地理空間思維培育的機制探索*

郭迎霞 景思衡 趙彩霞

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

一、地理空間思維教學的困境

地理空間是地理事象所依存的環(huán)境空間，地理學研究的本體都圍繞空間發(fā)生。基于空間審視“人—地關系”是地理學根本的思想方法。地理學習經(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，以解釋和表達地理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程，以及提出預測。與數(shù)學和物理學研究的理想空間不同，地理空間是真實的，包含著地球表面最復雜的物理、化學、生物過程，具有區(qū)域性、差異性和動態(tài)性等特點。教會學生從地理空間視角看世界，是地理教學獨有的使命。運用地理空間思維結(jié)構化、有序化與可視化地認識真實地理空間，以理解地表的空間秩序，是地理學習的主要任務。地理空間思維是地理學的原點思維，是學科教學的根基和地理學科核心素養(yǎng)的基本支撐，直接影響學生解決地理問題的能力。

系統(tǒng)的空間思維教學體系缺乏，現(xiàn)行中學地理課程和教材缺乏有關地理空間知識系統(tǒng)的表述，地理空間教學的課程資源、教法指導、專項訓練和測評的研究長期缺位。教師多缺乏對空間思維的認識，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”在學科知識和技能之下?？臻g知識傳授與思維培育也多呈隱性、滲透狀、散點式。因此，學生空間思維發(fā)展缺少著力點、突破口和操作臺，缺乏實踐活動的機會，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。大量教學實踐表明，學生地理學習的難點和“堵點”，大多直接或間接與對地理空間的認知偏差有關。地理空間思維是學生解構地理空間、理解地理學科核心內(nèi)容、培養(yǎng)地理學科核心素養(yǎng)的重要抓手。

教師在教學設計和實施中要幫助學生感知空間、梳理地理空間思維，理清地理學科知識與地理空間思維的關系，建立以空間探索為中心的教、學、評體系。這是培養(yǎng)學生地理空間思維的必然途徑，也是中學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，以解決地理問題的認知過程。地理空間思維是一種綜合、復雜、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)地理課程標準要求以及教學實踐，結(jié)合中學階段主要空間知識，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提供了基本結(jié)構體系。

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確地采用相應教學方法，從而完成地理空間教學設計，提高地理空間教學的針對性。例如，對于“人口”這一單元，本文根據(jù)地理課程標準及其相關內(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實踐提供參考。

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雜性，地理空間思維培育是一個系統(tǒng)性工程。

三、地理空間思維的培育機制

筆者在地理空間思維培育的教學實踐過程中，形成了一系列的空間認知模型，包括空間思維進階模型、空間思維具身模型、空間認知圖式模型和空間觀模型，構成了地理空間思維的認知機制。

1.漸進機制——空間思維進階模型

按照空間關系可以將地理空間思維細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性。認知某一地理事物，需要經(jīng)歷空間感知—空間表征—空間推理這三個逐漸深化的階段，三種地理空間認知方式存在著一定的漸進層級關系?？臻g思維進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，而是應該由低階向高階，由易到難，伴隨著不斷的修正和強化，循序漸進。

圖3 空間思維進階模型

例如，在“洋流”一課的教學中，學生可能會依次經(jīng)歷以下思維過程：學生通過空間感知類思維解構情境，生成洋流的位置這一事實性知識；通過空間表征類思維表述洋流的位置，進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”中的空間思維漸進性機制

以上漸進性教學環(huán)節(jié)的設置綜合了心理認知規(guī)律與學科知識邏輯。隨著空間思維過程逐級遞進，空間關系逐漸清晰化、系統(tǒng)化和結(jié)構化，有利于學生思維邏輯的培養(yǎng)和知識體系的完善。

2.具身機制——空間思維具身模型

地理空間思維教學的難點在于空間感知。一方面，很多地理知識涉及的空間尺度、形態(tài)或情境的復雜程度超過了學生的認知能力，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，受教學環(huán)境和手段制約，地理教學常以二維圖像或文字的形式描述和呈現(xiàn)三維地理空間，與學生的日常生活環(huán)境和經(jīng)驗不符。學生因此形成模糊或偏差的空間感知，導致后續(xù)的教學活動難以推進。

具身認知理論認為，人的認知思維活動源于身體諸感官與所處環(huán)境的交互體驗。身體與環(huán)境嵌入越深，耦合越佳，交互體驗越深刻，越有利于孕育出高品質(zhì)的思維活動。地理學科的空間性、實踐性，與具身認知的體驗性、互動性、情境性等特征高度契合。因此，具身理論是學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計，幫助學生將感官系統(tǒng)與地理空間嵌合，強化其空間感知，豐富其對空間的體驗，生成其個性化的具身空間，為學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)機制

例如，三圈環(huán)流空間結(jié)構復雜、宏大、動態(tài)、可觀而不可觸，然而學生在具身性活動中可以在教師的指導下搭建出個性化、簡化、微縮的三圈環(huán)流空間結(jié)構模型（見圖6）。具身教具和具身活動共同構成了學生感知空間的具身通道，降低了學生感知三維立體空間的門檻和難度，使學生更易“進入”教師設計的具身場域并與之互動，在互動中形成個性化的具身體驗。這種個性化的體驗與教師搭建的具身場域相結(jié)合，最終生成學生的具身空間。

圖6 “三圈環(huán)流”的具身化加工

3.圖式機制——空間認知圖式模型

“圖式”是心理學常用概念，指人在認知過程中通過對同一類客體或活動的基本結(jié)構的信息進行抽象概括，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進行解構和再組織，可設計出結(jié)構化的空間表達示意圖，即空間認知圖式。學生在具身活動中形成的內(nèi)隱式空間認知，可以通過繪制認知圖式外顯出來，教師也可據(jù)此對學生的地理空間思維水平進行評價，指導學生進行修正或強化。例如，學生在利用具身教具完成三圈環(huán)流的搭建這一具身活動后，教師可指導學生繪制認知圖式，總結(jié)三圈環(huán)流空間格局（見圖7），對具身體驗進行可視化的回溯、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，人們長期處于一個空間，并對其越來越熟悉之后，那空間就會轉(zhuǎn)變?yōu)榈胤剑M而使人產(chǎn)生基于歸屬感和安全感的依戀。學科育人永遠是教學的終極目標，深度學習不僅是單純的理性思維活動，而且是基于感性體驗的、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)性的學習活動。由空間到地方的空間情感的養(yǎng)育，應該滲透到空間思維教學的始終。

例如，在大氣環(huán)流一課的設計中，筆者將人類先賢探索大氣運動規(guī)律的科學史內(nèi)容與學生對三圈環(huán)流的認知活動有機結(jié)合（見圖8），使得學生感動于先人探索自然規(guī)律的執(zhí)著求索。這種思維建構與情感體驗交織的學習過程，可以幫助學生獲得更完整的空間認知體驗，有利于塑造學生正確的空間觀和價值觀。

圖8 “大氣環(huán)流”一課的空間情感培養(yǎng)

學習空間思維不是最終目的，空間思維培育的終極目標是使學生形成“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；然后要使學生能形成空間決策能力，應用空間思維和地理學的思想改造世界；進而實現(xiàn)地理學、哲學、心理學和教育學多個維度的發(fā)展，全面提升空間素養(yǎng)。

圖9 地理空間觀的生成模型