地理空間思維培育的機(jī)制探索*

郭迎霞 景思衡 趙彩霞

（1.華東師范大學(xué)第二附屬中學(xué), 上海 201203; 2.上海市建平中學(xué), 上海 200135; 3.華東師范大學(xué)第三附屬中學(xué),上海 201514）

一、地理空間思維教學(xué)的困境

地理空間是地理事象所依存的環(huán)境空間，地理學(xué)研究的本體都圍繞空間發(fā)生?；诳臻g審視“人—地關(guān)系”是地理學(xué)根本的思想方法。地理學(xué)習(xí)經(jīng)常需要使用地圖、地理信息系統(tǒng)等工具，基于空間提出地理問題，收集和分析地理信息，以解釋和表達(dá)地理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程，以及提出預(yù)測。與數(shù)學(xué)和物理學(xué)研究的理想空間不同，地理空間是真實(shí)的，包含著地球表面最復(fù)雜的物理、化學(xué)、生物過程，具有區(qū)域性、差異性和動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)。教會學(xué)生從地理空間視角看世界，是地理教學(xué)獨(dú)有的使命。運(yùn)用地理空間思維結(jié)構(gòu)化、有序化與可視化地認(rèn)識真實(shí)地理空間，以理解地表的空間秩序，是地理學(xué)習(xí)的主要任務(wù)。地理空間思維是地理學(xué)的原點(diǎn)思維，是學(xué)科教學(xué)的根基和地理學(xué)科核心素養(yǎng)的基本支撐，直接影響學(xué)生解決地理問題的能力。

系統(tǒng)的空間思維教學(xué)體系缺乏，現(xiàn)行中學(xué)地理課程和教材缺乏有關(guān)地理空間知識系統(tǒng)的表述，地理空間教學(xué)的課程資源、教法指導(dǎo)、專項(xiàng)訓(xùn)練和測評的研究長期缺位。教師多缺乏對空間思維的認(rèn)識，把地理空間思維簡單地等同于讀圖技能，使得地理空間思維一直以模糊的面目“潛伏”在學(xué)科知識和技能之下。空間知識傳授與思維培育也多呈隱性、滲透狀、散點(diǎn)式。因此，學(xué)生空間思維發(fā)展缺少著力點(diǎn)、突破口和操作臺，缺乏實(shí)踐活動(dòng)的機(jī)會，從而較難形成空間感知、空間想象力、信息提取能力與空間要素整合能力。大量教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生地理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和“堵點(diǎn)”，大多直接或間接與對地理空間的認(rèn)知偏差有關(guān)。地理空間思維是學(xué)生解構(gòu)地理空間、理解地理學(xué)科核心內(nèi)容、培養(yǎng)地理學(xué)科核心素養(yǎng)的重要抓手。

教師在教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)施中要幫助學(xué)生感知空間、梳理地理空間思維，理清地理學(xué)科知識與地理空間思維的關(guān)系，建立以空間探索為中心的教、學(xué)、評體系。這是培養(yǎng)學(xué)生地理空間思維的必然途徑，也是中學(xué)地理教師要思考和踐行的重要課題之一。

二、地理空間思維的概念體系

地理空間思維是指通過感知、想象、聯(lián)系、比較等方法理解地理空間概念，并加以邏輯推理和可視化表達(dá)，以解決地理問題的認(rèn)知過程。地理空間思維是一種綜合、復(fù)雜、立體性的思維方式。參考國內(nèi)外主流研究成果、國內(nèi)高中地理課程體系，并依據(jù)地理課程標(biāo)準(zhǔn)要求以及教學(xué)實(shí)踐，結(jié)合中學(xué)階段主要空間知識，本文歸納出地理空間概念的六類屬性和八大地理空間思維（見圖1、圖2），為地理空間思維教學(xué)提供了基本結(jié)構(gòu)體系。

圖1 地理空間概念的屬性分類

圖2 地理空間思維分類

以上空間思維模型，有助于解構(gòu)空間思維，使“潛伏”于地理知識中的空間知識得以凸顯。教師便能夠針對某種地理空間知識準(zhǔn)確地采用相應(yīng)教學(xué)方法，從而完成地理空間教學(xué)設(shè)計(jì)，提高地理空間教學(xué)的針對性。例如，對于“人口”這一單元，本文根據(jù)地理課程標(biāo)準(zhǔn)及其相關(guān)內(nèi)容，解析、提煉了其中包含的空間思維及屬性（見表1），為培育地理空間思維的教學(xué)實(shí)踐提供參考。

表1 “人口”單元包含的空間思維

從表1中的空間思維解析可知，地理空間與地理空間思維具有多樣性和復(fù)雜性，地理空間思維培育是一個(gè)系統(tǒng)性工程。

三、地理空間思維的培育機(jī)制

筆者在地理空間思維培育的教學(xué)實(shí)踐過程中，形成了一系列的空間認(rèn)知模型，包括空間思維進(jìn)階模型、空間思維具身模型、空間認(rèn)知圖式模型和空間觀模型，構(gòu)成了地理空間思維的認(rèn)知機(jī)制。

1.漸進(jìn)機(jī)制——空間思維進(jìn)階模型

按照空間關(guān)系可以將地理空間思維細(xì)化為八大地理空間思維，按思維深度可分為空間感知、空間表征和空間推理三個(gè)層級。低層級思維的成果是高一層級思維加工的對象。因此，空間思維培育具有漸進(jìn)性。認(rèn)知某一地理事物，需要經(jīng)歷空間感知—空間表征—空間推理這三個(gè)逐漸深化的階段，三種地理空間認(rèn)知方式存在著一定的漸進(jìn)層級關(guān)系?？臻g思維進(jìn)階模型揭示了空間思維的層級和發(fā)展過程（見圖3）。因此，地理空間思維的培育不能一次到位，而是應(yīng)該由低階向高階，由易到難，伴隨著不斷的修正和強(qiáng)化，循序漸進(jìn)。

圖3 空間思維進(jìn)階模型

例如，在“洋流”一課的教學(xué)中，學(xué)生可能會依次經(jīng)歷以下思維過程：學(xué)生通過空間感知類思維解構(gòu)情境，生成洋流的位置這一事實(shí)性知識；通過空間表征類思維表述洋流的位置，進(jìn)一步把握洋流的分布格局；通過空間推理類思維分析洋流的分布格局及形成過程，理解洋流的成因和影響（見圖4）。

圖4 “洋流”中的空間思維漸進(jìn)性機(jī)制

以上漸進(jìn)性教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)置綜合了心理認(rèn)知規(guī)律與學(xué)科知識邏輯。隨著空間思維過程逐級遞進(jìn)，空間關(guān)系逐漸清晰化、系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化，有利于學(xué)生思維邏輯的培養(yǎng)和知識體系的完善。

2.具身機(jī)制——空間思維具身模型

地理空間思維教學(xué)的難點(diǎn)在于空間感知。一方面，很多地理知識涉及的空間尺度、形態(tài)或情境的復(fù)雜程度超過了學(xué)生的認(rèn)知能力，如洋流、大氣環(huán)流等概念以及自然和社會環(huán)境演化等多因素綜合問題；另一方面，受教學(xué)環(huán)境和手段制約，地理教學(xué)常以二維圖像或文字的形式描述和呈現(xiàn)三維地理空間，與學(xué)生的日常生活環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)不符。學(xué)生因此形成模糊或偏差的空間感知，導(dǎo)致后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)難以推進(jìn)。

具身認(rèn)知理論認(rèn)為，人的認(rèn)知思維活動(dòng)源于身體諸感官與所處環(huán)境的交互體驗(yàn)。身體與環(huán)境嵌入越深，耦合越佳，交互體驗(yàn)越深刻，越有利于孕育出高品質(zhì)的思維活動(dòng)。地理學(xué)科的空間性、實(shí)踐性，與具身認(rèn)知的體驗(yàn)性、互動(dòng)性、情境性等特征高度契合。因此，具身理論是學(xué)生地理空間思維培養(yǎng)的有力理論支撐。

具身視域下地理空間思維培養(yǎng)：教師通過具身通道的設(shè)計(jì)，幫助學(xué)生將感官系統(tǒng)與地理空間嵌合，強(qiáng)化其空間感知，豐富其對空間的體驗(yàn)，生成其個(gè)性化的具身空間，為學(xué)生地理空間思維的形成掃除障礙（見圖5）。

圖5 具身視域下地理空間思維培養(yǎng)機(jī)制

例如，三圈環(huán)流空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、宏大、動(dòng)態(tài)、可觀而不可觸，然而學(xué)生在具身性活動(dòng)中可以在教師的指導(dǎo)下搭建出個(gè)性化、簡化、微縮的三圈環(huán)流空間結(jié)構(gòu)模型（見圖6）。具身教具和具身活動(dòng)共同構(gòu)成了學(xué)生感知空間的具身通道，降低了學(xué)生感知三維立體空間的門檻和難度，使學(xué)生更易“進(jìn)入”教師設(shè)計(jì)的具身場域并與之互動(dòng)，在互動(dòng)中形成個(gè)性化的具身體驗(yàn)。這種個(gè)性化的體驗(yàn)與教師搭建的具身場域相結(jié)合，最終生成學(xué)生的具身空間。

圖6 “三圈環(huán)流”的具身化加工

3.圖式機(jī)制——空間認(rèn)知圖式模型

“圖式”是心理學(xué)常用概念，指人在認(rèn)知過程中通過對同一類客體或活動(dòng)的基本結(jié)構(gòu)的信息進(jìn)行抽象概括，從而在大腦中形成的框圖。借鑒圖式的概念對空間知識和教學(xué)進(jìn)行解構(gòu)和再組織，可設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)化的空間表達(dá)示意圖，即空間認(rèn)知圖式。學(xué)生在具身活動(dòng)中形成的內(nèi)隱式空間認(rèn)知，可以通過繪制認(rèn)知圖式外顯出來，教師也可據(jù)此對學(xué)生的地理空間思維水平進(jìn)行評價(jià)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行修正或強(qiáng)化。例如，學(xué)生在利用具身教具完成三圈環(huán)流的搭建這一具身活動(dòng)后，教師可指導(dǎo)學(xué)生繪制認(rèn)知圖式，總結(jié)三圈環(huán)流空間格局（見圖7），對具身體驗(yàn)進(jìn)行可視化的回溯、梳理和去情境，最終形成思維模型。

圖7 “三圈環(huán)流”中的空間思維可視化

4.情感轉(zhuǎn)化機(jī)制——空間觀模型

人文主義大師段義孚在其巨著《空間與地方》中談到，人們長期處于一個(gè)空間，并對其越來越熟悉之后，那空間就會轉(zhuǎn)變?yōu)榈胤?，進(jìn)而使人產(chǎn)生基于歸屬感和安全感的依戀。學(xué)科育人永遠(yuǎn)是教學(xué)的終極目標(biāo)，深度學(xué)習(xí)不僅是單純的理性思維活動(dòng)，而且是基于感性體驗(yàn)的、情緒與情感緊密交織的心理過程，是積極的情感激發(fā)下的充滿激情的、持續(xù)性的學(xué)習(xí)活動(dòng)。由空間到地方的空間情感的養(yǎng)育，應(yīng)該滲透到空間思維教學(xué)的始終。

例如，在大氣環(huán)流一課的設(shè)計(jì)中，筆者將人類先賢探索大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)史內(nèi)容與學(xué)生對三圈環(huán)流的認(rèn)知活動(dòng)有機(jī)結(jié)合（見圖8），使得學(xué)生感動(dòng)于先人探索自然規(guī)律的執(zhí)著求索。這種思維建構(gòu)與情感體驗(yàn)交織的學(xué)習(xí)過程，可以幫助學(xué)生獲得更完整的空間認(rèn)知體驗(yàn)，有利于塑造學(xué)生正確的空間觀和價(jià)值觀。

圖8 “大氣環(huán)流”一課的空間情感培養(yǎng)

學(xué)習(xí)空間思維不是最終目的，空間思維培育的終極目標(biāo)是使學(xué)生形成“空間觀”（見圖9），即看待“空間中的世界”的思想方法?？臻g觀的培育，首先要使學(xué)生能具身感知空間，并形成離身的空間概念，即能用“地理眼”看待世界；然后要使學(xué)生能形成空間決策能力，應(yīng)用空間思維和地理學(xué)的思想改造世界；進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地理學(xué)、哲學(xué)、心理學(xué)和教育學(xué)多個(gè)維度的發(fā)展，全面提升空間素養(yǎng)。

圖9 地理空間觀的生成模型