“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)改革初探

(北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院，北京 100083)

一、“地理大數(shù)據(jù)”課程開設(shè)的必要性

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)成為記錄人們生活、行為的主要形式之一，已經(jīng)深入到人們生活的各個(gè)領(lǐng)域，改變著人們的生活方式。在這個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的時(shí)代，每個(gè)人都有可能成為大數(shù)據(jù)的提供者與發(fā)布者。大數(shù)據(jù)表現(xiàn)為規(guī)模大、生產(chǎn)速度快、形式多樣、數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)豐富等特征，能夠?yàn)槿藗兲峁┰敿?xì)、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)的信息[1]。

地理科學(xué)是一門研究地球表面自然現(xiàn)象與人類活動(dòng)相互關(guān)系及其地域分異規(guī)律的科學(xué)。地理大數(shù)據(jù)指攜帶地理位置信息的大數(shù)據(jù)，是大數(shù)據(jù)時(shí)代下深入人們生活最為廣泛的一類數(shù)據(jù)。地理大數(shù)據(jù)不僅為地理科學(xué)的研究提供了新思路，還為多學(xué)科交叉與協(xié)同創(chuàng)造了可能，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

①使地理數(shù)據(jù)的采集方式發(fā)生改變。大數(shù)據(jù)時(shí)代下，互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和空間定位數(shù)據(jù)(比如GPS采點(diǎn)數(shù)據(jù)、智能手機(jī)位置信息等)逐漸取代了傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)和野外調(diào)查數(shù)據(jù)，使地理數(shù)據(jù)的采集方式發(fā)生了改變。②擴(kuò)展了地理科學(xué)的發(fā)展方向。傳統(tǒng)的地圖制作服務(wù)已經(jīng)不能滿足人們的需求，它正向地圖相關(guān)的知識(shí)服務(wù)轉(zhuǎn)變，所攜帶的地圖信息趨向于完整、豐富、精確的深層次特征規(guī)律信息，能夠精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)地揭示人的空間活動(dòng)范圍與空間行為模式，促進(jìn)地理科學(xué)研究由靜態(tài)空間轉(zhuǎn)向動(dòng)態(tài)空間、由土地空間轉(zhuǎn)向行為空間、由地理信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)向地理信息服務(wù)，更加強(qiáng)調(diào)人地相互作用[2]。③對(duì)跨學(xué)科協(xié)同研究產(chǎn)生影響。比如，融合地理大數(shù)據(jù)與其他學(xué)科的數(shù)據(jù)，能夠預(yù)測(cè)未來(lái)某種政策下的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題、社會(huì)問(wèn)題等。④對(duì)地理學(xué)科自身發(fā)展產(chǎn)生影響。地理學(xué)科的發(fā)展經(jīng)歷了綜合-分化-再綜合的過(guò)程，目前所處的再綜合階段是在學(xué)科各分支深入發(fā)展之后，全球環(huán)境變化、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等現(xiàn)實(shí)需求以及學(xué)科自組織作用驅(qū)動(dòng)的結(jié)果，地理大數(shù)據(jù)在這個(gè)綜合過(guò)程中起到催化劑的作用[3]。在這樣的背景下，北京林業(yè)大學(xué)水土保持學(xué)院于2018年面向自然地理與資源環(huán)境專業(yè)本科生開設(shè)了“地理大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)”和“地理大數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用”2門地理大數(shù)據(jù)課程，探討以學(xué)生為課堂主體的教學(xué)理念，為社會(huì)輸出符合新時(shí)代需求的應(yīng)用型人才。

二、“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)的特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)時(shí)代要求社會(huì)人才的培養(yǎng)趨向復(fù)合化、實(shí)用化，對(duì)應(yīng)到“地理大數(shù)據(jù)”課程的教學(xué)目的，即為社會(huì)輸出適應(yīng)于各行業(yè)能夠熟練應(yīng)用地理大數(shù)據(jù)的人才。這就要求在該課程內(nèi)容設(shè)置上應(yīng)該涵蓋盡可能多的地理大數(shù)據(jù)的應(yīng)用行業(yè)，比如城市交通、城市規(guī)劃、疾病免疫、地質(zhì)災(zāi)害、地理數(shù)據(jù)平臺(tái)服務(wù)等。在該課程教學(xué)中應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參與甚至融入其中，發(fā)揮學(xué)生的自主性，增強(qiáng)師生間的互助性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力。

(一)課程教學(xué)內(nèi)容交叉性強(qiáng)

地理科學(xué)的綜合性、交叉性和應(yīng)用廣泛性決定了學(xué)科各課程教學(xué)內(nèi)容的多樣性和復(fù)雜性?！暗乩泶髷?shù)據(jù)”課程作為融合、連接其他學(xué)科的重要橋梁，其教學(xué)內(nèi)容除了涵蓋地理科學(xué)的基礎(chǔ)理論和大數(shù)據(jù)的前沿知識(shí)外，還應(yīng)涉及經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、計(jì)算機(jī)等學(xué)科的相關(guān)知識(shí)以及地理大數(shù)據(jù)在這些學(xué)科中的應(yīng)用。只有這樣才能確保學(xué)生掌握的地理大數(shù)據(jù)知識(shí)廣泛，形成該課程教學(xué)的良性循環(huán)。

(二)課程教學(xué)手段豐富，但教學(xué)方式不確定

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，地理信息系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)向地理信息服務(wù)，從“位置與空間”轉(zhuǎn)向“人、活動(dòng)與空間”。比如，基于互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)，傳統(tǒng)的客戶端地圖查詢已經(jīng)涵蓋了結(jié)合手機(jī)APP交互應(yīng)用的復(fù)雜信息。這些復(fù)雜信息的載體——地理大數(shù)據(jù)多數(shù)是動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的，它們種類繁多、形式多樣，比如文字、圖片、視頻、音頻等。這些多樣的地理大數(shù)據(jù)要求“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)手段豐富，根據(jù)教學(xué)資源類型以及學(xué)生掌握知識(shí)的情況實(shí)時(shí)選擇合適的教學(xué)手段。

“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)方式的不確定性主要源于大數(shù)據(jù)本身發(fā)展中存在的問(wèn)題。比如，大數(shù)據(jù)面臨的主要挑戰(zhàn)之一是“數(shù)據(jù)處理與分析方法準(zhǔn)備不足”，由于數(shù)據(jù)的不斷累加，尤其是非結(jié)構(gòu)化的空間數(shù)據(jù)積累，導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析方法(特別是地理信息系統(tǒng)技術(shù))與傳統(tǒng)的分析方法之間無(wú)法有效對(duì)接，至今仍未形成統(tǒng)一有效的地理大數(shù)據(jù)管理方法。然而，從復(fù)雜的地理大數(shù)據(jù)中挖掘有用信息，是“地理大數(shù)據(jù)”課程的基本目標(biāo)。因此，該課程的教學(xué)方法應(yīng)秉著鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新地理大數(shù)據(jù)分析方法的理念，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行“數(shù)據(jù)獲取-過(guò)濾-分析”全過(guò)程的培養(yǎng)。

三、“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)改革的思路

(一)開展以問(wèn)題討論與分析為主線的互動(dòng)式課程教學(xué)

緊扣地理大數(shù)據(jù)量大、快速、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)，筆者開展了以問(wèn)題討論與分析為主線的互動(dòng)式教學(xué)，將地理大數(shù)據(jù)的收集和行業(yè)應(yīng)用貫穿于“地理大數(shù)據(jù)”課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，具體做法如下。

1.以前沿話題為引導(dǎo)，加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)教學(xué)

教師在課堂教學(xué)中承擔(dān)著多種角色，包括知識(shí)的傳授者、學(xué)生發(fā)展的促進(jìn)者、課程開展的組織者。在“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)中，教師主要承擔(dān)引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的職責(zé)，盡可能地激發(fā)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的主動(dòng)性。比如，教師可以從學(xué)生關(guān)注的前沿話題入手，對(duì)大眾點(diǎn)評(píng)上學(xué)校附近美食排行榜的形成與效應(yīng)進(jìn)行介紹。首先，從大眾點(diǎn)評(píng)上學(xué)校附近美食排行榜的現(xiàn)象出發(fā)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；其次，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)地理大數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、提取、分析，培養(yǎng)學(xué)生處理地理大數(shù)據(jù)的能力。

2.從學(xué)生自主選題入手，強(qiáng)調(diào)教學(xué)向“因人施教”轉(zhuǎn)變

當(dāng)學(xué)生掌握“地理大數(shù)據(jù)”課程基礎(chǔ)知識(shí)之后，需打破個(gè)體封閉式的學(xué)習(xí)習(xí)慣，采取小組合作式、專題研究式的學(xué)習(xí)模式。小組內(nèi)學(xué)生的選題更多來(lái)自于生活，教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)資源從網(wǎng)絡(luò)獲取，比如從文獻(xiàn)而不是從教材中獲取，教師在這一過(guò)程中主要起支持、協(xié)助和監(jiān)督的作用。教師可以向?qū)W生推薦選題，學(xué)生也可以自行選擇自己感興趣的課題進(jìn)行分析。比如：①搜集社交平臺(tái)上網(wǎng)友發(fā)布的位置數(shù)據(jù)與內(nèi)容，分析城市居民日常生活的活動(dòng)規(guī)律、社會(huì)空間結(jié)構(gòu)；②共享單車所使用的地理信息技術(shù)，以及共享單車發(fā)展在城市交通發(fā)展中的推動(dòng)作用；③根據(jù)人群分布范圍與口味特征，預(yù)測(cè)咖啡館、甜品店的日暢銷產(chǎn)品，幫助店面合理預(yù)算、提前準(zhǔn)備材料、減少資源浪費(fèi)。因此，“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)了課前探索話題、課中討論、課后實(shí)踐的教學(xué)模式。

3.融合學(xué)生選題，提升多學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)間的協(xié)同

“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)內(nèi)容交叉性強(qiáng)、應(yīng)用范圍廣，直接導(dǎo)致學(xué)生自選題目涵蓋多學(xué)科內(nèi)容。因此，在“地理大數(shù)據(jù)”課程的最后階段，筆者采取融合學(xué)生選題的教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生所選課題按照行業(yè)或應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分類，并從中選取有代表性的課題，讓學(xué)生以小組合作的方式在課堂上進(jìn)行知識(shí)的共享，不僅夯實(shí)了學(xué)生對(duì)地理大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握，而且還有效地拓展了知識(shí)的廣度和深度。

(二)建立課程資源數(shù)據(jù)庫(kù)，并鼓勵(lì)學(xué)生積極參與其中

“地理大數(shù)據(jù)”課程是一門新興課程，數(shù)據(jù)資源是該課程的基礎(chǔ)。為了保證該課程的延續(xù)性，教師可以充分利用學(xué)生自主選題所搜集的各類地理大數(shù)據(jù)資料，建立“地理大數(shù)據(jù)”課程資源數(shù)據(jù)庫(kù)。教師通過(guò)搭建數(shù)據(jù)庫(kù)互動(dòng)平臺(tái)的方式，將學(xué)生所選課題進(jìn)行分類，鼓勵(lì)學(xué)生將課題實(shí)施過(guò)程中的“數(shù)據(jù)-方法-結(jié)果-分析”內(nèi)容等置入數(shù)據(jù)庫(kù)中，形成“地理大數(shù)據(jù)”課程的專題數(shù)據(jù)庫(kù)，豐富“地理大數(shù)據(jù)”課程資源數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容。

(三)完善課程考核評(píng)價(jià)體系

依托大數(shù)據(jù)建立的教學(xué)互助平臺(tái)，促進(jìn)了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的信息共享和學(xué)生之間的協(xié)作。教師應(yīng)時(shí)刻保持?jǐn)?shù)據(jù)意識(shí)，實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)分析為核心的教學(xué)督促。學(xué)生在地理大數(shù)據(jù)教學(xué)互助平臺(tái)的表現(xiàn)可作為他們“地理大數(shù)據(jù)”課程考核成績(jī)的一部分，目的是鼓勵(lì)學(xué)生隨時(shí)隨地將自己對(duì)“地理大數(shù)據(jù)”課程的想法與建議、在課題執(zhí)行過(guò)程中遇到的問(wèn)題及時(shí)反饋給授課教師，教師在課后分析學(xué)生反饋的信息，調(diào)整教學(xué)方案，以滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)的目標(biāo)。

另外，教師還可以將學(xué)生在“地理大數(shù)據(jù)”課程資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)中的表現(xiàn)作為學(xué)生成績(jī)的一部分，一方面督促學(xué)生重視該課程數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)；另一方面鞏固學(xué)生在計(jì)算機(jī)類課程中所學(xué)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能的融會(huì)貫通，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力?！暗乩泶髷?shù)據(jù)”課程的成績(jī)=教學(xué)互助平臺(tái)表現(xiàn)(30%)+資源數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)(30%)+課程考試(40%)。

四、“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)改革的效果

(一)建立了引導(dǎo)式課程教學(xué)體系

“地理大數(shù)據(jù)”課程教學(xué)模式改革充分考慮了大數(shù)據(jù)對(duì)地理學(xué)科的發(fā)展和人才培養(yǎng)的要求，從“教學(xué)前-教學(xué)中-教學(xué)后”各階段建立了引導(dǎo)式課程教學(xué)體系。在教學(xué)前，通過(guò)大數(shù)據(jù)互動(dòng)平臺(tái)的建設(shè)為學(xué)生自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了空間，并為學(xué)生自主選題做足了準(zhǔn)備；在教學(xué)中，通過(guò)建立課程資源數(shù)據(jù)庫(kù)將“地理大數(shù)據(jù)”課程基礎(chǔ)知識(shí)融入到小組選題中，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；在教學(xué)結(jié)束后，已創(chuàng)建的大數(shù)據(jù)互動(dòng)平臺(tái)和“地理大數(shù)據(jù)”課程資源數(shù)據(jù)庫(kù)，豐富完善了教學(xué)資源，為學(xué)生和教師提供了交流溝通的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生和教師的雙贏。

(二)加強(qiáng)了與交叉學(xué)科知識(shí)的融合，提高了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力

“地理大數(shù)據(jù)”課程交叉性強(qiáng)、內(nèi)容豐富等特點(diǎn)決定了學(xué)生自主選題涵蓋面廣，學(xué)生要完成選題需學(xué)習(xí)不同學(xué)科或者不同課程的知識(shí)，從而增加了多學(xué)科知識(shí)的融合，使“地理大數(shù)據(jù)”課程真正成為了協(xié)作型、應(yīng)用型課程。另外，學(xué)生在自主選題及實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)與教師、學(xué)生進(jìn)行交流、討論、分享，開展頭腦風(fēng)暴，不僅提高了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，而且激發(fā)了他們自主創(chuàng)新的能力。

資助項(xiàng)目：北京林業(yè)大學(xué)2018年教育教學(xué)研究項(xiàng)目“從因材施教到因人施教——自然地理與資源環(huán)境專業(yè)探索精準(zhǔn)教學(xué)模式研究”，項(xiàng)目編號(hào)BJFU2018JY031。