空間認(rèn)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(rèn)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(rèn)知能力是人類基本的地理能力之一，是人類對(duì)存在于空間背景中的地理事象的科學(xué)認(rèn)識(shí)。認(rèn)知內(nèi)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(zhì)?？梢酝ㄟ^空間概念的建立、空間存在的理解、認(rèn)知模型的建構(gòu)等途徑培養(yǎng)、提升空間認(rèn)知能力。

空間認(rèn)知能力；空間概念；空間認(rèn)知模型

空間性是地理思維顯著的特點(diǎn)。包括記憶、想象、判斷、概括、推理、分析、綜合等在內(nèi)的地理思維活動(dòng)，無一不是借助空間展開的，空間認(rèn)知因此成為地理學(xué)科素養(yǎng)中的基本能力。對(duì)此，雖然我國地理課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：“地理學(xué)不僅研究地理事物的空間分布和空間結(jié)構(gòu)，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(yùn)動(dòng)、空間變化的規(guī)律?！钡诮虒W(xué)實(shí)踐中，地理空間認(rèn)知能力并沒有得到應(yīng)有的重視。

一、空間認(rèn)知能力概述

對(duì)地理空間的覺察、認(rèn)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(shù)作品中都留下了先民對(duì)地表世界空間認(rèn)知的各種痕跡，比如我國的《山海經(jīng)》。《山海經(jīng)》中不僅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(shí)注意到對(duì)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(shí)，多以“又多少里”的句式開頭，這樣就能以相對(duì)精確的空間位序來闡明山體之間特定的空間關(guān)系。在《山海經(jīng)》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(rèn)知的表述，比如說“昆侖之丘”在“赤水之后，黑水之前”等?？梢姡祟惖目臻g認(rèn)知能力有著悠久的發(fā)展歷史。

“認(rèn)知”的概念最早由心理學(xué)者提出，其實(shí)質(zhì)是把客體的信號(hào)轉(zhuǎn)換編譯成人腦中觀念的創(chuàng)造過程?？臻g認(rèn)知?jiǎng)t是認(rèn)知科學(xué)的一個(gè)分支領(lǐng)域，其研究目的是發(fā)現(xiàn)個(gè)體獲取空間知識(shí)、解決空間問題的能力和過程。要認(rèn)識(shí)地理空間認(rèn)知能力，需要先了解地理空間和空間認(rèn)知兩個(gè)前概念。

牛文元在《理論地理學(xué)》一書中指出：“在一般意義上，空間總是被理解為物質(zhì)存在的廣延性。而地理空間，正是在服從這個(gè)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(zhì)?！弊鳛榈乩韺W(xué)的核心概念，空間性常常作為地理學(xué)獨(dú)特性的一個(gè)主要標(biāo)志。

空間認(rèn)知是人們對(duì)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(duì)位置的認(rèn)識(shí)過程和能力，是對(duì)地理事象的發(fā)生、影響及因果邏輯關(guān)系進(jìn)行分析研究的一種基本能力。

地理空間認(rèn)知是指在日常生活中，個(gè)體逐步理解地理空間，進(jìn)行地理分析和決策，包括地理信息的知覺、編碼、存儲(chǔ)、記憶和解碼等一系列活動(dòng)的心理過程。它是人的一項(xiàng)基本能力。于永德認(rèn)為，“它是指個(gè)體對(duì)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(jìn)行正確感知、判斷、識(shí)別、抽象、概括，形成地理空間表象，進(jìn)而利用地理空間表象和地圖，以已經(jīng)掌握的地理空間概念和空間規(guī)律為基礎(chǔ)，對(duì)地理事象從空間的角度進(jìn)行分析、判斷、推理，從而認(rèn)識(shí)地理事象的本質(zhì)和規(guī)律，得出正確結(jié)論的能力。”其認(rèn)知內(nèi)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(zhì)，包括地理空間概念、地理空間呈現(xiàn)方式和地理空間關(guān)系推理過程三個(gè)方面。

魯學(xué)軍認(rèn)為，空間的概念涵蓋了感知空間、認(rèn)知空間和符號(hào)空間三個(gè)層面。因此，空間認(rèn)知也相應(yīng)的分為空間特征感知、空間對(duì)象認(rèn)知和空間格局認(rèn)知三個(gè)層次。地理空間認(rèn)知涵蓋了地理知覺、地理表象、地理概念、地理知識(shí)的心理表征和地理空間推理等方面。其

中對(duì)地理空間特征和格局的掌握是空間認(rèn)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(guān)系、空間范圍和空間組合狀態(tài)。對(duì)地理空間格局的認(rèn)知能力包括對(duì)地理過程的分析、想象與簡單預(yù)測能力，地理信息加工能力，運(yùn)用地理知識(shí)、方法、技能解決實(shí)際問題的能力和意識(shí)等。

二、空間認(rèn)知能力培養(yǎng)的意義

美國學(xué)者哈特向認(rèn)為“地理學(xué)家的任務(wù)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(jié)構(gòu)、規(guī)律等內(nèi)涵，那么其余有關(guān)地理學(xué)的理論、原則都會(huì)因此失去存在的意義。這深刻揭示了空間在地理認(rèn)知、地理研究和地理實(shí)踐中的重要意義，因此“空間”被比喻為“地理學(xué)大廈”的基石。

《生活化地理：美國國家地理課程標(biāo)準(zhǔn)》指出學(xué)生“要能夠認(rèn)識(shí)空間的位置、要素、結(jié)構(gòu)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?qū)?duì)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(jìn)實(shí)際問題的解決”。認(rèn)為經(jīng)過長期的熏陶，學(xué)生就會(huì)在空間認(rèn)知能力提升的基礎(chǔ)上，逐步形成空間意識(shí)、空間視角、空間思維以及空間觀點(diǎn)。其中空間觀點(diǎn)主要包括區(qū)位與空間分布觀點(diǎn)、地理環(huán)境整體性與差異性觀點(diǎn)兩個(gè)方面。美國國家地理課程標(biāo)準(zhǔn)還指出，用空間的觀點(diǎn)思考對(duì)掌握和應(yīng)用地理知識(shí)極為重要，“它能夠使學(xué)生參與到有關(guān)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(diǎn)思考能夠幫助學(xué)生回答過去、現(xiàn)在和未來的空間組織結(jié)構(gòu)等重要問題，從而能夠預(yù)料不同地區(qū)發(fā)生的事件的結(jié)果、預(yù)測在一定的條件下可能會(huì)發(fā)生什么。”對(duì)這些問題的揭示，有助于人們正確認(rèn)識(shí)人類與地理環(huán)境發(fā)展中的空間關(guān)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(guān)系等。

由此可見，一個(gè)有著空間認(rèn)知意識(shí)、具備一定空間認(rèn)知能力的人，會(huì)自覺地關(guān)注地理事象的空間分布狀況，能運(yùn)用空間的觀點(diǎn)對(duì)地理過程進(jìn)行分析，并能對(duì)有關(guān)地理空間問題進(jìn)行可能的預(yù)測。這樣就能夠科學(xué)地認(rèn)識(shí)地理環(huán)境及人地關(guān)系，以使自己的行為有利于維護(hù)人地關(guān)系的和諧、持續(xù)發(fā)展。

三、空間認(rèn)知能力的養(yǎng)成

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

1.理解地理事象的空間存在

對(duì)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(xí)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(duì)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(duì)于亞洲而言的。即便是有人認(rèn)為的“絕對(duì)”的經(jīng)緯度位置，本質(zhì)上也是相對(duì)的。因?yàn)榫暥仁窍鄬?duì)于赤道而言，而經(jīng)度是相對(duì)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(dāng)?shù)厮嬖诨虬l(fā)生的地理事象。對(duì)地理事象空間位置的理解成為空間認(rèn)知的起點(diǎn)，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(duì)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(jìn)而有利于從整體與部分的聯(lián)結(jié)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(zhì)、能量的交換或流動(dòng)關(guān)系，包括用方位和距離表示的空間位置關(guān)系。比如，某條河流的干支流因水而產(chǎn)生空間聯(lián)系形成一個(gè)相對(duì)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(dǎo)致所謂“地上河”的形成，就是地理事象因物質(zhì)遷移而產(chǎn)生空間聯(lián)系的典型案例?？臻g聯(lián)系使得地理事象結(jié)合成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)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(gè)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(duì)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)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(jié)構(gòu)

地理空間結(jié)構(gòu)是指在特定地理結(jié)構(gòu)中地理事物之間的相互關(guān)系及數(shù)量關(guān)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(jié)構(gòu)和地域結(jié)構(gòu)。顧名思義，要素結(jié)構(gòu)就是地理事象的要素構(gòu)成系統(tǒng)；而地域結(jié)構(gòu)則是地理事象在地表分布的構(gòu)成系統(tǒng)。以熱帶雨林帶為例，該自然帶（地理事物）的要素構(gòu)成包括植被、氣候、土壤、水文、野生動(dòng)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(gòu)成了它的地域結(jié)構(gòu)。地理空間結(jié)構(gòu)是地理事象空間關(guān)系的本質(zhì)屬性

的綜合反映。通過分析某一地理空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)特征。

對(duì)地理事象空間存在的認(rèn)識(shí)與理解有利于形成空間概念，并由此構(gòu)建地理空間的理解體系。

2.建立地理空間概念體系

地理學(xué)的探究主要朝向?qū)ふ铱臻g的秩序，而建立地理空間概念是有效尋找空間秩序的基礎(chǔ)。美國地理學(xué)家凱特早在1976年就提出將地理知識(shí)體系的基礎(chǔ)歸結(jié)到三個(gè)地理學(xué)科獨(dú)特的、在實(shí)質(zhì)上相互聯(lián)系著的概念上。這三個(gè)地理概念分別是空間位置、空間分布和空間關(guān)系，它們?cè)诘乩斫逃衅鹬镜慕M織作用，其他概念，諸如人地關(guān)系、區(qū)域等都是由地理關(guān)鍵概念衍生出來的。因此可以認(rèn)為，個(gè)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(diǎn)，個(gè)體才能進(jìn)行準(zhǔn)確的地理空間表述、科學(xué)的空間推理，進(jìn)而促進(jìn)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(guān)系特有屬性在人腦中的本質(zhì)的反映，是個(gè)體對(duì)地理事象空間特性的本質(zhì)和有關(guān)規(guī)律的認(rèn)識(shí)，具體包括對(duì)空間位置、空間分布以及空間關(guān)系的認(rèn)知與理解。在對(duì)空間概念的認(rèn)識(shí)層次和表達(dá)層次上，存在著由低級(jí)到高級(jí)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(jù)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(diǎn)，通過形象直觀手段來構(gòu)建、表達(dá)地理事象存在的位置層次、范圍大小、距離遠(yuǎn)近、高低深淺長短等關(guān)系。對(duì)這些地理空間概念的理解和掌握，先要對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部表征，然后進(jìn)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(shí)，還要準(zhǔn)確理解各空間概念之間的關(guān)系。例如，學(xué)生在建立某區(qū)域內(nèi)人口遷移空間概念時(shí)，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(jī)制和人口遷移的變化和趨勢(shì)等概念以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。

3.構(gòu)建地理空間認(rèn)知模型

個(gè)體獲得地理空間信息的主要方式是通過符號(hào)化空間和原先存在于頭腦中的認(rèn)知地圖進(jìn)行比對(duì)，以修正和強(qiáng)化原有的空間認(rèn)知地圖，再通過實(shí)踐活動(dòng)對(duì)空間特征的感知進(jìn)一步完善與補(bǔ)充。這當(dāng)中，個(gè)體的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)知貫穿于整個(gè)認(rèn)知活動(dòng)始終。

個(gè)體在了解認(rèn)識(shí)空間各地理要素的基礎(chǔ)上，形成關(guān)于空間各地理事象的空間意象。個(gè)體再利用已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，將各地理要素進(jìn)行命名或?qū)⒁延械母拍钯x予未知的地理實(shí)體（用概念系統(tǒng)來表述），用簡單明確的抽象來代替復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界，使其對(duì)空間的認(rèn)知由混沌變得清晰、有序。在此過程中，個(gè)體首先借助概念系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)實(shí)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(chǔ)上建立地理空間的概念模型；再利用這些概念對(duì)各地理事象的空間關(guān)系進(jìn)行定性以構(gòu)建空間尺度模型；接著引入空間參照系形成地理空間的項(xiàng)目模型（圖1所示為地理空間認(rèn)知模型構(gòu)建過程）。

圖1

在這個(gè)過程中要學(xué)會(huì)構(gòu)建不同尺度層次的空間認(rèn)知，在不同的尺度空間中構(gòu)建知識(shí)體系，圍繞“點(diǎn)、線、面”進(jìn)行空間聯(lián)想與發(fā)散，分層構(gòu)建區(qū)域空間定位的“心圖”。還要關(guān)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(gè)方面。對(duì)于點(diǎn)狀地理事象的分布特點(diǎn)，要關(guān)注分布是否均勻以及其影響因素。對(duì)于線狀地理事象的分布特點(diǎn)，則要關(guān)注每條線代表的數(shù)值變化的方向及其影響因素，還要關(guān)注線之間的疏密程度等。對(duì)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(jīng)度、海陸位置）”的疑問，同時(shí)關(guān)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(chǎn)生的原因。在空間比較時(shí)首先要考慮比較標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)——根據(jù)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(diǎn)與差異點(diǎn)，而縱向比較則多用于同一地理區(qū)域在時(shí)間縱向維度的變化分析。

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

4.借助地圖培養(yǎng)空間認(rèn)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(shí)際情況的簡單微縮，而是依據(jù)不同需要對(duì)地理事象認(rèn)識(shí)后再進(jìn)行抽象和概括的地面模型。作為人類進(jìn)行空間認(rèn)知的有力工具，其地位從來沒有被動(dòng)搖過。

借助地圖的使用來培養(yǎng)空間認(rèn)知能力，要注意讀圖的規(guī)范性。首先強(qiáng)調(diào)地圖的名稱，明確地圖的類型和表達(dá)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(hào)、注記和比例關(guān)系等內(nèi)容所代表的地理事象。最后根據(jù)讀圖目的有目標(biāo)、有重點(diǎn)地讀圖，同時(shí)要注意地圖的觀察角度和整體性。當(dāng)然僅僅獲取地圖上的某些表面信息是不夠的，還應(yīng)該在讀圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入地分析，以求理順各地理要素之間的關(guān)系，并將所獲得的表象進(jìn)行思維加工和處理。

另外，在讀圖、用圖的過程中進(jìn)行必要的空間思維訓(xùn)練。觀察、分析單個(gè)地圖時(shí)要學(xué)會(huì)去發(fā)現(xiàn)并總結(jié)地理事象的特點(diǎn)與規(guī)律，在填圖、拼圖中培養(yǎng)對(duì)地理現(xiàn)象的分解、組合能力；在閱讀組合圖或重疊圖時(shí)，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(gè)區(qū)域時(shí)，把這個(gè)區(qū)域的地形圖、氣溫圖、降水量圖、水系圖、礦產(chǎn)分布圖、人口分布圖、農(nóng)業(yè)分布圖、工業(yè)分布圖等多個(gè)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(yùn)用心像地圖提升空間認(rèn)知

心像地圖是按照地理事物的空間結(jié)構(gòu)，加以適當(dāng)整理和概括，在人頭腦中編制的一幅“地圖”，可以有效地儲(chǔ)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(duì)地理事象的空間形狀、空間分布、空間結(jié)構(gòu)、空間聯(lián)系、空間演變和發(fā)展的反映，是人們對(duì)周圍空間認(rèn)知的工具，利用它可以建構(gòu)一個(gè)人內(nèi)在的認(rèn)知世界，同時(shí)也可以了解其空間認(rèn)知能力及發(fā)展。

心像地圖的運(yùn)用有助于個(gè)體建立對(duì)世界的空間理解。心像地圖的構(gòu)建就是要將個(gè)體有關(guān)環(huán)境認(rèn)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(xué)習(xí)和繪制，需要學(xué)習(xí)者解碼、存儲(chǔ)、內(nèi)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(yùn)用。如理解空間概念、空間關(guān)系等，辨識(shí)空間分布和空間格局，聯(lián)系空間位置，關(guān)聯(lián)空間現(xiàn)象，理解空間等級(jí)及區(qū)域化。顯然，這一過程有助于加強(qiáng)學(xué)生對(duì)世界的空間理解與認(rèn)知。構(gòu)建、完善和發(fā)展心像地圖的過程，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生空間觀察和空間能力的發(fā)展。

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

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