空間認知能力及其養(yǎng)成

丁生軍

（海安縣教育局教研室, 江蘇 南通 226600）

空間認知能力及其養(yǎng)成

丁生軍

（海安縣教育局教研室, 江蘇 南通 226600）

空間認知能力是人類基本的地理能力之一，是人類對存在于空間背景中的地理事象的科學認識。認知內容主要為地理事象在地理空間中的位置和地理事象本身的性質?？梢酝ㄟ^空間概念的建立、空間存在的理解、認知模型的建構等途徑培養(yǎng)、提升空間認知能力。

空間認知能力；空間概念；空間認知模型

空間性是地理思維顯著的特點。包括記憶、想象、判斷、概括、推理、分析、綜合等在內的地理思維活動，無一不是借助空間展開的，空間認知因此成為地理學科素養(yǎng)中的基本能力。對此，雖然我國地理課程標準明確指出：“地理學不僅研究地理事物的空間分布和空間結構，而且闡明地理事物的空間差異和空間聯(lián)系，并致力于揭示地理事物的空間運動、空間變化的規(guī)律?！钡诮虒W實踐中，地理空間認知能力并沒有得到應有的重視。

一、空間認知能力概述

對地理空間的覺察、認知與描述伴隨著人類的起源與發(fā)展，世界各地的古籍、藝術作品中都留下了先民對地表世界空間認知的各種痕跡，比如我國的《山海經》?！渡胶＝洝分胁粌H記述了中華祖先伏羲、炎帝、黃帝等遷徙的路線、原因以及部族人口的分布和生活特征等空間信息，而且在地理信息加工時注意到對象系統(tǒng)和位置系統(tǒng)的加工和處理。比如介紹完某座山后再介紹另一座山時，多以“又多少里”的句式開頭，這樣就能以相對精確的空間位序來闡明山體之間特定的空間關系。在《山海經》中，還能發(fā)現(xiàn)先民利用特征地物作為參照系來協(xié)助空間認知的表述，比如說“昆侖之丘”在“赤水之后，黑水之前”等?？梢?，人類的空間認知能力有著悠久的發(fā)展歷史。

“認知”的概念最早由心理學者提出，其實質是把客體的信號轉換編譯成人腦中觀念的創(chuàng)造過程。空間認知則是認知科學的一個分支領域，其研究目的是發(fā)現(xiàn)個體獲取空間知識、解決空間問題的能力和過程。要認識地理空間認知能力，需要先了解地理空間和空間認知兩個前概念。

牛文元在《理論地理學》一書中指出：“在一般意義上，空間總是被理解為物質存在的廣延性。而地理空間，正是在服從這個一般的、總體的概念之下，特指地球表面各種地理事物、現(xiàn)象、過程等發(fā)生、存在、變化的空域性質。”作為地理學的核心概念，空間性常常作為地理學獨特性的一個主要標志。

空間認知是人們對于世界中的地理事物或現(xiàn)象（合稱地理事象）的存在、變化的方式以及它們相對位置的認識過程和能力，是對地理事象的發(fā)生、影響及因果邏輯關系進行分析研究的一種基本能力。

地理空間認知是指在日常生活中，個體逐步理解地理空間，進行地理分析和決策，包括地理信息的知覺、編碼、存儲、記憶和解碼等一系列活動的心理過程。它是人的一項基本能力。于永德認為，“它是指個體對地理空間事象（可以是具體地理事物、地理現(xiàn)象，也可以是地理圖形）進行正確感知、判斷、識別、抽象、概括，形成地理空間表象，進而利用地理空間表象和地圖，以已經掌握的地理空間概念和空間規(guī)律為基礎，對地理事象從空間的角度進行分析、判斷、推理，從而認識地理事象的本質和規(guī)律，得出正確結論的能力?！逼湔J知內容主要為地理事象在地理空間中的位置和地理事象本身的性質，包括地理空間概念、地理空間呈現(xiàn)方式和地理空間關系推理過程三個方面。

魯學軍認為，空間的概念涵蓋了感知空間、認知空間和符號空間三個層面。因此，空間認知也相應的分為空間特征感知、空間對象認知和空間格局認知三個層次。地理空間認知涵蓋了地理知覺、地理表象、地理概念、地理知識的心理表征和地理空間推理等方面。其

中對地理空間特征和格局的掌握是空間認知能力最重要的組成部分。地理空間特征和格局是地球表層各種地理事象的空間位置關系、空間范圍和空間組合狀態(tài)。對地理空間格局的認知能力包括對地理過程的分析、想象與簡單預測能力，地理信息加工能力，運用地理知識、方法、技能解決實際問題的能力和意識等。

二、空間認知能力培養(yǎng)的意義

美國學者哈特向認為“地理學家的任務就是用空間來描述和分析（地理）現(xiàn)象的相互作用，并加以綜合”。將地理空間的系統(tǒng)研究從中抽離，或者忽視地理空間的分布、形式、結構、規(guī)律等內涵，那么其余有關地理學的理論、原則都會因此失去存在的意義。這深刻揭示了空間在地理認知、地理研究和地理實踐中的重要意義，因此“空間”被比喻為“地理學大廈”的基石。

《生活化地理：美國國家地理課程標準》指出學生“要能夠認識空間的位置、要素、結構等，要能夠揭示他們是如何相互聯(lián)系和相互作用的，要能夠將對地理現(xiàn)象、地理事物的思考置于一定的空間背景中以促進實際問題的解決”。認為經過長期的熏陶，學生就會在空間認知能力提升的基礎上，逐步形成空間意識、空間視角、空間思維以及空間觀點。其中空間觀點主要包括區(qū)位與空間分布觀點、地理環(huán)境整體性與差異性觀點兩個方面。美國國家地理課程標準還指出，用空間的觀點思考對掌握和應用地理知識極為重要，“它能夠使學生參與到有關他們周圍世界的人文、區(qū)域、環(huán)境等議題。并發(fā)問‘它是什么’‘它在何處’‘它為什么在那里’等。用空間的觀點思考能夠幫助學生回答過去、現(xiàn)在和未來的空間組織結構等重要問題，從而能夠預料不同地區(qū)發(fā)生的事件的結果、預測在一定的條件下可能會發(fā)生什么?！睂@些問題的揭示，有助于人們正確認識人類與地理環(huán)境發(fā)展中的空間關系，如空間位置、空間形態(tài)、空間組成、空間層次、空間排列、空間格局、空間聯(lián)系、空間的制約關系等。

由此可見，一個有著空間認知意識、具備一定空間認知能力的人，會自覺地關注地理事象的空間分布狀況，能運用空間的觀點對地理過程進行分析，并能對有關地理空間問題進行可能的預測。這樣就能夠科學地認識地理環(huán)境及人地關系，以使自己的行為有利于維護人地關系的和諧、持續(xù)發(fā)展。

三、空間認知能力的養(yǎng)成

從空間的角度觀察、思考是地理科學的基礎方法，并貫穿于地理教育的始終。這依賴于空間認知能力的逐步養(yǎng)成。

1.理解地理事象的空間存在

對地理事象空間存在的理解有利于養(yǎng)成將地理事象放置于空間背景下思考的習慣。

(1)理解地理事象的位置、分布及聯(lián)系

地理事象的位置一般是指其在空間的占位狀況，即所在或所占的地方，并且這種空間位置總是相對于其他地理事象而存在。比如，我們說“中國位于亞洲東部”，是相對于亞洲而言的。即便是有人認為的“絕對”的經緯度位置，本質上也是相對的。因為緯度是相對于赤道而言，而經度是相對于本初子午線而言的。有了位置，我們就能在地表上發(fā)現(xiàn)、找到當?shù)厮嬖诨虬l(fā)生的地理事象。對地理事象空間位置的理解成為空間認知的起點，即前面所說的“在哪兒”。

地理空間分布一般指地理事象在地球表面展開、延伸的空間范圍和排列狀態(tài)，包含了位置信息。對地理事象分布情況的掌握，有利于了解各種地理事物的位置、范圍，有利于把不同分布范圍的地理事象及其影響因素等聯(lián)系起來，進而有利于從整體與部分的聯(lián)結上形成空間地域概念。

地理事象的空間聯(lián)系是指地理事象之間或區(qū)域之間在空間上存在著物質、能量的交換或流動關系，包括用方位和距離表示的空間位置關系。比如，某條河流的干支流因水而產生空間聯(lián)系形成一個相對完整的區(qū)域——流域。又比如，黃河從中游地區(qū)攜帶的泥沙在下游地區(qū)的沉積導致所謂“地上河”的形成，就是地理事象因物質遷移而產生空間聯(lián)系的典型案例?？臻g聯(lián)系使得地理事象結合成具有一定結構和功能的有機整體，形成地理環(huán)境的整體性特征。地理事象空間聯(lián)系還體現(xiàn)在人文地理中“區(qū)位”這個概念上。區(qū)位一方面指該事物的位置，另一方面指該事物與其他事物的空間聯(lián)系。比如，對長江中游城市武漢的區(qū)位分析，就使長江、漢江、京廣鐵路、江漢平原的農業(yè)生產等地理事象被聯(lián)系在一起。

(2)理解地理事象存在的空間結構

地理空間結構是指在特定地理結構中地理事物之間的相互關系及數(shù)量關系在地域空間上的反映，形成了特定地理區(qū)域的空間特征和格局，包括要素結構和地域結構。顧名思義，要素結構就是地理事象的要素構成系統(tǒng)；而地域結構則是地理事象在地表分布的構成系統(tǒng)。以熱帶雨林帶為例，該自然帶（地理事物）的要素構成包括植被、氣候、土壤、水文、野生動物等；其在地球表面包括亞馬孫平原、剛果盆地、馬來群島、澳大利亞東北部、中美洲東部等地的分布情況，就構成了它的地域結構。地理空間結構是地理事象空間關系的本質屬性

的綜合反映。通過分析某一地理空間結構中地理事物的空間位置、空間分布、空間聯(lián)系，才能得出其空間結構特征。

對地理事象空間存在的認識與理解有利于形成空間概念，并由此構建地理空間的理解體系。

2.建立地理空間概念體系

地理學的探究主要朝向尋找空間的秩序，而建立地理空間概念是有效尋找空間秩序的基礎。美國地理學家凱特早在1976年就提出將地理知識體系的基礎歸結到三個地理學科獨特的、在實質上相互聯(lián)系著的概念上。這三個地理概念分別是空間位置、空間分布和空間關系，它們在地理教育中起著根本的組織作用，其他概念，諸如人地關系、區(qū)域等都是由地理關鍵概念衍生出來的。因此可以認為，個體建立起地理空間概念系統(tǒng)是地理空間素養(yǎng)形成的前提。把握好這一起點，個體才能進行準確的地理空間表述、科學的空間推理，進而促進地理空間素養(yǎng)的養(yǎng)成。

地理空間概念是指地理物象空間關系特有屬性在人腦中的本質的反映，是個體對地理事象空間特性的本質和有關規(guī)律的認識，具體包括對空間位置、空間分布以及空間關系的認知與理解。在對空間概念的認識層次和表達層次上，存在著由低級到高級逐步發(fā)展的概念層次，依次為“地理事象的具體分布”“地理事象的分布格局”和“地理事象的分布規(guī)律”。

空間概念的建立是根據地理事象存在的不同位置、不同距離、不同范圍和許多地理現(xiàn)象難以直接感知的特點，通過形象直觀手段來構建、表達地理事象存在的位置層次、范圍大小、距離遠近、高低深淺長短等關系。對這些地理空間概念的理解和掌握，先要對其進行內部表征，然后進一步理解方向、距離、區(qū)域、尺度、變化等地理空間概念。與此同時，還要準確理解各空間概念之間的關系。例如，學生在建立某區(qū)域內人口遷移空間概念時，不僅要理解人口遷移的概念，還要了解人口遷移的距離、人口遷移的目的地、人口遷移的機制和人口遷移的變化和趨勢等概念以及它們之間的內在聯(lián)系。

3.構建地理空間認知模型

個體獲得地理空間信息的主要方式是通過符號化空間和原先存在于頭腦中的認知地圖進行比對，以修正和強化原有的空間認知地圖，再通過實踐活動對空間特征的感知進一步完善與補充。這當中，個體的經驗認知貫穿于整個認知活動始終。

個體在了解認識空間各地理要素的基礎上，形成關于空間各地理事象的空間意象。個體再利用已有的知識和經驗，將各地理要素進行命名或將已有的概念賦予未知的地理實體（用概念系統(tǒng)來表述），用簡單明確的抽象來代替復雜的現(xiàn)實世界，使其對空間的認知由混沌變得清晰、有序。在此過程中，個體首先借助概念系統(tǒng)對現(xiàn)實世界中的地理事象建模，主要包括命名、篩選、簡化，然后在此基礎上建立地理空間的概念模型；再利用這些概念對各地理事象的空間關系進行定性以構建空間尺度模型；接著引入空間參照系形成地理空間的項目模型（圖1所示為地理空間認知模型構建過程）。

圖1

在這個過程中要學會構建不同尺度層次的空間認知，在不同的尺度空間中構建知識體系，圍繞“點、線、面”進行空間聯(lián)想與發(fā)散，分層構建區(qū)域空間定位的“心圖”。還要關注地理事象空間排列的狀態(tài)，包括空間分布、空間變化和空間比較三個方面。對于點狀地理事象的分布特點，要關注分布是否均勻以及其影響因素。對于線狀地理事象的分布特點，則要關注每條線代表的數(shù)值變化的方向及其影響因素，還要關注線之間的疏密程度等。對于面狀分布的地理事象則要發(fā)出“在哪里（如緯度、溫度帶，經度、海陸位置）”的疑問，同時關注分布“面”的類型、范圍、延伸方向及面積大小等信息?？臻g變化則要思考發(fā)生了怎樣的變化及其產生的原因。在空間比較時首先要考慮比較標準的確認——根據比較“主題”的需要選定合適的比較要素；其次是選擇比較的維度——“橫向”或“縱向”，橫向比較大多適用于比較區(qū)域間的共同點與差異點，而縱向比較則多用于同一地理區(qū)域在時間縱向維度的變化分析。

建模的目的是為了幫助初學者能夠盡快地掌握空間認知的方法與路徑，能夠縮短空間認知能力提升的周期。

4.借助地圖培養(yǎng)空間認知

地圖是地理空間思維的載體，它以形象的面貌表征著抽象的地理規(guī)律、原理。

地圖不是地面實際情況的簡單微縮，而是依據不同需要對地理事象認識后再進行抽象和概括的地面模型。作為人類進行空間認知的有力工具，其地位從來沒有被動搖過。

借助地圖的使用來培養(yǎng)空間認知能力，要注意讀圖的規(guī)范性。首先強調地圖的名稱，明確地圖的類型和表達主題。其次要熟悉圖例，作為約定的地圖語言能夠讓讀者知道圖上的符號、注記和比例關系等內容所代表的地理事象。最后根據讀圖目的有目標、有重點地讀圖，同時要注意地圖的觀察角度和整體性。當然僅僅獲取地圖上的某些表面信息是不夠的，還應該在讀圖的基礎上進行深入地分析，以求理順各地理要素之間的關系，并將所獲得的表象進行思維加工和處理。

另外，在讀圖、用圖的過程中進行必要的空間思維訓練。觀察、分析單個地圖時要學會去發(fā)現(xiàn)并總結地理事象的特點與規(guī)律，在填圖、拼圖中培養(yǎng)對地理現(xiàn)象的分解、組合能力；在閱讀組合圖或重疊圖時，要嘗試找到地理事象間的空間分布和空間聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)、概括出地理事象分布的空間特征。例如，在了解某個區(qū)域時，把這個區(qū)域的地形圖、氣溫圖、降水量圖、水系圖、礦產分布圖、人口分布圖、農業(yè)分布圖、工業(yè)分布圖等多個圖像組合重疊起來，找出它們的空間分布和空間聯(lián)系，就能更好地理解該區(qū)域地理事象的空間特征和空間格局。

5.運用心像地圖提升空間認知

心像地圖是按照地理事物的空間結構，加以適當整理和概括，在人頭腦中編制的一幅“地圖”，可以有效地儲存和記憶各種自然環(huán)境和人文地理信息。它是一種空間表象，是對地理事象的空間形狀、空間分布、空間結構、空間聯(lián)系、空間演變和發(fā)展的反映，是人們對周圍空間認知的工具，利用它可以建構一個人內在的認知世界，同時也可以了解其空間認知能力及發(fā)展。

心像地圖的運用有助于個體建立對世界的空間理解。心像地圖的構建就是要將個體有關環(huán)境認知的信息呈現(xiàn)出來，包括確定位置、理解地方間的距離、理解方向等。心像地圖的學習和繪制，需要學習者解碼、存儲、內部操作和表征這些地理空間信息。這一過程涉及多種技巧、能力的運用。如理解空間概念、空間關系等，辨識空間分布和空間格局，聯(lián)系空間位置，關聯(lián)空間現(xiàn)象，理解空間等級及區(qū)域化。顯然，這一過程有助于加強學生對世界的空間理解與認知。構建、完善和發(fā)展心像地圖的過程，會進一步促進學生空間觀察和空間能力的發(fā)展。

如上所述，作為地理學科核心素養(yǎng)中的基本能力，空間認知能力的養(yǎng)成與提升應該得到更多的重視與關注。

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