略論地理空間思維

南京師范大學地理科學學院（210046） 龔 倩 趙 媛

現(xiàn)代教學論的一個基本觀點是把培養(yǎng)學科獨特的思維方式放在學習的首位。地理空間思維是地理學科獨特的思維方式之一，空間性是地理學區(qū)別于其他學科的一個非常顯著的特點，這就要求地理教學應(yīng)以建立地理空間概念為先導(dǎo)，從地理事物所處的位置、各地理事物之間的相互關(guān)系和空間結(jié)構(gòu)等方面去揭示地理環(huán)境特征和差異，使學生自覺地從空間的角度看待地理問題、分析地理問題、解決地理問題。惟有如此，才能有效地體現(xiàn)地理教學的學科特點。因此，明確地理空間思維的內(nèi)涵、特征、組成及其影響因素，對于培養(yǎng)學生地理空間思維能力，更好地實現(xiàn)地理教學目標有著重要的意義。

一、地理空間思維的內(nèi)涵與特征

思維是人腦對客觀事物本質(zhì)和規(guī)律的反映，是人們對客觀事物的理性認識過程，是認識的高級階段。我們生活在三維空間中，在我們看來世界上絕大部分事物及其運動都是三維的?？臻g思維是與平面思維相對的、與時間思維相呼應(yīng)的一個概念。心理學家把空間思維歸納概括為：通過具體形象、表象來思考，上升到抽象的一種思維活動。

空間思維的展開基于空間概念的建立。從空間的類型與性質(zhì)看，空間可分為絕對空間與相對空間、一般空間與地理空間、具體空間與抽象空間、客觀空間與主觀空間等四組類型[1]。地理空間是地理學的核心概念，它常常作為地理學獨特性的一個標志。這主要是因為地球表面的一切地理現(xiàn)象，一切地理事件，一切地理效應(yīng)，一切地理過程，統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生在以地理空間為背景的基礎(chǔ)上。無論怎樣定義地理學，從空間的角度看待一切是地理學的基本科學態(tài)度[2]。抽去對地理空間的系統(tǒng)研究，或者不探索地理空間的分布、形式、結(jié)構(gòu)、規(guī)律等內(nèi)涵，其余的有關(guān)地理學的理論原則，無一例外地都會失去其存在的意義。全日制義務(wù)教育地理課程標準（實驗稿）中這樣論述：地理學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動、空間變化的規(guī)律。

地理空間思維就是對地理事物、地理現(xiàn)象、地理圖像的觀察、分析、綜合、比較、概括、抽象，從而在頭腦中創(chuàng)造性地形成它們的空間形象，進行空間位置判定，確定空間分布狀態(tài)并進行排列、組合，分析它們在空間上進行的物質(zhì)、能量、信息的傳遞、交換和交流，比較它們的差異點和共同點，及對它們的空間屬性進行多個維度思考的心理過程。地理空間思維具有以下特征：

1.文字圖形的轉(zhuǎn)換思辨。即能夠把用文字陳述的地理內(nèi)容在大腦中正確而迅速地轉(zhuǎn)換為圖形，形成心理地圖。這里所指的圖是廣義的，包含地圖、幾何圖形、模式圖、景觀圖等。它要求地理空間想象力豐富，基礎(chǔ)知識扎實。

2.空間圖形的對應(yīng)思辨。指將同一地理問題置于不同的維度空間圖形下比照、辨證思維的能力。這就使得隱含信息變得明晰，思維過程更趨理性，不僅可以避免片面，也可以化難為易地解題。

3.空間動態(tài)的聯(lián)系思辨。即在大腦中以動態(tài)的圖形表達地理原理、地理規(guī)律，或把靜態(tài)圖與動態(tài)圖聯(lián)系思考，它是對地理客觀事物的高度抽象過程，是地理空間思維較高級形式。

二、地理空間思維的組成

普雷斯頓·詹姆斯曾經(jīng)用三個問題總結(jié)了地理學科的重要特點，分別是：“它是什么樣子的？”，“它在哪里？”，“它意味著什么？”?！八鞘裁礃幼拥摹鄙婕斑@樣一種基本思維過程：怎樣去觀察并表述那些占有地球空間的事物？在地面上千變?nèi)f化的現(xiàn)象中，如何去選定要進行觀察的地理現(xiàn)象？這樣一個通過觀察地理事物、現(xiàn)象而在頭腦中形成抽象形象的過程就是想象。“它在哪里？”是一個空間定位的問題。包括“從已知的生存空間出發(fā)，向哪個方向移動，走了多遠？怎樣去衡量距離和方向？當?shù)竭_你視界以外的地方時，又在哪里？”?！八馕吨裁?？”這一個問題，主要涉及對地理事物結(jié)構(gòu)、相互作用、相互比較以及它發(fā)生發(fā)展的整個過程的思維。

根據(jù)地理學科的這些重要特點，中學生地理空間思維能力的培養(yǎng)主要包括以下幾個方面：地理空間形象思維、地理空間定位思維、地理空間結(jié)構(gòu)思維、地理空間相互作用思維、地理空間比較思維、地理空間綜合思維。

圖1 地理空間思維組成

1.地理空間形象思維。通過對地理空間要素、空間條件的學習及認識，在頭腦中創(chuàng)造性地形成地理事物空間形象的心理過程。愛因斯坦這樣描述他的思維過程：“我思考問題時，不是用語言進行思考，而是用活動的跳躍的形象進行思考，當這種思考完成以后，我要花很大力氣把它們轉(zhuǎn)換成語言?！毙蜗笏季S是人腦運用形象——意象，通過直覺、類比、聯(lián)想、想象等形式進行的思維活動。地理形象思維是以地理形象為思維材料，通過感覺——知覺——具象——概象——意象的思維過程，達到反映地理事象的分布，把握地理事象的本質(zhì)以及發(fā)展、變化過程的思維形式[3]?？臻g意象是一種具有學習能力的具有空間形象感的地理形象化思維模式，它既提供了一種地理信息的組織方式，同時它又為地理信息、知識提供了一種形象化的表達模式。它的形成以對地球表層的知覺映象為基礎(chǔ)，但它對于地理思維的重要意義遠遠超過了地理知覺經(jīng)驗。地理知覺映象不僅是指依靠感官對于地理物質(zhì)現(xiàn)象的“直接觀察方式”所獲得的“心理圖象”，而且，還包括通過“間接觀察方法”對于地理非物質(zhì)現(xiàn)象研究后所獲得的感知，這里的“間接觀察方法”是指“另一種傳統(tǒng)的較少依賴感性經(jīng)驗而較多地依賴人自身想象的地理學理解方法”（大衛(wèi)·哈維，1971）。地理知覺映象是對于現(xiàn)實世界中地理現(xiàn)象真實反映的“象（形）”，它是通過地理考察工作產(chǎn)生的，它具有鮮明、生動和完整的特點?？臻g意象則是一種界于感性認識和理性認識之間的“取象”，它與地理知覺映象的不同在于“象”和“意”的關(guān)系上，它更注重“意”，即它具有“由象表意，意從象出”的特點?！耙狻本唧w表現(xiàn)在影響空間意象產(chǎn)生的有關(guān)地理問題解決的目的、態(tài)度和技能上，空間意象首先表現(xiàn)為一種有目的的思維活動，它是建立在地理知識、經(jīng)驗以及解決地理問題的綜合技能之上，同時又受到主體的反映社會結(jié)構(gòu)、政治結(jié)構(gòu)和人類發(fā)展的“內(nèi)心世界”的深刻影響，因此，它實質(zhì)上是一幅存在于人們頭腦中的“多維圖象”，這里的“多維”是指“目的、態(tài)度和技能”。從思維方式上看，意象模式大量運用了聯(lián)想、啟發(fā)、類比與推理等思維方法。由此可見，空間意象具有非現(xiàn)實性和形象化的特征。地理思維的過程和結(jié)果都表現(xiàn)為某個空間意象，并且這個“意象”在地理思維過程中總是處于變化的狀態(tài)，隨著地理思維對地理問題的現(xiàn)象、規(guī)律認識的逐漸深入，空間意象對地理問題的模擬將會逐步接近事物的本質(zhì)[4]。

2.地理空間定位思維。就是對地理事物、地理現(xiàn)象進行空間位置判定的心理過程。具體來說，地理空間定位思維是在認識地理事物空間位置關(guān)系時，運用地圖、腦中地圖作空間透視，從中獲取有價值的信息，得出相關(guān)的解釋與結(jié)論的心理過程。地理位置是地理事物空間性的基本特征，在影響某個地區(qū)自然地理環(huán)境各要素中，一般把位置因素放在首位，這就要求地理教學傳授地理位置知識的同時，高度關(guān)注學生地理空間定位思維能力的培養(yǎng)。

3.地理空間結(jié)構(gòu)思維。就是把地理事物、地理要素在空間上分布狀態(tài)以及進行排列、組合的心理過程。一般地，地理空間結(jié)構(gòu)由點、線、網(wǎng)絡(luò)和面四個基本要素所組成。地理空間結(jié)構(gòu)中的點是指地理事物在地理空間上集聚而形成的點狀分布形態(tài)。地理空間內(nèi)各種規(guī)模不等的點相互連接在一起就形成了點的等級體系，這種具有包容性和層次性的空間有序，其形成和表現(xiàn)不是偶然的表面現(xiàn)象，而是由地理環(huán)境的空間組織和結(jié)構(gòu)特征所決定的。例如，在一個大河流域內(nèi)，具有不同等級大小的河流，在其數(shù)目與所占據(jù)的流域面積上，呈現(xiàn)著一種幾何級數(shù)的關(guān)系，并已成為地貌學家所熟知的一條規(guī)律。無數(shù)的試驗已經(jīng)證明，河流的數(shù)目隨著河流等級的增加，呈現(xiàn)幾何級數(shù)式的減少；而流域面積的大小，則隨著河流等級的增加，呈現(xiàn)幾何級數(shù)式的增加。自然地理學中有這樣的例子，人文地理學中也同樣可以找出類似的空間等級系統(tǒng)。以一個城市系統(tǒng)為例，它也可以由一個中心位置的等級系列去加以表達。圍繞著市鎮(zhèn)中心的市場范圍，它所占有的面積大小，隨著城市等級的增加而呈幾何級數(shù)式的增加，這就是1933年德國地理學家克瑞斯泰勒所創(chuàng)著名的中心地理論的基本表達方式之一[5]。地理空間結(jié)構(gòu)中的線是指地理事物在地理空間上所呈現(xiàn)出的線狀分布形態(tài)。而這些線中有一些比較重要的就是軸線。地理空間結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)是由相關(guān)的點和線相互連接所形成的。網(wǎng)絡(luò)是連接空間結(jié)構(gòu)中點與線的載體，網(wǎng)絡(luò)的意義在于它能夠使連接起來的點和線產(chǎn)生出單個點或線所不能完成的功能。網(wǎng)絡(luò)可以分為單一性網(wǎng)絡(luò)和綜合性網(wǎng)絡(luò)。地理空間結(jié)構(gòu)中的面是由地理事物在地理空間上所表現(xiàn)出的面狀分布狀態(tài)。地理事物在一定地理空間范圍內(nèi)作較密集的連續(xù)分布，也可看作是面。地理空間結(jié)構(gòu)就是由各種點、線、網(wǎng)絡(luò)和面相互結(jié)合在一起構(gòu)成的。地理學家對地理空間結(jié)構(gòu)的研究有相當一部分被引入中學教材，為了使學生能夠掌握這一部分知識，培養(yǎng)學生的地理空間結(jié)構(gòu)思維能力是必要的。

4.地理空間相互作用思維。就是把地理事物、地理要素在空間上進行物質(zhì)、能量、信息的傳遞、交換和交流的心理過程。地球上資源的分布是不均勻的。沒有—個國家可以全部自給自足。為了交換資源和信息，各地之間建立了運輸和交通網(wǎng)絡(luò)。對空間相互作用的洞察，導(dǎo)致對人類現(xiàn)時通過物資和信息交流以及人口遷移等方式產(chǎn)生的合作行為的了的意念，以及加深對貧窮、財富和人類福利的認識[6]。地理空間相互作用體現(xiàn)于兩種形式：一種是地理要素間的相互作用，如土壤與生物間的相互作用。另一種是區(qū)域間的相互作用。地表上的任何一個地方都不是孤立地存在。為了保障生產(chǎn)、生活的正常運行，城鄉(xiāng)之間、城市之間、城市和區(qū)域之間總是不斷地進行著物質(zhì)、能量、人員和信息的交換。不同空間相互作用的結(jié)果，形成了各種地域空間格局。

5.地理空間比較思維。就是確定地理事物、地理要素和地理現(xiàn)象在空間上的差異點和共同點的心理過程。地理空間比較是采用比較的方法認識地理特征。如，利用課本中各種景觀圖、曲線圖、示意圖進行直接逐項比較，從而得出地理特征。地理空間比較主要包括如下幾個方面：第一，地理事物現(xiàn)象或本質(zhì)的比較。指區(qū)域之間某個要素（部門）的全部或部分現(xiàn)象或性質(zhì)的比較，從比較中找出差異最大的現(xiàn)象或性質(zhì)作為該要素的區(qū)域特征。第二，類型結(jié)構(gòu)的比較。指某要素（部門）的各種類型在本區(qū)域內(nèi)的比重，與其他區(qū)域作比較，把比重大小次序或比重最大的類型（成分）作為該要素區(qū)域特征。例如，中國地貌特征之一是“地勢西高東低呈三級階梯下降，以山地為主”，就是由海拔高度的空間排列次序和主要形態(tài)類型與其他區(qū)域比較而得出。第三，狀態(tài)或過程的比較。指某要素（部門）在本區(qū)域的變化狀態(tài)（或過程）與別的區(qū)域作比較，找出特征性狀態(tài)（過程）的方法。如土壤這一要素的區(qū)域特征，常以“某區(qū)域土壤形成過程和分布規(guī)律”來表示。

6.地理空間綜合思維。就是對一定空間上的地理事物和地理現(xiàn)象進行多個維度思考的心理過程。地理空間綜合包括這樣幾個方面：第一，一定空間上自然地理與人文地理的綜合。一定地理空間內(nèi)人類的生產(chǎn)、生活方式，建立在本地區(qū)特有的自然地理環(huán)境的基礎(chǔ)上，自然地理要素與人文地理要素之間存在著緊密的聯(lián)系。這一方面要求人們根據(jù)本地區(qū)自然地理特點，“因地制宜、因時制宜”地進行區(qū)域開發(fā)和區(qū)域建設(shè)，另一方面自然地理條件對人類生產(chǎn)、生活的影響并不是絕對的。隨著科技進步，人類在一定程度上可以對自然地理環(huán)境進行改造。第二，系統(tǒng)地理與區(qū)域地理的綜合。系統(tǒng)地理主要是指高中自然地理和人文地理；區(qū)域地理主要指初中世界地理和中國地理。運用系統(tǒng)地理中地理基本原理和規(guī)律，來解釋區(qū)域地理中的地理現(xiàn)象、地理事物以及地理分布，就是系統(tǒng)地理與區(qū)域地理的綜合。第三，一定空間內(nèi)各自然地理要素之間的綜合。地形、氣候、水文、土壤、植被等自然地理要素，構(gòu)成了區(qū)域自然地理環(huán)境。在一個特定的地理空間內(nèi)，各自然地理要素之間存在著緊密的聯(lián)系。第四，一定地理空間內(nèi)各人文要素的綜合。農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、聚落、商業(yè)、金融等人文地理要素，構(gòu)成了地理區(qū)域的人文地理環(huán)境，區(qū)域內(nèi)各人文地理要素之間也存在著緊密的聯(lián)系[7]。

三、地理空間思維的影響因素

學者認為地理空間思維能力受制于三大因素：一是個體本身的形象思維和抽象思維能力；二是個體在進行想象前所積累的知識和已經(jīng)具有的空間概念；三是將要被定位的這種事物本身的某些時空特征。

第一、二兩個因素，既受先天稟賦的制約，也受后天培養(yǎng)的影響，它屬于個體本身的因素，也是個體本身素質(zhì)的體現(xiàn)，是培養(yǎng)空間思維能力的內(nèi)因，因而教師對其施加的作用很小。第三個因素是外因，是教師發(fā)揮其作用的主要方面。在“將要被定位的事物”本身的特征中，對空間思維能力的形成起主導(dǎo)作用的，是事物本身所具備的直觀性的大小。它主要決定于事物形體（即所占有的實際空間）的大小和它的客觀性與抽象性的之間的“比值”。一般說來，形體的太大（比如高原、大洋）和太小（比如分子、細菌）的事物都不利于空間思維能力的形成；客觀事物比抽象事物更容易形成空間思維能力?？陀^事物本來都是只具有客觀性的，是直觀的；但太大和太小的事物因其形體大小超出了人的視覺感知范圍，其直觀性大打折扣，即它同時具有客觀性和抽象性。比如分子、細菌，他們本是客觀事物，然而由于它們形體太小，除了研究人員，幾乎沒有人直接感知過它們，因此它很大程度上是抽象的；再如地球、青藏高原，它們客觀存在，但因占據(jù)的空間遠遠超出人的視覺感知范圍，除了坐上宇宙飛船，誰也無法直觀地感知其形狀，它同樣具有抽象性。因此，當教師在用語言描述兩輛汽車相撞的情景時，多數(shù)同學都能很順利完整地想象出這一情境。而同樣用語言描述我國東部雨帶的活動情形時，能想象出其狀況的人少得可憐。究其原因，主要是汽車的形體利于人的感知，而雨帶不利于人的感知；汽車具有完全的客觀性，雨帶既有客觀性又有抽象性，且對人而言，其抽象性大于客觀性。地理事物大多數(shù)都具有這樣的特點。這是地理事物有別于其它事物的一個十分重要的特點，也是空間思維能力難于培養(yǎng)的根源之所在。

[1]陸玉麒.中國區(qū)域空間結(jié)構(gòu)研究的回顧與展望[J].地理科學進展,2002（5）.

[2]鄭冬子,鄭惠子.區(qū)域的概念[M].天津人民出版社,1997.

[3]錢學森.談地理科學的內(nèi)容及研究方法[J].中國地理學會“地理科學”討論會上的發(fā)言,1991.

[4]魯學軍,周成虎,龔建華.論地理空間形象思維——空間意象的發(fā)展[J].地理學報,1999（5）.

[5]牛文元.理論地理學[M].商務(wù)印書館,1992.

[6]國際地理聯(lián)合會地理教育委員會.地理教育國際憲章[J].地理學報,1993,48（4）.

[7]李宗錄.地理區(qū)域定位和區(qū)域綜合[J].中學地理教學參考,2004（1）.