高中生地理空間思維測度與培養路徑探究*

黃新雨，陳展圖，2，楊錦慧，3

（1.廣西師范大學環境與資源學院，廣西 桂林 541004；2.廣西師范大學課程思政教學研究中心，廣西 桂林 541004；3.柳州市民族高中，廣西 柳州 545000）

一、問題的提出

《普通高中地理課程標準（2017 年版）》提出要培養學生運用空間—區域的觀點認識地理環境的思維和能力［1］。地理空間思維是學生地理空間思維方式的內部化思維過程，對于中學生的地理知識學習有著基礎性的作用，《地理學思想史》中認為，地理的三個基本問題是“它在哪”“它是什么樣的”以及“它意味著什么”，這實際上就是地理空間思維過程［2］。

地理空間思維的培養對于高中生正確理解并掌握地理基礎知識，以及在教學過程中發揮學生的主體作用有著重要意義。但目前國內外對于學生地理空間思維的研究主要集中于地理空間思維內涵的界定、影響地理空間思維的因素、學生地理空間思維的培養策略以及地理空間思維的應用等方面，且多屬定性研究，對于學生的地理空間思維現狀及特點的實證研究較少，缺乏基于學生地理空間思維培養的教學實施路徑設計。因此，本研究旨在通過探究高中生地理空間思維特點，為中學教師提供可借鑒的高中生地理空間思維測評方法和教學實施路徑設計思路。

二、研究方法與過程

本研究借鑒了Minsung Kim和Robert Bednarz設計的空間思維習慣量表，簡稱SHOM（Spatial Habites of Mind Inventory）［3］。該量表是一個可靠且有效的評估工具，用以衡量學生對自身地理空間思維的評估。量表把地理空間思維分為空間模式識別（Pattern recognition）、空間描述（Spatial description）、形象表示（Visualization）和空間概念的使用（Spatial concept use）四個維度。

本研究參照SHOM量表共編制了28道題，其中測評“空間模式識別”“空間描述”“形象表示”“空間概念的使用”的題目分別為6道、6道、8道、8道。量表采用李克特式計分法，1為最低分，5為最高分。

在正式測試前，先將量表隨機發放給10 名學生作答，對其反饋的“語句結構混亂、部分詞語晦澀難懂”等問題，進行了更改并添加名詞注釋，以求更符合我國國情和學生的閱讀習慣。再經反復修訂并結合一線地理教師的建議，形成了高中生地理空間思維調查量表。最后，將調查量表發放給廣西某示范性普通高中14個班級的學生進行正式測評，其中，高一年級6 個班（未分科，3 個實驗班、3 個平行班），高二年級4個班（已分科，1 個文科實驗班、1 個文科平行班，1 個理科實驗班、1個理科平行班），高三年級4個班（已分科，1 個文科實驗班、1 個文科平行班，1 個理科實驗班、1 個理科平行班）。此次調查共發放779 份問卷，回收率為100%，剔除無效問卷后得到742 份有效問卷，有效率達95.25%。調查問卷克隆巴赫（Crombach Alpha）信度系數為0.913（表1），效度主要針對KMO值進行檢驗，結果為0.938（表2），可見調查問卷具有較高的信、效度。

表1 可信度統計量

表2 KMO和巴特利特檢驗

三、研究結果與分析

本研究以“模式識別”“空間描述”“形象表示”和“空間概念的使用”四個維度的平均得分為因變量，分別以性別、年級、班級類型、班級層次為分組變量來測評高中生地理空間思維的群體差異。問卷按隨機抽樣的要求收集，性別、班級類型、班級層次這三方面的樣本總體是獨立的，互不影響，且測量的各項均值服從正態分布，因此可以利用spss 軟件進行兩獨立樣本T 檢驗，而不同年級（年級≥3）的高中生地理空間思維是否存在顯著差異，可以通過單因素方差分析進行測評。

1.高中生地理空間思維總體情況

根據表3，各項測量結果呈現正態分布趨勢，其中高中學生地理空間思維總體均值為3.28，其他四個維度均值分別為3.42、3.06、3.43、3.18，說明該校高中生地理空間思維處于中等水平。

表3 地理空間思維總體及四個維度的差異性指標

地理空間思維四個維度得分由高到低依次為：形象表示＞空間模式識別＞空間概念的使用＞空間描述。說明高中生對于地理事象空間的形象表示能力較好，能夠用較為形象的語言表示地理空間，對地理事物進行空間描述的能力有待提升。該校學生在“空間概念的使用”這一維度上得分不高，說明學生在高中地理知識的學習過程中對于空間概念的使用較少，這也會導致學生在進行空間描述時用詞不當或詞語匱乏，從而影響對地理事象的空間描述。

2.高中生地理空間思維性別差異

對數據進行分析得出（表4），男生的空間思維四個維度得分均高于女生，地理空間思維總體t 統計量對應的雙尾概率P 值為0.008，小于顯著性水平0.05，因此，認為不同性別的高中生地理空間思維存在統計意義下的顯著性差異，其中空間模式識別、空間描述這兩個維度的P 值也小于0.05，存在顯著性差異。

表4 不同性別高中生地理空間思維狀況及比較

男、女生的地理空間思維總體存在顯著差異，其中男生的“空間模式識別”和“空間描述”得分顯著高于女生，而在“形象表示”和“空間概念的使用”上兩者不存在明顯差異。根據這個結果可以看出，男生在識別地理要素空間分布格局以及對地理事物進行空間描述上更具優勢。這與大腦的發育有關，男性大腦右半球較發達，擁有較高的單側化程度，其空間知覺較為敏感，更容易看到事物背后的空間格局，而女性大腦左半球發育早于男性，所以其在語言表達上優于男性［4］。因此，教師在地理空間思維培養的過程中可以根據男女生的思維差異，采取有針對性的培養措施。針對男女學生地理空間思維的不同特點，將其分成男女搭配的小組進行活動，共同完成最近發展區難度之內的地理知識學習，在此過程中男女生之間通過交流，不僅可以促進女生地理空間思維的提升，男生的地理空間思維也能得到提高。

3.高中生地理空間思維年級差異

根據表5，高中不同年級學生的地理空間思維總體情況顯著性檢驗結果為0.021，存在顯著性差異，地理空間思維四個維度中只有空間模式識別、形象表示的顯著性檢驗小于0.05，因此，這兩個維度在年級上存在顯著差異。根據多重比較結果可以看出，高中生地理空間思維總體情況呈現出隨年級升高而下降的趨勢，其中空間模式識別也是同樣的情況。

表5 不同年級高中生地理空間思維狀況及比較

推究其原因，與人類大腦的發育、中學地理課程內容的設置及長時間處于固定的空間等有關，由于初中地理涉及較多的地理空間要素，學生在初中階段時地理空間知覺能力已經得到了較為充分的發展，高中地理教學以理論和應用為主，涉及的空間要素和空間知覺方面的內容較少［5］，且學生由于課業壓力和大部分精力都專注于升學，常處于固定的空間環境中，對于周圍空間的感知弱化?！翱臻g模式識別”這個維度同樣呈現出隨年級升高而下降的趨勢，學生大多數時間都在家和教室中度過，所處環境空間模式單一固定，逐漸忽視了其空間模式的存在，因此，空間模式識別思維弱化。

4.高中生地理空間思維班級類型差異

因高一年級并未分文科、理科班級，所以只對高二、高三年級的班級類型進行了測評。結果顯示，所有項的P 值都大于0.05，因此，理科班與文科班在地理空間思維上不存在明顯差異（表6）。

表6 不同班級類型高中生地理空間思維狀況及比較

根據分析結果可以看出，高中文理分班對學生的地理空間思維影響較小，理科班與文科班地理空間思維不存在顯著性差異。這可能是由于理科生也進行了部分地理知識的學習，其空間思維得到了一定發展，并且在日常學習中得到較多的抽象思維訓練，所以即使高二文理分科后不再學習地理，其空間思維能力依舊能保持一定的水平。而文科班學生雖然日常學習中得到抽象思維鍛煉的機會少于理科班，但在分科后會進行更加深入的地理學習，其地理空間思維得到了更好的鍛煉，由此彌補了兩者在空間思維上的差距，呈現出無顯著性差異的特征。

5.高中生地理空間思維班級層次差異

根據表7，實驗班與平行班學生的空間思維總體狀況t 統計量對應的雙尾概率P 值為0.288，大于顯著性水平0.05，因此，實驗班和平行班學生的地理空間思維總體狀況不存在顯著性差異。但“形象表示”這一維度的P 值小于0.05，因此，理科班和文科班在形象表示這方面存在顯著性差異。

表7 不同班級層次高中生地理空間思維狀況及比較

實驗班學生和平行班學生的地理空間思維能力差異不大。相關研究表明一般智力水平對地理空間思維能力形成的作用強度最大，這說明實驗班和平行班學生的智力水平是相差不大的［6］。但本研究發現，實驗班、平行班在“形象表示”這一維度上存在顯著性差異，實驗班的學生學習基礎及習慣較好，因而實驗班與平行班在形象表示這一維度出現明顯群體差異。不同層次班級的學生地理空間思維差異不大，因此，在教學中對于學生地理空間思維的培養可以采取大方向一致的培養策略，只是教師需要對平行班學生的形象表示能力進行更多訓練，注重其良好地理學習習慣的養成和地理學習興趣的培養，從而提高學生的地理空間思維。

四、地理空間思維培養的教學實施路徑

以上研究表明，高中生的地理空間思維總體處于中等水平，但地理空間思維能力是可訓的，因此，其具有較大的提升空間。針對女生的地理空間思維顯著弱于男生、地理空間思維隨年級升高而弱化等問題，本文以湘教版高中地理新教材部分章節為例，探索制定“教學內容—教學方法—空間分析—思維測評”四位一體的教學實施路徑（表8）。

表8 “四位一體”教學實施路徑

1.精選教學內容，深度挖掘教材中的地理空間元素

高中地理教材內容以理論和應用的學習為主，空間要素和空間知覺方面的內容和初中相比有所減少，并且隨著年級升高，學生的空間思維弱化，因此，教師要打破將教材作為唯一課程資源的壁壘，結合學生的地理空間思維特點和實際生活，科學地選擇、調整、建構合適的教學內容，深度挖掘教材中的地理空間要素，使教學內容處處滲透著空間思維的特點。例如，在必修一“自然地理”的學習中，以地理空間模型為承接點，多采用反映空間特征的景觀圖片，多使用空間方位的描述詞；或在必修二“人文地理”的教學中，結合實際生活中的區位選擇案例，使學生通過區位的觀察、分析、比較等過程養成良好的地理空間思維習慣。

2.采用多樣呈現方式和直觀教學方法，營造具身空間

內容的呈現方式和教學方法是教師傳遞信息和學生接收信息的樞紐，由于受到教學場所和教學手段的限制，高中的地理教學內容很少有機會讓學生親自去體驗和觀察，并且高中生由于課業壓力，常處于固定的空間模式中，不利于學生空間思維的提高。因此，教師可以通過地理實踐類活動營造“具身空間”［7］，增加學生的直觀體驗，提高學生的地理空間思維能力。如動手制作地理模型，進行課外觀察與調查活動，讓學生親身體驗，小到進行太陽直射點的位置移動模擬，大到外出旅行考察城市功能區等，或是借助空間感很強的地理模型，如“鄉村和城市空間結構”中，可以利用地理圖像，將“抽象空間”化為“具象空間”［8］。多樣、生動的內容呈現方式和直觀的教學方法更有利于建立空間概念、構建心理地圖，為學生地理空間思維的培養提供更廣闊的空間。

3.依托案例進行完整的空間分析，提高空間描述能力

首先，與實際生活相關聯的案例可以提高學生的地理學習興趣，并且案例教學的思維過程蘊含著空間特性，教師可以通過結合案例的地理空間概念使用和強調，讓學生潛移默化地形成地理空間概念，為地理空間思維的提升打下基礎。其次，在對地理事物進行空間分布規律、演變規律描述時，給予學生更多的時間和空間，讓其自行歸納總結案例，提高其對地理事象進行空間描述的能力，切記在這個過程中，教師只起引導作用。最后，無論是口頭還是書面進行地理空間思維過程，教師都要及時給予反饋，讓學生及時了解自己的思維過程正確與否。例如，在學習月相的變化時，可以讓學生進行完整的月相變化案例的分析、表達與討論，教師只從旁輔助，這樣的空間案例教學能夠培養學生養成良好的空間探索習慣。

4.定期進行空間思維能力測評，及時調整教學設計

以合適的教學內容為承接點，深度挖掘新教材中的空間思維元素，根據學生的空間思維特點及教材特點，采用更直觀的教學方法，并且多借助案例進行空間分析，基于以上三個路徑對學生的地理空間思維進行培養后，需定期對學生的空間思維進行測評，監測其變化情況，如男女生的空間思維差異是否有縮小，空間思維隨年級升高而弱化的趨勢是否有緩解，高中生地理空間思維總體提升情況及各個維度的具體變化等，便于教師根據學生情況對培養策略做出及時的調整，以期達到最佳的培養效果。