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摘 要:該文通過對國內外自然地理學內容體系及其演變過程的梳理,結合中國現實的自然地理問題,以案例和實踐為導向的課程改革完善了高校自然地理學的課程內容,豐富了實踐案例,使得教學效果得到了顯著提高。
關鍵詞:自然地理學;案例;實踐;課程改革
中圖分類號 G642.0 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2017)11-0171-03
Curriculum Revolution Research of University Physical Geography Based on Case and Practice――Taking Anhui Science and Technology University as an Example
Zhang Zhenguo1 et al.
(College of Resources and Environment,Anhui Science and Technology University,Fengyang 233100,China)
Abstract:The curriculum revolution improved the curriculum content and increased practice cases according to carding content system of physical geography and its evolution. Teaching effect is improved significantly according to case and practice oriented curriculum revolution.
Key words:Physical geography;Case;Practice;Curriculum revolution
自然地理學是研究自然地理環境的組成、結構、功能、動態及其空間分異規律的學科,它既是地理學的重要分支,又是信息科學群的重要基礎內容,是一門極具應用性和現實性的學科[1]。在地理信息系統(GIS)、遙感(RS)、全球定位系統(GPS)等信息技術飛速發展的形勢下,我國自然地理學的學科建設、理論體系架構以及內容體系也需進一步改進與完善,以有效地促進自然地理學的內容體系、科學化、信息化,并推進對現實環境各類問題的認識的不斷深化。
自然地理學是安徽科技學院資源與環境學院地理信息科學專業大學本科的專業基礎課程。隨著自然地理學理論的不斷發展,新技術的不斷出現,教學方法的不斷改進,人才培養層次和水平不斷提高,要求自然地理學教學需要承擔增強學生的理論水平,同時要鍛煉學生分析問題解決問題的能力和達到為社會不斷輸送理論水平高、工作能力強、品學兼優的“技術+管理”復合型專門人才的教學目標。因此,嘗試對自然地理學課程內容體系、教學方法與手段、實踐教學等方面進行改革與探索十分必要。為解決本科生學習自然地理學過程中存在的實際困難與問題,提高自然地理學課程教學效果,促進自然地理學與其專業課程的融合,筆者以滿足學生需要與實現培養目標為出發點,嘗試進行了以案例和實踐為導向的自然地理學課程改革研究。
1 研究方法
為提高《自然地理學》課程教學質量,促進學生對自然地理學基本原理及應用自然地理學解決實際問題能力的提高,進一步完善學生的知識結構,本課題研究遵循現狀分析―文獻梳理―資料收集―分析問題―案例、實踐的課程改革―解決問題的研究思路(圖1)。本研究主要應用比較分析法、文獻檢索、專家咨詢法、調研法等方法。“現行自然地理學內容體系及教學中存在的問題分析”部分,在構建指標體系基礎上,采用調研與深度訪談方式來獲取數據,采用比較分析法比較不同發展時期自然地理學的主要內容以及不同國家和地區的《自然地理學》著作內容體系。在“教學方法與教學內容的改革優化”部分,則主要以訪談與個案調查方法的研究結論為依據,采用系統分析與個案研究相結合,宏觀分析與微觀分析相結合,規范分析與實證分析相結合,加強自然地理學的教學研究對教學內容進行優化設計。
2 研究現狀
2.1 關于自然地理學研究內容體系 自然地理學與地理信息、土地管理、區域規劃等課程內容有諸多交錯,在有限的教學時間內需要把握重點、合理取舍,自然地理學的主要研究內容包括研究某一區域內地質、地貌、土壤、植被、夂頡⑺文等要素的結構、功能、物質遷移、動態演變以及地域分異規律。通過與其他課程有效整合后,將“自然地理概念”、“自然地理結構”、“區域自然及地域分異規律”、“土壤污染”、“氣候變化”、“植被分類”、“空間分布體系”作為自然地理學教學的重點。
2.2 自然地理學課程實踐教學模式的改革研究 通過課程討論和實地調查的方式來提高學生對自然地理研究的認識水平以及分析問題、解決問題的能力,強調學生對教學的參與性,對于提高學生的學習積極性十分重要,并具有引導作用。過去我國自然地理學研究引用國外的理論較多,但由于國情不同,經濟發展階段不同,所以內容出現理論與實踐脫節的現象。在進行理論講解的同時,增加實踐教學內容,有利于提高學生分析問題、解決問題的能力。也有學者提出構筑面向本專業全體學生的“授課―模擬―調查”的實踐平臺[2],結合自然地理學課程的特點與講授內容,以地統計學理論解釋地域分異等問題,創新提出自己的觀點和想法。
2.3 自然地理學課程教學方法與手段的改革研究 有學者提出在教學過程中利用多媒體教學手段,采用“案例式”、“啟發引導式”、“討論式”和“自助式”等教學方法,同時改變傳統的考核方式,以適應新的教學改革[3]。其中,以“討論式”教學法能夠拓寬學生的知識視野,加強理論與實踐的聯系,增強學生的創新意識和創新能力。也有專家提出綜合運用典型案例分析、課堂討論、啟發引導式提問、自助式課下學習等多種教學方式方法[4];采用傳統教學與現代多媒體技術相結合的教學手段;通過以實際調查為核心的綜合實習制度的實施,搭建培養優秀復合型人才的教學平臺。
2.4 自然地理學課程教學內容的改革研究 有學者強調以先進性、創新性教學理念和適應性、引領性原則改革課程教學內容[5];以寬厚的地學背景和艱苦樸素、求真務實的精神為依托,重視專業理論水平和實踐能力的培養,強化創新思維、創新能力的激發,造就“技術+管理”復合型人才。本著“先進性”和“創新性”的教學理念,設計與改革課程內容。
縱觀自然地理學教改研究現狀,從研究內容、教學方法、模式、教學內容等角度均提出了一些針對性的建議,但也存在一些不足:一是對于現階段學習自然地理學的導向、目標沒有進行清晰的界定;二是對自然地理學教學中存在的問題,往往是基于現狀的定性歸納總結,缺少當前各地熱點研究問題解決的鮮活案例及實踐經驗支持;三是研究方法大多為定性分析,定量研究較少,未能為研究結論提供良好的方法支撐;四是對實踐和案例式教學多為設想及建議,沒有充分試驗進行驗證。
3 課程改革
3.1 現行自然地理學內容體系及教學中存在的問題分析 首先,從自然地理學課程體系、學生先修課程、教學方法等幾個方面制定評價教學效果的三級指標體系,對安徽科技學院已修自然地理學學生或畢業進行抽樣調查,全方位了解自然地理學課程的教學效果、存在的問題及原因。其次,對國內自然地理學任課教師和教學專家采取深度訪談的方式,從學科專家和授課教師角度了解該課程教學中存在的困難分析其原因。對自然地理學課程現行教學內容及教學中存在的問題進行了歸納分析。
3.2 培養目標設定與自然地理學課程改革設計 針對調查反映的問題,結合本科教學大綱對學生培養目標等基本要求,從以下步驟對現行自然地理學課程體系進行了優化。首先,培養對象基本情況分析,主要包括培養對象專業基礎、先修課程的學習及學生知識結構等多個方面,以達到明確培養對象基本情況的目的。其次,在明確學生基本情況基礎上,以專業的培養要求和社會實踐的應用能力為導向制定該課程的教學目標,即在保證學生掌握基本知識的同時,滿足地理信息科學專業對自然地理學的現實要求,并培養提高學生對自然地理學學以致用的能力。
3.3 自然地理學課程教學內容與教學方法的改革優化 結合前期調研結果分析,以及進一步的訪談結果為依據,以課程體系的培養目的、目標為準則,確定匹配的教學內容及與之適應的教學方法。首先,建設“相關人物”檔案庫:由于課程內容所限,學生無法全面了解有關知識,為了使學生全面系統地了解自然地理學發展情況,在緒論教學中都增加了相關人物的詳細材料。其次,建立一套詳細的“文獻解讀”:為了讓學生了解自然地理學相應領域的觀點和理論,選取一些重要的參考文獻,并由老師進行點評和分析,以便學生更好地理解。再次,建立一系列的“學生學習記錄”:包括照片、錄像、演講及討論記錄,以便更好地總結學生對該課程學習的有效途徑。最后,根據對自然地理的基本知識、基本概念、典型案例、綜合應用、前沿專題、熱點問題等內容更新,結合現階段我國自然地理問題特點和解決要求,補充全國及區域地理問題案例。
3.4 實踐教學改革 打造調查研究的平臺,拓展發現問題視野的實踐教學,在自然地理學教學中有著重要的地位與作用。為學生營造研究氣氛,挖掘研究問題的潛力,發揮分析問題、解決問題的主觀能動性,豐富教學內容,與課堂教學形成互補、互促的態勢,學生對該課程的學習由被動轉為主動,可以整體提高課程的學習水平。學生能運用課堂理論結合地理信息科學專業特點設計調查研究路徑。如土壤一章中“關于地力評價的調查研究方法”,學生設計出按照“隨機選點,輻射擴散”的調查研究方法,即采用空間分析的方法,滿足采樣點的需求,然后插值獲取該地地力等級的評價(圖2)。
另如,講解地理區劃章節時,可給學生提供不同的地圖數據資料,鼓勵學生采用地理信息科學專業知識,通過繪制地形圖、專題地理圖等圖幅加強學生對地理事物的空間位置、形態及其分布范圍、分布特征、分布規律等認識。指導學生讀圖、識圖,然后再進一步分析該圖所反映地理事物的位置、數量、大小、分布范圍、分布規律、特征和地理事物間的相互關系及其影響,以培養學生對現實問題的理解、認識并探討解決路徑的能力。圖3為學生所做淮河流域位置圖。
3.5 分析總結 主要就上述調研結果、實踐教學內容及教學方法優化、案例式教學進行了歸納總結,指出研究中存在的不足和改進方向,并根據自然地理的基本知識、基本概念、典型案例、綜合應用、前沿專題、熱點問題等內容更新。
4 結語
自然地理學歷來都重視實踐課程,翻開全國各有關高校的教學計劃,無一例外地都有安排實踐教學的內容,但受實驗課課時及實驗條件等因素的限制,尚未開設選做的具有前沿性和創新性的實驗項目,因此,有必要增設一定量的創新性實驗,這對培養創新人才至關重要。具體做法就是將一些驗證性實驗改進為綜合性實驗或設計性實驗,增設創新性實驗項目,增強學生的實踐創新能力。同時,將實驗和野外實習與教師縱橫向課題、大學生創新課題項目及畢業論文相結合,以改變學生心目中自然地理學課程實驗以觀察、描述為主,技術含量不高、儀器落后的觀念,提高學生開展自主創新的興趣,使得自然地理學課程的實踐教學在培養學生實踐能力和創新能力方面發揮更大的作用。
參考文獻
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1 兩部巨著,影響世界地理發展方向
盡管李春芬教授在地理學的多個學科領域,如土地利用、自然區劃、城市地理等,均作出過歷史性的重要貢獻。但是,貢獻最大的領域還是區域地理,尤其是世界地理。
著名地理學家費尼曼(N.N.Fenneman)在其1919年的地理學分類體系圖中,區域地理處在地理學的核心地位。這種觀點曾為許多地理學家所接受,并在20世紀30—40年代盛行一時。受此影響,李先生在大學時代就對北美區域地理發生興趣。赴多倫多大學留學后,他就以“加拿大西安大略格蘭德河中游河谷的區域地理研究”作為博士論文選題。自此以后,區域地理就成為其畢生堅持和不懈努力的主要研究方向。在其出版的學術論著中,區域地理著作占2/3,并以世界地理為主。
上世紀50世紀中期,李春芬教授對我國世界地理研究做了反思,認為以往的研究大多為就事論事的現象描述,缺乏提綱挈領的綜合構思,因而缺乏整體感。為此,在他承擔各洲自然地理研究生班的南、北美洲自然地理教學任務時,銳意改革教學內容,以對立統一學說為指導,提出了“地理環境結構的整體性和差異性”理論體系。其理論內涵體現了地理環境是多樣性的統一體,反映了地理學的綜合性和區域性兩大特點。他認為,地理學的兩個特點是不能分割的,而是密切結合、相互依存的。一方面,綜合性立足于地區,離開地區就不是地理學的綜合;另一方面,區域性也離不開綜合性,即離不開區域內部各組成要素的相互聯系性。在上述辯證思維的統帥下,在出色完成教學任務基礎上,精心編著了《南美洲地理環境的結構》這部獨具特色的世界自然地理學術巨著。他在該書中精辟地指出:“一個洲的獨特性,一方面體現了該洲的整體性,同時也是有別于其他各洲的特殊性;這有別于其他各洲的特殊性,又體現了整個地理環境的差異性。”書中還通過對厄爾尼諾現象的動態分析,揭示了地理環境中“一個要素的變化可導致其他要素的變化以致地理環境總體特征的變化,從而進一步解釋地理環境內在緊密聯系的整體性。
李春芬教授治學嚴謹,崇尚精品,傾注一生精力,出版了《南美洲地理環境的結構》(科學出版社,1962年)和《北美洲地理環境的結構》(高等教育出版社,1990年)兩部精品力作,成為我國世界地理領域具有劃時代意義的宏篇巨著。
兩部巨著均以“地理環境的整體性和差異性”理論,作為貫穿始終的主線,對以現象描述為主的傳統世界地理研究模式是一次顛覆性的歷史突破,在地理界引起巨大反響。《南美洲地理環境的結構》一書出版后,《地理學報》編委會曾對此書進行專文評介,科學出版社曾打算讓該書參加國際書展,英文版《中國建設》也對該書做了報導。一部區域地理著作,能如此備受重視,實在罕見。整體性和差異性的學術見解,在全國師范院校系統中的影響,更為廣泛。現行的《世界自然地理》高校統編教材,就以李先生的整體性和差異性學術觀點,作為全書的學術指導思想。由于兩部巨著全面闡述了世界自然地理的嶄新理論體系,具有很高的學術價值,1991年榮獲國家教委科技進步一等獎。
2 面向問題,創新世界地理研究方法
20世紀中葉,區域地理研究者較重視知識的積累和傳播,缺乏面向問題的目標導向和深入探討的研究動力,以致學科發展的滯后性逐漸顯現。
李春芬教授一貫認為,只有面向問題,有的放矢,才能振興區域地理學科。早在1948年,李先生針對矛盾尖銳的中東問題,在上海《大公報》上發表了“地理因素看圣地紛爭”一文,明確指出了巴勒斯坦問題是由其內在矛盾和外在因素造成的錯綜復雜的紛爭,巴勒斯坦的混亂局面不僅是宗教和民族的紛爭,而是其重要的戰略地位和豐富的石油資源,癥結在于土地和經濟。半個多世紀后,針對中東現狀,重讀李先生的文章,就可感受到他所倡導和實踐的面向問題的研究,見解是多么深刻,讓讀者透過現象,認清了事物本質。
20世紀70年代,復興區域地理學的呼聲十分高漲,特別強調面向問題的研究。當時,發展中國家為了捍衛國家,保護和發展民族經濟,紛紛主張各國有權合理確立自己的領海和管轄范圍。面對海洋權益的熱點問題,李春芬教授發表了“拉丁美洲國家為保護本國海洋資源而斗爭”、“秘魯200海里海洋權的地理分析”等學術研究論文。前文因緊密配合當時行將召開的國際海洋法會議而備受重視,旋即由《北京周報》譯成英文發表。后文充分彰顯李先生扎實的世界地理研究功底,在自然地理和經濟地理的有機結合上,分析了秘魯深厚的鳥糞層與眾多的海島、豐富的漁業資源、近岸的洋流循環、干旱的氣候之間的緊密聯系,從而證實了保護海洋漁業資源對發展秘魯民族經濟的重要性,進而用秘魯洋流的生物界限與200海里十分接近的科學數據,論證了200海里海洋權的合情合理性。
李春芬教授面向問題研究世界地理的理念、方法和實踐。對當今的世界地理研究有重要指導意義。世界地理研究工作者如能針對發達國家為控制中東石油資源的紛爭、發展中國家為捍衛海洋權益和斗爭,以及WTO框架下的貿易保護主義等熱點問題,發揮專業特長,開展深入研究,就能為國家的外交、外貿工作作出更大的貢獻。
關鍵詞:探究性;自然地理學;實踐教學;問題;改革途徑
在高校的人才培養和學校改革發展過程中,實踐教學發揮著舉足輕重的作用[1-2]。隨著高等教育改革的不斷深化,實踐教學作為一種教學體系開始受到人們的關注,對實踐教學開展研究和探索,對于逐步完善實踐課程的教學體系和提升人才培養質量,具有重要的現實意義。長期以來,我國的自然地理實踐教學主要通過2個途徑開展[3]。第1個途徑是課堂實驗,通過課堂實驗培養學生的實踐操作能力;第2個途徑是野外實習,通過野外實習使學生掌握野外工作流程和研究方法,培養學生對自然地理現象的觀察能力。國內學者圍繞自然地理實踐教學開展了一系列研究。鄒君[4]對地理專業校外實習基地建設提出了建設性意見。肖海燕和陳志彪[5]認為,應該適當增加實驗課時和實習時間,以確保學生掌握基礎實驗技能和野外觀察動手的實踐。艾尼瓦爾窯斯地克和瓦哈甫窯哈力克[6]將地理專業的實踐教學體系劃分為課程實驗,氣象與氣候、水文實習,地質與地貌、植物與土壤實習,綜合實習,實踐實習和畢業實習等6種類型。也有學者對自然地理的課程建設提出了寶貴意見,申洪源[7]提出,將《地質學基礎》《地貌學》《普通水文學》等基礎理論課程中零散的野外實習內容集中,開設《自然地理學野外實習》課程。
1當前自然地理實踐教學存在的問題
1.1教學理念缺乏創新性
傳統的自然地理實踐教學是一種認知驗證型教學,教師在課堂上講解,學生聽課并記錄。在自然地理實踐教學的過程中,學生更多是在教師的引導下,完成對各種自然地理現象的觀察,而對于導致某些自然地理現象的內在原因,則沒有做進一步的探究。因此,傳統的自然地理實踐教學本質上是一種教師主導的教學,并沒有充分激發學生的求知欲和創新精神。
1.2教學內容缺乏整體性
受自然因素或人為因素的影響,一個自然地理實習基地可能無法包括氣候氣象、地質地貌、水文、土壤、植物、動物等全部實習內容,有時可能需要2~3個實習基地才能完成全部自然地理實習任務,這會使得指導教師在一個實習基地只能講授有限的幾個實習內容,不僅會導致教師講授的內容過于單一,還造成學生對自然地理的整體性認識不足。
1.3實踐教學成績考核方式單一
傳統的自然地理實踐教學環節包括課堂實驗和野外實習。課堂實驗是在教師指導下,學生獨立完成實驗,提交實驗報告,教師依據實驗報告給出成績,但對于實驗過程卻往往缺少評價。野外實習則是在教師指導下完成實習任務,提交實習報告,教師依據實習報告給出實習成績。與課堂實驗相比,野外實習的周期較長,實習環節相對復雜,通常包括實習準備、思想作風、專業素養、實習討論和實習效果等環節,因此只依據實習報告的撰寫情況就給出實習成績,無法真實客觀地反映學生的野外實習情況。
2開展探究性自然地理實踐教學的必要性
探究性教學是以學生的發展為宗旨,在探究教學理論的指導下,以探索研究為主線,通過開展探究性實踐教學,培養學生的科學態度及創新精神,發展學生的探究能力,進而將教學過程中的各種因素按照模式分析的方法建構起來的一種相對穩定的教學結構和策略體系[8]。
2.1探究性教學是中學地理新課程改革的需要
《基礎教育課程改革綱要(試行)》在課程改革的目標中指出:改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀,倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手,培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力以及交流與合作的能力。然而,通過實地調查發現,當前許多高師:校的地理教學仍采用傳統的教學模式,這無疑將會對教學理念、教學內容及教學方法產生深刻影響。學生畢業后走上工作崗位,同樣也要面臨地理新課程改革,但由于受傳統教學模式的影響,造成師范生面對地理新課程改革,一時顯得手足無措,使他們難以成為地理新課程改革的主力軍。
2.2探究性教學是培養大學生自主創新能力的需要
創造性的學習能力是創新的首要必備能力,是發現新知識,提出或解決未來可能出現的新問題的獨立的學習能力。其強調學生的主動學習,倡導個人通過與他人合作的方式開展探究活動。因此,探究性教學是以問題為中心開展教學,因為課本上沒有現成的答案,需要學生運用所學的專業知識探究問題的解決方法,所以實施探究性教學是培養大學生的創新能力的現實需要。
2.3探究性教學是加快高師:校地理教師隊伍成長的需要
中學地理新課程要求教師要成為課堂教學的野引導者、組織者和參與者冶,這既是對基礎教育的教師提出的要求,同時也是對高師:校的教師提出的要求。高師:校的地理教師,課堂上講授理論課程,課下開展科學研究,但二者有時并無密切聯系。開展探究性教學,一定程度上能調動師生共同探究科學問題的積極性,在完成教師科研項目的同時,促進了教師成長,鍛煉了學生的動手實踐能力,培養了學生的科研素養和創新精神。
3探究性自然地理實踐教學改革途徑
3.1教學內容改革
根據自然地理實踐教學的特點,將其教學內容劃分為基礎實驗型、野外實習型和創新實踐型3種類型。其中,基礎實驗型以驗證課堂理論教學、認知自然地理科學原理為主要目標,如土壤學實驗、植物學實驗等。野外實習型以鞏固課堂理論教學、探究自然地理科學規律為主要目標,如地質地貌學實習、水文學實習、土壤學實習、植物學實習等;同時,在自然地理實習基地的安排上應通盤考慮,盡可能地開展自然地理綜合實習,將自然地理的地質地貌、氣象氣候、水文、土壤、植物、動物等實習集中安排在一個實習基地。創新實踐型以培養大學生的科研素養、提高大學生的創新實踐能力為目標,如挑戰杯、假期社會實踐、教師研究課題、畢業論文/設計、不同級別的課外競賽等。
3.2教學方式改革
3.2.1教師指導型。
首先,教師根據問題或者任務,選擇適宜的教學內容,創設一定的情境,設疑啟發學生思考;其次,通過教師引導探究,學生進行材料舉證、推理證明,而后解決問題,最終達到學生認知獲取知識。該模式突出教師的指導作用,教師以問題為核心,選擇適宜的教學內容,設計相應的教學情境,引導學生在學習的過程中觀察、質疑、判斷、推理,最后達到認知,最終獲取新知識的探究過程。
3.2.2學生自主型。
一方面,學生可以通過開展自主學習,發現問題,通過查找資料進行論證探究,最后解決問題;另一方面,學生也可以先開展自主調查,收集資料,然后提出問題,帶著問題開展論證探究,并最終解決問題。該模式突出學生的自主學習能力和獨立發現問題的能力,通過學生的試驗、調查、信息收集與處理等探究活動,解決實際問題,獲取新知識,進而使其技能、情感獲得發展的探究過程。
3.2.3師生互動型。
該模式突出教學過程中教師和學生的互動交流。教師根據具體的教學目標,設計相應的教學情境,在教師的引導下,學生通過回顧已學知識,開展自主學習,在學習的過程中獨立地發現問題,教師對學生發現問題的科學性進行評價,學生對有科學價值的問題進行分析、歸納、總結和解決,最終獲得知識、技能、情感發展的探究過程。
3.3成績考核方式改革
鑒于自然地理實踐教學的教學內容和教學方式發生了較大改變,因此對于自然地理實踐教學的考核方式也應該做出相應的變化。與理論課程重在考察學生是否熟練掌握了教材理論知識的考試目的不同,自然地理實踐課程的考試重點在于考察學生對野外調查方法、動手實踐能力、數據處理與分析、論文撰寫等綜合能力的掌握程度。對于基礎實驗型實踐教學的考核方式,教師宜將考察重心放在學生的實驗過程上,從取樣是否科學、預處理是否合理、實驗過程是否規范、實驗報告是否完整等角度進行綜合評定。對于野外實習型實踐教學,教師可以將野外實習劃分為準備階段、思想作風、專業素養、實習討論和實習效果5個部分,每個部分賦予不同的權重,綜合評價每個學生的野外實習成績。對于創新實踐型實踐教學,則依據創新實踐活動的檔次和對學生創新能力的提高程度,量化不同的積分進行綜合考核。
3.4加強教材建設
結合專業特點、學科特點和實習基地特點,編寫具有針對性的野外實習指導用書,對于指導自然地理野外實踐教學,培養具有創新實踐能力的應用型人才具有重要的現實意義。自然地理實踐教學教材建設應以學校人才培養目標為依據,根據學校實際,開設自然地理實踐教學課程體系,提高自然地理實踐教材編寫質量,保證實用性、完整性、適用性強的自然地理實踐教材進入課堂,進而提高自然地理實踐教學質量。
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【摘要】本文從地理科學實踐教學體系的探索和改革的思路著手,提出了實踐教學要以學生為主體、以學生未來工作與發展的需要為考慮,來進行實踐教學的改革,并論述了具體的做法和實施的措施。文中指出了抓好實驗教學環境建設是進行實踐教學體系建設的基礎,強調了加快實驗教學隊伍建設,是進行實踐教學體系建設和確保實驗教學質量的首要任務。
【關鍵詞】實踐教學體系建設基礎
高師類高校培養的人才,畢業后的去向主要有直接走上工作崗位和繼續深造兩種,直接工作的多以教師崗位為主。因此,高師類學校教育的主要任務,除過加強基礎理論知識的學習外,一是要重視學生就業的師范性質,加強師范技能的訓練,能夠勝任未來的教學工作;二是要營造鼓勵學生成為批判性和創造性的思考者,在大學學習結束后,具有繼續學習和深造的能力,具有較強的實驗和實踐技能。因此,如何針對高師學生的去向,改革和調整大學期間的實踐教學環節,是關系學生能夠勝任教育工作或繼續深造發展的重大問題,也是我們教學成敗的標志。為此,為了在我們學院地理科學專業建立探究式、師范類高校的教育教學模式,營造教學和人才培養的良好氛圍,我們在強化實踐教學環節、加速進行師范類高校實踐教學體系的改革與創新方面做了以下的工作。
1實驗教學體系的建設和改革
1.1深化教學改革,創新培養方案
以更新教育觀念和人才培養理念為先導,以培養方案的創新為切入點,修訂教學計劃,實行根據地理專業自身的特點,進一步完善和調整指導性教學計劃,重點強化實踐技能與實踐訓練,在本專業開設的必修課中,增加實驗課的比重,特別是綜合實驗課。
1.2提高實驗課教學質量
1.2.1普遍增加基礎實驗課程教學內容
地理信息系統的上機時間由原來54學時增加到現在的90學時,地質學基礎由原來的4個實驗增加到現在的10個,自然地理學實驗也由原來的10個增加到現在的24個,文獻檢索課程由原來的純理論教學到現在增加6個學時的網上檢索實踐。更重要的是多門課程還設置了選修實驗。
1.2.2使用多媒體與網絡技術,提高實驗教學水平
自然地理學制作了完整的網絡課件一套,已全部上了學院網站,為學生提供了豐富的網上學習資源。其它重點課程的課件制作也正在進行中。
1.2.3重視和加強地理學野外綜合實習,重視學生實踐能力培養
對于學習地理科學,不管是自然地理學還是學習人文地理學,野外教學實習活動都是不可缺少、不可替代的重要教學環節。在野外觀察和實踐中使學生接觸自然地理中廣泛的未知領域和人文現象的多樣性,從而激發學生探索大自然奧秘和人文文化的熱情,學習鉆研科學問題的途徑和方法,對培養學生逐漸成長為有生物科學理論素養、見多識廣、思路靈活、有創新能力的地理科學工作者以及陶冶情操、鍛煉意志等方面,都有重要作用。我們在組織學生野外生物學綜合實習時,派出教師指導組,將學生組建成若干個課題小組,將學習與課題研究結合起來,提高學生的創新能力和探索未知世界的能力。2008年開始,我們將地理科學野外綜合實習地點定在人文與自然結合典型的山東泰山(自然地理實習)與曲阜(人文地理實習),這樣將自然與人文景觀很好的結合起來,有利于提高學生的專業學習興趣和綜合素質。
1.3加強課外實踐活動的開展
提倡和鼓勵學生開展課外實踐活動,是一項非常不錯的舉措。我們從2007年3月以來,一直開展的“地理講壇”就非常成功。
地理講壇是我們根據師范類地理專業的特點與培養目標而發起、以學生為主體、教師參與點評的一個地理知識性課外講壇。地理講壇,對一個學生來說,在形式上經歷了一個從選題到查閱資料、從資料整理到講述、從講解到接受指導的完整過程;在思想上經歷一個從理論學習到聯系實際問題、從思考問題到機制探討、從發現問題到探尋解決途徑的全過程。這個過程對學生是一個全方位的鍛煉和提高過程,對全面提高學生的專業理論、解決實際問題的能力以及師范技能的培養等方面有著非常積極的意義。
1.4強化創新意識和科學能力訓練
第一,在理論教學中,倡導教師將課本理論知識與學科前沿特點問題結合起來進行課堂教學,為學生掌握學科前沿動態提供了很好的條件。
第二,為高年級學生開設科研訓練必修課程,鼓勵學生進人科研實驗室、參與教師的科研,特別是對于考研究生的學生。目前,學生參與教師的科研活動有:土樣采樣、分類與前處理,水樣采取等。
第三,積極創造條件,讓學生到其它大學或相關單位進行考察與學習,拓寬其視野。
2實踐教學體系建設的基礎建設
做好實踐教學體系建設,必須重視該體系建設所必須的硬軟件建設。基礎建設主要包括實踐教學環境建設與師資隊伍建設。抓好實驗教學環境建設是進行實踐教學體系建設的基礎,加快實驗教學隊伍建設,是進行實踐教學體系建設和確保實驗教學質量的首要任務。
2.1重視實驗室建設和實踐基地建設
2008年,我們在原來的基礎上,新建3個野外實習基地、2個師范教育與實習和3個地理實驗室。教學實驗室面積有很大的增加;固定資產總值由2007年的100萬發展到2008年的248萬元。
2.2加強實踐教學管理
我們系各實驗室能夠按照國家有關基礎實驗室、專業實驗室和評估評價標準,建立健全各項管理制度,實現實驗室管理的科學化、規范化和標準化。修訂實驗酬金分配辦法,形成合理的分配機制。
2.3加強實驗教學教師隊伍建設,不斷提高實驗室隊伍的整體素質
關鍵詞:資源環境與城鄉規劃管理;地理學;課程設置
中圖分類號:G642.3 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)04-0154-03
地理學經過長時間的學科建設和學科發展,教學課程體系早已相當成熟。隨著全球性的資源環境問題、生態退化問題、城市化問題等的出現,傳統的地理學已不適應當前的社會經濟發展和科技水平發展。國家教育部于1999年對高等院校的專業設置進行了調整,地理學由原來以學科分化為特征的自然地理專業和人文地理專業,調整為以學科層次為基礎、學科綜合為特征的地理科學專業、資源環境與城鄉規劃管理專業和地理信息系統三大專業。資源環境與城鄉規劃管理專業的設置順應了時展的要求,理論上可解決我國現階段城鄉發展過程中的資源配置和生態環境之間的矛盾。
一、資源環境與城鄉規劃管理專業發展介紹
資源環境與城鄉規劃管理專業作為地理學的二級學科,其目的在于培養具有資源、環境與城鄉規劃管理能力的綜合性人才。該專業設立的時間短,但開設的院校數量相當多。據統計,自從1999年設立該專業開始至2006年底,開設該專業的學校已達125所。且開設的院校類型多樣化,既有綜合性大學、師范類院校、工程類院校,也有農林類院校和建筑類院校。該專業主要是面向如何正確處理、協調資源、環境以及城鄉規劃三者間的關系。已有的高校多建立在自然地理類、人文地理類、資源環境類、城市規劃類、管理類等已有學科的平臺上,并密切結合了地理科學、環境科學、城市規劃與管理科學的核心內容,涵蓋知識面很廣。該專業的主要應用方向有:土地利用與規劃管理、城市與區域規劃、房地產開發與經營、地理信息系統原理及應用等。涉及的應用面相當廣,且對學生的工程實踐能力要求越來越高,包括面向管理層的應用——研究區域人口、資源、經濟和環境等的協調發展;面向操作層的應用——工程化的趨勢。近年來,隨著城鄉規劃體系層次的發展需求不斷深化,相關學科知識交叉性的日趨增強,資環專業相關學科的研究領域也不斷拓廣、拓深,可研究范圍逐漸擴大、研究層面日益拓寬,具有特色的資源環境與城鄉規劃管理專業逐漸顯示出其發展生命力。
二、資源環境與城鄉規劃管理專業發展存在的問題
受人才市場需求的影響,資源環境與城鄉規劃管理專業發展速度迅猛,設置該專業的高校數量在1999年僅有32所,2002年達到55所,2006年則增至125所。在該專業快速發展的同時,也出現了不少問題。多年的辦學實踐經驗和日趨嚴峻的學生就業壓力說明,資環專業的人才培養模式、專業課程體系的設置正受到多方面的挑戰。尤其是逐漸增加的就業難度和近似飽和的人才需求市場對該專業造成了相當大的沖擊。該專業發展中存在的問題越來越凸顯:
1.資源環境與城鄉規劃管理專業,厚基礎、寬口徑。開設該專業的院校類型多樣,如綜合性院校、理工院校、農林院校、地礦院校。學校所依托的基礎平臺多元化,為了體現、突出學校特色,不少高校都基于優勢學科和平臺開設了一些方向模塊課程,致使過早地脫離了地理科學這一專業的“母體”。但受傳統的、經典的地理學專業課程體系的影響,多數院校在設立之初并無明顯特色。
2.資環專業開設時間較短,各高校專業人才不足,師資短缺現象較普遍。開設的基礎課程和專業課程雜亂無章,專業培養方向不夠明確,課程教學體系結構不盡合理,實踐性教學環節相對薄弱。課程體系構建較盲目和隨意,大多院校基本上采用類似的專業培養定位、人才培養目標、人才培養模式、專業課程設置,將地理科學、環境科學、管理科學作為專業主干課程,片面的追求專業主干課程的細而全。有些高校的特色方向與依托的平臺近似,并沒有形成分流培養的課程體系和教學機制。實踐性課程設置也大都依賴原有專業條件,缺乏實踐創新體系。
3.現行課程體系培養的畢業生就業去向不明確,學生就業形勢嚴峻。從專業的培養目標上看,資環專業的寬口徑,可使該專業的畢業生能在城市建設、國土資源、環境保護以及相關教學研究機構等企事業單位就業。但由于該專業與其他專業有較大的專業課程重疊,致使該專業的畢業生與城市規劃等老牌專業的畢業生相比,專業基礎和實踐能力較為薄弱,競爭力不強。雖然不少學校設置了幾個特色專業方向,力圖將學生送往對口的部門工作,但效果不明顯,結果不盡如意,導致學生就業并沒有固定的行業領域。此外,隨著該專業就業對口單位對用人的學歷門檻、綜合素質能力要求的不斷提高,社會對高校畢業生的需求存在很多不確定性因素,這更使得資環專業的畢業生就業問題愈加突顯。
據調查,全國該專業畢業生就業去向多樣化,去除考上研究生要繼續深造的人數占較高比重外,其余的就業類型比例分布較均勻,分布在各類機關、企事業、科研設計單位、工程單位及部隊等,畢業生就業方向呈現出“滿天星”式的局面[3]。
三、當前地理學新技術介紹
近年來,地理學受到大量新技術的沖擊,并逐漸與之相滲透、融合,逐步形成了有特色的專業方向[4]。新技術主要有:①地理信息系統(GIS)。地理信息系統以空間數據庫為平臺,可對地理空間數據進行實時采集、數據更新、數據處理、空間分析及為各種與空間位置有關的實際應用提供咨詢和輔助決策,是空間信息技術的主要部分。它以空間分析和地學應用模型為支撐,實現各種信息的模擬與綜合分析。GIS使得地理學家更加便利的分析、挖掘已擁有的地理資源和信息,為進一步的地理研究應用提供強有力的輔助決策支持。②遙感。遙感技術是指在遠距離不接觸目標物體前提下,可根據接收到的物體所反射、發射的電磁波來判定、測量并分析探測目標物體的性質。從資源信息獲取、傳輸、處理,到實驗室分析,遙感都為地理學家提供了主要的數據信息來源。隨著遙感向“三高”(高空間分辨率、高時間分辨率、高輻射分辨率)的發展,大量復雜的地理問題都可直接或者間接地借助于遙感得以解決。③測量與地圖學。測量和地圖學提高了地理工作者對地理數據的獲取、分析和結果輸出等工作的效率,并對地理空間數據的深入分析和對數字制圖的標準化、規范化等都產生了深遠影響。④時間分析和空間分析。通過對長期積累的地理資料進行時間序列的分析,可以獲得具有規律性的地理知識。空間分析是地理信息系統的核心功能,是GIS區別于其他類型系統的一個主要標志,可為地理知識的空間表達提供重要的依據。⑤計量地理學。該學科運用多種數學統計的方法,從更高層次上來分析、理解、解釋地理現象,側重于用多種經典數學模型來對地理學進行定量表達。
四、資源環境與城鄉規劃管理專業課程體系設置與優化
當前,關于資環專業課程體系設置與優化的研究并不多。要對資環專業課程體系的改革,必須認真分析社會人才需求、客觀分析專業定位,要突出專業方向,體現學科特色。按照“厚基礎、寬口徑、適應面廣”的原則培養具備資源環境與城鄉規劃管理基本理論、基本知識和基本技能的專門人才,結合現在通用的“平臺+模塊”的課程體系結構,在上述地理學科新技術支撐下,采取了相關優化措施。
1.調整課程結構。開設了該專業的高等院校,普遍存在選修課數量偏少、范圍偏窄,在教學計劃中占分值比重偏小的現狀。應考慮適當壓縮專業必修課的比重,加強專業選修課的比重,提高選修課在教學計劃中所占的比重。經綜合考慮,各類課程的學分結構可調整為:必修課(基礎課、專業基礎課)占60%~65%,選修課占35%~40%。選修課在專業培養中地位十分重要。
2.基礎課模塊。基礎層次課程主要是讓學生對專業有明了、宏觀的認識。基礎課程可為其他課程的開設提供鋪墊,基礎課程的開設對專業的建設方向意義重大。基礎課主要有自然地理學、地圖學、管理科學、環境科學、生態學、地球信息科學、測量學等。
3.專業必修課模塊。資源環境與城鄉規劃管理綜合性很強,其主干學科為地理學、環境科學、地球信息科學。為了明確專業定位,反映學科特點,突出專業特色,專業必修課模塊應包含自然地理學、地理信息系統原理與方法、遙感技術與應用、地圖學、經濟地理學、人文地理學、區域分析與規劃、生態學、管理學、GPS原理與應用、計量地理學等課程。突出地理科學和生態科學及相關科學的地位,培養學生基于人地關系和區域規劃視角下對資源、環境等全面觀察、深刻思考的能力。在信息技術時代,更應充分利用信息科學技術和地理信息系統、遙感、全球定位系統等“3S”技術,培養綜合能力型人才,以適應社會快速發展的需要。
4.專業選修課模塊。高校可根據已有的基礎條件、學生對課程的多種客觀需求以及社會對畢業生不斷變化的需求狀況,靈活開設“課程超市”,讓學生有更多的課程選擇范圍。課程應多樣化,明確方向性和靈活性,以拓寬學生的選擇空間,讓學生進行“自助式”的課程消費。
5.教學實踐環節。教學實踐環節是專業教學過程中非常重要的環節。實踐環節主要包括分散性實習、集中性實習、教學實習、野外實習、課程設計、生產實習、畢業實習和畢業論文。其中社會實習、生產實習和畢業實習均在企事業和政府部門中進行。學生通過在不同階段的實習,將城鄉規劃與管理理論知識應用于實踐,提高其綜合運用知識的能力;通過各項實習環節培養學生的敬業精神、分析能力、溝通交流能力、團結協作能力和表達能力等。還可以酌情對興趣濃厚、獨立能力較強的學生增設具有高難度訓練和科研雙重性質的第二課堂,經過多層次多角度的全方位訓練,培養和提高學生綜合素養,增長見識,拓展視野。
資源環境與城鄉規劃管理專業,在專業培養、課程設置、技能培養等環節都大量的借助于地理信息系統、遙感、測量與地圖學、計量地理學等地理學新技術的支撐。以社會市場對人才需求為導向,按照現代社會綜合素質人才質量觀,以“3S”技術應用和物質層面上的城鄉規劃管理為重點,將多專業學科交叉滲透、互相支撐、協調發展。為了培養既擁有扎實的地理學專業思想內核,又能掌握城鄉規劃管理基本知識、基本技能和應用能力的綜合素質較高的復合型高級技術人才,在專業課程設置時,可以基于突出地理學科新技術,優化課程設置,建立多學科融合、分層次、多模塊的教學體系,探索人才培養與生產實踐、工程項目相結合的培養模式。
參考文獻:
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關鍵詞: 結構; 過程; 集成; 地理學; 生態學
人類活動的強烈干預推動著地球系統演化進入了“人類世”(Anthropocene Era) 的新紀元[1]。人類活動對地球系統運行的影響趕上甚至超過了自然變化, 地球系統正在以前所未有的速率發生變化并進入一個未知的演化方向和軌道[2]。在這種背景下, 傳統地理過程、生態過程研究正經歷著深刻的變革, 地理過程、生態過程及其與相關學科的交叉與融合正在成為現代地理學和生態學發展的重要方向。本文在概述地理—生態過程研究進展的基礎上, 探討地理—生態過程研究的主要科學問題和未來發展的重要領域, 以期為我國地理學、生態學等相關領域研究與發展服務。
1 地理—生態過程研究進展概況
地理過程是指地表環境(要素、綜合體) 隨時空變化的歷程, 按要素可分為自然過程和人文過程, 按機制可以分為物理過程、化學過程和生物過程等[3]。在傳統地理過程的研究中, 地貌過程和水文過程是其研究的主題和核心內容, 各種營力作用下形成的地貌形態和地形單元以及流域水循環的過程與機理是其研究的主要方向。生態過程作為生態學研究的重要內容, 主要涉及生態系統中的元素循環、種群動態、種子或生物體的傳播、捕食者和獵物的相互作用、群落演替和干擾等方面[4]。
20 世紀后期以來, 人類活動及其所導致的全球環境變化成為了全球生態系統格局、結構和過程變化的主要驅動力[5, 6]。在這個過程中, 土地利用改變了全球生態系統格局與結構, 人工直接管理的生態系統達到陸地總面積的40%以上[7]。1970~2000 年間土地利用擴展使物種滅絕速率比自然背景值提高2~3 個數量級, 全球物種多樣性降低40%[8]。同時, 人類活動深刻地改變了水資源與水循環[9, 10], 1960 年以來, 水資源利用每10 年增加20%, 15%~35%地區出現水資源過度利用; 此外, 人為因素誘導的土壤侵蝕、土地退化等也成為全球面臨的突出生態與環境問題[11], 全球約有40%的農業土地存在不同程度的土壤退化現象[12]。在21 世紀, 人口和經濟持續增長以及全球環境快速變化將給全球生態系統帶來前所未有的壓力[8]。
在人類活動深刻影響和全球環境變化的背景下, 早期地理與生態過程的相關研究表現出明顯不足。在地理過程的描述中, 由于自然地理和人文地理研究內容的分化[13], 自然地理過程往往只考慮自然變化機理, 而忽視人文因素的作用和動態過程。如早期的水文過程研究, 雖然可以分析徑流和輸沙的動態變化, 但是卻往往難以揭示人類活動的影響效應。同時, 在構建的地理過程模型中, 也存在許多相互割裂的現象。如土壤侵蝕模型,其經驗模型往往難以揭示土地利用空間分布格局對土壤侵蝕過程的影響; 而物理模型雖然能夠反映出土壤流失的過程, 模擬不同土地利用情景下土壤侵蝕的變化; 但在實際應用中, 卻由于野外和實驗獲取的數據難以滿足模型參數設置的要求、誤差累積和不確定性增加等原因, 而影響模型精度, 限制土壤侵蝕模型的應用[14]。
在生態過程研究中, 也多以自然生態變化的機理而展開。如植被空間格局變化研究仍然以頂級群落概念、群落格局演替Gap 理論和生命區劃分體系為理論基礎, 難以解釋由人類主導的生態系統的動態過程。如在生態系統結構和過程變化的動態描述中常以Odum 的生態系統演變規則(Strategy of Ecosystem Development)[15]為理論框架, 在此框架下生態系統應向熱力學穩定態(Homeostasis) 演化; 然而, 生態系統很少達到穩定態, 也不一定呈現向穩定態演替的趨勢。生態系統對環境長期變化的適應性研究經常以Tilman的資源競爭平衡理論為依據, 但以此為基礎的模型并不能現實地模擬生態系統結構和過程的動態變化[16]。同時, 由于大多數生態學理論是基于單個生境中小尺度上的研究發展起來的, 而目前的環境問題具有大尺度的性質[17], 所以, 尺度問題業已成為現代生態過程研究的需求。
在全球環境變化驅動下, 傳統地理過程與生態過程的研究發生了深刻變化, 與地理—生態過程相關的國際重大科學計劃相繼啟動。如從國際生物圈計劃(IBP) 到人與生物圈計劃(MAB), 再到千年生態系統評估(MA); 從國際地圈—生物圈計劃(IGBP) 到全球變化的人文影響計劃(IHDP)等。縱觀這些研究計劃和相關學科的發展, 可以發現地理過程從任何角度看都不再是單純的自然過程, 生態過程的研究也不再僅僅局限于生態系統內的動態與發展, 注重人類活動影響, 注重多學科的交叉融合, 正在成為現代地理—生態過程研究的重要特點。
目前, 地理過程的研究正經歷著從自然向自然與人文結合方向發展, 從無機向無機與有機結合方向發展, 從單要素、單個過程的研究向多要素、多過程耦合與綜合研究方向發展, 從宏觀到宏觀與微觀結合方向發展[3]。生態過程的研究也伴隨著生態學的發展,表現出生態過程研究與人口、資源與環境問題相結合, 其研究對象從自然生態系統向自然社會經濟復合生態系統方向發展。研究方法從局部的、孤立的研究向整體的網絡化研究發展, 生態過程研究的時空尺度不斷拓展, 研究手段不斷更新。在地理—生態過程的研究中, 新的科學問題和研究領域正悄然凸現。
2 地理—生態過程研究的主要科學問題
現代地理—生態過程強調人為因素在各種過程中的作用, 強調人為因素作用下的地理—生態過程對自然資源和環境的影響, 強調地理—生態過程與全球變化之間的耦合作用以及可能引發的后果, 強調地理—生態過程在土地退化過程中的關鍵作用, 強調利用現代手段進行定量化研究和過程模擬。在地理—生態過程研究中, 所涉及的基本科學問題包括結構與過程、綜合與集成兩大方面, 其研究重點則集中在尺度—結構—過程相互作用、自然—經濟—社會相互聯系、地貌—水文—生態過程相互耦合、地理—生態過程與資源環境效應相結合等領域。
2.1 基本科學問題
2.1.1 結構與過程在地理—生態過程的研究中, 結構往往是指不同生態系統和景觀單元的空間關系, 如生態系統與景觀單元的大小、形狀、數量、類型及空間組合等。所涉及的過程包括自然過程(元素和水分的分布與遷移、物種的分布與遷徙、徑流與侵蝕、能量的交換與轉化等) 和社會文化過程(交通、人口、文化的傳播等)。目前, 結構與過程研究的科學問題主要集中在結構、功能、動態、驅動力、過程、機制等幾個方面。
(1) 結構關于結構的研究, 是重點探討地表系統的要素組成和空間分布特征, 如土地利用/ 土地覆被的組成和分布格局、生態系統的空間異質性等。其中, 如何有效刻畫生態系統和景觀單元的結構特征, 構建具有生態學意義的格局指數是目前地理—生態過程研究中富有挑戰性的研究課題。現代信息技術為獲取生態系統和景觀類型空間分布的基礎信息提供了強大技術支撐, 深入分析遙感、地理信息系統和相關學科的發展趨勢對于全面提升結構分析的研究水平具有重要的意義。
(2) 功能系統的要素組成決定系統功能的發揮, 功能是不同系統要素與結構的外在體現。功能的研究主要分析陸地表層系統的結構演變與過程動態所表現出的生態、經濟和社會功能。不同類型生態系統服務功能研究、結構變遷與過程耦合下的資源環境效應等是目前功能研究的熱點問題。
(3) 動態動態變化是在結構分析的基礎上, 研究生態系統和景觀單元等的變化規律和特征, 解釋結構發生怎樣的變化、變化的地點以及變化的速度等問題。在動態變化的分析中, 包含兩個層面的含義: 對現狀的分析; 對未來變化的模擬。其中, 采取何種方法或技術刻畫動態變化的特征, 是學者們共同關注的話題。此外, 在動態分析的研究中, 對不同時期數據精度、分類系統等一致性的處理, 往往是進行動態分析的先決條件。
(4) 驅動力驅動力分析是在結構變化分析的基礎上, 揭示生態系統和景觀單元變化的原因和驅動機制, 以期為預測結構變化方向和制定相應管理對策等服務。驅動力包括自然驅動因子和人為驅動因子兩個方面, 其中, 自然驅動因子主要指對特定結構的形成與演變起作用的自然因素, 包括氣候、地貌、水文、土壤和自然干擾等; 人文驅動因子主要涉及到人口變化、技術進步、政治經濟體制變革、文化價值觀念改變等。在驅動力的分析中, 重點探討: 驅動因子選擇與關鍵因子甄別、驅動力分析方法確定、不同驅動因子在不同時空尺度上的功能和效應等。
(5) 過程陸地表層系統過程的研究內容涉及物理過程、化學過程、生物過程和人文過程等方面, 其研究將朝微觀深化和宏觀綜合兩個方向發展, 其關鍵在于系統中界面過程的綜合研究[18], 同時注重過程的格局分析[19]。目前, 地理—生態過程的研究內容主要包括水文循環過程與水量轉化、流域系統中物質遷移過程、土壤侵蝕過程、土地系統演變過程、土壤—植物—大氣連續系統過程、環境生物地球化學過程、生物多樣性變化過程、人文與文化過程等方面。
(6) 機制旨在揭示結構與過程的相互作用關系。在機制的研究中, 注重地理—生態過程與環境變化和人類活動的關系, 重視非線性科學和復雜性科學在揭示機制研究中的應用。模型作為地理—生態過程的定量表達, 是探討機制的重要途徑, 需要通過模型的手段開展機制的分析和情景預測研究。
2.1.2 綜合與集成綜合是地理學的本質和存在依據, 集成是綜合的演進與升華[20]。在地理學研究中, 需要綜合多學科的理論和知識, 選擇典型區域, 針對主要問題開展綜合
與集成研究。在地理—生態過程的研究中, 也需要綜合多種實驗觀測手段和研究方法開展綜合研究。在此基礎上實現地理—生態過程研究中的要素集成、過程集成和區域集成。
(1) 要素集成現代地理—生態過程受自然、生態、經濟、社會等多種因素的影響,
將人類活動納入地理—生態過程, 對多種要素進行集成分析, 對于揭示結構與過程的演
變規律與特征具有重要意義。在要素集成的研究中, 要考慮自然社會經濟要素的集成和
相互作用, 也需要考慮要素的尺度效應。
(2) 過程集成黃秉維先生早在20 世紀50~60 年代就提出了綜合研究地表物理過程、化學過程與生物過程的學術思想[21]。過程集成強調地球表層系統各個過程之間的相互關聯, 注重自然過程與人文過程的耦合研究, 強調人類活動影響下的地理—生態過程的綜合研究, 突出自然地理過程與生態過程的耦合研究等。在過程集成中, 基于過程模型的模擬與預測研究是過程集成方法研究的重要內容。
(3) 區域集成地球表層系統不僅具有顯著的區域差異和地域分異規律, 同時也是
一個多層等級系統, 既有坡面—小流域—流域—區域—全球的不同尺度, 也存在種群—群落—生態系統—景觀—區域—全球的多個層次。在地理—生態過程的區域集成研究中,不僅需要針對不同尺度地球表層過程的發生機理展開研究, 更需要通過尺度效應分析和尺度轉換(尺度上推與尺度下推), 獲知其他尺度的信息, 開展多尺度研究, 從而體現研究對象的整體性。在尺度效應分析與尺度轉換中, 需要注意特征尺度選擇與尺度域劃分、轉換方法與模型構建、時間尺度與空間尺度的合理匹配、尺度轉換結果的不確定性分析等問題。
此外, 在綜合與集成的研究中, 也需要加強集成方法的拓展, 發揮計算機技術、應用數學方法、空間信息科學與技術在地理—生態過程研究中的作用, 開展基于對過程理解和定量闡述的模型研究, 如建立區域綜合模型、多尺度地理—生態過程模型等。
2.2 重點研究領域
2.2.1 尺度—結構—過程相互作用“尺度—結構—過程”是地理—生態過程研究的核心理念, 結構影響過程, 過程改變結構, 尺度不同, 結構與過程的關系也將有很大的差異。其中, 結構是不同地理—生態過程與自然背景綜合作用的結果, 地理—生態過程的變化與發展影響和改變著陸地表層系統結構的形成, 從某種意義上說結構是各種地理—生態演變過程的瞬間表現。同時, 結構能夠從多個方面影響過程, 如生態系統的空間分布能夠影響局域地表溫度、養分豐缺、生物種群或其他物質在空間上的分布狀況, 景觀要素的變化可以影響景觀中的物質流和能量流等[22, 23]。
結構、過程及其相互關系的研究離不開其所依賴的尺度。地理—生態過程不同, 其相應的尺度也會有很大的變化。就研究粒度而言, 富營養化的研究往往在30 m 或更小粒度上展開, 而森林砍伐的粒度則多在100 m 以上; 就研究的幅度上, 葉片的生理過程一般發生在平方毫米/ 平方厘米的空間尺度和秒/ 分鐘的時間尺度上, 而景觀動態過程的研究則需要考察幾百/ 幾千平方公里的空間尺度和十年/ 百年的時間尺度[24]。結構與過程的關系會因研究尺度的不同而發生明顯的變化, 如在不同尺度上, 土地利用結構與土壤養分、土壤水分、水土流失的影響機制并不相同[4], 中小尺度上的研究成果并不能滿足大規模綜合治理與開發的需求。
尺度—結構—過程的相互作用研究是現代地理—生態過程研究的重點領域, 其主要研究內容包括如下幾個方面:
(1) 針對單一尺度分析結構與過程的作用機理;
(2) 探討不同尺度之間結構或過程變化的規律和特征, 并分析其尺度效應;
(3) 基于不同尺度結構與過程的作用關系和尺度效應分析結果, 進行多尺度綜合研究和尺度轉換研究;
(4) 探討不同尺度劃分體系(如時間尺度、空間尺度、過程尺度、觀測尺度、模型尺度等) 對結構、過程、結構與過程作用關系的影響效應;
(5) 其他研究, 如多尺度模型研究、尺度轉換不確定性分析研究等。
2.2.2 自然—經濟—社會要素相互聯系當代地理學作為一門研究地球表層自然要素與人文要素相互作用與關系及其時空規律的科學, 其研究內容主要面向當前世界性的人口、資源、環境與可持續發展問題[25]。現代地理—生態過程的研究, 必然注重自然、經濟、社會等多因素的綜合研究, 注重人類活動與環境變化的關系[19]。
在自然—經濟—社會要素相互聯系的研究中, 地理—生態過程重點探討以下幾個方面的內容:
(1) 自然、經濟、社會單一系統內部的要素、過程時空變化規律與特征;
(2) 自然、經濟、社會不同類型的要素、過程之間的相互影響與作用機理;
(3) 自然、經濟、社會不同系統之間多要素或過程之間的綜合與集成;
(4) 地表系統在自然、經濟、社會共同作用下的變化規律與發展趨勢;
(5) 其他研究, 如復合系統基礎理論創新等。
2.2.3 地貌—水文—生態過程相互耦合地貌過程、水文過程和生態過程是地理學、生態學研究的傳統優勢領域。在早期的研究中, 往往關注單一過程的研究, 而對兩兩過程或多種過程的綜合研究不夠。然而, 多種過程的耦合作用機理往往是識別系統動態演變的關鍵所在。在全球環境變化的背景下, 地貌過程—水文過程—生態過程的耦合研究顯得尤為重要。
目前, 地貌過程—水文過程—生態過程的耦合研究重點關注地形發育、徑流形成、污染物遷移、土地退化、生態系統調控等領域, 其重點研究內容有:
(1) 人類活動影響下的生態—水文過程;
(2) 生物地球化學循環過程;
(3) 流域水、沙及化學物質遷移過程;
(4) 其他研究, 如耦合模型開發等。
2.2.4 地理—生態過程與資源環境效應研究資源、環境與發展的關系并尋求解決其中關鍵問題的途徑, 為區域整治提供理論基礎和決策依據, 是當代地理學和生態學服務社會的重要方面。目前急需解決的資源環境問題包括水資源供應危機、土地質量急劇下降、環境污染和生態破壞日益嚴重、災害頻發等問題, 這些資源環境問題的解決往往和地理—生態過程的調控密切相關。探討地理—生態過程與資源環境效應的關系是目前地理—生態過程研究的重要方面。
地理—生態過程與資源環境效應研究的重點內容有:
(1) 生態系統物質循環與全球變化;
(2) 流域物理、化學和生物過程及其資源、環境和災害效應;
(3) 土地利用/ 土地覆被變化過程及生態環境效應;
(4) 城市化過程對區域生態環境的影響與效應;
(5) 生態系統過程與生態系統服務功能;
(6) 地貌過程與災害效應等。
3 地理—生態過程研究的發展趨勢與方向
3.1 地理—生態過程研究的發展趨勢
現代地理—生態過程研究正跨越不同時空尺度, 開展多學科的交叉和融合, 從近期發展看, 地理—生態過程研究具有以下明顯的動態和趨勢。
(1) 系統化系統化是地理—生態過程研究的重要方向。地理—生態過程是以系統論為基礎, 以陸地表層系統、環境系統、人地系統等為對象開展研究。在系統化研究中,需要探討系統的內部要素與結構組成、系統層次與相互關聯、系統動態與外部環境的相互關系, 揭示全球變化背景下地理—生態過程與地表系統演變的作用關系, 探求系統協調發展的機制與途徑。
(2) 綜合性綜合性是地理—生態過程研究的重要特色。在地理—生態過程的綜合研究中, 不僅要在分析要素與要素關系、要素與過程關系、過程與過程關系的基礎上開展要素綜合和過程綜合, 也要在尺度效應分析和尺度轉換的基礎上開展區域綜合研究。在區域綜合研究中, 不僅需要聚焦危機區、脆弱區或熱點地區, 針對獨特區域開展獨特問題的綜合研究[26]; 同時也應具有全球化視角, 開展跨國或全球尺度的研究。此外, 也應注重總結性的綜合研究[27], 基于重要地理區域科學數據構建國家級的地理科學基礎平臺,為進一步創新研究提供基礎。
(3) 交叉性地理—生態過程研究本身就屬于學科交叉的范疇。隨著人口、資源、環境、發展等全球性問題重要性的日益突現, 地理—生態過程研究的交叉性特點將愈加明顯, 自然與人文的交叉、科學與技術的交叉、多學科交叉成為地理—生態過程研究不可逆轉的趨勢, 地理學、生態學、資源科學、環境科學、大氣科學、社會學、經濟學等不同學科對于地球表層系統的共同關注, 在服務于國家戰略需求的同時, 也為地理—生態過程研究的深入發展提供了機遇。
(4) 應用性地理—生態過程的未來研究, 將積極拓展科學研究的應用領域與范圍,在環境與災害管理、生態系統管理、國土綜合整治、全球環境變化、土地退化防治和區域可持續發展等領域開展應用研究, 以滿足國家需求, 為實施可持續發展戰略服務。
3.2 地理—生態過程的重大研究論題
地理—生態過程作為當代地理學、生態學及相關學科研究的熱點問題和前沿領域,在未來的研究中, 需要整合科技資源, 針對以下領域和內容開展工作。
(1) 地表系統中的物質、能量和生物流過程研究其中重點加強生態水文過程、生物地球化學循環、人地相互作用過程、全球碳氮循環等研究; 注重界面過程和不同類型過程的耦合; 注重野外觀測、試驗分析、空間信息技術、數學模型等研究方法的綜合應用。
(2) 地表環境變化的驅動力、過程和效應研究主要分析陸地表層系統、環境系統和人地系統演變的自然和社會經濟驅動, 分析不同結構和過程的時空變換特征, 探討不同變化情景下的資源、環境、生態和災害效應。
(3) 區域綜合和區域內異質性研究區域綜合研究有待于加強區域綜合實驗研究、區域綜合的方法與模型應用; 同時針對區域內的時空變異, 開展區域內景觀多樣性與異質性、景觀格局與生態過程研究。
(4) 尺度推繹與轉換尺度問題是地理—生態過程研究中極富有挑戰性的課題。針對不同的尺度劃分體系(種群、群落、生態系統、景觀、區域、全球; 坡面、集水區、流域、區域、全球), 開展尺度推繹與轉換的理論基礎研究和區域實驗研究, 發展尺度推繹與尺度轉換的方法和模型。
(5) 地理學的整體性研究整體性是地理學的特色, 在當前環境變化研究中, 基于系統分析的整體性研究愈加重要[19]。目前, 地理學的整體性研究亟需加強自然地理學與人文地理學的融合, 注重環境變化與規劃、土地利用變化與規劃、區域可持續發展等領域的研究, 突出人類活動對環境和過程的影響, 探討模型模擬研究在地表系統整體性中的作用。
(6) 方法論創新方法論創新是推動地理—生態過程研究的重要途徑。需要加強非線性科學和復雜性科學在地理系統研究中的應用, 開發研制或發展地理過程模型、多尺度綜合模型等, 加強模型的有效性檢驗與驗證。
(7) 地理—生態過程研究的應用在地理—生態過程的理論與創新的基礎上, 積極加強應用研究, 其中重點加強的領域有: 水循環與水資源、地貌過程與工程和災害防治、氣候變化及其效應、生態過程與生態系統恢復和保護、土地退化過程與治理、人地相互作用過程和人與自然和諧發展、全球變化的區域適應研究等。
3.3 地理—生態過程研究的幾點建議
我國在地理—生態過程這一領域已經開展了大量研究工作, 并取得許多重要的研究進展。但是, 與國際相關研究的發展相比, 我們還有明顯差距。為了更好地開展地理—生態過程的研究, 服務于學科發展與國家需求, 在未來研究中需要注意以下幾方面的問題。
(1) 加強觀測、實驗、調查與模擬獲取數據是開展地理—生態過程研究的前提和基礎。目前, 我國已經建立了長期野外觀測與研究臺站網絡, 為監測我國資源環境動態、推動地理學與生態學的發展、服務于國家需求和政府決策提供豐富的數據基礎。然而,很多研究還缺少第一手的觀察與監測數據。因而, 在未來的研究中, 要加強觀測、實驗和野外調查, 注重數據監測的長期性、監測手段與方法的一致性。同時, 加強地理—生態過程的模擬研究, 發展基于觀測的過程模擬模型。
(2) 加強遙感與野外觀測的結合遙感手段是目前快速獲取地表信息, 開展地理—生態過程研究的重要手段。然而, 由于時間分辨率與空間分辨率的限制, 遙感數據的解譯結果往往具有不確定性。因而, 在基于遙感手段開展野外調研和數據分析的過程中,需要加強野外的同步觀測, 將遙感調查結果和野外觀測數據相結合, 提高地理—生態過程研究的準確性。
(3) 加強區域綜合和全球研究在我國目前地理—生態過程的研究中, 區域的綜合研究已有較多的案例, 但是缺乏基礎理論創新, 多尺度綜合研究的內容也并不多見; 同時, 在地理—生態過程領域, 我國具有全球性視野的研究非常匱乏。在今后的研究中,我國學者要關注全球的問題, 積極開展跨國或全球尺度的研究。
(4) 加強學科交叉, 特別是一級學科的交叉學科交叉點往往就是科學新的生長點、新的科學前沿, 這里最有可能產生重大的科學突破, 使科學發生革命性的變化[28]。然而,從目前國家自然科學基金的申報情況可以看出地理學者有意開展交叉研究的項目比例較低[29], 地理學家們對于自然與人文的綜合研究相對薄弱, 難以滿足日益增長的國家需求。因而, 在今后的研究中, 亟需加強學科交叉, 將其他學科, 如生物學、物理學、化學、數學、信息科學等學科的理論與方法應用到地理—生態過程的研究中, 以期取得突破與創新。
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關鍵詞 教學組織 教學手段 教學風格與技巧
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A
提高高等教育質量是國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)中提出的重要目標之一,①也是高等教育發展的核心任務,是建設高等教育強國的基本要求,是實現建設人力資源強國和創新型國家戰略目標的關鍵。②而深化教學改革,優化人才培養過程是加強本科教學質量的重要內容之一。③其中,教學內容、教學方法和手段的進一步改革是深化高等教育教學改革、提高本科教學質量、優化人才培養模式的重要基礎。因此,高等學校的教師,作為第一線工作者應在每門課程的教學過程中,積極改革教學方法和手段,以強化本科教學質量,提高人才培養水平。
人類社會發展至20世紀后半葉,不僅出現人口膨脹、城市化進程加速、工業增長、區域發展不平衡等一系列人文社會問題,而且環境污染、生態平衡破壞、資源匱乏等重大環境問題也開始顯現,成為各界關注的主要問題。“如何去和諧自然環境和人類文化生活的關系,已成為國際地理學界所面臨的主要研究任務。”④這種背景下,高等院校作為重點建設重點學科、專業點,培養高級專門人才的陣地,⑤在地理類、資源環境類課程中極其重視以“人地關系地域系統”為研究對象的《人文地理學》課程的教學改革與建設。《人文地理學》是高校地理專業課程中,與自然地理學相對應的最主要兩個基礎類課程之一,是以人地關系的理論為基礎,探討各種人文現象的地理分布、擴散和變化,以及人類社會活動的地域結構的形成和發展規律的一門學科。⑥該課程涉及各種社會、政治、經濟和文化現象,其內容豐富多彩,具有社會性、綜合性、地域性、動態性的特點。其所重點講授的復雜多樣的人地關系表現形式往往是學生較難掌握和理解的難點內容之一。筆者在近幾年的教學實踐中,圍繞著如何提高教學質量問題,開展人文地理學課程教學方法幾個重要環節的改革,作了一些有益的嘗試和探索。
1 教學方法改革探索
1.1 教學組織形式
(1)重視實踐環節。加強實踐是本科生能力培養的重要措施之一。人文地理學是一門理論性較強的課程,但其部分內容很抽象,如非物質形式的文化景觀是一種摸不著看不見的客觀存在,屬于只有當事人在其中仔細觀察和體會才能理解的內容,諸如此類的內容較多。因此,該課程也需要進行一定量的實踐,以強化教學效果。在不破壞學科的整體性,要保持知識體系的系統性、完整性和連貫性,打好必備的理論基礎前提下壓縮部分較深的理論,增加實踐環節,加強能力培養。我們在總學時不變,56學時的情況下,適當增加課外觀察的實踐內容,由原來未設實踐教學改為4~6學時,以觀察學校周圍各種人地關系表現形式或參與各類課題的完成。
(2)解決好進度與效果的矛盾。人文地理學是一門多學科交叉的綜合性課程,所涉及到的基礎知識、基本理論較多,同時它所運用的研究方法、手段也多種,所需要的技術、技能方面的內容也不少。所以在實際教學過程中往往出現講好、講透基礎知識性內容則實踐環節的授課時間被大大縮短,無法達到培養能力的教學目的問題。如果加強實踐,壓縮講授內容則達不到培養厚基礎人才的教學目的而教學進度與教學效果之間發生沖突。為協調兩者之間關系,分析學生的知識基礎與絕大部分學生的去向,根據以相關學科知識理論為依托,培養實用型、應用型人才的教學理念和本校人才培養目標,重新調整教學大綱,理論課的講授時間比原來減少的情況下重新分析講授內容的重點。保證基礎知識完整、連貫的前提下,壓縮和簡化人文地理學其他分支學科的一些內容,加強基礎理論、基本研究方法、技能的同時適當地增加該學科最新發展動態、研究成果的簡介。
(3)開展研究型教學形式。研究型教學是采用類似于科學研究的方法指導學生從自然、社會或現實生活中獲取知識、應用知識的一種教學過程。⑦研究型教學強調將教學與研究的結合作為大學教學的基本思路,注重提高學生分析問題、解決問題的能力,對培養創造性人才具有重要意義⑧。在空間信息迅速發展并在人們生活中越來越顯得不可缺少的信息社會,培養具有創新精神和實踐能力的地理專業人才是時代的要求,也是學科發展的要求。因此通過研究型教學,可以培養學生的發現問題意識、主動參與意識和信息處理能力。
(4)健全教學效果評價機制。對教學效果的評價是整個教學設計中不可缺少的環節,是檢驗教學目標能否實現的重要手段。評價教學效果的形式有多種,每一種方式的考核各有特點,各有其適用的范圍。⑨為保證課程教學效果,必須加強對課堂教學、平時的復習與鞏固、課后思考等多個環節的監控,建立全面的教學效果評價機制。為了教學各環節的順利進行和保證效率,開學第一節課就必須向學生講清楚教學全過程各環節的目的與要求、最終成績評定的方法與比例,引起學生的重視和注意。可采用如下考核方式:最終成績=課堂成績?.75+實踐成績?.25;其中,課堂成績=平時成績?.3+期末考試?.7;實踐成績=實踐過程?.3+實踐報告或論文成績?.7。平時成績又由出勤率、作業成績構成。期末考試主要測試學生掌握基本概念、基礎知識的程度;實踐過程主要評價學生對野外觀察與實踐的態度、掌握基本內容的程度和完成任務的進度;報告或論文是指將實踐的目的、過程、結果、結論等以報告形式或論文形式概括、分析提交的成果,反映學生對項目目的、過程的認識和分析問題、處理問題的綜合能力。
1.2 教學手段
教學手段是師生在教學過程中相互傳遞信息的工具、載體或設備,⑩教學過程中不可缺少的基本要素之一,沒有一定的教學手段,教學就無法進行,就不能存在。我們要深入發掘和發揮不同時期、不同場合、不同類型教學手段各自的功能與優勢,深刻地理解其對教學實踐的影響,按針對性、效率性和可行性的原則,正確、恰當地選用教學手段,真正提高教學效果。《人文地理學》課程內容豐富而抽象,有的內容甚至無法直觀可視,且具有動態性、交叉性、綜合性等特點。而多媒體技術具有信息容量大、表現形式多種多樣、圖文并茂、聲響并舉、動靜結合、直觀明了的優勢, 符合此門課程的教學要求。因此,可采用多媒體教學手段吸引學生的注意力,加快內容的更新,提高教學效率。
1.3 教學風格與技巧
教學風格是一個教師在長期的教學實踐中形成的技能、技巧的合理組合和運用,體現著教師的教學思想、教學技巧、教學風度和特色,是教學活動個體化的重要表現,標志著教師教學藝術的成熟。理想、成熟的教學風格是提高教學質量措施、方法中不可缺少的組成部分。
(1)從實際需求出發,創造問題,啟發學生:無論哪一門課程、哪一部教材的哪一部分內容,在教材編寫、教學設計時都有特定的作用,為特定的目標而設置的。講授新內容時能夠抓住其整個知識體系中的作用,從實際需求出發,創造問題,激發學生的興趣,啟發學生的思維,導入主題,從而明確學習目標,則學生會主動參與,有興趣、有目的地掌握知識。如在講授文化景觀內容之前,給學生演示不同風格的建筑圖片后可提問“這些建筑物分別是哪個國家哪個地方的?”“它們各自的特點是什么?”“它們所反映的地理環境是什么樣的?”等等問題來做導語,激發學生興趣,開始進入正式內容。
(2)提高查閱文獻能力:一個人的生活領域、知識領域擴大到什么程度,取決于其查閱文獻能力。學生的知識也是一樣,只靠教材和教師的講授,永遠都是有限的死水。只有查閱大量相關的信息才能獨立獲取知識,處理信息,才能科學地運用相關知識,提高學生的學習研究方法,逐步地實現由學生向獨立工作者的轉變。在本課程教學過程中,交代實踐部分的布置分析、研究工作內容后,采用查閱文獻指導法,給學生列出典型的幾篇學術論文的同時,要求學生按關鍵詞自己檢索10篇論文,列出各論文的提綱、主要分析的內容、研究方法來了解和掌握人地關系基礎理論、研究方法、技術與手段和學術論文的寫作方法,為完成自己的實踐報告、論文直接服務。這也是培養學生總結歸納、分析問題能力的重要環節。
(3)教態的完善:教師教態是在教學過程中的形體動作——站態、坐態、行態等,以及教師的語言、語調、面部表情的綜合體現。教師的教態不僅影響到學生的學習興趣,也影響到教者本身的講課興趣。因此,在課堂教學別注重教師的教態,充分利用現代多媒體教學設備的同時,也要生動形象地調動全身各種器官,積極運用眼神、表情、語調、動作等教態語言,繼承和發揚傳統教學方法中的以表情感染、以姿態影響、以手勢吸引學生的優良教風,必將最大限度的調動學生的學習積極性,師生互動配合默契,課堂氣氛生氣勃勃,春意盎然,學生學得輕松,教師教得愉快。
2 教學方法改革的實踐效果
近幾年的《人文地理學》課程教學實踐證明教學方法改革取得了一定的成效。跟蹤調查2003、2004、2005、2006四個年級5個班學生通過《人文地理學》課程掌握和提高基礎知識、實踐能力和綜合素質方面的實踐效果體現在以下幾個方面:在期末閉卷考試上體現的理論基礎知識掌握程度良好,平均83分以上;實踐方面在課外觀察學校附近的各種人地關系表現形式、對其進行整理與歸納,以強化基礎理論知識方面掌握的良好,絕大部分同學已達到實習目的;提高綜合能力方面,通過撰寫小論文不僅掌握了一些基本信息采集法,還提高了文獻查閱、引用能力,更是培養了學生分析問題、思考研究問題的能力。學生將自己采集的數據信息,經分析、研究后以小論文形式提交,按實踐成績折算到最終成績中。分析四屆學生的成績來看,學生綜合能力提高顯著。而且60%的學生將本課程的小論文修改后當做學年論文來提交;此外統計畢業論文題目結果發現,絕大多數同學選擇家鄉或感興趣地區的人地關系,如城市化、土地利用變化、草場退化、畜群結構變化、湖泊面積變化等等為論文題目,并采用計量地理方法、統計方法和遙感技術手段等完成了畢業論文。還有部分同學擴充內容,精心修改后在學術期刊或國際會議論文集上發表了論文, 最終達到研究型教學的目的。學生評價方面,學校每學期進行的教師課堂教學質量評估結果表明課堂教學質量優良,得到了學生普遍認同和支持。
項目名稱:“地理科學專業”國家級綜合專業改革試點
注釋
① 國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年).第七章高等教育:10.
② 教育部.財政部關于“十二五”期間實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”的意見.教高[2011]6號文件.
③ 教育部.關于進一步加強高等學校本科教學工作的若干意見,教高[2005]1號令.
④ 趙榮,王恩涌,張小林等.人文地理學[M].北京:高等教育出版社,2006.
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關鍵詞:地理科學 教學改革 專業建設
1、專業建設研究
1.1加強師資隊伍建設
高素質的師資隊伍是辦好一個專業的關鍵。好的師資隊伍建設:從學歷結構上博士、碩士、學士按一定比例;從職稱結構上教授、副教授、講師、助教也是按一定比例;從年齡結構上教師隊伍應該年輕化;從學科組成上應該是地理科學、測繪科學、計算機科學技術、地理信息系統、環境科學、生物科學、遙感科學技術等多學科的組成,這樣可以充分發揮知識交叉和學術背景交叉的優勢,從而促進地理科學專業的發展與建設。不斷地為教師創造在國內外進修和參加學術交流機會,擴大教師自身知識的深度和廣度;努力提高教師參加相關領域的科學研究水平,以科研促教學。
1.2加強實踐管理
在整個教學過程中,實踐教學具有理論教學不可替代的作用。作為以培養教師型和應用型人才為主的地理科學專業,要適應社會需求,不斷深化實踐教學改革,提高人才培養質量。特別是該專業野外實習和室內實驗(實習)較多,加強實踐管理尤其重要,只有管理好才能真正提高學生動手實踐的能力。結合專業實踐教學特點,教學管理部門要鼓勵、支持實踐教學改革,完善實踐教學體系的管理工作,要加強實踐教學過程管理和質量監控,建立實踐教學網站,實踐教學工作動態,交流實踐教學的經驗和成果,形成有效的實踐教學管理機制。
1.3改革培養模式
目前地理科學專業人才培養模式比較單一,主要是辦學單位為各級用人單位培養。應該大膽地嘗試對人才培養模式進行改革,例如可以中外聯合培養、校企聯合培養、學校與用人單位聯合培養、學校與學校聯合培養復合型、應用性人才等。高等教育大眾化、高等教育職業化是21世紀高等教育發展的大趨勢,而且21世紀中國高等教育將從精英型向大眾型轉變。因此,高校應抓住機遇,改革辦學模式,即改傳統的單一的“統招”辦學模式為“統招+成人教育+高等職業技術教育”的復合型人才培養模式,以滿足目前社會各界對地理科學專業人才的需求。
2、構建實踐教學體系的探索
我系在實踐教學的基礎上,隨著高等教育教學深化改革和發展的需要,根據市場對本科學生的就業需求和職業要求,建立了一套較完整的實踐教學體系,并在教學實踐中不斷地完善。實踐教學體系包括管理體系、內容體系、條件體系、評價體系和教材體系。它們之間互相聯系、互相依存、互相促進。
2.1建立實踐教學管理體制
良好的教學管理體制是構建實踐教學體系的基本保證,是確立實踐管理運行機制、推行實踐教學內容和方法改革的基礎。要制定實踐教學管理規范、實驗教學人員考核辦法、實驗室及實驗設備管理規范等文件建立實踐教學管理制度體系。地理科學專業的實踐教學環節應以校內的實驗室和校外的實習基地為依托,以課程教學為主線,不斷建立健全實踐教學體系中的各個環節,制定并實施相應的管理政策和辦法,為實踐教學體系的實施提供有力保障。
2.2修訂教學計劃,調整實踐教學內容
地理科學專業是對實踐能力有較高要求的專業,其教學計劃的內容應在增加實踐教學課時的同時,對理論教學內容進行精選。地理科學專業的實踐教學內容具體體現為土壤學、環境學課中的實驗室教學實驗,水文學、地貌學、植物地理、地質學的野外實習,地球概論、氣象氣候學的校外實習,人文地理學、經濟地理學的區域地理實習,GIS、遙感概論的軟件實習,以及體現學生綜合能力的校內校外教育實習和畢業論文設計等。這些實習內容的安排要兼顧到系統性和階段性,由簡單到復雜,方式上由開始以老師指導為主到最后以學生親自動手操作為主等。現代社會的地理教師需要具備強硬的業務能力,因此在校期間在安排實踐教學內容時,應在每個年級根據學生的接受能力和不同階段的教學計劃,有針對性地、循序漸進地開展。此外,還可以通過假期的社會實踐活動和社團活動增強師范生的交往溝通能力、活動能力、組織能力。
2.3采用先進的教學方法和教學手段
教育既要求學生掌握扎實的基礎知識,又要求學生掌握獲取知識、發現問題、解決問題的思路和方法。教學過程中,教師的職能不僅在于傳道、授業、解惑,更在于教師是教學的組織者、參與者、吸收新知識和新技能的指導者,是知識創新的探索者和實踐者。對教學手段和方法進行調整改革,應緊跟新的教學理念的發展要求,從根本上改進教學方法和手段,著實提高人才培養質量。對于地理科學(師范)專業,還應瞄準中學教育新動態,學習和掌握符合新課程標準的內容。在教學中緊密聯系中學地理課程標準,把新課標中的最新教學理念滲透到地理教育學的教學中,讓學生深刻理解新課標的內涵。
2.4建立校外實踐基地
在學校周邊地區和國內具有典型自然地理特征的地區建立校外實踐教學基地。 實踐基地的建立要體現互惠互利的原則, 既能使學生將理論與實際相結合,培養學生的野外實踐能力,又能給實習基地單位帶來經濟效益。 高校可充分利用周邊地區的自然條件,開展自然地理學野外實習。例如,沿海高校可在海邊設立海岸地貌和邊緣海水文特征考察基地等。
2.5改革實踐教學內容考核制度
實踐教學考核是實踐教學體系的反饋,在整個實踐教學體系中起著監控作用。教育實習和野外實習涉及面都非常廣,實習成績的評定與一般理論課的筆試有較大差異,考核內容應該包括整個實習過程,主要有學生的實習態度、野外工作能力、專業技能、教學大賽和實習報告等方面。實習指導教師要科學制定實習指導書,在實習過程中要對學生實習情況進行記錄,并采取野外提問等方式進行相關方面的考核。各項考核內容可根據實際情況賦于權重,構建出一套科學、完整的實習成績評定指標體系,最后得出實習的綜合成績。
3、結束語
地理科學專業的教學改革與發展是一項長期而復雜的工作,教學改革雖然勢在必行,但必須注意方法和策略,且必須兼顧形勢的快速發展與經驗的長期積累。新理念、新內容、新方法都要建立在傳統教學精髓基礎之上。本文只是對地理科學專業的教學改革與發展作了一些初步探究,還需要同仁大力合作開展全面而深入的研究。
參考文獻:
[1]何瓊.專業·專業目標·專業特色與專業建設[J].贛南師范學院學報,2006(5).
2003年美國地理學家協會年會專門成立了一個分會討論TFL,圍繞著TFL尤其是地理學中的定律問題的討論形成了兩種對立的觀點,否定論者主要是特雷弗•巴恩斯(TrevorBarnes),他集中于地理世界的多樣性和TFL提出的個人背景兩個角度來分析TFL[14]。隋殿志的總結說,巴恩斯從科學哲學角度分析地理世界的復雜性和多樣性,從而否認作為普遍性的TFL的存在[12],但實際上,巴恩斯的分析還有科學社會學的視角。在科學哲學角度上,巴恩斯認為人類行為充滿著不確定性、異質性和偶然性,并不能用定律去描述;因此,TFL既不是真理也不是定律,只是地理學的一句箴言,因為定律必然是普遍性的、邏輯性的和必然性的,而TFL是這樣一種命題:前半部分是形而上學的,后半部分是相對性的[14]。在中國也有類似以上從科學哲學角度論證地理學定律的情況。1988年,楚義芳提出地理學的四個基本公理:集群公理、勢能擴散公理、距離衰減公理和序動公理[15]。時隔兩年,王錚等逐條批駁了以上公理,認為其建立有悖常識,集群公理顯然可以在常識中找到例外,如“逆城市化”是普遍現象,因而盡管集群現象存在,“集群公理”也不能作為公理;而“勢能擴散公理”中的“勢能”要完全不同于物理勢能,不然“勢能擴散”有悖于物理事實等。這樣,不僅個別公理不成立,公理體系就更不能成立了[16]。而且,王錚等主張公理體系不適合于地理學,而經驗假設則是絕對必要的。可見他們否認地理學定律或公理的理由與巴恩斯同出一轍。在科學社會學角度上,巴恩斯引用了托馬斯•庫恩(ThomasKuhn)、羅伯特•默頓(RobertKMerton)等科學社會學名家的觀點,認為科學研究中的理論、模型、定律都是一種地方性結構、地方性知識。不僅如此,巴恩斯還將TFL的提出與科學社會學家夏平(StevenShapin)1994年對波義爾(RobertBoyle)及其定律的社會背景考察①作對比,認為TFL的提出是托布勒在華盛頓大學期間受計量革命和理論革命的影響,尤其是GIS的發展使他能夠運用統計分析和計算機制圖模擬底特律人口增長,而TFL的傳播則是通過對其他地方(地理學機構)的再造,尤其是將其他地理學機構改造成華盛頓大學地理系一樣[14]。巴恩斯的分析不無道理,但卻誤解了科學社會學和地方性知識的本意。自20世紀70年代以來,國內外學者都注意到科學社會學取代科學哲學成為元科學研究的主流[17]。在地理學領域,約翰斯頓(RJJohnston)1978年在《地理學與地理學家》一書中就明顯地從社會的角度來理解地理學[18],并在序言中強調該書寫作目的之一是關注地理學研究是如何組織的[19]。但“主流”并不是“完全的取代”,而是一種新的視角,或者是對原有哲學維度的擴展[20],就目前來看,科學哲學和科學社會學共同構筑了對科學的多維理解:作為知識、作為研究活動、作為社會建制和作為社會之一部分[21]。科學哲學與科學社會學二者可以并行不悖,科學哲學注重考察知識的內部結構,包括知識體系的概念、命題、定律、公理、推論結構等理論體系,而科學社會學則注重考察知識的生產、傳播、接受等與各社會結構要素的關系,二者對科學的理解是互補的②。所以,假如TFL在地理學知識內部結構上是成立的,則TFL能作為定律而存在,這是支持論者的任務。而在地方性知識上,巴恩斯顯然接受以約瑟夫•勞斯(JohnsphRouse)為代表的科學實踐哲學強調知識生成與辯護中的地方性———諸如特定文化、價值觀、利益和由此而造成的立場和視域等,所謂的普遍性知識實際上是“祛地方性”①的結果[22]。但基于這種解釋,則地方性知識是對普遍性知識的否定是一種誤解———以地方性認同為基礎可以獲得知識的普遍性[23],也就意味著TFL的傳播尤其是地方性改造只是一種形式而不危害實質,TFL仍然是可以成立的。支持論者與TFL的修正和發展比較而言,支持TFL的人較多,包括TFL討論小組組長隋殿志、喬納森•菲利普森(JonathanPhillips)、哈維•米勒(HarveyMiller)、古德柴爾德、托布勒本人、李小文和呂韜等。他們都試圖證明TFL的合理性并給予TFL極高的評價,如隋殿志認為TFL是托布勒最關鍵性的貢獻,菲利普森則認為科學家更愿接受靈活性的普遍性定律,TFL即是此類定律。同時,他們均對TFL作了不同程度的修正和發展。隋殿志和菲利普森均對TFL的合理性進行辯護,菲利普森還進行了大刀闊斧的修正。巴恩斯應用其所了解的新近發展的科學社會學理論(如前所述某種程度上是誤解)對TFL進行否認性分析,隋殿志則采用回溯性方法,應用已存在的理論或觀點對TFL進行辯護。首先,隋殿志認為TFL并不是托布勒的獨創,帕蒂森(WilliamPattison)將地理學研究歸納為:空間、區域、人地關系、地球科學四種傳統,且四種傳統之間存在互補和統一[24]。其次,隋殿志接受康德(ImmanuelKant)和波普爾的觀點,認為概念和定律是知識創造的探明燈,而TFL顯然含蓄地或直接地、有意地或無意地扮演著地理學家探索過程中探明燈的角色。再次,隋殿志認為TFL是否應被作為地理學第一定律需要在本體論、認識論、方法論甚至倫理的層面上來深刻分析,“任何事物都是與其他事物相聯系的”不僅存在于科學理論和實踐中,甚至出現在宗教領域,是近現代許多學科始終如一的主題。顯然,隋殿志通過承認科學研究中“任何事物都是與其他事物相聯系的”這一基本哲學信念來為TFL辯護,這樣一來,TFL的合理性就不再是形而上學的問題,而是科學研究中基本的意識問題,至少是科學家研究過程中潛意識地承認的事實。菲利普森對TFL進行了修正。他將TFL分為兩個命題———TFL1(iseverythingisrelatedtoeverythingelse?)和TFL2(thecloserthingsare,themorerelated)。在TFL1上,菲利普森持存疑的態度但給出了明確的答案(注意他的表述與托布勒的表述是不同的)。他認為并不是任何兩種物體、過程及其他現象都是聯系的,但TFL1確實是成立的:其一,我們的世界是通過地圖、網絡、模型等多樣的功能系統來表述、感知和分析的,地方和區域就是這種復雜的相互影響和控制的歷史性結果;其二,地理學家處理事物總是置于同樣的地表系統中,人類行為通過碳、氧循環而與其他過程、物體、有機界和無機界相聯系。他同時承認,地理系統中的相互聯系具有多樣性,直接的或間接的、強烈的或微弱的、清晰的或模糊的,但“蝴蝶效應”證明了地理系統中相互聯系的存在。應當注意到,菲利普森在此已將TFL轉化為認識論問題而不是本體論問題了。在TFL2上,菲利普森與托布勒的表述同樣差距很大,他明確地提出地理學中的空間依賴和距離衰減兩個問題,表征著聚集和分散兩種地理現象。據此,他提出了地理學第二定律:Allotherthingsareneverequal(這里的“equal”應理解為“均質的”)[25],這一觀點與米勒的觀點相似,且為古德柴爾德所推崇。比較而言,米勒的論述切中了TFL反對論者的要害。傳統上,空間問題基本上被線性地分析,但在地理系統中,空間異質性是最為核心的,米勒抓住了這一核心問題來論述TFL。他的思想來源于蓋特瑞,蓋特瑞認為空間并不是地理學家的特權,地理學家僅對地理空間———地球表層空間感興趣,但米勒批判蓋特瑞將地理學中的相互聯系視為典型的歐幾里德平直空間,主張地理空間的自相似性和異質性[26]。一方面,米勒認為TFL中的“相關”是空間自相關,而空間自相關并不排除空間異質性,空間異質性所產生的相互作用和空間自相關作用都影響著空間組合,他的這一觀點超越了安瑟林(LucAnselin),因為安瑟林僅將TFL限定在地理數據的空間依賴性上,而地理數據的空間異質性則不屬于TFL的內容[27]。另一方面,米勒非常重視現代空間變化的核心特征———時空收縮。實質上,現代時空不僅僅是收縮的問題,還有時空收縮所帶來的“混亂”問題。時空收縮問題在1969年就被賈內爾(DonaldJanelle)所注意,他發現隨著時間運動和現代交通的發展,地表地方間的聯系更為鄰近了[28]。時空“混亂”問題為托布勒注意到,他在1999年美國遙感應用會議上論述了現代時空不僅是收縮的,而且是“混亂”的———雖然飛機和手機費用在不同區域和不同人群中都在增加,但只有在能夠支付的條件下時空收縮才成立,人口增長和城市化加劇所帶來的“城市病”已消弱了(線性的)地理空間的相互作用。米勒認為,時空收縮和“混亂”并不妨礙TFL的成立,當合作更為自由時,人們對工作地的選擇更為自由。實際上,米勒的觀點具有重要的現代地理學認識論轉向基礎,這種認識論轉向即從尋求因果關系的解釋到尋求相關性解釋[29],區域的差異性和相互依賴性不僅是相關性解釋的客觀基礎,也是地理學研究對象的重要表述之一[30]。古德柴爾德的主要工作是GISscience,這是他支持TFL的主要出發點,但也以此對TFL提出修正。他首先以假設的方法論證了TFL的合理性:假設我們的世界是沒有噪聲的、無法感知的、無法描述的空間世界,則我們的生活無疑必須依靠TFL。這就意味著,空間異質性是TFL成立的基礎,正是異質性導致地理事物的集聚,“鄰近”表征了這種集聚的空間遠近關聯程度,這與米勒的意見是一致的。也是基于這一觀點,他認為地理空間與宇宙空間、人類體驗空間、人類思維空間都是不同的,地理空間是TFL成立的空間類型[31]。接著,他以GISscience為主對TFL進行了修正,認為空間異質性對地理相互作用和自相似是首要的影響,所以TFL是第二定律而不是第一定律,這是他和馬克(DavidMark)1987年就已提出過的[32]。年會TFL討論小組組長將討論文稿寄給托布勒后,托布勒針對反對論者觀點作出比較中性的回應。一方面,他承認TFL思想來源于理查德•費尼曼(RichardFdynman)所提出的定律產生程序:猜想推理結論對比驗證再猜想,這一思想的典型代表實際上是波普爾(KarlPopper)[33];另一方面,他認為自己一直以來一直關注TFL的修正,尤其社會空間、時空網變換、拓樸空間等通常并不是對稱的,他自己更關注空間中的摩擦力[5],他在1995年的工作中就發現城市發展模型中鄰近的相互作用是非常強烈的[34]。研究城市地理的愛德華•塔弗(EdwardJTaaffe)也認為隨著交通和通訊技術的發展,人流、物流和信息流一直在加速,城市、區域和國家等地理尺度的不同地方的相互依賴變得日益清晰[35]。值得注意的是,托布勒本人強調TFL的提出并不是他一個人的貢獻,定律的效用性也不以他自己的工作為依據。他贊同科學社會學關于一個理論的接受是一個社會化過程的觀點[5]。很顯然,他的觀點是應用馬克思所提出的歷史分析法而對科學理論作出的正確見解,也許有人會認為這是“狡猾”的辯解,但從TFL之爭及TFL的修正和發展背景看,這是事實而不是辯解。國內學者李小文和呂韜等主要是將TFL引入中國并對其修正和發展,他們不僅均提出用“時空鄰近”代替“空間鄰近”,而且從實證的角度肯定了“時空鄰近”①。李小文等基于2003年對SARS傳播空間格局的研究[36],提出了“時空鄰近度”的概念:地理空間任意兩勻質區域(含點)之間的時空鄰近度,對給定的“流”(指人流),正比于二者之間的總流量,反比于從一端到達另一端的平均時間[13],這為TFL的定量化提供了可能。呂韜等則在比較空間自相關研究文獻的基礎上提出“時空接近”的概念,并構建相應計算模型,結合表征時間距離的可達性指標將該模型應用于長三角區域經濟差異分析,發現在全局空間自相關指標上,“時空接近”空間自相關能更好地揭示地理事物間關聯的動態變化,而在局域空間自相關指標上,當時間距離截取在合理范圍時,鄰接性表現出較強的穩健性[37]。對比于國外學者的觀點,或者說對比于現在對區域性質的關注,李小文和呂韜的論證是基于均質空間的。實際上,不僅現實的空間常常是非勻質的,時間也是非勻質的,那么,“非勻質時空”下TFL是否成立?回答是肯定的,前文米勒和古德柴爾德的觀點也已論述了此問題。在非勻質條件下,集聚現象將更為明顯,時空自相關性和依賴性將更為依賴于“流”的路徑,當時空距離截取在一定范圍時,鄰近性表現也會非常穩健。
TFL之爭與地理學早期爭論的關聯
否認論者與例外論之爭巴恩斯以地理學中不存在定律來否認TFL并不是什么新鮮的事,赫特納(AlfredHett-ner)、哈特向(RichardHartshorne,又譯哈特肖恩)、費希爾(C.A.Fisher)等人都認為地理學的核心是區域地理學,哈特向甚至認為“除了所有區域都是獨特的這一地理通則之外,沒有發展一般原則的必要”[38]。但傳統區域地理學無法建立普適的理論體系,地理學被視為以物理學為標準的科學體系中的“例外”,僅僅是對特定地區的解釋而已,并不符合“科學”的正道[10]。1953年,弗雷德•舍費爾(FredSchaefer)發表了“地理學中的例外論:方法論的檢視”一文,批判傳統區域地理學的研究對象是區域差異,地理學不同于其它科學的主張是“例外論”(ex-ceptionalism)[39],該文發表后引起了地理學界的“大地震”[40]。安德魯•塞耶(AndrewSayer)總結認為數量革命以前的傳統區域地理學有兩個基本點:一是摒棄理論性和概念性分析;二是把地理現象看作是獨特的、互不可比的,因而無法通過一般性原理加以解釋的東西[41]。最近,斯蒂夫•哈伯特(SteveHerbert)將“例外論”的源起推移至庫恩,他認為科學哲學試圖尋求地理學的獨特地位所遭遇的困境由來已久,19世紀和20世紀的大部分時間中,專業的、卓越的地理學家們傾向于定義或者辨護地理學的科學性,這些努力直接由庫恩的《科學革命的結構》所開創,庫恩及其后繼者試圖分解普遍性的愿望使科學知識孕育了地方性[42]。這恐怕是TFL反對論者最根本的哲學信念之一。這似乎表明,地理學先天地處于“例外”學科之列。從哲學立場上說,舍費爾本人是實證邏輯主義者,而庫恩則是歷史主義者,二者在此是巧合抑或殊途同歸?實際上,庫恩最具影響的“范式”理論本身就承諾知識具有地方性,因為“范式”強調的是科學共同體對研究“范式”的共同認可[43],這種認可無疑是一種“地方性”的認可。地理學無疑被列為了地方性學科之列,它無法獲得普遍性定律,也不存在共同認可的“范式”。支持論者與計量革命和理論革命TFL之爭的觀點尤其是支持論者的觀點可以追溯到早期的計量革命和理論革命,而且計量革命和理論革命是相互聯系的,一方面,正如約翰斯頓和泰勒(Johnston,Taylor)所指出的,“計量革命”導致了GIS革命的到來[44];另一方面,亦正如雷金納德•格里奇(ReginaldGolledge)所指出的,“計量革命”僅是一個標簽,實際上是理論革命,甚至在一定意義上需要先走一步的是進行“理論革命”,而數學和統計學只不過是為這種革命的出現和發展提供了所需的語言[45]。埃里克•謝潑德(EricSheppard)等也持相似觀點[46]。計量革命和理論革命又都與TFL之爭中關于統計、模型、計算機制圖、GIS和GISscience發展等因素有關。這可以從計量革命的發展中看出:從時間軸上透視,Openshaw發現數量地理學的發展歷程大致是:計量/數學革命(1960~70年代)GIS革命(1980年代)地理計算(1990年代初)[47];從領域擴展上透視,劉妙龍等發現計量地理學研究領域擴展方向包括政治地理學和選舉地理學(約翰斯頓、泰勒等)、工業和農業區位的動態模式以及人文地理學非線性模型(威爾遜)、GIS與空間分析(古德柴爾德和巴蒂等)[48]。最近,艾倫•T.默里(Al-anTMurray)則列出了計量地理學支撐的六大領域:GIS、航空遙感、統計和空間分析、數量優化分析、區域分析、計算機科學和模擬[49]。實質上,計量革命、理論革命、地理信息革命都是TFL之爭的主要背景。前面已提到TFL之爭主要因素是GIS和GISscience的發展,但與計量革命和理論革命是分不開的,古德柴爾德本人就是這種背景的典型縮影。古德柴爾德開始工作的時代正是地理學計量運動的時代,而空間分析是當時的一個主要論題[50],這與托布勒提出TFL時所面臨的問題是一致的。他除前文中將GISscience視為理論和經驗知識的焦點來論證TFL外,還以GISscience或者是地理信息中設計、檢驗和應用的基本原理的觀點來論證TFL[31]。可見地理學理論問題始終是他一直關心的問題。除此之外,托布勒本人就認為TFL的合理性及其可接受性的社會過程正是目前發展著的地理分析和GISscience,他們是TFL應用的肥沃土壤,數學計量也同樣有此貢獻[5]。從歷史的角度看,計量革命、理論革命、地理信息革命是相互聯系著發展的[51],這構成了TFL產生和爭論的主要背景。
TFL之爭與地理學理論建設焦點
TFL之爭關聯著當前地理學理論建設中的三個焦點:研究維度、尺度及其轉換和時間地理學,而且三者互涉,為地理學中的三個核心概念:維度、尺度、地域的關系體系建構提供了可能。TFL之爭與地理學研究維度:時間與空間有學者已注意到,關于時間、空間與人類統一的理論研究是地理學理論中“建構性”研究的基礎理論范疇,但關于時間的理論卻沒有獲得關于空間的理論那樣的較充分的發展[52]。TFL之爭中,為地理學研究維度中的時間尋求地位的主要是米勒、李小文和呂韜等。米勒認為“鄰近”包含著時間和空間,他以圖的形式列出了交流的時空模型,認為時空交流僅發生于特定位置或時空系統中[26]。李小文和呂韜等則針對托布勒傾向于關注空間的問題,提出加入時間維度的“時空鄰近度”概念,其理論及實踐依據前文已述。但是,地理學研究中缺乏時間維度不能僅從理論文獻上梳理,地理學家不可能忽視“時間和空間是事物存在的基本形式”[53]這一基本信念,只不過關于時間的地理學理論文獻偏少而已。這可能源于地理學傳統上被認為是空間的科學[54],這導源于18世界偉大的哲學家康德,他把事物按性質和起因歸類,不問其發生的時間和地點如何,按著先驗的認識形式將人類的知識與時間、空間、范疇相對應分為歷史學、地理學和其他科學三大類[55]。但看看地理學家的工作,他們的實踐中都存在事物時間變化的分析,托布勒提出TFL的實踐工作就是對底特律1920~2000年的人口增長預測。方修琦還發現在中國自然地理學研究中以現代自然環境的歷史建構為主體的古地理學,以時間坐標系下自然地理過程研究為主的環境演變研究,以從時間的維度探索人地關系為主的人地系統演變研究,分別體現了地理學的區域研究傳統、地球科學傳統和人地關系傳統,構成了自然地理學時間維研究的3個基本方面[56]。可以說,地理學家的科學實踐從未忽視過時間維度。大衛•哈維(DavidHarvey)認為時間維度的解釋是非常具有說服力的解釋形式[57]。索爾(C.O.Sauer)提出地理學的第四維———時間,時間是階段、循環、模式或環境都無法替代的[58],只不過由于他受古生物學思維影響在概念上與上述表述有些不同罷了。格里奇將地理學理論發展歸為兩條路徑:著重研究“形式”,或者說研究界限分明的區域內分布的模式或特殊的空間格局;著重研究“過程”,過程活動的“行為”會產生因時間而異的關系和相互關系[59]。潘玉君提出了地理學研究的維度包括:科學維度、價值維度和倫理維度,其中的科學維度就包括時間序列和空間秩序[60]。可見地理學家從來就具有時空統一的意識,時空完備性是地理學的一條基本原則[61],這可以從后文時間地理學中看到,這也是TFL修正和發展的重要內容。從以上論述看,TFL雖在表述上僅將地理學研究維度限定在空間維度上,但在實踐中是時間維度與空間維度并重的。隨著TFL之爭的發展,地理學研究維度包括時間和空間在理論上被強化了。TFL之爭與地理學尺度問題:尺度及其轉換地理學中的尺度具有本體論和認識論的雙重涵義,前者把尺度看成是一種真實存在的物質性東西,是社會進程的產物,后者把尺度看成是人類理解世界的一種表達方式[62]①。蘇珊•漢森(SusanHanson)論述時間和空間的地理學特性時亦表達過類似觀點[63]。拙文所論述的尺度僅指后一種涵義。地理學研究維度包括著時間和空間,而時間和空間都存在著尺度問題,而且尺度選擇影響著地理學研究結論的有效性。但傳統上對尺度的探討仍然是空間重于時間,如有學者定義的四種尺度實際上是空間尺度:制圖尺度或地圖尺度(指地圖比例尺,地理信息與尺度大小成正比);地理尺度(即研究區域的空間擴展,研究區域與尺度成正比);分辨率(指空間數據集中最小的可區分部分,地理信息與尺度成反比);運行尺度(指地學現象發生的空間范圍)[64]。這些空間尺度未考慮與時間尺度的耦合,而實際上,時間尺度的影響如同空間尺度一樣重要,漢森就指出過時代(時間)和區域(空間)都是為理解(地理)世界而施加次序、尋求格局和創造類別的工具[65]。約翰斯頓定義地理學中尺度是地理事件和地理過程表征、體驗和組織的等級[66],李雙成和蔡運龍定義地學上尺度是指自然過程或觀測研究在空間、時間或時空域上的特征量度[67]。這些觀點明顯地具有時空耦合的意義。在地理學的不同分支學科中,尺度意義是不同的。在地圖學與GISscience中,尺度表征著“表述的尺度”與地表實際大小之間的關系。而遙感影像中,尺度反映著所包含的信息數量和該影像中地理事物的復雜程度。而在人文地理學中通常關注的尺度是地方,地方對于個人與社會來說,不僅是一個范圍問題,而且是一個意義的中心,同時也是構建社會關系與權力關系的媒介[68]。古德柴爾德等從地理學的視角出發,認為有關尺度的科學研究應回答這樣幾個問題:尺度在空間模式和地表過程檢測中的作用,以及尺度對環境建模的影響;尺度域(尺度不變范圍)和尺度閾值的識別;尺度轉換、尺度分析和多尺度建模方法的實現[69]。蒂姆•伯特(TimBurt)則不僅承認空間尺度標識著不同事物的關注水平,而且認為地理學家并不把自己限制在一種尺度上,而是依據研究需要進行尺度轉換[70]。但地理學研究中劃定的尺度不能完全和真正操作的尺度重合,這就涉及尺度轉換問題。一方面,局部信息代替不了區域分布信息,否則將犯以偏概全的錯誤;另一方面,大尺度范圍上的信息或模型應用于小尺度地區,掩蓋了小尺度上詳細的能流和物流信息[71]。鄔建國等還注意到在尺度域間的過渡帶多會出現混沌、災變或是其他難以預測的非線性變化[72]。同時,地理學中尺度效應極為明顯,研究過程中不同尺度選擇結果是不同的,尤其是地理空間數據具有尺度依賴性,從古代的地圖到如今的“3S”(GIS、RS、GPS)技術都離不開尺度問題。由于地球表層的無限復雜性,人們不可能觀察地理世界的所有細節,地理信息對地球表面的描述總是近似的,近似程度反映了對地理現象及其過程的抽象程度或抽象尺度[73]。TFL之爭與地理學尺度問題的關鍵不僅在于GIS和GISscience引起了對TFL的討論,根本的在于在地理學尺度及尺度轉換過程中TFL是否成立?回答是肯定的。一方面,在具體研究中無論是小尺度還是大尺度研究,具體區域問題的成立及解答都必須尋求其“環境域”,以此來解釋區域問題的自相關性,這種自相關性不僅是從統計上分析,還有在區域異質條件下相互作用所產生的區域聚集和分散;另一方面,在尺度轉換研究中已無意識地承認了TFL的合理性,尺度上推在于抓住主要的尺度軸,尺度下推則尋求詳細的解釋;再一方面,在地理數據挖掘中尺度選擇總是首先考慮的問題,數據挖掘還附帶地設置地理數據間的相關性。但應注意,尺度及其轉換應當尋求時空耦合,在上推和下推的同時應“前推”尋求歷史解釋和“后推”作出必要的預測,以實現時空耦合解釋和預測為目標,這與時間地理學的理論目標是一致的。TFL之爭與時間地理學:時空耦合時間地理學是20世紀60年代后期由瑞典地理學家哈格斯特朗(Hgerstrand)及其領導的隆德學派提出并發展起來的,旨在表現并解釋時空過程中人類行為與客觀制約之間關系的一種方法論[74]。最初,哈格斯特朗發現傳統的區域科學中,宏觀匯總模型將人口進行機械的劃分,并孤立地分析各個人口子群體,這一做法忽視了個體行為決策時所處的具體時空情境性,會直接影響理論的構建以及宏觀層面的匯總規律[75]。此外,哈格斯特朗針對社會生活中的人,提出了八條根本性的命題:人是不可分割的;每個人的生命是有限的;人在某個時間同時完成多項任務的能力是有限的;每完成一個任務都需要花費一定的時間;人在空間中的運動需要花費時間;空間的承載能力是有限的;任何領域空間都存在一個有限的外邊界;現狀必然受到過去的狀況的制約[76]。這已表明,時間地理學最初的提法與TFL表述非常相似,只是哈格斯特朗所表述的是人類行為,注重運用時間地理學方法研究人地關系。時間地理學研究各種物質及社會環境中限制人的行為的制約條件,以此來說明人的空間行為,并且認為人的活動是由一定時空環境條件下的一系列連續并且相關的事件所構成的[77]。這恰恰否定了TFL否定論者認為人類行為的多樣性不存在定律的論斷。而且,時間地理學的發展及其趨勢與TFL極為相似。時間地理學提出后,尤其是在1970~1980年間由于相對落后的研究手段遲滯了它的發展[78],尤其是研究數據的采集、處理及表達方式[79]。這與TFL當時的處境是相似的。隨著與地理相關的個體數據的可獲取性以及GIS的地理計算能力的增強,時間地理學概念的操作與應用越來越成為可能[80]。1990年中后期,時間地理學主要向著三個方向發展:其一,對其自身理論的修正、對日益重要的虛擬空間行為的關注[81];其二,與日益成熟的GIS技術密切結合及時空表達方式精細化[82];其三,在城市交通規劃和城市問題研究中應用技術的成熟化等[79]。表明時間地理學進入了一個全新發展的復興期。值得關注的是,TFL之爭與時間地理學在當代時空問題上遇到了相同的問題———時空收縮甚至“混亂”。信息時代的到來與現代通訊技術的迅猛發展對人類傳統活動模式產生了極大的影響,傳統的人類活動開始出現“碎片化”、“多任務”的傾向,同時個人社會網絡得以崛起[83]。很多人類活動可以在沒有空間位移的情況下完成,通過網絡、移動電話等設備辦公的情況越來越多。這種活動模式的建立對傳統時間地理學中所假定的人類活動的時空制約提出了挑戰,有學者甚至認為現代通訊技術的發展從根本上改變了人類活動模式[84]。因此,學者們對信息時代時間地理學的理論框架進行了擴展和完善,此即“新時間地理學”,它注重人類行為的時空控制[80],而且,信息技術的進步及其應用也使得地理學處于不斷的變化之中[85]。可見,時間地理學與TFL之爭具有共通之處,且時間地理學并未忽視空間及尺度問題,某種程度上說具有空間及時間尺度的綜合性。這樣,TFL之爭中的時空本來就存在耦合問題,而尺度及其轉換和時間地理學均給出了相關聯的理論體系,且時間地理學實踐性更強。如時間地理學關于社會模型便可在三個層面開展:個體層面(路徑是由個體在各種制約下由時空中的運動軌跡和停留點所組成,對路徑的描繪能夠直觀地揭示和比較不同群體的行為特征);駐點層面(借助時空棱柱的形態可以分析活動的時間分配和空間分布,以了解城市節奏和活動系統);社會結構層面(分析特定群體的時間供給和需求,了解如何通過將個體計劃在時間和空間上進行分配來實現社會系統的能力)[80],這一層面體系實際上已包含時空耦合的思想,也包含時空(地域)等級的思想。