應用導向的計量地理學“4+4”實踐教學模式設計探討

湯慶新+董杰+張金萍

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.166

摘 要：實踐教學是計量地理學中的重要一環。本文根據計量地理學的課程特點，以激發學生的實踐興趣為出發點，提出了應用為導向的計量地理學“4+4”實踐教學模式設計思路，即以“引例激疑—析例解疑—原理去疑—上機操作無疑”4個分段教學環節和“excel、matlab、 lindo、 SPSS”4種統計學軟件構成的實踐教學整體。通過分段實踐教學設計和上機統計學軟件的操作使學生來切實掌握所學知識，提升學生的動手應用能力。

關鍵詞：計量地理學 實踐教學模式 設計 分段教學

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）09（a）-0166-02

1 計量地理學實踐教學的必要性

計量地理學是地理學重要的方法論學科，早在20世紀80年代中期就被教育部教學委員會列為我國綜合性大學和高等師范院校地理學專業本科生的必修課程。從20世紀90年代開始，計量地理學開始向地理計算（Geo-computation）方向發展。將現代地理科學理論與數學模型、計算方法及3S技術結合在一起，以高性能計算機與網絡計算環境為支撐，從理論與實證兩個方面，針對“整體性”和“大容量”數據所表征的復雜地理問題，進行多角度、全方位綜合研究的方法論體系[1]。因此，對于計量地理學的教學不應該僅僅限于以往的理論教學，而是要加強學生動手能力的引導，讓他們能夠學以致用，能夠以數學方法為基礎，通過計算機軟件的運用和編程來解決實際遇到的地理問題。從教學層面上，應該應用大量案例分析和實踐教學，通過這些實踐案例來切實提高學生的動手實踐能力。很多學者已經在對計量地理學課程改革中提出了加強實踐環節的設計思想[2-8]但都沒有具體到實踐環節如何來進行，每個章節所需要的軟件實踐如何來進行具體的教學安排，才能使學生既能理解學到的基本理論知識，又能夠進行熟練的上機操作，以達到學以致用的良好效果。為此，本文選擇高等教育出版社出版的、徐建華主編的《計量地理學》（2014年8月，第2版）為主要教材，該教材理論知識和實踐知識結合緊密，共分為緒論（第一章）、地理數據及其采集與預處理（第一章）、地理學中的經典統計分析方法（第三章）、空間統計分析初步（第四章）、線性規劃方法（第五章）、多目標規劃方法（第六章）、投入產出分析方法（第七章）、AHP決策分析方法（第八章）、隨機性決策分析方法（第九章）、地理網絡分析（第十章）十章。在此教材的基礎上，本文提出了以實際應用為導向的計量地理學“4+4”實踐教學模式設計思路，即以“引例激疑—析例解疑—原理去疑—上機操作無疑”4個分段教學環節和“excel、matlab、lindo、SPSS”4種統計學軟件構成的實踐教學體系設計。

2 “4+4”實踐教學模式設計

2.1 實踐教學環節分段設計

計量地理學中的數學方法較為枯燥，平鋪直敘地進行講解后然后進行上機操作，并不能激發學生的學習興趣，即使學生能夠按照講解或實習指導完成上機操作，也不能很好地理解其中的原理和思想，再遇到類似的問題時仍然不會解決。實踐表明，將所要學習的數學方法與現實地理問題緊密聯系起來，可以有效地激發學生學習和實踐操作的熱情，調動學生學習的積極性和主動性。為此，本文設計了“引例激疑—析例解疑—原理去疑—上機操作無疑”四個分段教學環節來激發學生的學習興趣。

首先，選擇學生熟知的日常生活中的地理學問題作為課堂的教學案例，通過這些案例來發現其中所包含的問題（引例激疑）；其次，要解決這些問題就要對案例進行分析，研究清楚通過對哪些數學方法的學習和應用才能解決這些問題（析例解疑）；然后對這些數學方法的基本原理和思想進行學習和掌握（原理去疑）；最后就可以水到渠成地進行上機實踐操作（上機操作無疑）。通過以上四個分段實踐教學環節的設計，就可以完成對所要學習的整個方法乃至整個知識點的掌握。

2.2 實踐教學軟件的應用設計

計量地理學中所用的的軟件較多，主要有excel、matlab、lindo、SPSS、ARCGIS等，對于ARCGIS，其主要應用在第五章的地統計分析中，但由于地理學各專業都有專門的課程來講述ARCGIS軟件，而excel、matlab、 lindo、 SPSS這4種統計軟件基本能夠滿足所有知識點的實踐教學要求。因此，本文總計安排了16個學時來進行的這4種軟件的實踐學習。對于每一種軟件，都采取“引例激疑—析例解疑—原理去疑—上機操作無疑”四個分段教學環節來進行實踐教學，即“4+4”實踐教學模式設計。

Excel 是Microsoft Office軟件的一個重要的組成部分，它可以進行各種數據的處理、統計分析和輔助決策操作，廣泛地應用于管理、統計財經、金融等眾多領域。雖然Excel的統計分析功能不及SPSS、matlab等專業統計軟件，不過對于大多數用戶及地理學研究中許多問題而言， Excel已經能夠滿足需要。而相比專業的統計軟件，學生對excel軟件都有一定的應用基礎，可以快速地將其應用到所需解決的地理問題中去。因此，在計量地理學教學中，充分發揮Excel的統計分析功能是必要而可行的[9]。Excel的實踐應用在第二章中的地理數據分布的集中化與均衡度指數的計算（2學時）以及第四章中相關分析和回歸分析的計算（2學時）。

Matlab是一種科學計算軟件，專門以矩陣的形式處理數據。它使用方便、輸入簡捷，運算高效、內容豐富，并且有數百個內部函數的主包和三十幾種工具包可提供使用，與其他編程語言相比，用Matlab編寫程序，其問題的提出和解決只需要以數學方式表達和描述，不需要大量繁瑣的編程過程。因此，本課程的大多數學問題的求解都可以通過簡單的matlab編程來實現。對于matlab的應用主要集中在第四章的線性回歸分析、非線性回歸模型、繪制趨勢面圖形、時間序列預測、聚類分析、主成分分析、馬爾可夫預測（共3學時）；第五章的空間統計分析（1學時）；第六章的線性規劃問題求解、目標規劃問題求解及多目標規劃問題求解（共1學時）；第十章的最短路徑計算及中位點選址問題求解（1學時）。總計6學時。endprint

LINDO是一種專門用于求解數學規劃問題的軟件包，其特點是小巧而實用。它能夠快速將問題的最優決策求出來，省去大量難以想象的人工計算。在本課程中，其主要用在第四章求解線性規劃問題及目標規劃問題（2學時）。

SPSS是一個組合式軟件包，它集數據錄入、整理、分析功能于一身。SPSS的基本功能包括數據管理、統計分析、圖表分析、輸出管理等等，它采用類似EXCEL表格的方式輸入與管理數據，數據接口較為通用，能方便的從其他數據庫中讀入數據。在本課程中，SPSS主要用于第四章的線性和非線性回歸分析、時間序列預測、聚類分析、主成分分析（共4學時）。

3 實踐教學模式檢驗措施

為了讓學生能切實掌握所學的實踐知識，并及時發現學生所遇到的問題。對于每節實踐課，都要求學生上交所做的課堂案例作業，通過仔細批改作業，及時發現學生在上機實踐中所存在的問題。并且對于每次作業都給出評語和分數。評語讓學生明白不足之處，分數則為期末的平時成績考核提供依據。并對每次作業都在課堂上做簡要點評分析和總結。為了讓學生重視實踐操作，能夠熟練應用各種統計軟件，將平時實踐課作業的成績所占最終課程考核的比重由20%提升到40%。

4 結語

通過“4+4”實踐教學模式的設計，從激發學生的學習興趣入手，培養學生的動手能力，使枯燥抽象的理論知識變得通俗易懂、形象生動，更加便于學生的理解，使得每位學生都能夠有效地進行動手上機操作完成相關的地理問題實踐。經過近幾年的實踐探索和檢驗，取得了良好的效果，使學生真正做到了學以致用。

參考文獻

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[9] 張海峰.Excel在計量地理學教學中的應用——以簡單線性回歸分析為例[J].電腦開發與應用，2009（8）：45-48，51.endprint