高等師范院校地理計算課程體系的構建

摘要：本文分析計量地理運動的興衰對我國高等師范院校地理教育專業(yè)定量課程開設的影響，論述了數(shù)學方法對地理學的重要作用，提出了重新恢復和開設地理計算課程的必要性和已具備的條件，構建了地理計算課程體系。認為用地理信息統(tǒng)計學代替原來開設計量地理學。引進地理學中的數(shù)學方法這門課程，根據(jù)內容的難易分成兩個系列課程。

關鍵詞：地理計算課程；地理信息統(tǒng)計；地理計算學

收稿日期：2007—09—15

項目：黑龍江省新世紀教改工程第四期項目。

作者簡介：張麗娟（1965—），女，河北唐山人，副教授，博士。主要從事地理信息統(tǒng)計與運籌、非線性模型等教學研究。

一、計量地理學課程的興衰

1963年，鮑頓(I.Burton)使用了“計量地理”這一詞語，對自20世紀50年代末期開始，以數(shù)學方法在地理學中的應用為內涵的計量運動加以形容，并認為從這以后不再是革命了，因為數(shù)學方法已經成為現(xiàn)代地理學的主要方法之一。從此，國際地理學界掀起了聲勢浩大的計量運動“或稱計量革命”。不過，這在地理學界并未完全達成共識，因為現(xiàn)代地理學中的數(shù)學方法的引人，一方面，推動了傳統(tǒng)地理學研究方法的變革；另一方面，卻產生了重定量分析，輕區(qū)域、生態(tài)研究的問題。由此產生了一場波及整個地理學界的大辯論①。以至到了20世紀70年代后期，有人提出要重新評價計量運動，重新認識地理學中的數(shù)學方法。有人認為，數(shù)學方法只能用來研究地理要素之間的數(shù)量關系及地理事物的分布形態(tài)，而不能揭示復雜的地理現(xiàn)象形成的機制。1976年，在莫斯科舉行的第23界國際地理學大會上，成立于1964年第20界國際地理學大會議程中的“地理學計量方法委員會(CQMG)”被宣布解散，這標志著轟轟烈烈的地理學的計量地理革命的呼聲到此瀕于沉寂②。我國由于受到“文革”的影響，未經歷國外20世紀六、七十年代地理學的計量革命時代，隨后在20世紀八十年代，我國地理學界也開始了計量地理運動，其標志是各高等師范院校把計量地理學引入了地理科學專業(yè)，有的學校設為必修課，有的學校設為選修課③。但絕大多數(shù)高等師范院校在開設了2～3屆后，便取消了。因此可以說，我國的地理學界也重演了計量運動的興起和終結②。

計量地理運動所經歷的興衰，其關鍵在于計量地理所采用的數(shù)學方法，基本上是統(tǒng)計方法。之所以遭到部分地理學家的反對，其主要原因為：一地理現(xiàn)象的非歐幾何性質，決定了統(tǒng)計方法不能解決空間問題；二是地理現(xiàn)象是復雜的非隨機現(xiàn)象，不能用解決隨機現(xiàn)象的多元統(tǒng)計學進行系統(tǒng)分析，不能借助線性化技術擬合非線性系統(tǒng)。

盡管上述觀點在地理學界具有一定的代表性，而且也直接影響了計量地理學課程在我國高校的開設，但隨著數(shù)學學科的發(fā)展，數(shù)學方法已遠遠不限于統(tǒng)計分析方法，針對不同地理現(xiàn)象、地理過程、地理事件，均有相應的數(shù)學方法去解決，因此，在計量地理運動經過了興衰之后，地理學中的數(shù)學方法的應用已經又進入了一個快速發(fā)展的時期，于之相對應的，地理學也進入了現(xiàn)代地理學階段。重新評價和構建計量地理課程，是非常必要的而且是必需的。

二、高等師范院校地理科學專業(yè)地理計算課程體系的構建

我國高等師范院校在20世紀80年代后期，隨著計量地理學課程的取消或改為選修課，在我國地理科學專業(yè)保留計量地理學及相近課程的高等師范院校已經廖廖無幾了，一些地方師范院校更是從來就沒開設過類似課程。而我國高等師范院校地理科學專業(yè)的培養(yǎng)目標是：培養(yǎng)具備地理科學的基本理論、基本知識和基本技能，能在科研機構、學校、企業(yè)從事科研、教學、管理、規(guī)劃與開發(fā)及在行政部門從事管理工作的高級專門人才。那么在地理學發(fā)展到現(xiàn)代地理學階段的今天，面對數(shù)學方法已經廣泛應用于地理學中的現(xiàn)狀，高等師范院校地理科學專業(yè)如何構建地理計算課程體系，成為了當前必須解決的現(xiàn)實問題。

1.重新編制地理信息統(tǒng)計學教材，代替原來的計量地理學

統(tǒng)計學是是研究客觀現(xiàn)象數(shù)量關系及其變化規(guī)律的方法論科學，是一門關于統(tǒng)計資料的收集、顯示、描述和分析方法的學科。統(tǒng)計學形成于19世紀初期到今天已經有100多年的歷史，是一門系統(tǒng)的科學④。各個學科根據(jù)各自學科的特點與統(tǒng)計學相結合，就形成了專業(yè)統(tǒng)計學，與地理信息相結合，形成地理信息統(tǒng)計學。它從地理數(shù)據(jù)的收集到分析方法均有系統(tǒng)的解析。學生只需要最基本的概率論基礎和線性代數(shù)基礎，就能輕松掌握此課程的理論部分，而不需要另外設置數(shù)理統(tǒng)計方面的課程。數(shù)理統(tǒng)計屬于數(shù)學學科，偏重于數(shù)學理論的講解，如不能結合專業(yè)性質，學生很難接受，也直接影響應用效果。

我國原有的計量地理學的教材內容，雖然與專業(yè)知識結合緊密，但數(shù)理統(tǒng)計的基礎知識講解的太少⑤，如果學生沒有概率論基礎，很難接受教材。實際上，只要在前面補充統(tǒng)計學中的抽樣分布和理論分布、假設檢驗、方差分析、參數(shù)估計等內容，就能解決這一問題。這樣，既不需要單獨由數(shù)學老師開設概率論和數(shù)理統(tǒng)計的課程，又能緊密結合地理學科，既加強了學生數(shù)據(jù)處理的基礎技能，又使地理計算學科課程更加具有層次性和系統(tǒng)性。我國現(xiàn)有少數(shù)高等師范院校開設了概率論和數(shù)理統(tǒng)計課程，進而取代了計量地理學課程，筆者認為是不可取的，脫離了專業(yè)的純粹的數(shù)學課程與和專業(yè)相結合的課程所起的作用是不可比擬的。由于地理信息統(tǒng)計學中的回歸分析需要線性代數(shù)做基礎，因此需要在基礎課程上安排線性代數(shù)這門課程。

2.引進地理學中的數(shù)學方法這門課程

在地理信息統(tǒng)計學的基礎上，依靠學生已經具有的處理地理問題的定量化基礎，引入地理學中的數(shù)學方法這門課程。從以上分析可知，可以納入這門課的內容很多，有的方法需要較高的數(shù)學理論基礎，因此，筆者建議將學生容易接受的有馬爾可夫過程、線性規(guī)劃、投入產出分析、多目標規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、非線性模型、網絡分析、層次分析法、風險型決策分析法、非確定型決策分析法、模糊數(shù)學方法、灰色系統(tǒng)方法，做為地理學中的數(shù)學方法（一）；其它的控制論、信息論、突變論、耗散結構理論、協(xié)同論、系統(tǒng)動力學方法、分形理論、小波分析、人工神經網絡、遺傳算法、細胞自動機則屬于難度較大的數(shù)學方法，可做為地理學中的數(shù)學方法（二）。在講解過程中地理學中的數(shù)學方法（一）可以采用理論和應用相結合，而地理學中的數(shù)學方法（二）則注重應用。地理學中的數(shù)學方法（一）可在本科生階段開設，地理學中的數(shù)學方法（二）在研究生階段開設。

3.計算機技術的發(fā)展為地理計算課程的開設提供了先決條件

統(tǒng)計學的計算軟件開發(fā)已非常成熟。世界上最著名的數(shù)據(jù)分析軟件SAS和SPSS、浙江大學開發(fā)的DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、MATLABV4.0軟件包，都是目前很受歡迎的統(tǒng)計軟件。因此，統(tǒng)計學軟件與統(tǒng)計學理論的結合，提供了設置地理計算學課程的先決條件。

4.高等師范院校地理科學專業(yè)地理計算課程體系的構建

綜合以上分析，提出高等師范院校地理科學專業(yè)開設地理計算課程體系為：大學一年級的第二學期，在第一學期開設高等數(shù)學的基礎上，增設線性代數(shù)，學時為60學時；大學二年級的第二學期，開設地理信息統(tǒng)計學，學時為64學時（54學時的理論課，10學時的上機操作）；大學三年級的第二學期，開設地理中的數(shù)學方法（一），學時為60學時；在研究生一年級的第二學期，開設地理學中的數(shù)學方法（二）。

三、結論

1、計量地理運動的興衰影響了我國高等師范院校地理科學專業(yè)開設計量地理學課程的現(xiàn)狀。隨著地理學中研究問題的廣泛性，數(shù)學方法已應用于地理學中的多個方面，培養(yǎng)和提高地理科學專業(yè)學生的定量分析問題的能力和素質，已是刻不容緩。

2、用地理信息統(tǒng)計學代替計量地理學，增加統(tǒng)計學中的概率論、理論分布和抽樣分布、假設檢驗、方差分析、參數(shù)估計等內容，加強學生的數(shù)學基礎。

3、引進地理學中的數(shù)學方法這門課程，根據(jù)內容的難易分成兩個系列課程，即地理學中的數(shù)學方法（一）和地理學中的數(shù)學方法（二）。

4、提出了高等師范院校地理科學專業(yè)開設地理計算課程體系：大學一年級的第二學期開設線性代數(shù)，學時為60學時；大學二年級的第二學期，開設地理信息統(tǒng)計學，學時為64學時（54學時的理論課，10學時的上機操作）；大學三年級的第二學期，開設地理中的數(shù)學方法（一），學時為60學時；在研究生一年級的第二學期，開設地理學中的數(shù)學方法（二）。

參考文獻：

〔1〕徐建華.現(xiàn)代地理學中的數(shù)學方法〔M〕.高等教育出版社，1995，1-5.

〔2〕陳彥光.地理學:計量運動的失敗與分形研究的崛起〔J〕.信陽師范學院學報(自然科學版)，1999，12(3):310-314.

〔3〕許峰宇，戴先杰.高等教育地理學專業(yè)課程體系研究〔J〕.煤炭高等教育，2004，22(3):83-86.

〔4〕何寧，吳黎兵.統(tǒng)計分析系統(tǒng)SAS〔M〕.武漢大學出版社，2005.

〔5〕張超，楊秉綆.計量地理學基礎〔M〕.高等教育出版社，1995.

〔6〕何寧，吳黎兵.統(tǒng)計分析系統(tǒng)SAS〔M〕.武漢大學出版社，2005.