基于“空間可視化”思路的信息技術在經(jīng)管類實驗教學中的應用
——以地理信息系統(tǒng)（GIS）技術在《公共經(jīng)濟學》教學中應用為例

盧盛峰（武漢大學 經(jīng)濟與管理學院，湖北 武漢 430072）

陳思霞（中南財經(jīng)政法大學 財政稅務學院，湖北 武漢 430074）

一、引言

經(jīng)濟與管理類專業(yè)實驗教學中普遍存在實驗教學依附于理論課程、對學生積極性缺乏調動，以及實驗教學效果有待提升等問題，將地理信息系統(tǒng)（GIS）的“空間可視化”優(yōu)勢引入將能夠極大地提升經(jīng)管類實驗教學的教學質量。進行經(jīng)管類專業(yè)實驗教學能滿足經(jīng)濟社會發(fā)展對人才的客觀要求、推動教學改革的深入發(fā)展、促進經(jīng)濟管理類專業(yè)現(xiàn)代化建設。但是在經(jīng)管類專業(yè)實驗教學中存在若干需要改進的問題，面對這些問題，地理信息系統(tǒng)在空間數(shù)據(jù)采集、空間可視化呈現(xiàn)以及輔助經(jīng)濟決策等方面都具有獨特的技術優(yōu)勢；而與此同時，這些方面恰恰是經(jīng)濟管理類實驗教學中可以加以使用的地方。

事實上，國內(nèi)已經(jīng)有一些學者討論了將地理信息系統(tǒng)（GIS）引入和應用于中國現(xiàn)實經(jīng)濟問題教學討論和研究?？自品搴土脂q（1999）的研究強調，地理信息系統(tǒng)“提供了認識空間現(xiàn)象的思維方式和解決空間問題的方法，可用于定義、分析、表現(xiàn)復雜的空間經(jīng)濟現(xiàn)象”，與此同時，該研究基于中國廣東省的案例討論了GIS在商業(yè)和區(qū)域經(jīng)濟分析中的應用。史嶸和肖龍階（2006）則基于地理信息系統(tǒng)分析技術，研究和測度了江蘇省不同地級市之間的經(jīng)濟發(fā)展差異。關穎等（2014）則將GIS技術引入到區(qū)域經(jīng)濟的研究中，揭示區(qū)域經(jīng)濟空間差異的變化，并將結果可視化表達。與此同時，空間計量經(jīng)濟學也是地理信息系統(tǒng)大量使用的一大經(jīng)濟學分支領域。陳斐和杜道生（2002）針對中國縣域經(jīng)濟發(fā)展的空間關聯(lián)狀況進行了深入研究；而段建峰和雷懷英（2011）基于中國山西省的縣域統(tǒng)計數(shù)據(jù)，研究和關注了地區(qū)間經(jīng)濟的空間聚集效應。此外，地理信息系統(tǒng)分析技術也被引用于創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育（卿鳳等，2018）、青少年身體活動時空特征（高家堯和陳培友，2016）以及稅收空間活動經(jīng)濟分析（郭嘉儀，2016）等研究中。

近些年來，伴隨著時空大數(shù)據(jù)的大量涌現(xiàn)以及空間分析技術的不斷發(fā)展，地理信息系統(tǒng)在空間經(jīng)濟分析中的運用也日益廣泛，并充分體現(xiàn)在經(jīng)濟學的各個分支學科方面。但是需要特別指出的是，既有的專門討論將地理信息系統(tǒng)技術運用于經(jīng)濟學，特別是具體經(jīng)濟學分支學科的研究更多偏重于理論探討，而在具體的應用場景和實驗實例方面依然缺乏足夠充分的討論。在本文的研究中，我們將以作者所在學校地理信息系統(tǒng)（GIS）在《公共經(jīng)濟學》教學中的應用為例，從“空間可視化”的角度對經(jīng)管類實驗教學模式進行優(yōu)化設計。

二、基于“空間可視化”的實驗教學改革設計

截至目前，地理信息系統(tǒng)(GIS)技術更多應用于自然科學等相關研究領域；但是實際上在經(jīng)濟學研究中，諸如公共設施的選址、政府與微觀經(jīng)濟主體的空間互動關聯(lián)、人口空間分布及遷移等主體都是潛在的地理信息系統(tǒng)進行空間可視化呈現(xiàn)的潛在應用場景。而在《公共經(jīng)濟學》的實驗實踐教學中，諸如政府財政支出及稅收收入的空間地區(qū)分布，政府公共項目或公共設施的區(qū)位選擇問題，這些都能夠基于地理信息系統(tǒng)的畫圖功能，通過“空間可視化”的方式直觀地進行呈現(xiàn)。下面將具體以公共政策評估中的新建公共設施區(qū)位選擇為例，對“空間可視化”實驗教學改革思路進行設計分析。

首先，從經(jīng)濟理論出發(fā)，引導學生主動分析影響公共設施選址的各種因素。具體而言，側重從諸如人口空間分布狀況的公共設施需求端，以及諸如城市土地規(guī)劃及地形地貌特征等公共設施的供給端多方面提煉和分析各類潛在變量。這部分的基礎邏輯來源于公共經(jīng)濟學理論和經(jīng)濟學直覺，因此實驗教學的改革設計也不能拋開理論，甚至來講它是理論的更進一步理解和分析。顯然不論是公共設施的需求端，還是供給端都會影響到區(qū)域內(nèi)設施的建設狀況及區(qū)位選擇決策。

其次，基于各項既有公共設施的空間分布狀況，提煉和處理成空間矢量數(shù)據(jù)；分析處理人口分布的點狀空間數(shù)據(jù)并產(chǎn)生人口分布密度圖，并在專題地圖上將政府的土地規(guī)劃使用情況轉化為柵格圖。這部分構成“空間可視化”數(shù)據(jù)準備的基礎環(huán)節(jié)。結合GIS軟件，分別將諸如公共設施、空間人口分布以及城市土地類型等點狀數(shù)據(jù)轉化成柵格數(shù)據(jù)，從而為后續(xù)圖形疊加分析提供數(shù)據(jù)基礎。

最后，將供給—需求端各項影響公共設施選址因素的柵格圖層進行疊加，在此基礎上，從多維度對公共設施空間選址進行綜合權衡比較，最終在專題圖上優(yōu)化布局具體位置。通過差別化顏色標記不同區(qū)位的人口分布、土地供給狀況等空間尺度特征，綜合權衡兼顧供給端和需求側的最優(yōu)公共設施選址標的。這一部分的圖層分析及選址決策是“空間可視化”呈現(xiàn)和輔助決策的核心內(nèi)容，同時也是整個空間選址決策的最終實現(xiàn)。

上述這種結合經(jīng)濟理論探討、參與式實驗過程呈現(xiàn)，并帶有空間分析技術處理過程的實踐教學過程，能夠充分調動學生主動參與的熱情和積極性，同時在實踐實驗中更深刻地理解和掌握相關理論知識。因此，就地理信息系統(tǒng)分析技術和《公共經(jīng)濟學》實驗實踐教學的內(nèi)容上來講，其具備相互融合和互相促進的可行性。

三、“空間可視化”實驗教學改革的作用機理

從上面的分析中不難看出，基于“空間可視化”思路的實驗教學設計，不僅將有利于加深學生對于相關理論知識的理解掌握，同時也將有利于輔助公共決策。因此，在《公共經(jīng)濟學》課程教學過程中運用地理分析系統(tǒng)分析技術在提高學生空間經(jīng)濟分析和動手能力的同時，提高課堂教學質量從而更好地完成人才培養(yǎng)目標。具體到公共經(jīng)濟學課程教學來講，新的實驗實踐教學理念的引入能夠通過以下三種潛在的方式促進課程教學質量的提升。

（一）提高學生的參與興趣和主動學習的能動性

由于將地理信息系統(tǒng)分析技術引入《公共經(jīng)濟學》實驗教學，極大地拓展了講授內(nèi)容的“可視化”程度，并大幅度地增加了學生自主參與理論知識拓展學習的狀況，因此將提升學生知識點掌握的牢固程度，最終將學生的被動接受式學習模式轉變?yōu)橹鲃訁⑴c式學習模式，增強了學生的獲得感，提升了教學質量。通過情景化模擬和參與式學習活動，以及課后的相關案例鞏固練習，提高課程教學質量。

（二）督促和強化專業(yè)師資隊伍建設

教師是課堂教學的組織者和主導者，其教學能力也將直接影響到課堂組織情況及課堂教學質量。而如果要將地理信息系統(tǒng)分析技術引入到公共經(jīng)濟學課程教學中，則要求任課老師在課前不僅儲備堅實的經(jīng)濟學理論知識，同時也要在空間數(shù)據(jù)分析技術方面形成一定的知識儲備。因此，這一實驗實踐教學改革也將強化師資隊伍建設和提高教師的教學能力，進而從教師這一授課方來提高課堂質量。在本課程的教學改革過程中，課程任課老師團隊通過進一步強化地理信息系統(tǒng)相關基礎理論知識掌握及制圖、空間可視化等軟件操作，在進一步提升課程授課團隊教學能力的同時，有效地保障著課程教學質量的提升。

（三）完善課程教學體系、更新教學模式

在上述課程實驗實踐教學模式下，公共經(jīng)濟學課程教學體系將在傳統(tǒng)的更側重于理論性財政稅收、政府預算、公共選擇理論、政府間財政關系等主干內(nèi)容的同時，同步拓展地理信息系統(tǒng)技術在公共經(jīng)濟學各種公共決策中的場景應用。此外，可以通過課程開發(fā)出來的案例來強化課后的知識鞏固過程。與此同時，要求進一步完善課程教學模式，減少傳統(tǒng)主要依賴任課教師主講的方式，通過增加學生參與式實驗實踐以及學生小組學習和課堂集體展示和討論的方式來豐富課堂教學方式，提高教學效果。

四、課程改革實踐效果反饋及實驗設計優(yōu)化展望

（一）課程改革實踐效果反饋

自任課老師在《公共經(jīng)濟學》課程中應用地理信息系統(tǒng)技術開展教學改革實踐以來，先后教授了三屆本科大三學生。這些學生已經(jīng)系統(tǒng)學習了《宏觀經(jīng)濟學》《微觀經(jīng)濟學》《計量經(jīng)濟學》以及《統(tǒng)計學》等相關核心課程，并具備著一定編程學習基礎。三個課程班級的學生人數(shù)均保持在50人左右，從學生反饋情況來看，整個課程改革實踐效果良好，并取得了一定的預期效果。

第一，課堂參與度方面，相對于引入“空間可視化”實驗教學思路之前，學生主動參與積極性明顯增強，課堂學習氛圍也有大幅度提升。學期末的課程評價結果顯示，平均而言，接近92%的學生反映，課堂教學內(nèi)容具有吸引力、富有啟發(fā)性；同時超過90%的學生建議進一步增加學生操作和參與式學習的程度。

第二，學習效果方面，不論是平時成績考察、期末卷面考試，還是小組學習和實驗報告作業(yè)，大多數(shù)學生都取得了非常優(yōu)異的成績。特別是在與“空間可視化”相關知識點的理解掌握方面，掌握程度尤其突出。三年平均而言，卷面考試成績90分以上比例超過30%，而80分以上學生比例接近90%；在實驗操作和報告方面，接近90%的學生都能夠較好地結合實驗目標和實驗步驟，結合地理信息系統(tǒng)技術實施實驗過程，并結合“空間可視化”美觀地呈現(xiàn)實驗結果。與此同時，在課下的輔助案例學習中，大部分學生都能夠較好地完成團隊協(xié)作學習和實踐操作過程，效果良好。

第三，學習滿意度方面，超過95%的學生對整個課程內(nèi)容及難易程度表示滿意，并認可了整個課程開設的必要性和重要性。與此同時，授課老師也多次因為課堂教學效果優(yōu)異而榮獲學院教學質量學生評教前十名教師稱號。此外，整個實驗教學課程改革也受到了來自學院領導及廣大學生的高度評價和認可。

（二）課程改革實驗設計未來優(yōu)化展望

本課程改革主要以公共經(jīng)濟學實驗教學中的地理信息系統(tǒng)的引入為例，探討“空間可視化”思路在經(jīng)管類專業(yè)課程實驗實踐教學中的應用問題，對諸多非經(jīng)管類專業(yè)課程，比如公共管理、城市規(guī)劃等相關課程的教學改革實踐也具有參考和借鑒意義。為了進一步提升課程的教學質量，課程改革實驗依然存在以下方面值得繼續(xù)優(yōu)化。

首先，實驗教學課程的規(guī)范化流程管理。在現(xiàn)有的教學計劃安排下，適當增加實驗教學課時，并通過學生更多參與的互動實驗方式激發(fā)學生的主動學習興趣。在幫助學生掌握基本理論知識的同時，增強學生基于GIS軟件建設空間數(shù)據(jù)庫、繪制專業(yè)空間地圖，并進一步用于輔助政府公共政策決策過程的實踐能力。

其次，基于本課程開發(fā)實踐教學場景應用案例，并推廣共享到其他課程應用中。除了學校安排的相關的地理信息系統(tǒng)操作相關的實踐操作課程以外，通過課下實踐案例的小組學習和呈現(xiàn)等方式進一步鞏固學習成果。與此同時，進一步挖掘地理信息系統(tǒng)技術在公共經(jīng)濟學公共決策中的應用場景，并將本課程相關的大量實踐場景進行標準化和案例化，并最終推廣和應用于其他相關經(jīng)濟與管理類課程的實踐教學中。

五、結語

本文以地理信息系統(tǒng)(GIS)技術在《公共經(jīng)濟學》教學中應用為例，研究了基于“空間可視化”思路的信息技術在經(jīng)管類實驗教學中的應用，具體討論了“空間可視化”思路下的實驗教學改革設計、實驗教學改革作用機理等相關內(nèi)容。與此同時，本研究還結合課程教學改革中的課程改革實踐效果反饋進行了課程總結，并對未來課程改革的優(yōu)化設計進行了展望。綜合而言，整個課程改革較好地完成了預期目標，并取得了一定積極的成效和學生反饋。

在今后的實驗教學改革實踐中，繼續(xù)深入挖掘《公共經(jīng)濟學》中相關章節(jié)內(nèi)容場景的標準化和案例化建設，并積極將它融入其他相關課程和領域的教學實踐中是可以繼續(xù)深化研究的重要方向。