基于数据分析的人文地理教学策略探析

李敏 陈诗瑶

摘 要：人文地理现象与规律可以通过对地理数据的收集、处理、分析而得到推演和论证。地理数据的收集可以通过互联网、政府公报文件、档案图书资料、测量统计部门、统计年鉴、实地调查、地图和遥感等多种途径获取。文章以昆明市城市化发展为例，利用数学方法和计算机技术分析处理相关地理数据，得到昆明市城市化发展的系列结果，并设计地理问题串，进而解决这些地理问题，形成基于数据分析的人文地理教学方法，有利于更好地培养学生的地理核心素养和数据分析等数学核心素养。

关键词：人文地理;数据分析;教学策略;核心素养

地理学是一门研究地球表层系统的学科，地理实体、地理要素、地理现象、地理事件等都可用地理数据，包括空间数据和属性数据进行表达、分析其产生和发展过程，从而科学地演绎、归纳、理解地理原理和地理规律。合理地收集、处理、分析地理数据，进而说明、推演和论证人文地理现象或规律，对于深刻理解人文地理知识不失为一种重要的教学策略。本文以昆明市的城市化为例，探讨基于数据分析的人文地理教学策略。

一、地理数据的收集

地理数据的收集可以通过多种途径实现，包括互联网、政府公报文件、档案图书资料、测量统计部门、统计年鉴、实地调查、地图和遥感等。地理数据既可以通过教师收集，也可以作为任务让学生收集。

地理数据应该真实可靠，数据采集完后，要对数据进行比较、辨别真伪，对数据进行筛选、去伪存真。例如，要了解昆明的城市化进程，就需要对收集到的昆明市人口（包括城市和农村）、产业、建成区面积的变化等数据进行筛选。筛选后最能体现昆明城市化的数据有昆明市建成区面积的变化、城区人口及比重变化和产业结构变化等。

收集筛选后的地理数据可以利用数学方法和计算机技术进行处理，生成地理教学所需要的数据素材。通过昆明市统计年鉴、中国知网期刊论文以及其他途径获得昆明市城市化的原始相关数据，并经过简单的数学统计方法处理可获得昆明城市化基本数据（表1、表2、表3）。

1.昆明市城市用地规模的变化

根据表1利用计算机生成“昆明市建成区面积变化图”（图1）。设建成区年均增长率为x，则根据数学知识a1（1+x）n=an（a1表示n时间段内第一年建成区面积，an表示n时间段内第n年建成区面积）计算出在某个时间段内建成区年均增长率，从而可产生表4中的相应数据，然后利用计算机处理生成“昆明市建成區面积增长率变化图”。

从图1和表4可以看出，昆明市城市用地规模不断扩大，但不同时期昆明市城区规模扩张的速度不一样。1992—1996年是昆明市城市建设快速发展时期，这与当时国家经济形势较好以及昆明市承办1999年世博会对城市发展有明显促进作用有关。2012—2015年是昆明市城市建设第二个快速发展时期，这与昆明市市级行政中心搬往呈贡以及呈贡融入昆明市主城区发展密切相关。从表4可以看出，昆明市建成区面积增长和人口增长很不协调，其中1974—1988年、1996—2000年、2004—2012年城区面积的扩展不能满足人口增长对建设用地的需求;1992—1996年、2004—2008年、2012—2015年城市扩展的速度明显快于人口增长的速度，城市建设过于超前，容易造成城市财政赤字过大、占用耕地过多，人地矛盾突出等问题。

可以根据遥感影像数据生成图2，可以判读昆明市不同时期内建成区的扩展方向。再结合昆明的地形及交通线分布特点可以分析造成这种变化的因素。例如，在1974年以前，昆明市建成区面积较小，主要集中在二环以内;1974—1996年昆明市建成区主要沿龙泉路、官南大道、昆安路等主要交通干线向北、向西和西南滇池方向呈星状向外扩展;受地形和滇池的影响，2000年以后昆明城区主要向东南呈贡方向扩展。另外，昆明城区扩展方向也和“一湖四片区”等政府城市规划高度契合，说明政策因素在很大程度上也影响着城市的扩展方向。教学过程中，可以引导学生根据数据生成相应图表，并进行现象阐述和归因分析。

教学问题设置：①读图1，昆明市建成区范围有何变化，建成区面积增长速度有何特点，形成这种特点的原因有哪些？②读表1，昆明市建成区面积的变化和昆明市城区人口的变化是否一致，是否合理？如果不合理可能会造成哪些问题，你认为城市建设和城市人口增长应该保持怎样的关系，才能促进城市健康发展？③读图2，昆明市城区的扩展过程有何特点，形成这种特点的主要影响因素是什么？④你认为昆明在城区扩展建设时应注意哪些方面的问题？例如，城区建设要与昆明自然地理环境相适应、建设速度与城市人口增长速度相适应、规划好城市功能区、应注意同时规划好扩建城区的生活配套设施和交通线等。

2.昆明城市人口及其比重的变化

从表2中的昆明市原始人口数据可以看出，改革开放后，昆明市总人口和城镇人口数量在不断增长，农村人口数量总体上呈现出先增后降的现象。为了直观的呈现昆明市总人口、城镇人口数量及比重变化、农村人口数量及比重变化，利用计算机生成“昆明市人口变化图”（图3）。昆明市总人口和城区人口增长率明显快于昆明市自然增长率，说明昆明市人口增长很大一部分是由人口机械增长（城乡人口迁移）造成。

根据数学知识a1（1+x）n=an（a1表示n时间段内第一年城区人口数，an表示n时间段内第n年城区人口数），可以计算出在某个时间段内城区人口年均增长率（表4），结合前文昆明市建成区面积平均增长率可以做相关分析。

教学问题设置：①昆明市总人口、农村人口、城区人口数以及城区人口比重有何变化，造成这种变化的原因有哪些？②哪种人口变化最能体现城市化过程？③昆明市城市化进程目前处于哪一个阶段，该阶段可能出现的问题有哪些，可以采取哪些措施解决这些问题？

3.昆明市产业结构变化

城市化过程必然伴随着产业结构的变化，工业化进程也会促进城市化。改革开放后，昆明市第一、二、三产业产值一直稳步上升，但一、二、三产业比重变化差异大，第一产业比重明显下降，第二产业比重总体呈现下降趋势，第三产业比重总体呈现上升趋势，昆明市产业活动由农业生产活动向非农业生产活动转变、从业人口由农业人口向非农业人口转变（图4）。

可以计算城市化水平和农业产值比重的相关系数r1=-0.935 86，城市化水平和非农业生产活动的產值比重的相关系数r2=0.935 855，这说明城市化和农业生产活动存在着高度的负相关，和非农业生产活动存在着高度的正相关，反映出农业生产活动向非农业生产活动转化是城市化的重要过程。另外，利用计算机技术，根据最小二乘法原理可以计算得到城市化水平与农业生产比重、非农业生产活动的线性回归方程（图5、图6），根据回归方程可以预测今后昆明市城市化水平和各产业的比重变化。

教学问题设置：①昆明市生产总值和各产业比重的变化有何特点？②昆明城市化发展和各产业发展有何关系？③根据相关数据求出昆明市各年份和城市化水平的回归方程、城市化水平和农业产值比重的回归方程，预测2017年昆明市城市化水平和非农业产值比重。查阅2017年昆明城市化水平和非农业产值比重的数据并与预测数据比较，若差异较大，试分析产生这种差异的原因。

4.城市化知识总结

教学问题设置：①请根据上面的分析，归纳城市化的概念。②你认为城市化的主要标志有哪些，衡量城市化水平的最主要标志是什么？③城市化可能带来哪些方面的影响？④针对城市化可能出现的问题可以采取哪些应对措施？

三、小结与思考

人文地理知识相对较散，理解也看似简单，但要让学生形成牢固的真正意义上的知识和素养，则需要学生在学习、生活实践中获得过程性体验和思考，引导学生利用数学、计算机等技术对地理数据进行分析处理有助于实现前述目的。动态数据可以利用历史上的数据和现状数据，也可以通过数学方法预测未来趋势变化;空间数据既可以是大区域的数据，也可以是小区域甚至身边的微区域数据;地理要素数据既可以是单一要素的地理数据，也可以是多要素综合的地理数据。在收集、处理、分析地理数据的过程中可以设置一个个前后逻辑严密扣合教学目标的问题串，师生共同探索解决这些问题，有利于深层次实现教学目标（图7）。

基于数据分析的人文地理教学策略，可以让学生参与地理数据的采集、处理、分析、决策等全过程，将实践和理论相结合，这对于促进学生研究性学习和地理实践力的提升有重要作用。学生在收集地理数据和分析地理现象时需要考虑到具体的区域范围，学生在回答地理问题串的过程中需要运用综合思维和人地协调观分析、思考。例如，在回答造成昆明市城市扩展方向的因素时就要从地形、湖泊、交通和政策等因素进行多角度分析，在分析昆明建成区面积扩展过快造成的影响时，需要从耕地资源、社会生活（物价房价）、经济负担（财政赤字）、生态环境等可持续发展及人地协调观等方面思考。教师在教学过程中，可以选取学生熟悉的区域或身边的地理事物，这样一方面可以拉近地理与学生生活的距离，提高学生的学习兴趣，另一方面也体现了学生活中的地理的新课程理念，对于培养学生的家国情怀有积极作用。

因此，基于数据分析的人文地理教学方法不失为培养学生地理核心素养的重要教学策略，对于培养学生数据处理能力和数学抽象、数据分析等数学核心素养也有一定的作用。用数据说话，获得过程性知识体验，有利于学生形成科学严谨的治学精神和分析、处理、决策实际问题的能力。

参考文献：

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[2]谭文彬，刘斌，张增祥，等.近三十年来昆明市建成区扩展遥感监测与分析[J].地球信息科学学报，2009（1）：117-124.