基于數據分析的人文地理教學策略探析

李敏 陳詩瑤

摘 要：人文地理現象與規律可以通過對地理數據的收集、處理、分析而得到推演和論證。地理數據的收集可以通過互聯網、政府公報文件、檔案圖書資料、測量統計部門、統計年鑒、實地調查、地圖和遙感等多種途徑獲取。文章以昆明市城市化發展為例，利用數學方法和計算機技術分析處理相關地理數據，得到昆明市城市化發展的系列結果，并設計地理問題串，進而解決這些地理問題，形成基于數據分析的人文地理教學方法，有利于更好地培養學生的地理核心素養和數據分析等數學核心素養。

關鍵詞：人文地理;數據分析;教學策略;核心素養

地理學是一門研究地球表層系統的學科，地理實體、地理要素、地理現象、地理事件等都可用地理數據，包括空間數據和屬性數據進行表達、分析其產生和發展過程，從而科學地演繹、歸納、理解地理原理和地理規律。合理地收集、處理、分析地理數據，進而說明、推演和論證人文地理現象或規律，對于深刻理解人文地理知識不失為一種重要的教學策略。本文以昆明市的城市化為例，探討基于數據分析的人文地理教學策略。

一、地理數據的收集

地理數據的收集可以通過多種途徑實現，包括互聯網、政府公報文件、檔案圖書資料、測量統計部門、統計年鑒、實地調查、地圖和遙感等。地理數據既可以通過教師收集，也可以作為任務讓學生收集。

地理數據應該真實可靠，數據采集完后，要對數據進行比較、辨別真偽，對數據進行篩選、去偽存真。例如，要了解昆明的城市化進程，就需要對收集到的昆明市人口（包括城市和農村）、產業、建成區面積的變化等數據進行篩選。篩選后最能體現昆明城市化的數據有昆明市建成區面積的變化、城區人口及比重變化和產業結構變化等。

收集篩選后的地理數據可以利用數學方法和計算機技術進行處理，生成地理教學所需要的數據素材。通過昆明市統計年鑒、中國知網期刊論文以及其他途徑獲得昆明市城市化的原始相關數據，并經過簡單的數學統計方法處理可獲得昆明城市化基本數據（表1、表2、表3）。

1.昆明市城市用地規模的變化

根據表1利用計算機生成“昆明市建成區面積變化圖”（圖1）。設建成區年均增長率為x，則根據數學知識a1（1+x）n=an（a1表示n時間段內第一年建成區面積，an表示n時間段內第n年建成區面積）計算出在某個時間段內建成區年均增長率，從而可產生表4中的相應數據，然后利用計算機處理生成“昆明市建成區面積增長率變化圖”。

從圖1和表4可以看出，昆明市城市用地規模不斷擴大，但不同時期昆明市城區規模擴張的速度不一樣。1992—1996年是昆明市城市建設快速發展時期，這與當時國家經濟形勢較好以及昆明市承辦1999年世博會對城市發展有明顯促進作用有關。2012—2015年是昆明市城市建設第二個快速發展時期，這與昆明市市級行政中心搬往呈貢以及呈貢融入昆明市主城區發展密切相關。從表4可以看出，昆明市建成區面積增長和人口增長很不協調，其中1974—1988年、1996—2000年、2004—2012年城區面積的擴展不能滿足人口增長對建設用地的需求;1992—1996年、2004—2008年、2012—2015年城市擴展的速度明顯快于人口增長的速度，城市建設過于超前，容易造成城市財政赤字過大、占用耕地過多，人地矛盾突出等問題。

可以根據遙感影像數據生成圖2，可以判讀昆明市不同時期內建成區的擴展方向。再結合昆明的地形及交通線分布特點可以分析造成這種變化的因素。例如，在1974年以前，昆明市建成區面積較小，主要集中在二環以內;1974—1996年昆明市建成區主要沿龍泉路、官南大道、昆安路等主要交通干線向北、向西和西南滇池方向呈星狀向外擴展;受地形和滇池的影響，2000年以后昆明城區主要向東南呈貢方向擴展。另外，昆明城區擴展方向也和“一湖四片區”等政府城市規劃高度契合，說明政策因素在很大程度上也影響著城市的擴展方向。教學過程中，可以引導學生根據數據生成相應圖表，并進行現象闡述和歸因分析。

教學問題設置：①讀圖1，昆明市建成區范圍有何變化，建成區面積增長速度有何特點，形成這種特點的原因有哪些？②讀表1，昆明市建成區面積的變化和昆明市城區人口的變化是否一致，是否合理？如果不合理可能會造成哪些問題，你認為城市建設和城市人口增長應該保持怎樣的關系，才能促進城市健康發展？③讀圖2，昆明市城區的擴展過程有何特點，形成這種特點的主要影響因素是什么？④你認為昆明在城區擴展建設時應注意哪些方面的問題？例如，城區建設要與昆明自然地理環境相適應、建設速度與城市人口增長速度相適應、規劃好城市功能區、應注意同時規劃好擴建城區的生活配套設施和交通線等。

2.昆明城市人口及其比重的變化

從表2中的昆明市原始人口數據可以看出，改革開放后，昆明市總人口和城鎮人口數量在不斷增長，農村人口數量總體上呈現出先增后降的現象。為了直觀的呈現昆明市總人口、城鎮人口數量及比重變化、農村人口數量及比重變化，利用計算機生成“昆明市人口變化圖”（圖3）。昆明市總人口和城區人口增長率明顯快于昆明市自然增長率，說明昆明市人口增長很大一部分是由人口機械增長（城鄉人口遷移）造成。

根據數學知識a1（1+x）n=an（a1表示n時間段內第一年城區人口數，an表示n時間段內第n年城區人口數），可以計算出在某個時間段內城區人口年均增長率（表4），結合前文昆明市建成區面積平均增長率可以做相關分析。

教學問題設置：①昆明市總人口、農村人口、城區人口數以及城區人口比重有何變化，造成這種變化的原因有哪些？②哪種人口變化最能體現城市化過程？③昆明市城市化進程目前處于哪一個階段，該階段可能出現的問題有哪些，可以采取哪些措施解決這些問題？

3.昆明市產業結構變化

城市化過程必然伴隨著產業結構的變化，工業化進程也會促進城市化。改革開放后，昆明市第一、二、三產業產值一直穩步上升，但一、二、三產業比重變化差異大，第一產業比重明顯下降，第二產業比重總體呈現下降趨勢，第三產業比重總體呈現上升趨勢，昆明市產業活動由農業生產活動向非農業生產活動轉變、從業人口由農業人口向非農業人口轉變（圖4）。

可以計算城市化水平和農業產值比重的相關系數r1=-0.935 86，城市化水平和非農業生產活動的產值比重的相關系數r2=0.935 855，這說明城市化和農業生產活動存在著高度的負相關，和非農業生產活動存在著高度的正相關，反映出農業生產活動向非農業生產活動轉化是城市化的重要過程。另外，利用計算機技術，根據最小二乘法原理可以計算得到城市化水平與農業生產比重、非農業生產活動的線性回歸方程（圖5、圖6），根據回歸方程可以預測今后昆明市城市化水平和各產業的比重變化。

教學問題設置：①昆明市生產總值和各產業比重的變化有何特點？②昆明城市化發展和各產業發展有何關系？③根據相關數據求出昆明市各年份和城市化水平的回歸方程、城市化水平和農業產值比重的回歸方程，預測2017年昆明市城市化水平和非農業產值比重。查閱2017年昆明城市化水平和非農業產值比重的數據并與預測數據比較，若差異較大，試分析產生這種差異的原因。

4.城市化知識總結

教學問題設置：①請根據上面的分析，歸納城市化的概念。②你認為城市化的主要標志有哪些，衡量城市化水平的最主要標志是什么？③城市化可能帶來哪些方面的影響？④針對城市化可能出現的問題可以采取哪些應對措施？

三、小結與思考

人文地理知識相對較散，理解也看似簡單，但要讓學生形成牢固的真正意義上的知識和素養，則需要學生在學習、生活實踐中獲得過程性體驗和思考，引導學生利用數學、計算機等技術對地理數據進行分析處理有助于實現前述目的。動態數據可以利用歷史上的數據和現狀數據，也可以通過數學方法預測未來趨勢變化;空間數據既可以是大區域的數據，也可以是小區域甚至身邊的微區域數據;地理要素數據既可以是單一要素的地理數據，也可以是多要素綜合的地理數據。在收集、處理、分析地理數據的過程中可以設置一個個前后邏輯嚴密扣合教學目標的問題串，師生共同探索解決這些問題，有利于深層次實現教學目標（圖7）。

基于數據分析的人文地理教學策略，可以讓學生參與地理數據的采集、處理、分析、決策等全過程，將實踐和理論相結合，這對于促進學生研究性學習和地理實踐力的提升有重要作用。學生在收集地理數據和分析地理現象時需要考慮到具體的區域范圍，學生在回答地理問題串的過程中需要運用綜合思維和人地協調觀分析、思考。例如，在回答造成昆明市城市擴展方向的因素時就要從地形、湖泊、交通和政策等因素進行多角度分析，在分析昆明建成區面積擴展過快造成的影響時，需要從耕地資源、社會生活（物價房價）、經濟負擔（財政赤字）、生態環境等可持續發展及人地協調觀等方面思考。教師在教學過程中，可以選取學生熟悉的區域或身邊的地理事物，這樣一方面可以拉近地理與學生生活的距離，提高學生的學習興趣，另一方面也體現了學生活中的地理的新課程理念，對于培養學生的家國情懷有積極作用。

因此，基于數據分析的人文地理教學方法不失為培養學生地理核心素養的重要教學策略，對于培養學生數據處理能力和數學抽象、數據分析等數學核心素養也有一定的作用。用數據說話，獲得過程性知識體驗，有利于學生形成科學嚴謹的治學精神和分析、處理、決策實際問題的能力。

參考文獻：

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