高等师范院校地理计算课程体系的构建

摘要：本文分析计量地理运动的兴衰对我国高等师范院校地理教育专业定量课程开设的影响，论述了数学方法对地理学的重要作用，提出了重新恢复和开设地理计算课程的必要性和已具备的条件，构建了地理计算课程体系。认为用地理信息统计学代替原来开设计量地理学。引进地理学中的数学方法这门课程，根据内容的难易分成两个系列课程。

关键词：地理计算课程；地理信息统计；地理计算学

收稿日期：2007—09—15

项目：黑龙江省新世纪教改工程第四期项目。

作者简介：张丽娟（1965—），女，河北唐山人，副教授，博士。主要从事地理信息统计与运筹、非线性模型等教学研究。

一、计量地理学课程的兴衰

1963年，鲍顿(I.Burton)使用了“计量地理”这一词语，对自20世纪50年代末期开始，以数学方法在地理学中的应用为内涵的计量运动加以形容，并认为从这以后不再是革命了，因为数学方法已经成为现代地理学的主要方法之一。从此，国际地理学界掀起了声势浩大的计量运动“或称计量革命”。不过，这在地理学界并未完全达成共识，因为现代地理学中的数学方法的引人，一方面，推动了传统地理学研究方法的变革；另一方面，却产生了重定量分析，轻区域、生态研究的问题。由此产生了一场波及整个地理学界的大辩论①。以至到了20世纪70年代后期，有人提出要重新评价计量运动，重新认识地理学中的数学方法。有人认为，数学方法只能用来研究地理要素之间的数量关系及地理事物的分布形态，而不能揭示复杂的地理现象形成的机制。1976年，在莫斯科举行的第23界国际地理学大会上，成立于1964年第20界国际地理学大会议程中的“地理学计量方法委员会(CQMG)”被宣布解散，这标志着轰轰烈烈的地理学的计量地理革命的呼声到此濒于沉寂②。我国由于受到“文革”的影响，未经历国外20世纪六、七十年代地理学的计量革命时代，随后在20世纪八十年代，我国地理学界也开始了计量地理运动，其标志是各高等师范院校把计量地理学引入了地理科学专业，有的学校设为必修课，有的学校设为选修课③。但绝大多数高等师范院校在开设了2～3届后，便取消了。因此可以说，我国的地理学界也重演了计量运动的兴起和终结②。

计量地理运动所经历的兴衰，其关键在于计量地理所采用的数学方法，基本上是统计方法。之所以遭到部分地理学家的反对，其主要原因为：一地理现象的非欧几何性质，决定了统计方法不能解决空间问题；二是地理现象是复杂的非随机现象，不能用解决随机现象的多元统计学进行系统分析，不能借助线性化技术拟合非线性系统。

尽管上述观点在地理学界具有一定的代表性，而且也直接影响了计量地理学课程在我国高校的开设，但随着数学学科的发展，数学方法已远远不限于统计分析方法，针对不同地理现象、地理过程、地理事件，均有相应的数学方法去解决，因此，在计量地理运动经过了兴衰之后，地理学中的数学方法的应用已经又进入了一个快速发展的时期，于之相对应的，地理学也进入了现代地理学阶段。重新评价和构建计量地理课程，是非常必要的而且是必需的。

二、高等师范院校地理科学专业地理计算课程体系的构建

我国高等师范院校在20世纪80年代后期，随着计量地理学课程的取消或改为选修课，在我国地理科学专业保留计量地理学及相近课程的高等师范院校已经廖廖无几了，一些地方师范院校更是从来就没开设过类似课程。而我国高等师范院校地理科学专业的培养目标是：培养具备地理科学的基本理论、基本知识和基本技能，能在科研机构、学校、企业从事科研、教学、管理、规划与开发及在行政部门从事管理工作的高级专门人才。那么在地理学发展到现代地理学阶段的今天，面对数学方法已经广泛应用于地理学中的现状，高等师范院校地理科学专业如何构建地理计算课程体系，成为了当前必须解决的现实问题。

1.重新编制地理信息统计学教材，代替原来的计量地理学

统计学是是研究客观现象数量关系及其变化规律的方法论科学，是一门关于统计资料的收集、显示、描述和分析方法的学科。统计学形成于19世纪初期到今天已经有100多年的历史，是一门系统的科学④。各个学科根据各自学科的特点与统计学相结合，就形成了专业统计学，与地理信息相结合，形成地理信息统计学。它从地理数据的收集到分析方法均有系统的解析。学生只需要最基本的概率论基础和线性代数基础，就能轻松掌握此课程的理论部分，而不需要另外设置数理统计方面的课程。数理统计属于数学学科，偏重于数学理论的讲解，如不能结合专业性质，学生很难接受，也直接影响应用效果。

我国原有的计量地理学的教材内容，虽然与专业知识结合紧密，但数理统计的基础知识讲解的太少⑤，如果学生没有概率论基础，很难接受教材。实际上，只要在前面补充统计学中的抽样分布和理论分布、假设检验、方差分析、参数估计等内容，就能解决这一问题。这样，既不需要单独由数学老师开设概率论和数理统计的课程，又能紧密结合地理学科，既加强了学生数据处理的基础技能，又使地理计算学科课程更加具有层次性和系统性。我国现有少数高等师范院校开设了概率论和数理统计课程，进而取代了计量地理学课程，笔者认为是不可取的，脱离了专业的纯粹的数学课程与和专业相结合的课程所起的作用是不可比拟的。由于地理信息统计学中的回归分析需要线性代数做基础，因此需要在基础课程上安排线性代数这门课程。

2.引进地理学中的数学方法这门课程

在地理信息统计学的基础上，依靠学生已经具有的处理地理问题的定量化基础，引入地理学中的数学方法这门课程。从以上分析可知，可以纳入这门课的内容很多，有的方法需要较高的数学理论基础，因此，笔者建议将学生容易接受的有马尔可夫过程、线性规划、投入产出分析、多目标规划、动态规划、非线性模型、网络分析、层次分析法、风险型决策分析法、非确定型决策分析法、模糊数学方法、灰色系统方法，做为地理学中的数学方法（一）；其它的控制论、信息论、突变论、耗散结构理论、协同论、系统动力学方法、分形理论、小波分析、人工神经网络、遗传算法、细胞自动机则属于难度较大的数学方法，可做为地理学中的数学方法（二）。在讲解过程中地理学中的数学方法（一）可以采用理论和应用相结合，而地理学中的数学方法（二）则注重应用。地理学中的数学方法（一）可在本科生阶段开设，地理学中的数学方法（二）在研究生阶段开设。

3.计算机技术的发展为地理计算课程的开设提供了先决条件

统计学的计算软件开发已非常成熟。世界上最著名的数据分析软件SAS和SPSS、浙江大学开发的DPS数据处理系统、MATLABV4.0软件包，都是目前很受欢迎的统计软件。因此，统计学软件与统计学理论的结合，提供了设置地理计算学课程的先决条件。

4.高等师范院校地理科学专业地理计算课程体系的构建

综合以上分析，提出高等师范院校地理科学专业开设地理计算课程体系为：大学一年级的第二学期，在第一学期开设高等数学的基础上，增设线性代数，学时为60学时；大学二年级的第二学期，开设地理信息统计学，学时为64学时（54学时的理论课，10学时的上机操作）；大学三年级的第二学期，开设地理中的数学方法（一），学时为60学时；在研究生一年级的第二学期，开设地理学中的数学方法（二）。

三、结论

1、计量地理运动的兴衰影响了我国高等师范院校地理科学专业开设计量地理学课程的现状。随着地理学中研究问题的广泛性，数学方法已应用于地理学中的多个方面，培养和提高地理科学专业学生的定量分析问题的能力和素质，已是刻不容缓。

2、用地理信息统计学代替计量地理学，增加统计学中的概率论、理论分布和抽样分布、假设检验、方差分析、参数估计等内容，加强学生的数学基础。

3、引进地理学中的数学方法这门课程，根据内容的难易分成两个系列课程，即地理学中的数学方法（一）和地理学中的数学方法（二）。

4、提出了高等师范院校地理科学专业开设地理计算课程体系：大学一年级的第二学期开设线性代数，学时为60学时；大学二年级的第二学期，开设地理信息统计学，学时为64学时（54学时的理论课，10学时的上机操作）；大学三年级的第二学期，开设地理中的数学方法（一），学时为60学时；在研究生一年级的第二学期，开设地理学中的数学方法（二）。

参考文献：

〔1〕徐建华.现代地理学中的数学方法〔M〕.高等教育出版社,1995,1-5.

〔2〕陈彦光.地理学:计量运动的失败与分形研究的崛起〔J〕.信阳师范学院学报(自然科学版),1999,12(3):310-314.

〔3〕许峰宇,戴先杰.高等教育地理学专业课程体系研究〔J〕.煤炭高等教育,2004,22(3):83-86.

〔4〕何宁,吴黎兵.统计分析系统SAS〔M〕.武汉大学出版社,2005.

〔5〕张超,杨秉绠.计量地理学基础〔M〕.高等教育出版社,1995.

〔6〕何宁,吴黎兵.统计分析系统SAS〔M〕.武汉大学出版社,2005.