本科計量地理學課程的“問題-方法-問題”教學模式探討*

胡碧松 張涵玥 曾秀萍 郭劍

（江西師范大學地理與環境學院，江西南昌330022）

本科計量地理學課程的“問題-方法-問題”教學模式探討*

胡碧松 張涵玥 曾秀萍 郭劍

（江西師范大學地理與環境學院，江西南昌330022）

通過課程教學調查與改革嘗試，總結當前《計量地理學》課程教學中存在的內容多課時少、學生數學基礎不足、知識背景存在專業差異性、教學方法陳舊、考核方式單一、實踐教學環節薄弱等問題，將方法主導模式轉向問題主導模式，提出基于“問題-方法-問題”模式的教學理念，從知識體系、教學結構、教學方式、實踐教學環節、考核方式等方面對《計量地理學》課程教學改革進行了探討。

“問題-方法-問題”模式；計量地理學；課程教學

作為一門典型的方法論學科，自上世紀50年代開始，計量地理學（Quantitative Geography）隨著應用數學、計算機科學等的迅速發展而取得了廣泛的應用，使得地理學研究從定性描述逐步走向定量分析的階段。計量地理學在生產實踐中的顯著效益和未來發展的廣闊前景都引起了廣大地理工作者的重視，地理學領域開始迫切要求普及、推廣和使用計量地理學知識。教育部教學指導委員會在上世紀80年代已將計量地理學列為綜合性大學與高等師范院校地理學專業本科生的必修課程，逐步誕生了一系列計量地理學相關教材［1-4］。目前北京大學、北京師范大學、華東師范大學等國內大量高校針對自然地理、人文地理、地理信息科學等地理學專業本科生與研究生教學，均在專業主干課程中設置了《計量地理學》相關課程。文章就作者從事多年《計量地理學》教學的經驗與體會，對地理學專業本科計量地理學教學中存在問題進行淺析，并以問題為主導的教學模式對課程進行教學改革，以期使得該課程教學能夠體現方法論學科的特點并適應地理學專業人才的培養。

一、計量地理學教學存在問題

我院將《計量地理學》作為地理科學（師范類）、地理信息科學兩個本科生專業的主干課程，設置了48個理論教學課時。我們從2014年至2016年連續對三屆本科生進行計量地理學課程的教學調查與改革實踐，總結出當前該課程教學存在的若干問題。

（一）學生數學基礎知識不足，課時偏少而教學內容較多

《計量地理學》課程涵蓋了統計學、概率論、矩陣理論、運籌學、圖論、模糊數學、控制理論、復雜系統等大量應用數學相關領域，原則上要求學生在掌握其它專業基礎課的前提下，進一步掌握計量地理學的基本原理和研究方法，培養學生運用方法綜合分析解決地理問題的能力。但根據問卷調查結果，61.74％的學生反映數學基礎知識嚴重不足，造成課程中的一些數學概念無法充分理解與掌握，85.98％的學生認為應該開設微積分、線性代數、概率論與數理統計的前期基礎課。同時，采用的教材［4］涉及教學內容繁多，在有限的課時內無法完成所有教學內容，僅有37.88％的學生認為目前48課時較為恰當，而44.32％的學生認為課時遠遠不足。其中41.67％的學生希望增加至64課時，10.98％的學生甚至希望增加至96課時。

（二）學生知識背景與教學內容要求不符，存在顯著專業差異性

以我院為例，《計量地理學》是地理科學（師范類）、地理信息科學兩個專業的主干課程，但兩個專業學生的知識背景有著較大差別。其中，地理科學專業學生有著較好的自然地理學（地質、地貌、水溫、氣象氣候、土壤、植物等）、人文地理學、經濟地理學等學科基礎，但缺乏充足的前期數學基礎，同時對于軟件應用與技術實踐較為生疏；地理信息科學專業學生的數學基礎較好，技術實踐與程序設計能力較好，但缺乏扎實的地理學基礎知識。另外，兩個專業學生對于課程內容的需求也存在較大差異，比如規劃與決策方法對于地理科學專業學生未來從事土地規劃、經濟地理等方面的研究有著很大幫助，但對地理信息科學專業學生而言缺乏足夠的應用需求。盡管62.88％的學生對教材較為滿意，71.59％的學生認為教學選用的數學方法非常有用，但其中地理科學專業學生的比例明顯偏高。

（三）教學方法陳舊、教學效果較差

目前主流的《計量地理學》教材大綱與傳統的課程教學方式保持著較為陳舊單一模式，以方法為授課主導，先介紹某種計量地理方法的基本原理與分析推導過程，再運用例題來講解分析該方法具體求解問題的過程，最后選擇性地介紹該方法的實踐手段。此類教學模式有著顯著缺陷與限制，包括以方法為主導的課程教學模式沒有突出地理學專業的分析解決地理問題的本質特征；容易與應用數學專業的某些主干課程的教學內容與模式形成一定相似度，既無法突顯地理學專業本質也難以與其它地理學專業課程有效結合；計量地理學涵蓋了多個學科的大量方法，以方法為主導進行教學則難以覆蓋所有學科與所有計量方法，在課時局限前提下難以形成完備的教學體系并突出教學的側重點；針對地理學專業學生，從枯燥深奧的計量方法的基本原理與推導分析過程開始進入課程教學，極其容易造成學生的接受度、關注度和興趣度的持續下降，從而大大降低課程教學的質量與效果。

（四）考核方式單一、實踐教學環節薄弱

《計量地理學》課程的傳統教學考核方式仍然是以試卷筆試為主，實踐操作僅作為考查內容且分值比例較小。與重理論輕實踐的教材與教學方式類似，這種考核方式容易造成學生在學習過程中陷入枯燥乏味的公式推導與理論記憶中，學習興趣大幅降低甚至對課程產生畏懼情緒。在我們的調查中，85.61％的學生傾向于考試與考核結合的方式，88.64％的學生希望課程能有實踐類課外作業，甚至42.80％的學生希望嘗試解決實際問題的綜合實踐類型大作業。由于課時的嚴重匱乏，在教學過程中難以兼顧理論講授與實踐教學，學生較多只能在課外自主去嘗試Excel、SPSS、Matlab等各類軟件工具。實踐教學環節薄弱容易造成學生對于理論知識掌握不夠而對于實踐應用又產生畏懼。在我們的調查中，76.52％的學生希望能夠有實踐教學的輔導材料，且基本集中在Excel與SPSS的實踐應用上；26.52％的學生期望實踐與理論教學的課時比例達到1:1，23.48％的學生甚至期望這個比例達到2:1。

二、“問題-方法-問題”教學模式

針對上述計量地理學教學中的若干存在問題，已有許多學者提出了不同的教學改革思路與措施，比如將地理學思維的培養融入至計量地理學課程教學中［5］；綜合提問式、討論式、案例分析式、啟發式等多種形式進行課程教學［6］；從地理計算角度進行計量地理學教學設計［7］；基于學習思維認知理論來構建分段式課程教學方案［8］；以實踐為主弱化理論講授來進行實踐課程教學［9］。國際上教學研究早已將教學模式的側重點由傳統的“知識”和“方法”轉向了新型的“問題”，由“問題”來驅動教師的教學模式和學生的學習過程。我們按照基于問題的學習方法（Problem-Based Learning）的理念，采用“問題-方法-問題”模式來進行《計量地理學》課程教學改革的探索與實踐，其主要思想如下：

（1）從一個地理“問題”出發，引發學生自主探索思考解決該問題的思路；

（2）然后引出解決該問題的一種或多種計量“方法”，進而在介紹方法的基礎理論知識時，側重于探討這些方法能夠解決這個地理問題的原理；

（3）接著在初步掌握這些“方法”的前提下，引導學生進行發散性思維鍛煉，拓展這些方法能夠分析并解決的其它多個地理“問題”，并引導學生進行深層研究性思考，如同一地理“問題”采用不同計量“方法”來解決的差異性與適用性、同一計量“方法”解決多個地理“問題”的擴展性與不同效果等；

（4）最后引導學生自主選擇個性化研究主題，在“問題-方法-問題”模式的訓練基礎上，強調引導學生進行“問題引導方法、方法再拓展問題”的思維鍛煉，進一步提高學生綜合分析解決地理問題的能力。

三、教學改革措施與方法

以我院為例，在2014年至2016年的《計量地理學》課程教學中，我們基于“問題-方法-問題”模式進行了以下若干教學改革措施的嘗試與實施，取得了一定的效果。

（一）優化計量地理學課程的教學結構與知識體系

按照“問題-方法-問題”模式重新組織課程教學結構與知識體系，將傳統的方法主導模式改良為“問題引導方法”、“方法擴展問題”的新型思路，對課程結構框架進行重整優化，使教學內容與其它地理專業課程有著更緊密的結合，更好地體現地理學專業特點。

考慮地理科學與地理信息科學兩個專業的不同特點，考慮普適性、接受度與應用范圍等要求，綜合選擇適合地理學應用分析的計量方法，分別制定相應的教學內容。如針對地理科學專業學生，選擇地理數據預處理方法、經典統計分析方法、空間統計分析初步、規劃方法、決策方法等作為主要教學內容；針對地理信息科學專業學生，選擇地理數據預處理方法、經典統計分析方法、地統計分析、地理網絡分析等作為主要教學內容。

以體現地理學專業特征及與其它專業課程緊密結合為原則，構思選擇科學合理的地理問題作為教學驅動。緊密結合地理學研究前沿，設計運用多種計量方法所能解決的地理學綜合問題。考慮問題、方法、問題之間的有效串聯與發散性耦合，設計邏輯緊密和結構合理的教學方案。

（二）以“問題”與“方法”的串聯模式來組織教學方式

通過“一個問題引出多個方法，多個方法引出更多問題”的思路，以“問題”與“方法”的串聯模式來組織整個計量地理學課程的教學大綱，采用特定邏輯關系將各項教學內容進行串聯，如可以按照“探索地理要素相關程度”、“發掘要素之間量化關系”、“時間尺度上回歸”、及“空間尺度上回歸”的邏輯思路，將相關分析、回歸分析、時間序列分析、趨勢面分析四種統計方法進行串聯講解。

在具體每個計量地理方法的講解過程中，仍然以問題解決作為驅動主導，通過引入問題進行案例分析與講解，使學生理解該方法的目的與用途、基本原理、主要計算步驟、適用條件、注意事項、應用領域等內容，同時引導學生主動思考并探索該方法能夠解決的其它應用問題。在我們的調查中，71.21％的學生認為以方法為主導的傳統教學模式的效果較差，而85.99％的學生認為在講授計量地理方法的概念、原理、計算步驟、應用實例的過程中，這種問題串聯講解方式的效果非常好。

計量地理學課程中涉及到大量的數學知識，在講解時應盡量避免過于抽象枯燥的數學概念使得學生產生抵觸情緒。因此我們在教學方式上盡量采用形象生動的日常實例來解釋抽象的數學概念，傾向于應用計量方法解決實際問題的教學理念。在我們的調查中，89.77％的學生認為用日常實例來解釋數學概念的方式效果非常好，能夠有效幫助對數學概念與原理的理解與掌握，依據應用方法解決問題的理念能夠提高對于方法實踐的興趣與積極性，有助于培養學生的自主探索能力。

（三）增強學生對實踐內容的投入程度，體現教師的宏觀實踐指導功能

考慮當前48課時的限制，在現階段教學安排中設置實踐教學課時并不合理。基于突出計量地理學課程實踐教學環節的原則，我們采取的是充分加強學生對于實踐教學內容的積極性與主動投入，重點突出教師的疑問解答與實踐指導功能。針對用計量方法解決實際問題設計大量案例，在課堂教學中通過問題分解、理論講解、操作演示、分析解釋等方式，讓學生對于計量方法的技術實踐有著初步印象，對自主學習與嘗試計量方法的實踐應用產生主動興趣。

教師的教學工作不再完全體現在課程組織與知識傳遞，而是側重于教案設計、教學組織、發散思維引導、師生互動、個性化指導、創新能力培養等。在實踐教學中，教師不再僅是一名軟件操作演示人員或實踐操作答疑者，而要構思選擇科學合理的地理問題作為實踐教學驅動，結合地理學研究前沿設計運用多種計量方法所能解決的地理學綜合問題，考慮問題、方法、問題之間的有效串聯與發散性耦合，設計邏輯緊密和結構合理的實踐教學方案。

將地理問題驅動方式引入實踐教學，可以讓學生克服對于枯燥計量方法基本原理的恐懼感與排斥心理，從形象直接的地理問題入手可充分調動學生對于問題的積極探索與思考，從而增強學生對后續計量方法的主動興趣與投入程度。在我們的調查中，91.29％的學生認為這種遵循問題求解方式去進行實踐教學具有非常好的效果，85.98％的學生表示在課外有較大興趣去主動學習各種計量方法的技術實踐，通過對實際問題求解的過程可以進一步加強對理論知識的理解與掌握。

（四）制定靈活的考核制度，提高學生自主探索能力，增強學生創新性思維

傳統計量地理學課程考核是以平時作業、期末考試作為主要依據，為充分體現對學生綜合能力的培養，我們制定了靈活的考核制度，將考核側重點轉向于對專業知識的全面組合與拓展能力、對計量方法的靈活發散性綜合運用、以及解決地理學綜合問題的研究性創新能力。采用期末考試、習題作業、實驗報告、課程設計、大作業、拓展競賽、學術課題等多種形式相結合的考核方式，將期末考試與習題作業的考核方式降低至小比重，突出其它能夠表現學生實踐應用技能與發散性創新思維的考核方式。

考慮專業差異性，針對地理科學專業的學生，實踐考核方式可以是軟件應用的實驗報告、應用計量方法解決地理問題的大作業等；針對地理信息科學專業的學生，實踐考核方式還可擴展為計量方法的算法設計與開發。同時，鼓勵學生進行課程學習的改革，可以申請參加校內外拓展競賽、主持大學生學術課題等作為課程考核內容。

將這種多樣化、靈活的考核制度引入至計量地理學課程教學中，可培養并提高學生的自主探索能力，讓學生帶著探索性疑問去學習方法，應用計量方法去探索解決地理問題，達到舉一反三、事半功倍的學習效果。在自主探索與靈活交互的學習過程中，可令學生梳理地理學研究的通用思路與求解脈絡，增強學生的發散性與創新性思維，從宏觀視角來觀察、探究并把握地理問題分析的本質與規律。在我們的調查中，89.01％的學生認為考核制定的靈活設置能夠充分體現不同學生的興趣特點，調動學生主動學習與探索的積極性。

四、結束語

文章所探討的計量地理學課程“問題-方法-問題”教學模式，經過三年時間的嘗試實踐，取得了一定的效果。在我們的調查中，92.80％的學生支持并期待“問題-方法-問題”教學模式在計量地理學課程教學中的全面引入。46.59％的學生認為相較于理論知識與實踐技能，通過課程學習在思維能力方面收獲最大。在今后的課程教學中，我們還將在教學結構、教學方式、實踐教學環節、考核制度等方面不斷完善該教學模式，以期更好地達到培養高素質高水平地理學人才的目的。

［1］張超，楊秉庚.計量地理學基礎［M］.北京：高等教育出版社，1984.

［2］林炳耀.計量地理學概論［M］.北京:高等教育出版社，1985.

［3］徐建華.現代地理學中的數學方法［M］.北京：高等教育出版社，2002.

［4］徐建華.計量地理學［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［5］楊新軍，王寶平.大學生地理學思維方式的培養與計量地理學課程教學的思考［J］.高等理科教育，2007（3）：119-122.

［6］甘永萍.計量地理學課程教學改革的思考［J］.廣西師范學院學報（自然科學版），2007，24（2）：113-117.

［7］魯鳳，胡秀芳，吉云松.地理計算背景下GIS本科專業計量地理學課程教學改革的思考［J］.測繪與空間地理信息，2013，36（6）：14-16.

［8］趙春，史衛東，洪保麟.《計量地理學》分段式教學探討［J］.華北科技學院學報，2014，11（4）：95-98.

［9］雷金蓉.高師院校地理科學本科專業計量地理學教學探討——以西華師范大學地理科學專業為例［J］.高師理科學刊，2015，32（2）：107-110.

Based on the investigation and the reform of course teaching，we summarized the existed problems in the course teaching of Quantitative Geography，such as complicated curriculum，inadequate teaching time，lack of mathematical basis，various knowledge backgrounds according to different majors，antiquated teaching methods，antiquated methods of course assessment，lack of practical teaching，etc.We focused on the problem leading mode instead of the method leading mode，proposed a novel Problem-Method-Problem teaching mode，and discussed several details of the reform of course teaching in knowledge system，teaching structure，teaching methods，practical teaching，course assessments，etc.

Problem-Method-Problem mode；Quantitative Geography；course teaching

G642

A

2096-000X（2016）19-0035-03

2014年江西省高等學校教學改革研究省級立項課題“基于‘問題-方法-問題’模式的計量地理學教學改革實踐”（編號：JXJG-14-2-32）。

胡碧松（1983-），男，江西師范大學地理與環境學院副教授，研究方向：GIS空間分析與地學計算。