高中生地理空間思維測(cè)度與培養(yǎng)路徑探究*

黃新雨，陳展圖，2，楊錦慧，3

（1.廣西師范大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.廣西師范大學(xué)課程思政教學(xué)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(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》提出要培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用空間—區(qū)域的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)地理環(huán)境的思維和能力［1］。地理空間思維是學(xué)生地理空間思維方式的內(nèi)部化思維過程，對(duì)于中學(xué)生的地理知識(shí)學(xué)習(xí)有著基礎(chǔ)性的作用，《地理學(xué)思想史》中認(rèn)為，地理的三個(gè)基本問題是“它在哪”“它是什么樣的”以及“它意味著什么”，這實(shí)際上就是地理空間思維過程［2］。

地理空間思維的培養(yǎng)對(duì)于高中生正確理解并掌握地理基礎(chǔ)知識(shí)，以及在教學(xué)過程中發(fā)揮學(xué)生的主體作用有著重要意義。但目前國內(nèi)外對(duì)于學(xué)生地理空間思維的研究主要集中于地理空間思維內(nèi)涵的界定、影響地理空間思維的因素、學(xué)生地理空間思維的培養(yǎng)策略以及地理空間思維的應(yīng)用等方面，且多屬定性研究，對(duì)于學(xué)生的地理空間思維現(xiàn)狀及特點(diǎn)的實(shí)證研究較少，缺乏基于學(xué)生地理空間思維培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)施路徑設(shè)計(jì)。因此，本研究旨在通過探究高中生地理空間思維特點(diǎn)，為中學(xué)教師提供可借鑒的高中生地理空間思維測(cè)評(píng)方法和教學(xué)實(shí)施路徑設(shè)計(jì)思路。

二、研究方法與過程

本研究借鑒了Minsung Kim和Robert Bednarz設(shè)計(jì)的空間思維習(xí)慣量表，簡(jiǎn)稱SHOM（Spatial Habites of Mind Inventory）［3］。該量表是一個(gè)可靠且有效的評(píng)估工具，用以衡量學(xué)生對(duì)自身地理空間思維的評(píng)估。量表把地理空間思維分為空間模式識(shí)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(gè)維度。

本研究參照SHOM量表共編制了28道題，其中測(cè)評(píng)“空間模式識(shí)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(jì)分法，1為最低分，5為最高分。

在正式測(cè)試前，先將量表隨機(jī)發(fā)放給10 名學(xué)生作答，對(duì)其反饋的“語句結(jié)構(gòu)混亂、部分詞語晦澀難懂”等問題，進(jìn)行了更改并添加名詞注釋，以求更符合我國國情和學(xué)生的閱讀習(xí)慣。再經(jīng)反復(fù)修訂并結(jié)合一線地理教師的建議，形成了高中生地理空間思維調(diào)查量表。最后，將調(diào)查量表發(fā)放給廣西某示范性普通高中14個(gè)班級(jí)的學(xué)生進(jìn)行正式測(cè)評(píng)，其中，高一年級(jí)6 個(gè)班（未分科，3 個(gè)實(shí)驗(yàn)班、3 個(gè)平行班），高二年級(jí)4個(gè)班（已分科，1 個(gè)文科實(shí)驗(yàn)班、1 個(gè)文科平行班，1 個(gè)理科實(shí)驗(yàn)班、1個(gè)理科平行班），高三年級(jí)4個(gè)班（已分科，1 個(gè)文科實(shí)驗(yàn)班、1 個(gè)文科平行班，1 個(gè)理科實(shí)驗(yàn)班、1 個(gè)理科平行班）。此次調(diào)查共發(fā)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(dá)95.25%。調(diào)查問卷克隆巴赫（Crombach Alpha）信度系數(shù)為0.913（表1），效度主要針對(duì)KMO值進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果為0.938（表2），可見調(diào)查問卷具有較高的信、效度。

表1 可信度統(tǒng)計(jì)量

表2 KMO和巴特利特檢驗(yàn)

三、研究結(jié)果與分析

本研究以“模式識(shí)別”“空間描述”“形象表示”和“空間概念的使用”四個(gè)維度的平均得分為因變量，分別以性別、年級(jí)、班級(jí)類型、班級(jí)層次為分組變量來測(cè)評(píng)高中生地理空間思維的群體差異。問卷按隨機(jī)抽樣的要求收集，性別、班級(jí)類型、班級(jí)層次這三方面的樣本總體是獨(dú)立的，互不影響，且測(cè)量的各項(xiàng)均值服從正態(tài)分布，因此可以利用spss 軟件進(jìn)行兩獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)，而不同年級(jí)（年級(jí)≥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(jìn)行測(cè)評(píng)。

1.高中生地理空間思維總體情況

根據(jù)表3，各項(xiàng)測(cè)量結(jié)果呈現(xiàn)正態(tài)分布趨勢(shì)，其中高中學(xué)生地理空間思維總體均值為3.28，其他四個(gè)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(gè)維度的差異性指標(biāo)

地理空間思維四個(gè)維度得分由高到低依次為：形象表示＞空間模式識(shí)別＞空間概念的使用＞空間描述。說明高中生對(duì)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(duì)地理事物進(jìn)行空間描述的能力有待提升。該校學(xué)生在“空間概念的使用”這一維度上得分不高，說明學(xué)生在高中地理知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中對(duì)于空間概念的使用較少，這也會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在進(jìn)行空間描述時(shí)用詞不當(dāng)或詞語匱乏，從而影響對(duì)地理事象的空間描述。

2.高中生地理空間思維性別差異

對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出（表4），男生的空間思維四個(gè)維度得分均高于女生，地理空間思維總體t 統(tǒng)計(jì)量對(duì)應(yīng)的雙尾概率P 值為0.008，小于顯著性水平0.05，因此，認(rèn)為不同性別的高中生地理空間思維存在統(tǒng)計(jì)意義下的顯著性差異，其中空間模式識(shí)別、空間描述這兩個(gè)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(shí)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(jù)這個(gè)結(jié)果可以看出，男生在識(shí)別地理要素空間分布格局以及對(duì)地理事物進(jìn)行空間描述上更具優(yōu)勢(shì)。這與大腦的發(fā)育有關(guān)，男性大腦右半球較發(fā)達(dá)，擁有較高的單側(cè)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(fā)育早于男性，所以其在語言表達(dá)上優(yōu)于男性［4］。因此，教師在地理空間思維培養(yǎng)的過程中可以根據(jù)男女生的思維差異，采取有針對(duì)性的培養(yǎng)措施。針對(duì)男女學(xué)生地理空間思維的不同特點(diǎn)，將其分成男女搭配的小組進(jìn)行活動(dòng)，共同完成最近發(fā)展區(qū)難度之內(nèi)的地理知識(shí)學(xué)習(xí)，在此過程中男女生之間通過交流，不僅可以促進(jìn)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(jí)差異

根據(jù)表5，高中不同年級(jí)學(xué)生的地理空間思維總體情況顯著性檢驗(yàn)結(jié)果為0.021，存在顯著性差異，地理空間思維四個(gè)維度中只有空間模式識(shí)別、形象表示的顯著性檢驗(yàn)小于0.05，因此，這兩個(gè)維度在年級(jí)上存在顯著差異。根據(jù)多重比較結(jié)果可以看出，高中生地理空間思維總體情況呈現(xiàn)出隨年級(jí)升高而下降的趨勢(shì)，其中空間模式識(shí)別也是同樣的情況。

表5 不同年級(jí)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(fā)育、中學(xué)地理課程內(nèi)容的設(shè)置及長時(shí)間處于固定的空間等有關(guān)，由于初中地理涉及較多的地理空間要素，學(xué)生在初中階段時(shí)地理空間知覺能力已經(jīng)得到了較為充分的發(fā)展，高中地理教學(xué)以理論和應(yīng)用為主，涉及的空間要素和空間知覺方面的內(nèi)容較少［5］，且學(xué)生由于課業(yè)壓力和大部分精力都專注于升學(xué)，常處于固定的空間環(huán)境中，對(duì)于周圍空間的感知弱化。“空間模式識(shí)別”這個(gè)維度同樣呈現(xiàn)出隨年級(jí)升高而下降的趨勢(shì)，學(xué)生大多數(shù)時(shí)間都在家和教室中度過，所處環(huán)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(shí)別思維弱化。

4.高中生地理空間思維班級(jí)類型差異

因高一年級(jí)并未分文科、理科班級(jí)，所以只對(duì)高二、高三年級(jí)的班級(jí)類型進(jìn)行了測(cè)評(píng)。結(jié)果顯示，所有項(xiàng)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(jí)類型高中生地理空間思維狀況及比較

根據(jù)分析結(jié)果可以看出，高中文理分班對(duì)學(xué)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(jìn)行了部分地理知識(shí)的學(xué)習(xí)，其空間思維得到了一定發(fā)展，并且在日常學(xué)習(xí)中得到較多的抽象思維訓(xùn)練，所以即使高二文理分科后不再學(xué)習(xí)地理，其空間思維能力依舊能保持一定的水平。而文科班學(xué)生雖然日常學(xué)習(xí)中得到抽象思維鍛煉的機(jī)會(huì)少于理科班，但在分科后會(huì)進(jìn)行更加深入的地理學(xué)習(xí)，其地理空間思維得到了更好的鍛煉，由此彌補(bǔ)了兩者在空間思維上的差距，呈現(xiàn)出無顯著性差異的特征。

5.高中生地理空間思維班級(jí)層次差異

根據(jù)表7，實(shí)驗(yàn)班與平行班學(xué)生的空間思維總體狀況t 統(tǒng)計(jì)量對(duì)應(yīng)的雙尾概率P 值為0.288，大于顯著性水平0.05，因此，實(shí)驗(yàn)班和平行班學(xué)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(jí)層次高中生地理空間思維狀況及比較

實(shí)驗(yàn)班學(xué)生和平行班學(xué)生的地理空間思維能力差異不大。相關(guān)研究表明一般智力水平對(duì)地理空間思維能力形成的作用強(qiáng)度最大，這說明實(shí)驗(yàn)班和平行班學(xué)生的智力水平是相差不大的［6］。但本研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)班、平行班在“形象表示”這一維度上存在顯著性差異，實(shí)驗(yàn)班的學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)及習(xí)慣較好，因而實(shí)驗(yàn)班與平行班在形象表示這一維度出現(xiàn)明顯群體差異。不同層次班級(jí)的學(xué)生地理空間思維差異不大，因此，在教學(xué)中對(duì)于學(xué)生地理空間思維的培養(yǎng)可以采取大方向一致的培養(yǎng)策略，只是教師需要對(duì)平行班學(xué)生的形象表示能力進(jìn)行更多訓(xùn)練，注重其良好地理學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成和地理學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)，從而提高學(xué)生的地理空間思維。

四、地理空間思維培養(yǎng)的教學(xué)實(shí)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(xùn)的，因此，其具有較大的提升空間。針對(duì)女生的地理空間思維顯著弱于男生、地理空間思維隨年級(jí)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(jié)為例，探索制定“教學(xué)內(nèi)容—教學(xué)方法—空間分析—思維測(cè)評(píng)”四位一體的教學(xué)實(shí)施路徑（表8）。

表8 “四位一體”教學(xué)實(shí)施路徑

1.精選教學(xué)內(nèi)容，深度挖掘教材中的地理空間元素

高中地理教材內(nèi)容以理論和應(yīng)用的學(xué)習(xí)為主，空間要素和空間知覺方面的內(nèi)容和初中相比有所減少，并且隨著年級(jí)升高，學(xué)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(jié)合學(xué)生的地理空間思維特點(diǎn)和實(shí)際生活，科學(xué)地選擇、調(diào)整、建構(gòu)合適的教學(xué)內(nèi)容，深度挖掘教材中的地理空間要素，使教學(xué)內(nèi)容處處滲透著空間思維的特點(diǎn)。例如，在必修一“自然地理”的學(xué)習(xí)中，以地理空間模型為承接點(diǎn)，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(xué)中，結(jié)合實(shí)際生活中的區(qū)位選擇案例，使學(xué)生通過區(qū)位的觀察、分析、比較等過程養(yǎng)成良好的地理空間思維習(xí)慣。

2.采用多樣呈現(xiàn)方式和直觀教學(xué)方法，營造具身空間

內(nèi)容的呈現(xiàn)方式和教學(xué)方法是教師傳遞信息和學(xué)生接收信息的樞紐，由于受到教學(xué)場(chǎng)所和教學(xué)手段的限制，高中的地理教學(xué)內(nèi)容很少有機(jī)會(huì)讓學(xué)生親自去體驗(yàn)和觀察，并且高中生由于課業(yè)壓力，常處于固定的空間模式中，不利于學(xué)生空間思維的提高。因此，教師可以通過地理實(shí)踐類活動(dòng)營造“具身空間”［7］，增加學(xué)生的直觀體驗(yàn)，提高學(xué)生的地理空間思維能力。如動(dòng)手制作地理模型，進(jìn)行課外觀察與調(diào)查活動(dòng)，讓學(xué)生親身體驗(yàn)，小到進(jìn)行太陽直射點(diǎn)的位置移動(dòng)模擬，大到外出旅行考察城市功能區(qū)等，或是借助空間感很強(qiáng)的地理模型，如“鄉(xiāng)村和城市空間結(jié)構(gòu)”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(dòng)的內(nèi)容呈現(xiàn)方式和直觀的教學(xué)方法更有利于建立空間概念、構(gòu)建心理地圖，為學(xué)生地理空間思維的培養(yǎng)提供更廣闊的空間。

3.依托案例進(jìn)行完整的空間分析，提高空間描述能力

首先，與實(shí)際生活相關(guān)聯(lián)的案例可以提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)興趣，并且案例教學(xué)的思維過程蘊(yùn)含著空間特性，教師可以通過結(jié)合案例的地理空間概念使用和強(qiáng)調(diào)，讓學(xué)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(chǔ)。其次，在對(duì)地理事物進(jìn)行空間分布規(guī)律、演變規(guī)律描述時(shí)，給予學(xué)生更多的時(shí)間和空間，讓其自行歸納總結(jié)案例，提高其對(duì)地理事象進(jìn)行空間描述的能力，切記在這個(gè)過程中，教師只起引導(dǎo)作用。最后，無論是口頭還是書面進(jìn)行地理空間思維過程，教師都要及時(shí)給予反饋，讓學(xué)生及時(shí)了解自己的思維過程正確與否。例如，在學(xué)習(xí)月相的變化時(shí)，可以讓學(xué)生進(jìn)行完整的月相變化案例的分析、表達(dá)與討論，教師只從旁輔助，這樣的空間案例教學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的空間探索習(xí)慣。

4.定期進(jìn)行空間思維能力測(cè)評(píng)，及時(shí)調(diào)整教學(xué)設(shè)計(jì)

以合適的教學(xué)內(nèi)容為承接點(diǎn)，深度挖掘新教材中的空間思維元素，根據(jù)學(xué)生的空間思維特點(diǎn)及教材特點(diǎn)，采用更直觀的教學(xué)方法，并且多借助案例進(jìn)行空間分析，基于以上三個(gè)路徑對(duì)學(xué)生的地理空間思維進(jìn)行培養(yǎng)后，需定期對(duì)學(xué)生的空間思維進(jìn)行測(cè)評(píng)，監(jiān)測(cè)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(jí)升高而弱化的趨勢(shì)是否有緩解，高中生地理空間思維總體提升情況及各個(gè)維度的具體變化等，便于教師根據(jù)學(xué)生情況對(duì)培養(yǎng)策略做出及時(shí)的調(diào)整，以期達(dá)到最佳的培養(yǎng)效果。