包邮原理 方法与案例 高中地理有效教学

模块一 地理学科前沿概况 专题一 地理科学新进展 吴宜进 华中师范大学城市与环境科学学院（湖北省武汉市） 发展性目标 1.能结合实例，说明中国地理学的主要成果贡献及创新。 2.能结合实例，说明中国自然地理、经济地理、人文地理，以及地球信息科学的发展前沿和展望。 3.能将地理科学发展的前沿知识应用到中学地理课程教学中。 关键词：自然地理；人文地理；经济地理；地理信息科学；新进展 就像所有现象的存在都有时间和历史，同样，它们存在于空间中，也有自己的地理位置，所以地理与历史都是为了让我们更好地理解我们的世界（Rediscovery Geography Committee，1997）。地理学关注人地关系、人类环境和空间的相互关系，其涉及自然科学、人文科学、社会科学、工程和技术各个领域，并且成为一个独特的、完整的体系，已成为一个全面的学术领域。在中国，钱学森*早建立了现代地理科学体系。他指出：地理科学与自然科学、思维科学、人体学、文学理论、军事科学和行为科学是平行学科（钱学森，1994）。这种观点把地理学推向了一个新的阶段。 我们的未来将面临许多新的矛盾，地理学将会面对更多的挑战和机会。中国地理学家有必要反思过去和考虑现今，跟上国际地理学的发展趋势，分析国家可持续发展的要求，完善自身的发展战略。 在中国当代地理学有三个来源，即中国传统地理学、盎格鲁-撒克逊地理学和俄罗斯地理学。中国传统地理学在经世致用方面有着悠久的历史和特点；盎格鲁-撒克逊地理学在20世纪初进入中国，其方法论、分析及研究的手段对中国当代地理学产生了强烈的影响；俄罗斯地理学被中国广泛接受是在1950~1960年，地理学被划分为自然地理学和经济地理学，其自然带分带的理论、方法影响了一代地理学家，这些构成了理解当代中国地理学的背景。 **节 中国地理学的主要成果 一、在学术领域的突破 1958年年初，为了适应地理学科的国际发展趋势，中国地理学家确定了一些新的学术方向，如水热平衡、化学元素在地表的转移等，开创了自然地理新的领域（黄秉维，2003）。自那时开始，中国地理学家一直强调一体化科学思想和方法的重要性，对目前日新月异的科学发展、地球系统与可持续发展都产生了重要的影响。 中国地理学家在以下领域作出了一系列重要的科学突破：实验研究水循环、调节农田生态系统的水盐状况及其与作物生长的关系、生物化学循环、环境背景值及其与人类健康的关系、地域分异规律和中国自然地理区划、土地分类和土地利用、区域自然地理学和农业区划、区域理论和空间结构、区域规划和国土开发、城市和地区的可持续发展、隆起的青藏高原及其影响、黄土高原的环境变化等。近年来，地理信息科学、图谱（图频谱或系列）、城市地理学及社会地理学的理论都有了显著的发展。 全国的地理学家们编译了一系列大型的地理专著和地图集，这些专著及地图集的出版对建立中国地理理论体系意义重大，并为地理研究积累了数据。特别是近年来，他们在顶级期刊上发表了诸多新观点，其在国际顶级期刊上发表的论文数量也显著增加。 二、对国家建设的贡献 中国地理学家针对国家自然条件、自然资源、农业发展和产业结构调整等相关问题，组织和参与了一系列重大的调查和研究，包括：全面的区域大尺度调查、农业发展规划、城市经济区划、黄淮海平原综合整治、全国土地利用总体规划和区域发展战略等。他们提出了宏伟的计划、想法、建议，为科学决策提供了理论基础，对中国经济和社会的发展产生了重大影响。在国家建设中，特别是在分析农业生产条件、区域概况、资源评价与开发、环境管理、区域规划及城市规划等方面，中国地理学家们发挥了独特而重要的作用。同时，随着地理学的价值和科学水平的提高，一些分支学科得以产生和发展。 面对新时代的需求，中国地理科学在研究区域可持续发展，特别是在分析人与自然的关系、土地使用管理和节约资源方面不断作出新的贡献。近年来，中国地理学家在区域发展规划、生态环境保护和恢复、自然资源开发、区域旅游发展规划、城市发展规划、土地资源详查等方面均扮演了积极的角色。 三、研究方法和手段的创新 20世纪60年代以来，中国地理学家开始进行定位观测和实验研究，使地理学由定性描述向定量分析过渡。70年代末，卫星和航空遥感针对农业发展的应用研究已开始分别在山西省和云南省的腾冲实施。同时，来源于数学、物理及化学等领域的科学手段，被应用在地理空间分析和建模上，然后逐步扩大到区域研究与城市发展规划。应用现代理论，如系统论、控制论、协同论、耗散结构理论和突变理论，在许多部门已取得明显的效果，进一步推动了一系列重大科学问题的研究。 20世纪80年代以来，随着中国科学院和各高校地理信息系统实验室的建立，空间分析方法已被广泛应用于各种预测与发展研究中。地表遥感数据的来源包括海洋卫星、资源卫星和气象卫星，这些极大地扩大了地理观察范围。中国现在拥有180多个卫星遥感应用机构，400多家地理信息系统公司。有超过70所大学设立了地理信息系统专业，地理信息科学专业团队已经创建，并茁壮成长。现在国家在地球系统科学和基于新技术的信息科学如并行计算和网格计算的指导下，积极发展综合地理信息系统科学（郑度和陈述彭，2001）。 作为传统科学和新技术相结合的产物，地理信息系统科学促进了地理学及其他学科在中国的发展。运用新技术革命的成果，地理教学与研究取得了很大的成就。关于空间数据分析的新技术和方法，扩展到了地理信息系统的应用领域。地理信息系统技术促进了地理学在中国的发展，同时，为其他与空间数据分析有关的学科提供了新的技术支持。 现代实验方法也在中国地理学中被广泛地应用。这些方法包括：长期驻点观测；定量分析黄土地层、冰芯、湖芯、树木年轮和洞穴沉积物；实验模拟边坡、流域、风洞、冰川和冻土；实验室试验生物化学的物质和能量循环。它们有助于进一步了解人类活动与环境变化之间的关系。 第二节 自然地理学新进展 自然地理学是一门关注地理环境组成、物质和能量交换，以及空间差异的科学（黄秉维，I960）。地理环境中大气圈、水圈、生物圈、岩石圈相互影响和渗透，同时，地理环境也是人类生活和活动的场所。自然地理学研究的重心是阐明地理环境的结构、功能、物质转移、能量交换、动态演化和地理环境整体差异的规律，系统研究地理环境之间的关系及组成（郑度，1999）。 中国很早以前就出现过地理学观点，但地理学作为一个系统科学带到中国是在1920~1930年。后来，在中国出现了地理研究机构，高校也出现了地理系，但都是小规模的。20世纪50年代以后，中国进入了自然地理学一个飞速发展的时代。在那个时期，通过解决国家和区域的重大现实问题，自然地理学在基础理论研究领域与基础应用研究领域如自然环境区划、土地类型分类、农业综合开发、区域地理环境综合研究、地球表面的水热平衡、化学元素的转移、气候和环境变化、区域分异规律、生物群落等方面都取得了丰富的研究成果（蔡运龙，2004）。这些研究成果为中国自然地理学在过去几年里的发展奠定了坚实的基础。 *近，中国地理学家利用全球变化作为研究契机，从不同的角度，深入探讨人与自然的关系。通过一些基本的理论研究及其应用，如生态建设、全球变化的区域响应、土地利用和土地覆盖变化及自然灾害预防等，中国自然地理学已经取得了长足的进步。 一、理论的进展 现代自然地理学的一个重要特点是注重自然地理要素及自然地理过程的动态变化（黄秉维，1990）。20世纪以来，人类活动与全球环境变化已经逐渐成为影响生态系统结构、演化及格局变化的主要因素。随着人口及经济的不断增长，迅速变化的环境给全球生态系统带来了前所未有的巨大压力。今天，现代地理演化不再是自然的过程，其面临一系列新的挑战。因此，地理研究需要一些变化，如从自然演化研究到人文自然的综合演化研究、从单个元素研究到多元综合研究、从生物研究到非生物-生物综合研究，以及从宏观研究到宏观-微观综合研究。所有这些变化，强调人类对这些过程的影响；强调人类活动对环境造成的影响；强调地理演化与全球变化的关系。 这些年上述情况已经促进并不断强化自然地理学的格局与过程研究，研究内容涵盖了从区域结构和功能研究到区域动态研究。研究方法从简单的综合到系统综合的转变。从组成部分来看，它不仅包括自然成分，也包括社会经济成分；从学科专业的角度来看，它不仅包括物理、化学和生物学科，也包括社会和文化学科（傅伯杰等，2006）。 此外，经过多年的发展，中国自然地理学在理论和应用方面已经取得了很大进展。陆地表层系统、环境系统及人地系统理论体系的构建；通过联系不同的地域、要素及过程，系统的研究方法得到提高；自然科学和社会科学的结合，科学及技术的整合，不同学科的交叉使跨学科的特征变得更明显。在应用领域，中国自然地理学在资源和环境问题上作出了巨大贡献，如环境和灾害管理、生态系统管理、全球变化、土壤退化的防治与区域可持续发展等方面. 经过这些年的发展，中国自然地理学取得了许多成果：①地球表层系统的物质流、能源流和生物流的研究，如生态水文过程、生物化学循环和人与自然的关系等；②自然和社会经济的时空变化、其驱动力和演化过程研究，以及地表环境变化与资源、环境、生态和灾难相关性研究；③区域试验、方法、模型、景观多样性、景观格局与生态演化的综合研究；④尺度上的研究，区域和全球尺度上的人口规模、生态、景观、流域研究；⑤跨学科的研究，如环境变化和环境规划、土地利用变化和国土规划、区域可持续发展等。 二、技术和方法的进步 传统上，自然地理学强调整体性、地域性和人地关系，这完全不同于其他学科并且难以被替代。然而，在方法论方面缺乏更多科学方法，产生这个问题*重要的一个原因是研究对象的极端复杂。 现今，在区域和全球尺度上，地理学家引入、整理和改进了大量其他学科的研究方法。此外，他们使用特定的地理语言及方法，包括图形、文字、数学和数字化描述地球空间。在发展地理进程模型并验证该模型的有效性等方面有特别明显的进步。 至于数据的收集，自然地理学研究人员更加注重实验数据，特别是监测、分析和仿真数据的准确性，并对它进行验证。通过化学分析技术，他们提高了物质转换和迁移过程及机理研究；通过物理实验，他们了解了物质运动中材料的结构和动态特性；通过遥感技术与长期固定或半固定的观测站网，他们加强了在一些典型研究区元素、形态和演化的研究。 经过多年的规划，中国科学院成立了中国生态系统研究网络与环境和灾害监测网络，这些为中国地理学家更好、更具创新的地理学研究提供了一个良好的工作平台。目前，环境和灾害监测网络覆盖了大多数地理单元和典型生态系统，如耕地、森林、草原、湿地、湖泊、海湾及沙漠（翟金良和冯仁国，2004）。 卫星遥感技术广泛应用于自然地理在区域和全球尺度上的研究。新“3S技术”，即地理信息系统、遥感技术和全球定位系统，由于其在信息处理、现实模拟、新信息的产生和发现等方面优异的能力，为地理科学的区域研究提供了强有力的支持。今天，在地球系统科学的指导和信息处理技术的支持下，中国地理科学正稳步迈向一个新的阶段。 三、自然地理的应用进展 结合国家和区域的关键问题，地理科学的发展遵循一些新趋势，进行了许多理论和应用研究，如全球环境变化、区域可持续发展、土地利用、地域系统的综合研究、环境演变与全新世地理进程研究等。 例如，以土地利用和土地覆盖变化为例： （1）土地覆盖是陆地表面和近地表的自然状态，植被和土壤是其主要组成部分。土地利用涉及人类对土地的开发活动，以获得产品和服务，这是土地覆盖变化的主要驱动因子。 （2）在中国现代化进程中，工业发展、城市化、土地退化、耕地保护、生态建设都与土地利用变化相关。因此，通过