需要掌握的只是數(shù)學(xué)方法的原理、應(yīng)用及相應(yīng)軟件的運(yùn)行。當(dāng)然計量地理學(xué)所涉及的專業(yè)軟件較多，不可能掌握全部軟件的使用，因此在課程教學(xué)中，重點是提高學(xué)生的能力，讓學(xué)生學(xué)會選擇軟件、學(xué)會學(xué)習(xí)軟件、學(xué)會運(yùn)用軟件。能力的提高只靠課堂講授是很難做到的，要讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，在實踐中逐步自主培養(yǎng)獲得。

1.3 大學(xué)生教育觀念的變化

進(jìn)入21世紀(jì)，中國的大學(xué)階段教育，已由精英教育向大眾教育轉(zhuǎn)化。對當(dāng)代的大學(xué)生的要求已由專業(yè)理論的掌握更多向?qū)I(yè)技能的掌握轉(zhuǎn)變，更多的是提高綜合能力。

《計量地理學(xué)》由講授課向?qū)嵺`課的轉(zhuǎn)變正是學(xué)生能力提高的教學(xué)嘗試。

2 課程性質(zhì)轉(zhuǎn)變的認(rèn)知理論

《計量地理學(xué)》課程由講授向?qū)嵺`課程性質(zhì)的轉(zhuǎn)變，是基于思維認(rèn)知理論的一種教學(xué)嘗試，是有理論支撐的實踐過程。

2.1 傳統(tǒng)講授課程的認(rèn)知理論

傳統(tǒng)的講授授課，是“填鴨式”的教學(xué)過程，學(xué)生的思維認(rèn)知是被動，思維認(rèn)知活動呈現(xiàn)單向流動性［2］。教師課堂講授抽象的知識點學(xué)生聽記，實驗課驗證講授的知識點，最后通過考試和評測來完成整個教學(xué)過程。在此過程中，學(xué)生在課堂獲得知覺信息源，在教師的講授過程中完成知覺信息的整合認(rèn)知，并在最后的考試評測過程中完成對知覺信息的思維再現(xiàn)［3］。

這一過程只是知識點的轉(zhuǎn)存再現(xiàn)過程，學(xué)生無選擇的被動接受，雖然增長了專業(yè)理論知識，但獲取知識的能力提高有限，而且在這一過程中學(xué)生易出現(xiàn)知識認(rèn)知疲勞，教學(xué)效果明顯不足。

2.2 實踐課程的認(rèn)知理論

根據(jù)心理學(xué)家對思維活動的系統(tǒng)研究，學(xué)習(xí)過程思維認(rèn)知活動可以用下圖表示。從圖1中可以看出，感覺——知覺——思維——行為——感覺，是一個循環(huán)的認(rèn)知過程，在這一過程中學(xué)生需要通過實踐來驗證重組信息，通過實踐學(xué)生不僅獲得了知識，而且通過不斷的循環(huán)得到了能力的提升。

圖1 學(xué)習(xí)過程思維認(rèn)知活動流程(學(xué)習(xí)過程 學(xué)習(xí)思維認(rèn)知過程)［2］

鑒于這一理論認(rèn)識，計量地理學(xué)作為實踐性很強(qiáng)的課程，其教學(xué)應(yīng)采用啟發(fā)式和體驗式教學(xué)，以學(xué)生自主應(yīng)用學(xué)習(xí)為主，教師指導(dǎo)為輔進(jìn)行［4］。

3 計量地理學(xué)教學(xué)內(nèi)容

在教學(xué)大綱的要求下，選用徐建華主編、高等教育出版社出版的《計量地理學(xué)》2006年1月第1版為教材。計量地理學(xué)的教學(xué)內(nèi)容共分10章內(nèi)容:第1章的緒論，簡單地概述計量地理學(xué)的產(chǎn)生發(fā)展、發(fā)展動態(tài)、方法體系和應(yīng)用方面;第2章介紹了計量地理學(xué)研究中最為基礎(chǔ)的地理數(shù)據(jù)及其采集與預(yù)處理方法;第3章為傳統(tǒng)計量地理學(xué)的主要內(nèi)容，即經(jīng)典統(tǒng)計分析方法，包括相關(guān)分析、回歸分析、時間序列分析、系統(tǒng)聚類分析、主成分分析、趨勢面分析和馬爾可夫預(yù)測方法;第4章為空間統(tǒng)計分析的方法介紹和討論;第5章和第6章分別為解決確定型地理決策問題的基本運(yùn)籌方法，即線性規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃;第7章講述了投入產(chǎn)出分析及其在地理學(xué)中的應(yīng)用;第8章介紹和討論的是一種非結(jié)構(gòu)化的戰(zhàn)略決策分析方法，即AHP決策分析法及其應(yīng)用;第9章是兩類隨機(jī)型地理決策分析方法，即風(fēng)險型和非確定型決策分析方法;第10章運(yùn)用圖論的方法解決地理網(wǎng)絡(luò)分析問題。

大綱要求學(xué)生掌握主要方法的原理、計算機(jī)實現(xiàn)及其應(yīng)用。對其中的數(shù)學(xué)演算過程，因現(xiàn)在學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不足以手工完成，必須借助計算機(jī)來完成，學(xué)生只需對計算機(jī)運(yùn)算結(jié)果能夠進(jìn)行分析即可。

4 課程改革設(shè)計

基于以上的認(rèn)識，我們對計量地理學(xué)的實踐化教學(xué)擬進(jìn)行如下分段式教學(xué);

4.1 講授——驗證學(xué)習(xí)階段

第一、二章內(nèi)容，由于學(xué)生剛剛接觸計量地理學(xué)，以教師講授為主，學(xué)生上機(jī)學(xué)習(xí)excel并進(jìn)行數(shù)字驗證學(xué)習(xí)。

教師以傳統(tǒng)授課方式，講授學(xué)科緒論內(nèi)容及數(shù)據(jù)的預(yù)處理方法，并詳細(xì)講授上機(jī)實習(xí)所用excel軟件及數(shù)據(jù)處理的實現(xiàn)方法。學(xué)生上機(jī)在熟悉excel的基礎(chǔ)上，對教材所涉及的數(shù)據(jù)處理過程進(jìn)行驗證［5］。

4.2 啟發(fā)——引導(dǎo)學(xué)習(xí)階段

第三章在教師啟發(fā)式講授地理學(xué)中的經(jīng)典統(tǒng)計分析方法的原理及結(jié)果分析的前提下，引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)使用SPSS統(tǒng)計軟件，完成經(jīng)典統(tǒng)計方法的實現(xiàn)。

本課程所涉及統(tǒng)計學(xué)經(jīng)典方法較多，本階段的教學(xué)應(yīng)循序漸進(jìn)。具體統(tǒng)計方法原理的講授由繁至簡，引領(lǐng)學(xué)生從聽講逐漸到自學(xué)轉(zhuǎn)變;使用SPSS上機(jī)實現(xiàn)，亦逐漸由教師講解向?qū)W生自學(xué)轉(zhuǎn)變。

4.3 指導(dǎo)——自主學(xué)習(xí)階段

第四到七章內(nèi)容，以學(xué)生自學(xué)為主，教師指導(dǎo)為輔，學(xué)生自主學(xué)習(xí)認(rèn)識Lindo、Matlab、ArcGIS、GAS等軟件，實現(xiàn)地理空間統(tǒng)計分析、線性規(guī)劃、多目標(biāo)規(guī)劃、投入——產(chǎn)出規(guī)劃等學(xué)習(xí)內(nèi)容。在此過程中，教師對學(xué)生不僅進(jìn)行知識的指導(dǎo)，同時加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo)，以實現(xiàn)學(xué)生真正的自主學(xué)習(xí)。

4.4 評測——互助教學(xué)階段

第八到十章內(nèi)容，則針對師范學(xué)生的要求，學(xué)生分組進(jìn)行教學(xué)，教師予以評測。對于三章的學(xué)習(xí)內(nèi)容，分為六個學(xué)習(xí)問題，學(xué)生亦分六組，每組一個問題，進(jìn)行組內(nèi)合作學(xué)習(xí)、備課、講解。以組為單位教師進(jìn)行評講并給出成績。分組合作，即考查了學(xué)生的自學(xué)能力，也展現(xiàn)了學(xué)生的講授能力，同時提高學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力［6］。

4.5 綜合應(yīng)用階段

學(xué)期終期，以現(xiàn)實地理研究問題，由學(xué)生自主選擇數(shù)學(xué)方法完成地理問題的全過程研究分析。

此階段的實現(xiàn)，可以使學(xué)生學(xué)以至用。以本課程所學(xué)的研究方法，真正應(yīng)用到現(xiàn)實研究中，從而為學(xué)生今后的學(xué)科研究打下基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

本文所提出的課程設(shè)計，是基于《計量地理學(xué)》學(xué)科發(fā)展和現(xiàn)階段大學(xué)教育改革而進(jìn)行的一次有益探討。雖然有其理論基礎(chǔ)，但現(xiàn)實的課程進(jìn)行中，必會有許多探討中未能涉及到的問題出現(xiàn)，因而需要在實踐中不斷總結(jié)完善。

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［2］ 劉志勇，張興國，杜春蘭，李霞.建筑史體驗式教學(xué)法研究——重慶大學(xué)外國建筑史課程教改實驗報告［J］.高等建筑教育，2011，20(3):11－12.

［3］ 張寶林，朱莉，周晶，韓也，李清威.大學(xué)物理實驗課程教學(xué)改革的新途徑［J］.長春大學(xué)學(xué)報，1999，9(5):14－16.

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