基于數(shù)據(jù)分析的人文地理教學(xué)策略探析

李敏 陳詩瑤

摘 要：人文地理現(xiàn)象與規(guī)律可以通過對地理數(shù)據(jù)的收集、處理、分析而得到推演和論證。地理數(shù)據(jù)的收集可以通過互聯(lián)網(wǎng)、政府公報文件、檔案圖書資料、測量統(tǒng)計部門、統(tǒng)計年鑒、實地調(diào)查、地圖和遙感等多種途徑獲取。文章以昆明市城市化發(fā)展為例，利用數(shù)學(xué)方法和計算機(jī)技術(shù)分析處理相關(guān)地理數(shù)據(jù)，得到昆明市城市化發(fā)展的系列結(jié)果，并設(shè)計地理問題串，進(jìn)而解決這些地理問題，形成基于數(shù)據(jù)分析的人文地理教學(xué)方法，有利于更好地培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)和數(shù)據(jù)分析等數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：人文地理;數(shù)據(jù)分析;教學(xué)策略;核心素養(yǎng)

地理學(xué)是一門研究地球表層系統(tǒng)的學(xué)科，地理實體、地理要素、地理現(xiàn)象、地理事件等都可用地理數(shù)據(jù)，包括空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)、分析其產(chǎn)生和發(fā)展過程，從而科學(xué)地演繹、歸納、理解地理原理和地理規(guī)律。合理地收集、處理、分析地理數(shù)據(jù)，進(jìn)而說明、推演和論證人文地理現(xiàn)象或規(guī)律，對于深刻理解人文地理知識不失為一種重要的教學(xué)策略。本文以昆明市的城市化為例，探討基于數(shù)據(jù)分析的人文地理教學(xué)策略。

一、地理數(shù)據(jù)的收集

地理數(shù)據(jù)的收集可以通過多種途徑實現(xiàn)，包括互聯(lián)網(wǎng)、政府公報文件、檔案圖書資料、測量統(tǒng)計部門、統(tǒng)計年鑒、實地調(diào)查、地圖和遙感等。地理數(shù)據(jù)既可以通過教師收集，也可以作為任務(wù)讓學(xué)生收集。

地理數(shù)據(jù)應(yīng)該真實可靠，數(shù)據(jù)采集完后，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行比較、辨別真?zhèn)?，對?shù)據(jù)進(jìn)行篩選、去偽存真。例如，要了解昆明的城市化進(jìn)程，就需要對收集到的昆明市人口（包括城市和農(nóng)村）、產(chǎn)業(yè)、建成區(qū)面積的變化等數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選。篩選后最能體現(xiàn)昆明城市化的數(shù)據(jù)有昆明市建成區(qū)面積的變化、城區(qū)人口及比重變化和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化等。

收集篩選后的地理數(shù)據(jù)可以利用數(shù)學(xué)方法和計算機(jī)技術(shù)進(jìn)行處理，生成地理教學(xué)所需要的數(shù)據(jù)素材。通過昆明市統(tǒng)計年鑒、中國知網(wǎng)期刊論文以及其他途徑獲得昆明市城市化的原始相關(guān)數(shù)據(jù)，并經(jīng)過簡單的數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法處理可獲得昆明城市化基本數(shù)據(jù)（表1、表2、表3）。

1.昆明市城市用地規(guī)模的變化

根據(jù)表1利用計算機(jī)生成“昆明市建成區(qū)面積變化圖”（圖1）。設(shè)建成區(qū)年均增長率為x，則根據(jù)數(shù)學(xué)知識a1（1+x）n=an（a1表示n時間段內(nèi)第一年建成區(qū)面積，an表示n時間段內(nèi)第n年建成區(qū)面積）計算出在某個時間段內(nèi)建成區(qū)年均增長率，從而可產(chǎn)生表4中的相應(yīng)數(shù)據(jù)，然后利用計算機(jī)處理生成“昆明市建成區(qū)面積增長率變化圖”。

從圖1和表4可以看出，昆明市城市用地規(guī)模不斷擴(kuò)大，但不同時期昆明市城區(qū)規(guī)模擴(kuò)張的速度不一樣。1992—1996年是昆明市城市建設(shè)快速發(fā)展時期，這與當(dāng)時國家經(jīng)濟(jì)形勢較好以及昆明市承辦1999年世博會對城市發(fā)展有明顯促進(jìn)作用有關(guān)。2012—2015年是昆明市城市建設(shè)第二個快速發(fā)展時期，這與昆明市市級行政中心搬往呈貢以及呈貢融入昆明市主城區(qū)發(fā)展密切相關(guān)。從表4可以看出，昆明市建成區(qū)面積增長和人口增長很不協(xié)調(diào)，其中1974—1988年、1996—2000年、2004—2012年城區(qū)面積的擴(kuò)展不能滿足人口增長對建設(shè)用地的需求;1992—1996年、2004—2008年、2012—2015年城市擴(kuò)展的速度明顯快于人口增長的速度，城市建設(shè)過于超前，容易造成城市財政赤字過大、占用耕地過多，人地矛盾突出等問題。

可以根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)生成圖2，可以判讀昆明市不同時期內(nèi)建成區(qū)的擴(kuò)展方向。再結(jié)合昆明的地形及交通線分布特點可以分析造成這種變化的因素。例如，在1974年以前，昆明市建成區(qū)面積較小，主要集中在二環(huán)以內(nèi);1974—1996年昆明市建成區(qū)主要沿龍泉路、官南大道、昆安路等主要交通干線向北、向西和西南滇池方向呈星狀向外擴(kuò)展;受地形和滇池的影響，2000年以后昆明城區(qū)主要向東南呈貢方向擴(kuò)展。另外，昆明城區(qū)擴(kuò)展方向也和“一湖四片區(qū)”等政府城市規(guī)劃高度契合，說明政策因素在很大程度上也影響著城市的擴(kuò)展方向。教學(xué)過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)生成相應(yīng)圖表，并進(jìn)行現(xiàn)象闡述和歸因分析。

教學(xué)問題設(shè)置：①讀圖1，昆明市建成區(qū)范圍有何變化，建成區(qū)面積增長速度有何特點，形成這種特點的原因有哪些？②讀表1，昆明市建成區(qū)面積的變化和昆明市城區(qū)人口的變化是否一致，是否合理？如果不合理可能會造成哪些問題，你認(rèn)為城市建設(shè)和城市人口增長應(yīng)該保持怎樣的關(guān)系，才能促進(jìn)城市健康發(fā)展？③讀圖2，昆明市城區(qū)的擴(kuò)展過程有何特點，形成這種特點的主要影響因素是什么？④你認(rèn)為昆明在城區(qū)擴(kuò)展建設(shè)時應(yīng)注意哪些方面的問題？例如，城區(qū)建設(shè)要與昆明自然地理環(huán)境相適應(yīng)、建設(shè)速度與城市人口增長速度相適應(yīng)、規(guī)劃好城市功能區(qū)、應(yīng)注意同時規(guī)劃好擴(kuò)建城區(qū)的生活配套設(shè)施和交通線等。

2.昆明城市人口及其比重的變化

從表2中的昆明市原始人口數(shù)據(jù)可以看出，改革開放后，昆明市總?cè)丝诤统擎?zhèn)人口數(shù)量在不斷增長，農(nóng)村人口數(shù)量總體上呈現(xiàn)出先增后降的現(xiàn)象。為了直觀的呈現(xiàn)昆明市總?cè)丝?、城?zhèn)人口數(shù)量及比重變化、農(nóng)村人口數(shù)量及比重變化，利用計算機(jī)生成“昆明市人口變化圖”（圖3）。昆明市總?cè)丝诤统菂^(qū)人口增長率明顯快于昆明市自然增長率，說明昆明市人口增長很大一部分是由人口機(jī)械增長（城鄉(xiāng)人口遷移）造成。

根據(jù)數(shù)學(xué)知識a1（1+x）n=an（a1表示n時間段內(nèi)第一年城區(qū)人口數(shù)，an表示n時間段內(nèi)第n年城區(qū)人口數(shù)），可以計算出在某個時間段內(nèi)城區(qū)人口年均增長率（表4），結(jié)合前文昆明市建成區(qū)面積平均增長率可以做相關(guān)分析。

教學(xué)問題設(shè)置：①昆明市總?cè)丝?、農(nóng)村人口、城區(qū)人口數(shù)以及城區(qū)人口比重有何變化，造成這種變化的原因有哪些？②哪種人口變化最能體現(xiàn)城市化過程？③昆明市城市化進(jìn)程目前處于哪一個階段，該階段可能出現(xiàn)的問題有哪些，可以采取哪些措施解決這些問題？

3.昆明市產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化

城市化過程必然伴隨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，工業(yè)化進(jìn)程也會促進(jìn)城市化。改革開放后，昆明市第一、二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值一直穩(wěn)步上升，但一、二、三產(chǎn)業(yè)比重變化差異大，第一產(chǎn)業(yè)比重明顯下降，第二產(chǎn)業(yè)比重總體呈現(xiàn)下降趨勢，第三產(chǎn)業(yè)比重總體呈現(xiàn)上升趨勢，昆明市產(chǎn)業(yè)活動由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動向非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動轉(zhuǎn)變、從業(yè)人口由農(nóng)業(yè)人口向非農(nóng)業(yè)人口轉(zhuǎn)變（圖4）。

可以計算城市化水平和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重的相關(guān)系數(shù)r1=-0.935 86，城市化水平和非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的產(chǎn)值比重的相關(guān)系數(shù)r2=0.935 855，這說明城市化和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動存在著高度的負(fù)相關(guān)，和非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動存在著高度的正相關(guān)，反映出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動向非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動轉(zhuǎn)化是城市化的重要過程。另外，利用計算機(jī)技術(shù)，根據(jù)最小二乘法原理可以計算得到城市化水平與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)比重、非農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的線性回歸方程（圖5、圖6），根據(jù)回歸方程可以預(yù)測今后昆明市城市化水平和各產(chǎn)業(yè)的比重變化。

教學(xué)問題設(shè)置：①昆明市生產(chǎn)總值和各產(chǎn)業(yè)比重的變化有何特點？②昆明城市化發(fā)展和各產(chǎn)業(yè)發(fā)展有何關(guān)系？③根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)求出昆明市各年份和城市化水平的回歸方程、城市化水平和農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重的回歸方程，預(yù)測2017年昆明市城市化水平和非農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重。查閱2017年昆明城市化水平和非農(nóng)業(yè)產(chǎn)值比重的數(shù)據(jù)并與預(yù)測數(shù)據(jù)比較，若差異較大，試分析產(chǎn)生這種差異的原因。

4.城市化知識總結(jié)

教學(xué)問題設(shè)置：①請根據(jù)上面的分析，歸納城市化的概念。②你認(rèn)為城市化的主要標(biāo)志有哪些，衡量城市化水平的最主要標(biāo)志是什么？③城市化可能帶來哪些方面的影響？④針對城市化可能出現(xiàn)的問題可以采取哪些應(yīng)對措施？

三、小結(jié)與思考

人文地理知識相對較散，理解也看似簡單，但要讓學(xué)生形成牢固的真正意義上的知識和素養(yǎng)，則需要學(xué)生在學(xué)習(xí)、生活實踐中獲得過程性體驗和思考，引導(dǎo)學(xué)生利用數(shù)學(xué)、計算機(jī)等技術(shù)對地理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理有助于實現(xiàn)前述目的。動態(tài)數(shù)據(jù)可以利用歷史上的數(shù)據(jù)和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，也可以通過數(shù)學(xué)方法預(yù)測未來趨勢變化;空間數(shù)據(jù)既可以是大區(qū)域的數(shù)據(jù)，也可以是小區(qū)域甚至身邊的微區(qū)域數(shù)據(jù);地理要素數(shù)據(jù)既可以是單一要素的地理數(shù)據(jù)，也可以是多要素綜合的地理數(shù)據(jù)。在收集、處理、分析地理數(shù)據(jù)的過程中可以設(shè)置一個個前后邏輯嚴(yán)密扣合教學(xué)目標(biāo)的問題串，師生共同探索解決這些問題，有利于深層次實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)（圖7）。

基于數(shù)據(jù)分析的人文地理教學(xué)策略，可以讓學(xué)生參與地理數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、決策等全過程，將實踐和理論相結(jié)合，這對于促進(jìn)學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和地理實踐力的提升有重要作用。學(xué)生在收集地理數(shù)據(jù)和分析地理現(xiàn)象時需要考慮到具體的區(qū)域范圍，學(xué)生在回答地理問題串的過程中需要運用綜合思維和人地協(xié)調(diào)觀分析、思考。例如，在回答造成昆明市城市擴(kuò)展方向的因素時就要從地形、湖泊、交通和政策等因素進(jìn)行多角度分析，在分析昆明建成區(qū)面積擴(kuò)展過快造成的影響時，需要從耕地資源、社會生活（物價房價）、經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)（財政赤字）、生態(tài)環(huán)境等可持續(xù)發(fā)展及人地協(xié)調(diào)觀等方面思考。教師在教學(xué)過程中，可以選取學(xué)生熟悉的區(qū)域或身邊的地理事物，這樣一方面可以拉近地理與學(xué)生生活的距離，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另一方面也體現(xiàn)了學(xué)生活中的地理的新課程理念，對于培養(yǎng)學(xué)生的家國情懷有積極作用。

因此，基于數(shù)據(jù)分析的人文地理教學(xué)方法不失為培養(yǎng)學(xué)生地理核心素養(yǎng)的重要教學(xué)策略，對于培養(yǎng)學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)學(xué)抽象、數(shù)據(jù)分析等數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)也有一定的作用。用數(shù)據(jù)說話，獲得過程性知識體驗，有利于學(xué)生形成科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和分析、處理、決策實際問題的能力。

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