從GeoDesign視角對地理專業環境教育改革的探索

胡 最，劉沛林，鄧運員，鄧美容，劉小燕，鄭文武

（資源環境與旅游管理系 衡陽師范學院，湖南 衡陽 421008）

0 引 言

數字技術的出現深刻地影響和改變了人類社會，人們的生活方式由此也發生了巨大的改變。地理學作為一門古老的學科，在經歷了計量革命之后，在現代數字技術的影響下，重新煥發了新的活力。當今，地理學的研究范式正在全球范圍內發生變革［1］；而且，在虛擬地理環境技術的影響下，虛擬地理空間實體的建模方法正在逐步發展為地理學科學實驗的新方向［2］。地理學在多學科交叉融合與科學技術的驅動下，已經形成了自身獨特的科學語言［3］。近年來，美國科學家倡導并探索了GeoDesign（地理設計）的理論與實踐途徑。從2009年開始，ESRI公司在Redland連續召開了3屆GeoDesign峰會，GeoDesign逐步從理論成果發展為成熟的軟件工具；同時，美國一些大學的地理系開始設置GeoDesign的相關課程。在國內，北京大學和清華大學也已經成立了GeoDesign的相關研究機構。但是，目前在GeoDesign的概念、框架、技術理念、人才培養、課程體系設置等相關研究方面，國內幾乎是一片空白，與國外存在著很大的差距。這對我國高校的地理科學專業建設、高素質復合型地理人才的培養、國民的環境意識培育等都將產生非常不利地影響，未來也會削弱我國的地理信息產業、環境保護相關產業、園林景觀規劃產業等行業的核心競爭力。

地理學在我國高校的專業建設中具有舉足輕重的地位，目前我國約有161所高校設置GIS專業，158所高校設置資源環境與城鄉規劃管理專業［4］。受我國高等教育發展特殊背景的影響，目前的地理學相關專業基本都由地理學、測繪科學、地質學、建筑學等學科發展演變而來，且多數地理學專業的課程體系設置與當前我國經濟社會發展對地理人才的知識結構與技能、環境保護基本素養等能力要求之間存在著較多的矛盾［4］。目前，我國國民經濟的行業體系序列中，國土、城市、區域、資源、環境、交通、人口、國防、房地產、旅游等部門對具有良好的地理科學素養的高素質人才具有較大的需求。因此，探索合理的課程結構體系、建立切合社會需求的人才培養目標、培養具有扎實的環境保護意識和專業素養、且掌握特定的地理信息技能的高素質復合型人才，既是當今地理科學專業辦學改革的應有之義，也是我國高校探索新型地理專業人才培養模式所面臨的最迫切問題。本文試圖結合當今地理學的發展趨勢，探討地理科學類專業在學生環境素養培育模式上所面臨的幾個問題，以期對該專業的環境教育改革提供相關借鑒，并促進我國地理科學專業的人才培養相關改革。

1 GeoDesign的形成

地理學是研究人類發展與地理環境之間相互關系的科學。在人類的文明發展進程中，地理學是促進人地關系認識的質的飛躍的關鍵要素；它經歷了自然語言、地圖學和新一代以空間分析為核心的GIS階段［3］。計算機技術的發展給地理學帶來了全新的挑戰與機遇。當前，全球范圍內面臨著持續增長的人口與日益短缺的自然資源總量之間的矛盾，這成為實現全人類可持續發展的關鍵和核心。地理學緊密地關注這一人類世界的永恒主題，RS、GIS等提供了有益的分析工具，空間分析的方法與理論模型為人類提供了問題求解的分析方法。于是，來自地理學、GIS、RS、城市規劃、景觀設計、環境等多學科的研究人員自發地共同探討如何實現人類活動在規劃之初即實現最佳的環境效益問題，即以最小的環境代價獲取最佳的環境效益但又不至于影響到人類的生存。在這樣的背景下，隨著ESRI公司的有力推動，2009年舉行了第一屆峰會，GeoDesign的概念得以正式提出。盡管目前理論界尚未就GeoDesign的科學概念取得一致，但這絲毫沒有影響到GeoDesign相關研究活動的開展，ESRI在其最新發布的軟件產品中已經部分地集成了具有GeoDesign功能的模塊。

受伊安·麥克哈格的《與自然共設計》的啟迪和斯坦尼茲景觀變化模型的影響，GeoDesign的核心在于將設計的理念引入到GIS系統的框架之中［5］，研究一種可以融景觀規劃和設計、環境影響與評價、過程管理和結果預測于一體的地理規劃設計工具以及所涉及到的相關理論與方法問題。

GeoDesign具有廣闊的理論與實踐應用前景，也必將給我國高校在目前的地理科學類專業的核心課程體系設置、專業辦學模式和人才培養方案等方面帶來巨大的沖擊。尤其值得注意的是，GeoDesign的核心理念就是建立“追求人類活動對環境所造成的破壞或影響程度最小的規劃、設計活動”，這對我國廣大地方院校的地理科學專業開展專業課程設置具有重要的啟示，需要作深入、系統地研究。

2 GeoDesign對地理科學專業的影響

2.1 對學生的知識背景與專業技能提出了更高的要求

地理專業核心課程體系旨在培養學生掌握地理學的基本理論，形成運用地理學思考和解決人文、經濟、社會領域的地理問題的基本技能，鍛煉運用地理學的相關知識和理論進行地理學實習、實驗的基本實踐技能。地理專業的核心課程體系關注學生的地理知識、能力和素質的培養（表1）。GeoDesign借鑒風景園林、環境科學、地理學、規劃學、再生研究及綜合。

表1 某高校地理科學專業的核心課程Tab.1 Key courses for Geophysical of one university

研究等諸多領域的研究成果，采用多學科的綜合研究，用于在地區和全球尺度上通過地理位置和取向的優化來解決突出的問題。顯然，GeoDesign是新興的地理信息科學與景觀規劃設計領域的相關理論、方法融合的結果，關注學生運用GIS技術和地理學原理來評估人類活動所可能產生的影響的方法（圖1）。

可見，地理專業今后需要更加注重拓寬學生的綜合知識視野，拓寬學生的專業知識領域，形成更加系統的復合專業技能。學生在專業知識的學習上要更加注重吸收多學科的知識并內化為自身的綜合技能，掌握新興的GIS、GeoDesign等專業技術并轉化為自身的地理知識創新技能。

圖1 GeoDesign對地理科學專業學生的知識要求Fig.1 GeoDesign puts forward to new challenges of knowledge for students of Geophysical

2.2 對地理專業的人才培養模式提出了變革的要求

目前，我國各類師范類高校大都開設了地理科學專業，且學生的培養目標主要定位為面向基礎教育輸送合格的中學地理教師。長期以來，這種定位為我國的地理專業人才培養作出了巨大的貢獻。但是，隨著現階段我國基礎教育改革的整體推進，這種地理專業人才培養模式的弊端也日漸顯露：（1）由于中學地理師資的相對飽和導致地理專業的畢業學生就業競爭日趨激烈，部分高校的地理專業在招生、專業發展等諸多問題上面臨困境；（2）相對集中的地理學基礎知識的培養模式局限了學生主動學習并掌握地理科學領域的新技術，不利于學生形成創新性較強的能適應現代科學技術發展動態的知識結構，最終影響到學生綜合技能與就業取向；（3）對學生實際動手能力的培養重視不夠充分，很多學生畢業后即使是選擇進一步深造也仍需繼續學習在本科階段就應該學習過的一些技能性、實踐性課程；（4）沒有構建學生的可持續創新的地理科學知識終身素養。這說明了地理專業的整體辦學思路長期沒有得到有效的調整，另一方面也體現了廣大師范類高校的地理科研工作者沒有及時地結合國際地理科學前沿研究領域對地理專業人才培養模式進行深入思考。

GeoDesign是一種統一的、具有較強的空間規劃能力但又不依賴于特定軟件平臺的地理科學整體思維方法，致力于解決復雜環境下的地理設計、分析、建模問題［6］。因而，GeoDesign要求學生具有良好的地理空間思維能力、設計規劃能力、空間分析能力和數字表達能力，這對現有的地理專業人才培養模式也提出了更高的要求（圖2）。

圖2 GeoDesign對地理專業人才能力的要求Fig.2 GeoDesign puts forward to new challenges of capability for students of Geophysical

2.3 要求變革現有的教學方法

目前，我國很多高校都非常重視地理專業的改革，在課程體 系 設 置［4］、課 程 教 學［5－6］、教 材 建 設［7］、教學模式［8］等方面進行了一系列的探索。由于地理科學前沿研究領域的很多科學理論轉換到專業教學領域需要一定的時間；所以，高校地理專業領域的教學改革仍然方興未艾。目前，美國的賓州州立大學、北亞利桑利大學已經開始開設GeoDesign的相關專業，開始正式實施GeoDesign專業的相關教學。這對將GeoDesign納入到我國高校地理專業的教學改革中有著很好的借鑒意義。

GeoDesign是一種全新的地理學空間規劃理論體系，緊密關注人與地理環境之間的相互關系；它所提出的“改變自然，設計自然”的理念更加注重將地理學的理論、知識、方法運用到人類的實踐活動當中。GeoDesign以GIS作為技術支撐，以對空間活動的規劃設計作為目標，對于很多設計過程的中間結果可以在計算機中實現虛擬重現，這樣的特點非常有利于教學過程，學生不但可以觀測到中間過程結果，而且還可以對設計結果進行預測。所以，如何將地理學的理論、案例、實驗方法、實驗結果等有機結合，形成具有地理信息技術新特色的GeoDesign教學模式，這些都是對當前地理專業教學方式的重大挑戰。

3 對地理專業環境教育模式改革的建議

3.1 設置學科交叉融合性強的環境保護核心課程

地理學是一門多學科交叉融合的學科，始終以人地關系作為學科的核心領域。現代地理學融合了地圖學、數學、計算機科學、遙感、自然環境、地球表面過程等諸多學科，隨著人類對地理環境問題認識的深入，其他學科的方法和理論不斷被引入到地理環境保護問題的研究當中。因此，目前我國高校地理專業的核心課程設置中應當突出并強化新興的、綜合性強的、能體現地理學最新理論發展方向的交叉課程的設置，并鼓勵學生選修這類課程，以利于培育學生的環境素養并通過他們促進我國環境保護的宣傳、教育。如地理信息科學是地理學與測繪、計算機等學科融合發展的新興學科，但目前我國很多高校的地理專業一般只開設地理信息系統原理這樣一門較為簡單的課程，而對于其它技術性課程則多數不開設，在環境教育類課程設置中也不注新的學科理念、技術理念等的引入，這非常不利于拓寬學生的知識面。

地理學在科學技術的驅動下不斷發展［3］，形成了很多新的學科和專業，如GIS和GeoDesign。所以，在保證學生掌握必備的地理學基本理論的前提下，應該盡可能地將新興的交叉性強的地理類環境保護相關課程作為地理專業學生的專業必修課程，以利于他們形成更加良好的知識結構。

3.2 加強學生終身地理素養和環境意識的培育

終身地理素養指的是學生能夠掌握與日常工作和生活密切相關的、有用的地理知識和技能，并且能夠形成持續的地理學創新思維和創新能力，即使他們從學校畢業后仍然能夠自主地、不斷地學習新的地理學知識和理論，能夠關注地理學的研究熱點問題。這實際上是地理專業人才培養的真正目標。對于我國高校地理專業的本科階段的學生而言，培養他們形成良好的地理學科學思維方法，掌握必備的地理學軟件分析工具，構建運用計算機進行地理科學實驗的基本方法，這些都是非常必要的，也是必須的。學生一旦掌握了地理學的科學思維方法和基本的地理學研究工具，在今后的工作與學習中，他們就能夠自主地圍繞某一地理科學問題開展相關研究活動，這不但有利于增強地理專業學生的就業競爭力，而且也非常有利于提高我國基礎教育階段的地理師資水平。

當然，對于如何構建學生的終身地理科學素養，既要開展相關評價方法的研究，也要制定切實可行的培養方案和課程方案，更加要求廣大高校的地理學工作者提升自身的研究水平，掌握某些地理科學的前沿研究領域。

3.3 加強學生動手實踐能力的培養

掌握系統的理論基礎知識和較強的實踐動手能力是現代高素質復合型地理人才的必備要素。近年來，歷經多輪地理專業教學改革，我國很多高校的地理專業的主干課程的課時總數都被不同程度的削減。但是，地理學始終是強調實踐動手能力的學科。現在地理專業的實踐動手能力主要由野外實踐、課程實習和畢業論文構成，在評價方式上主要有實驗報告、考察記錄和畢業論文等方式，加之現在很多實驗課程依賴于多媒體教學等方式，實驗課程的開設效果也存在很多的問題。這些在客觀上都導致了地理專業學生的實踐動手能力沒有得到真正的提高，如有的學生甚至連ArcGIS、ERDAS等主流GIS平臺軟件都不能熟練地進行操作。當今地理學走向跨學科交叉發展成為必然的趨勢。因此，GIS技術已經成為地理學研究的必備工具。因此，探索學生的專業實踐動手能力提高的有效途徑顯得尤為重要。以筆者所工作的高校為例，部分科研實力較強的教師結合科研項目的需要，有針對性地給學生提供豐富的地理研究課題，通過指導學生參加大學生科技創新或者課外學術作品競賽、參加“挑戰杯”等多種方式，使得很多有濃厚學術興趣的學生在實踐動手能力方面得到了鍛煉；此外，系部還根據學生的實際情況，指導有興趣的學生成立了“地理信息工作室”、“制圖規劃工作室”等學習團體，開展學科競賽，這些都為強化學生在課外通過自主學習提高實踐動手能力積累了有益的經驗。

我們認為，GeoDesign代表了地理學發展的一種新趨勢，也體現了地理學在數字化時代不斷與其他學科交叉融合的新特點。因此，在這一背景下加強學生的動手能力培養，不但要突出課內時間的有效利用，更要求教師要善于精選科學研究的案例并指導學生從事難度適中的地理學環境問題的科學探究。

4 結 語

GeoDesign是地理學、景觀學、園林規劃學、GIS等多學科交叉融合發展的結果，它的形成將對當今地理專業的教學帶來沖擊。我國高校的地理專業，尤其是地方高師院校的地理專業，如何探索一條既符合當今地理學發展趨勢又符合人才市場需求的、具有特色的地理科學專業改革道路，是擺在廣大高校地理教育工作者面前的一個迫切需要解決的課題。本文從GeoDesign的形成背景及其對地理專業所可能產生的影響角度出發，探討了GeoDesign的發展對當今地理專業環境教育所面臨的幾個基本問題；在此基礎上提出了核心課程設置，學生地理素養的培養，實踐動手能力培養的建議。

現階段，考慮GeoDesign對地理專業學生的環境素養培充的影響，深入探索地理科學專業的環境教育模式改革途徑，極具現實意義與促進地理科學專業發展意義。環境保護是功在當代、利在千秋的大事，而加強對高校學生的環境素養培育則是推行環境教育的重要途徑。因此，我們期待更多的同行專家共同探討并多提寶貴意見，為促進我國廣大地方院校地理專業學生的環境素養培育做出應有的貢獻。

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