摘要：本文结合传统土壤地理学的教学模式，融合了GIS技术以及地统计知识，从多方面来教授土壤地理学知识，在注重学生独立性的基础上，充分发挥多种教学模式相结合的优势，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识，切实为提高土壤地理学教学质量提供可参考性方法，为培养多元化人才提供一种途径。

关键词：地理信息系统；地统计学；多学科融合

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）18-0083-03

随着计算机、网络和通信技术在科学交流中的广泛应用，不同学科间的纵横交叉与相互渗透已成为现代科学发展的趋势。学科之间关系的动态发展往往通过知识流动的形式来维系，正是这些动态变化的知识流动促进了学科发展，加强了学科联系，同时也传导着学科变化。另外这些新兴技术越来越完善的理论体系化与应用广泛性逐渐影响着一些传统的专业学科，实现多学科融合，多学科相互促进共同发展正成为目前学科发展的主要趋势之一[1]。这一发展结合了传统专业雄厚的知识背景与新兴专业的科学技术优势，实现传统学科与新兴技术共同发展与进步的双赢局面。而《土壤地理学》课程正是其中受到影响的学科之一。《土壤地理学》是研究土壤与地理环境相互关系的学科，是土壤学和自然地理学之间的边缘学科，它是以土壤与地理环境之间的特殊矛盾为对象，研究土壤的形成、分类、分布规律、土壤资源的评价与开发利用以及土壤资源保护的科学[2]。随着现代空间信息技术的高速发展与扩张，特别是近年来空间数据的急剧增长，不论是自然地理数据或者社会经济数据都以井喷式的速度涌现出来，能够合理利用现代空间信息技术和空间数据可以会为《土壤地理学》课程的学习和研究提供便利。

一、传统土壤地理学概况

1.土壤地理学自身特点。土壤地理学是土壤学中最早出现的一个分支学科，它主要研究土壤形成分类、调查制图、分布规律、土壤资源的评价和开发利用以及土壤资源的保护等，是综合性大学、高等师范院校地理专业和高等农业院校农业资源与环境专业的基础课程之一。土壤地理学是土壤学与自然地理学之间的边缘科学，它以土壤与环境之间的这一特殊矛盾为研究对象，研究土壤的发生、发展、分异和分布规律，为调控、改造和利用土壤资源提供科学依据，具有较强的区域性和综合性[3]。为此土壤地理学自身的特性要求学生不仅掌握基础的土壤学知识，还应该具有一定的空间探索性与属性信息的空间化，而对于土壤属性信息的空间化是传统土壤学所不具备的知识，为此需要学生在掌握好传统土壤信息的基础上应该更好地理解与应用地理信息系统的知识以及地统计学的知识，从而使学生摆脱纯粹性学习和接收知识的阶段，进入自我学习与探索的过程，为学生以后从事科学与科研工作奠定基础。因此，从土壤地理学自身的特性以及学科发展的趋势和教学的目标来说，立足于传统土壤学基础上，实现多学科融合，从更全面合理的角度来教授土壤地理学课程是势在必行的，并且反过来可以让学生更好地掌握土壤信息的空间化以及土壤发生、发展、分布的规律性。

2.土壤地理学多学科融合的必要性。土壤学作为一个传统的基础学科有其深厚的学术背景知识，土壤地理学作为一个跨学科的专业需要在保留原有的土壤学的基础之上尽可能地发挥多学科的优势，使其为科研与学术研究而服务。土壤地理学作为土壤学与自然地理学的边缘学科有其自身的优势所在，为尽可能地发挥其优势并培养全能型的人才，需要学校进行合理的课程设置，并制定合适的、具有应用性的课程目标，从而为社会提供适应性强的人才，为科研院所提供多学科背景知识的学生。目前随着地理信息技术的迅速发展以及其应用的广泛性，运用GIS技术来进行数据管理与图形可视化显示，以及运用地统计学知识进行空间分析与统计分析是土壤地理学自身学科发展的需求，同时也是满足社会和科研院所人才需求的重要选择。由此可见，多学科融合在土壤地理学中起到重要的作用，是其自身发展与人才培养的必经之路。

二、多学科融合对土壤地理学发展的优势

1.GIS技术在土壤地理学中的地位。地理信息系统简称GIS，是20世纪60年代中期开始发展起来的新技术，主要是指在计算机软硬件支持下，把地理数据以一定的格式输入、编辑、存储、更新、显示、制图、综合分析和应用的技术系统。地理信息系统具有强大的处理空间数据的能力，如图形数字化、地理数据的空间分析、地形数据的三维模拟、虚拟场景、地图输出等。地理信息系统这一技术自问世以来，便得到了迅速的发展和广泛的应用，近几年该技术已经突破地学的范畴，在管理学、交通运输、医学、军事等领域具有广阔的应用前景[4]。GIS技术的发展和日益成熟的理论体系为研究性教学提供了技术支持，它的数据管理、图形显示、空间分析等知识可以很好地应用到土壤地理学的教学和研究中，实现土壤图等专题地图的制作与空间显示，从而可以更好地辅助学生对于土壤学知识的理解和认识，从空间角度上理解土壤自然地理特性，同时可以进一步结合不同地理位置的自然条件（气候、植被、地形和母质）来理解土壤属性的空间差异性，进而结合土壤属性的空间异质性和变异性来理解土壤属性空间分布的特性。

2.地统计知识在土壤地理学中的应用。地统计学是以具有空间分布特点的区域化变量理论为基础，研究自然现象的空间变异与空间结构的一门学科。它是针对像矿产、资源、生物群落、地貌等有着特定的地域分布特征而发展的统计学。地统计学的主要理论是法统计学家G.Matheron创立的，经过不断完善和改进，目前已成为具有坚实理论基础和实用价值的数学工具[5]。地统计学的应用范围十分广泛，不仅可以研究空间分布数据的结构性和随机性、空间相关性和依赖性、空间格局与变异，还可以对空间数据进行最优无偏内插，以及模拟空间数据的离散性及波动性。地统计学由分析空间变异与结构的变异函数及其参数和空间局部估计的Kriging（克里格）插值法两个主要部分组成，目前已在地球物理、地质、生态、土壤等领域应用。土壤地理学作为一门结合自然地理学的学科，而且由于土壤空间属性的存在，结合地统计学的知识对其进行一定的空间探索、模拟与预测具有重要的意义，可以根据已知的变量进行未知变量的预测和模拟，可以在一定程度上减少人力和物力，并能对土壤属性空间分布规律的研究有一定的帮助。为此将地统计知识应用到土壤地理学的教学中可以帮助学生具有更多的科研与创新精神，在一定程度上从单纯的学习知识上升到自我探索与研究的阶段，具有不可忽视的意义。

3.多学科融合在土壤地理学教程中的优势。土壤地理学因其区域性、综合性的特点，为研究性学习提供了广阔发展空间。在土壤地理学的教学中可以先从理论到实践，然后从实践再到探索，再从探索回归理论。首先分析区域文献资料并通过野外观察对成土环境、土壤剖面及其诊断特性、土壤利用进行研究，运用地理比较法和相关分析法，把握区域土壤地理分异规律，绘制区域土壤图，采集土壤标本、分析样品。在此过程中若引用GIS技术与地统计技术则主要表现为以下几个优势：首先利用GIS技术可以管理土壤空间属性数据，并且可以根据自然地理数据资料生成不同的专题地图，以此来辅助对区域土壤地理分异规律的研究。其次，借助于GIS软件可以有助于学生根据实地调查资料绘制区域土壤图，以此来形成土壤属性分布空间上的概念，从而加深对于土壤地理分布规律的理解和应用。第三，借助于地统计知识可以使学生独立思考土壤属性空间分布规律的原因，并结合已知观测点来预测未知区域的土壤属性，同时可以进一步分析土壤属性空间分布具有变异性和异质性的原因。通过以上的分析可以得出，若基于多学科融合的知识进行土壤地理学的教授课程可以使学生能够更加直观形象地理解土壤地理分布规律，并且增强其动手能力和思考能力，从而为社会输送适应性强的人才，为科研单位培养具有创新性和多学科知识背景的学生。

三、土壤地理学研究性教学理论方法

1.传统土壤地理学教学理论方法。传统土壤地理教学方式比较单一，以教师的讲述为主，简单地辅以地图挂图和多媒体资料介绍，不能有效帮助学生建立土壤地理空间概念和深入理解土壤的发生、发展、分异和分布规律，学习往往流于机械性记忆，很大程度上影响了土壤地理的教学质量与效果。有鉴于此，应用研究性学习理论方法，进行土壤地理教学改革研究具有积极的现实意义

2.基于GIS的应用性土壤地理学教学方法探讨。GIS技术主要的优势是可以呈现土壤属性资源的空间特征，借助于深厚的土壤学背景与一定的自然地理资源可以帮助学生方便地制作出不同的土壤属性专题地图，实现土壤属性的空间图形化。为此在此教学过程中主要注重学生的软件操作与地理信息知识的学习过程。目前在GIS行业中可以应用的软件较多，主要为ArcMAP，MAPGIS，SurperMAP等，鉴于目前应用较多和可操作性强的特点，建议在课程中选择ESRI公司的ArcGIS软件，课程的主要目的是使学生学会基本的地理信息技术，掌握基本的空间数据的编辑与专题地形图的制作。因此可以以某一个案例作为研究对象，选取一个区域进行土壤自然特征属性的调研，并通过所拥有的土壤背景知识以及自然地理资料进行区域土壤类型的诊断，然后画出粗略的土地利用现状图以及土壤类型图，然后通过GIS软件转绘，通过进行坐标的校正以及文件的编辑，制作专题地图，从而实现土壤属性专题地图的掌握。这一案例的实现不仅可以帮助学生了解GIS软件的基本操作以及在土壤地理学方面的应用，同时可以使学生掌握多背景知识，通过探索GIS软件的其他功能来辅助土壤地理学课程的学习。

3.基于地统计学的科研性土壤地理学教学方法探讨。地统计学的主要用途是研究对象空间相关结构（或空间变异结构）的探测以及变量值的估计和模拟。由于土壤属性具有较强的空间依赖性和变异性，会受到自然地理位置以及周围景观特征的影响而产生不同的特征。为此在进行土壤地理学的土壤属性的研究时可以根据已知观测点的数据资料来完成未知点的预测和模拟以及土壤属性之间关系的探索。运用地统计学进行空间分析包括以下几个步骤，即数据探索性分析，空间连续性的量化模型，未知点属性值的估计，对未知点局部及空间整体不确定性的预测。学生在掌握了基本的地理信息技术之后，可以实现基本的地统计知识的探索以及简单模型的构建，通过地统计模型的模拟与预测实现简单的土壤属性专题地图的制作。这一学习过程的掌握不仅可以帮助学生对土壤属性整体空间特征的把握，而且还可以更好地实现根据自己的需求完成土壤属性的预测和模拟，从而也可以培养学生的自我探索与学习过程。

4.多学科融合对土壤地理学教学的影响。教学的重点是使学生能够在掌握基础知识的同时，能够做到举一反三，培养良好的发散性思维，并且能够做到学以致用，使自己学习到的知识应用到以后的科研或者工作中，这样才能实现教育的价值。而本文关于土壤地理学的教学探讨在基于基础的土壤知识不变的前提下，结合最新最先进的GIS技术在土壤地理学中的应用，让学生接触到更多关于新兴技术在自身专业中的应用，同时结合地统计学知识在土壤地理学中的应用，发挥学生独立学习、思考与创新的精神，真正做到学以致用。本课程的改革具有以下几个特性：

（1）以学生为主，重视学生的独立性。实现多学科融合之后的土壤地理学，不再是单纯的灌输式教学模式，而是集动手、思考与创新于一体的新兴教学模式，这样可以尽可能地发挥每个学生的最大特点，让他们选择自己喜欢的方向进行探索，同时该课程也不仅仅局限于一方面，而是创造多元化的学习环境与提供多种教学平台，使学生能够根据自己的特点与喜好选择自己的研究方向，如果动手能力操作性强可以注重在GIS软件方向的发展，如果对于科研知识感兴趣，可以在地统计学基础的前提下进一步进行探索与研究。

（2）多种模式相结合，激发学生的学习兴趣，培养学生的创新意识。课程改变了以前只是老师单纯教授的模式，重新融合了多种案例在课程中，既可以从野外土壤属性调查中学习怎样在实践中进行课程的学习，也可以通过课堂上软件的操作实现通过GIS软件来制作专题地图，还可以通过多种案例来发挥学生独立思考、创新的意识。在此种模式下让学生所学的知识不单纯是为了应付课程考试或者是专业知识的学习，而是尽可能地扩大了知识的应用面，让学生通过多元化的思考与学习，可以在掌握基础知识的同时，更多地选择自己以后要从事的方向以及发展规划。

四、结束语

经过多学科融合之后的土壤地理学不再是传统的、一味灌输的教学模式，结合了野外实习调查、室内软件操作以及案例分析等特征，帮助学生从多方面来掌握土壤地理学的基础知识。优化了土壤地理教学过程，提高了学生对土壤地理信息的收集、处理能力，帮助学生学会分析土壤地理信息，应用信息解决土壤地理问题，提高其地理信息素养，同时加强学生对土壤地理中空间概念的感知，加深了学生对土壤的发生、发展、分异和分布规律的认识，培养学生的空间想象力等地理核心能力，值得在土壤地理教学领域推广。同时将目前国内外应用较为广泛的地理信息技术以及地统计学的知识运用到土壤地理学的课堂中，充分发挥学生动手能力、思考能力，培养多元化、创新型的人才，为社会和科研单位输送更多合适的人才。

参考文献：

[1]丁子涵，王芹，蒋卫荣.从引文分析看档案学与图书馆学、情报学的学科融合[J].档案学通讯，2012，（2）：25-29.

[2]张芳.《土壤地理学》教学中的拓展与探索[J].科教纵横，2012，（6）：209.

[3]张甘霖，史学正，龚子同.中国土壤地理学发展的回顾与展望[J].土壤学报.2008，45（5）：792-801.

[4]边馥苓.GIS地理信息系统原理与方法[M].北京：测绘出版社，1996.

[5]魏义长，赵东保，李小根，等.地统计学在地理信息系统教学中的地位与作用[J].测绘与空间地理信息，2011，34（3）：1-4.

作者简介：傅佩红（1978-）女，福建泉州，讲师，主要从事地理信息系统工程与应用、土地信息系统等研究。