基于“空間可視化”思路的信息技術(shù)在經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
——以地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)在《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用為例

盧盛峰（武漢大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，湖北 武漢 430072）

陳思霞（中南財(cái)經(jīng)政法大學(xué) 財(cái)政稅務(wù)學(xué)院，湖北 武漢 430074）

一、引言

經(jīng)濟(jì)與管理類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)依附于理論課程、對學(xué)生積極性缺乏調(diào)動，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果有待提升等問題，將地理信息系統(tǒng)（GIS）的“空間可視化”優(yōu)勢引入將能夠極大地提升經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。進(jìn)行經(jīng)管類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展對人才的客觀要求、推動教學(xué)改革的深入發(fā)展、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)。但是在經(jīng)管類專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在若干需要改進(jìn)的問題，面對這些問題，地理信息系統(tǒng)在空間數(shù)據(jù)采集、空間可視化呈現(xiàn)以及輔助經(jīng)濟(jì)決策等方面都具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢；而與此同時，這些方面恰恰是經(jīng)濟(jì)管理類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以加以使用的地方。

事實(shí)上，國內(nèi)已經(jīng)有一些學(xué)者討論了將地理信息系統(tǒng)（GIS）引入和應(yīng)用于中國現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)問題教學(xué)討論和研究。孔云峰和林琿（1999）的研究強(qiáng)調(diào)，地理信息系統(tǒng)“提供了認(rèn)識空間現(xiàn)象的思維方式和解決空間問題的方法，可用于定義、分析、表現(xiàn)復(fù)雜的空間經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象”，與此同時，該研究基于中國廣東省的案例討論了GIS在商業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)分析中的應(yīng)用。史嶸和肖龍階（2006）則基于地理信息系統(tǒng)分析技術(shù)，研究和測度了江蘇省不同地級市之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展差異。關(guān)穎等（2014）則將GIS技術(shù)引入到區(qū)域經(jīng)濟(jì)的研究中，揭示區(qū)域經(jīng)濟(jì)空間差異的變化，并將結(jié)果可視化表達(dá)。與此同時，空間計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)也是地理信息系統(tǒng)大量使用的一大經(jīng)濟(jì)學(xué)分支領(lǐng)域。陳斐和杜道生（2002）針對中國縣域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的空間關(guān)聯(lián)狀況進(jìn)行了深入研究；而段建峰和雷懷英（2011）基于中國山西省的縣域統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，研究和關(guān)注了地區(qū)間經(jīng)濟(jì)的空間聚集效應(yīng)。此外，地理信息系統(tǒng)分析技術(shù)也被引用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育（卿鳳等，2018）、青少年身體活動時空特征（高家堯和陳培友，2016）以及稅收空間活動經(jīng)濟(jì)分析（郭嘉儀，2016）等研究中。

近些年來，伴隨著時空大數(shù)據(jù)的大量涌現(xiàn)以及空間分析技術(shù)的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在空間經(jīng)濟(jì)分析中的運(yùn)用也日益廣泛，并充分體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)學(xué)的各個分支學(xué)科方面。但是需要特別指出的是，既有的專門討論將地理信息系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)，特別是具體經(jīng)濟(jì)學(xué)分支學(xué)科的研究更多偏重于理論探討，而在具體的應(yīng)用場景和實(shí)驗(yàn)實(shí)例方面依然缺乏足夠充分的討論。在本文的研究中，我們將以作者所在學(xué)校地理信息系統(tǒng)（GIS）在《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用為例，從“空間可視化”的角度對經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

二、基于“空間可視化”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革設(shè)計(jì)

截至目前，地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)更多應(yīng)用于自然科學(xué)等相關(guān)研究領(lǐng)域；但是實(shí)際上在經(jīng)濟(jì)學(xué)研究中，諸如公共設(shè)施的選址、政府與微觀經(jīng)濟(jì)主體的空間互動關(guān)聯(lián)、人口空間分布及遷移等主體都是潛在的地理信息系統(tǒng)進(jìn)行空間可視化呈現(xiàn)的潛在應(yīng)用場景。而在《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，諸如政府財(cái)政支出及稅收收入的空間地區(qū)分布，政府公共項(xiàng)目或公共設(shè)施的區(qū)位選擇問題，這些都能夠基于地理信息系統(tǒng)的畫圖功能，通過“空間可視化”的方式直觀地進(jìn)行呈現(xiàn)。下面將具體以公共政策評估中的新建公共設(shè)施區(qū)位選擇為例，對“空間可視化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革思路進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

首先，從經(jīng)濟(jì)理論出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生主動分析影響公共設(shè)施選址的各種因素。具體而言，側(cè)重從諸如人口空間分布狀況的公共設(shè)施需求端，以及諸如城市土地規(guī)劃及地形地貌特征等公共設(shè)施的供給端多方面提煉和分析各類潛在變量。這部分的基礎(chǔ)邏輯來源于公共經(jīng)濟(jì)學(xué)理論和經(jīng)濟(jì)學(xué)直覺，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革設(shè)計(jì)也不能拋開理論，甚至來講它是理論的更進(jìn)一步理解和分析。顯然不論是公共設(shè)施的需求端，還是供給端都會影響到區(qū)域內(nèi)設(shè)施的建設(shè)狀況及區(qū)位選擇決策。

其次，基于各項(xiàng)既有公共設(shè)施的空間分布狀況，提煉和處理成空間矢量數(shù)據(jù)；分析處理人口分布的點(diǎn)狀空間數(shù)據(jù)并產(chǎn)生人口分布密度圖，并在專題地圖上將政府的土地規(guī)劃使用情況轉(zhuǎn)化為柵格圖。這部分構(gòu)成“空間可視化”數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。結(jié)合GIS軟件，分別將諸如公共設(shè)施、空間人口分布以及城市土地類型等點(diǎn)狀數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成柵格數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)圖形疊加分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

最后，將供給—需求端各項(xiàng)影響公共設(shè)施選址因素的柵格圖層進(jìn)行疊加，在此基礎(chǔ)上，從多維度對公共設(shè)施空間選址進(jìn)行綜合權(quán)衡比較，最終在專題圖上優(yōu)化布局具體位置。通過差別化顏色標(biāo)記不同區(qū)位的人口分布、土地供給狀況等空間尺度特征，綜合權(quán)衡兼顧供給端和需求側(cè)的最優(yōu)公共設(shè)施選址標(biāo)的。這一部分的圖層分析及選址決策是“空間可視化”呈現(xiàn)和輔助決策的核心內(nèi)容，同時也是整個空間選址決策的最終實(shí)現(xiàn)。

上述這種結(jié)合經(jīng)濟(jì)理論探討、參與式實(shí)驗(yàn)過程呈現(xiàn)，并帶有空間分析技術(shù)處理過程的實(shí)踐教學(xué)過程，能夠充分調(diào)動學(xué)生主動參與的熱情和積極性，同時在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)中更深刻地理解和掌握相關(guān)理論知識。因此，就地理信息系統(tǒng)分析技術(shù)和《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容上來講，其具備相互融合和互相促進(jìn)的可行性。

三、“空間可視化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的作用機(jī)理

從上面的分析中不難看出，基于“空間可視化”思路的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，不僅將有利于加深學(xué)生對于相關(guān)理論知識的理解掌握，同時也將有利于輔助公共決策。因此，在《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程教學(xué)過程中運(yùn)用地理分析系統(tǒng)分析技術(shù)在提高學(xué)生空間經(jīng)濟(jì)分析和動手能力的同時，提高課堂教學(xué)質(zhì)量從而更好地完成人才培養(yǎng)目標(biāo)。具體到公共經(jīng)濟(jì)學(xué)課程教學(xué)來講，新的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)理念的引入能夠通過以下三種潛在的方式促進(jìn)課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

（一）提高學(xué)生的參與興趣和主動學(xué)習(xí)的能動性

由于將地理信息系統(tǒng)分析技術(shù)引入《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)，極大地拓展了講授內(nèi)容的“可視化”程度，并大幅度地增加了學(xué)生自主參與理論知識拓展學(xué)習(xí)的狀況，因此將提升學(xué)生知識點(diǎn)掌握的牢固程度，最終將學(xué)生的被動接受式學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c式學(xué)習(xí)模式，增強(qiáng)了學(xué)生的獲得感，提升了教學(xué)質(zhì)量。通過情景化模擬和參與式學(xué)習(xí)活動，以及課后的相關(guān)案例鞏固練習(xí)，提高課程教學(xué)質(zhì)量。

（二）督促和強(qiáng)化專業(yè)師資隊(duì)伍建設(shè)

教師是課堂教學(xué)的組織者和主導(dǎo)者，其教學(xué)能力也將直接影響到課堂組織情況及課堂教學(xué)質(zhì)量。而如果要將地理信息系統(tǒng)分析技術(shù)引入到公共經(jīng)濟(jì)學(xué)課程教學(xué)中，則要求任課老師在課前不僅儲備堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)學(xué)理論知識，同時也要在空間數(shù)據(jù)分析技術(shù)方面形成一定的知識儲備。因此，這一實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)改革也將強(qiáng)化師資隊(duì)伍建設(shè)和提高教師的教學(xué)能力，進(jìn)而從教師這一授課方來提高課堂質(zhì)量。在本課程的教學(xué)改革過程中，課程任課老師團(tuán)隊(duì)通過進(jìn)一步強(qiáng)化地理信息系統(tǒng)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識掌握及制圖、空間可視化等軟件操作，在進(jìn)一步提升課程授課團(tuán)隊(duì)教學(xué)能力的同時，有效地保障著課程教學(xué)質(zhì)量的提升。

（三）完善課程教學(xué)體系、更新教學(xué)模式

在上述課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)模式下，公共經(jīng)濟(jì)學(xué)課程教學(xué)體系將在傳統(tǒng)的更側(cè)重于理論性財(cái)政稅收、政府預(yù)算、公共選擇理論、政府間財(cái)政關(guān)系等主干內(nèi)容的同時，同步拓展地理信息系統(tǒng)技術(shù)在公共經(jīng)濟(jì)學(xué)各種公共決策中的場景應(yīng)用。此外，可以通過課程開發(fā)出來的案例來強(qiáng)化課后的知識鞏固過程。與此同時，要求進(jìn)一步完善課程教學(xué)模式，減少傳統(tǒng)主要依賴任課教師主講的方式，通過增加學(xué)生參與式實(shí)驗(yàn)實(shí)踐以及學(xué)生小組學(xué)習(xí)和課堂集體展示和討論的方式來豐富課堂教學(xué)方式，提高教學(xué)效果。

四、課程改革實(shí)踐效果反饋及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化展望

（一）課程改革實(shí)踐效果反饋

自任課老師在《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》課程中應(yīng)用地理信息系統(tǒng)技術(shù)開展教學(xué)改革實(shí)踐以來，先后教授了三屆本科大三學(xué)生。這些學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)了《宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》《微觀經(jīng)濟(jì)學(xué)》《計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)》以及《統(tǒng)計(jì)學(xué)》等相關(guān)核心課程，并具備著一定編程學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。三個課程班級的學(xué)生人數(shù)均保持在50人左右，從學(xué)生反饋情況來看，整個課程改革實(shí)踐效果良好，并取得了一定的預(yù)期效果。

第一，課堂參與度方面，相對于引入“空間可視化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路之前，學(xué)生主動參與積極性明顯增強(qiáng)，課堂學(xué)習(xí)氛圍也有大幅度提升。學(xué)期末的課程評價結(jié)果顯示，平均而言，接近92%的學(xué)生反映，課堂教學(xué)內(nèi)容具有吸引力、富有啟發(fā)性；同時超過90%的學(xué)生建議進(jìn)一步增加學(xué)生操作和參與式學(xué)習(xí)的程度。

第二，學(xué)習(xí)效果方面，不論是平時成績考察、期末卷面考試，還是小組學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告作業(yè)，大多數(shù)學(xué)生都取得了非常優(yōu)異的成績。特別是在與“空間可視化”相關(guān)知識點(diǎn)的理解掌握方面，掌握程度尤其突出。三年平均而言，卷面考試成績90分以上比例超過30%，而80分以上學(xué)生比例接近90%；在實(shí)驗(yàn)操作和報(bào)告方面，接近90%的學(xué)生都能夠較好地結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和實(shí)驗(yàn)步驟，結(jié)合地理信息系統(tǒng)技術(shù)實(shí)施實(shí)驗(yàn)過程，并結(jié)合“空間可視化”美觀地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。與此同時，在課下的輔助案例學(xué)習(xí)中，大部分學(xué)生都能夠較好地完成團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)和實(shí)踐操作過程，效果良好。

第三，學(xué)習(xí)滿意度方面，超過95%的學(xué)生對整個課程內(nèi)容及難易程度表示滿意，并認(rèn)可了整個課程開設(shè)的必要性和重要性。與此同時，授課老師也多次因?yàn)檎n堂教學(xué)效果優(yōu)異而榮獲學(xué)院教學(xué)質(zhì)量學(xué)生評教前十名教師稱號。此外，整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程改革也受到了來自學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)及廣大學(xué)生的高度評價和認(rèn)可。

（二）課程改革實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)未來優(yōu)化展望

本課程改革主要以公共經(jīng)濟(jì)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的地理信息系統(tǒng)的引入為例，探討“空間可視化”思路在經(jīng)管類專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用問題，對諸多非經(jīng)管類專業(yè)課程，比如公共管理、城市規(guī)劃等相關(guān)課程的教學(xué)改革實(shí)踐也具有參考和借鑒意義。為了進(jìn)一步提升課程的教學(xué)質(zhì)量，課程改革實(shí)驗(yàn)依然存在以下方面值得繼續(xù)優(yōu)化。

首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的規(guī)范化流程管理。在現(xiàn)有的教學(xué)計(jì)劃安排下，適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時，并通過學(xué)生更多參與的互動實(shí)驗(yàn)方式激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)興趣。在幫助學(xué)生掌握基本理論知識的同時，增強(qiáng)學(xué)生基于GIS軟件建設(shè)空間數(shù)據(jù)庫、繪制專業(yè)空間地圖，并進(jìn)一步用于輔助政府公共政策決策過程的實(shí)踐能力。

其次，基于本課程開發(fā)實(shí)踐教學(xué)場景應(yīng)用案例，并推廣共享到其他課程應(yīng)用中。除了學(xué)校安排的相關(guān)的地理信息系統(tǒng)操作相關(guān)的實(shí)踐操作課程以外，通過課下實(shí)踐案例的小組學(xué)習(xí)和呈現(xiàn)等方式進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)成果。與此同時，進(jìn)一步挖掘地理信息系統(tǒng)技術(shù)在公共經(jīng)濟(jì)學(xué)公共決策中的應(yīng)用場景，并將本課程相關(guān)的大量實(shí)踐場景進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和案例化，并最終推廣和應(yīng)用于其他相關(guān)經(jīng)濟(jì)與管理類課程的實(shí)踐教學(xué)中。

五、結(jié)語

本文以地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)在《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》教學(xué)中應(yīng)用為例，研究了基于“空間可視化”思路的信息技術(shù)在經(jīng)管類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，具體討論了“空間可視化”思路下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革作用機(jī)理等相關(guān)內(nèi)容。與此同時，本研究還結(jié)合課程教學(xué)改革中的課程改革實(shí)踐效果反饋進(jìn)行了課程總結(jié)，并對未來課程改革的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了展望。綜合而言，整個課程改革較好地完成了預(yù)期目標(biāo)，并取得了一定積極的成效和學(xué)生反饋。

在今后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐中，繼續(xù)深入挖掘《公共經(jīng)濟(jì)學(xué)》中相關(guān)章節(jié)內(nèi)容場景的標(biāo)準(zhǔn)化和案例化建設(shè)，并積極將它融入其他相關(guān)課程和領(lǐng)域的教學(xué)實(shí)踐中是可以繼續(xù)深化研究的重要方向。