空间认知能力及其养成

丁生军

（海安县教育局教研室, 江苏 南通 226600）

空间认知能力及其养成

丁生军

（海安县教育局教研室, 江苏 南通 226600）

空间认知能力是人类基本的地理能力之一，是人类对存在于空间背景中的地理事象的科学认识。认知内容主要为地理事象在地理空间中的位置和地理事象本身的性质。可以通过空间概念的建立、空间存在的理解、认知模型的建构等途径培养、提升空间认知能力。

空间认知能力；空间概念；空间认知模型

空间性是地理思维显著的特点。包括记忆、想象、判断、概括、推理、分析、综合等在内的地理思维活动，无一不是借助空间展开的，空间认知因此成为地理学科素养中的基本能力。对此，虽然我国地理课程标准明确指出：“地理学不仅研究地理事物的空间分布和空间结构，而且阐明地理事物的空间差异和空间联系，并致力于揭示地理事物的空间运动、空间变化的规律。”但在教学实践中，地理空间认知能力并没有得到应有的重视。

一、空间认知能力概述

对地理空间的觉察、认知与描述伴随着人类的起源与发展，世界各地的古籍、艺术作品中都留下了先民对地表世界空间认知的各种痕迹，比如我国的《山海经》。《山海经》中不仅记述了中华祖先伏羲、炎帝、黄帝等迁徙的路线、原因以及部族人口的分布和生活特征等空间信息，而且在地理信息加工时注意到对象系统和位置系统的加工和处理。比如介绍完某座山后再介绍另一座山时，多以“又多少里”的句式开头，这样就能以相对精确的空间位序来阐明山体之间特定的空间关系。在《山海经》中，还能发现先民利用特征地物作为参照系来协助空间认知的表述，比如说“昆仑之丘”在“赤水之后，黑水之前”等。可见，人类的空间认知能力有着悠久的发展历史。

“认知”的概念最早由心理学者提出，其实质是把客体的信号转换编译成人脑中观念的创造过程。空间认知则是认知科学的一个分支领域，其研究目的是发现个体获取空间知识、解决空间问题的能力和过程。要认识地理空间认知能力，需要先了解地理空间和空间认知两个前概念。

牛文元在《理论地理学》一书中指出：“在一般意义上，空间总是被理解为物质存在的广延性。而地理空间，正是在服从这个一般的、总体的概念之下，特指地球表面各种地理事物、现象、过程等发生、存在、变化的空域性质。”作为地理学的核心概念，空间性常常作为地理学独特性的一个主要标志。

空间认知是人们对于世界中的地理事物或现象（合称地理事象）的存在、变化的方式以及它们相对位置的认识过程和能力，是对地理事象的发生、影响及因果逻辑关系进行分析研究的一种基本能力。

地理空间认知是指在日常生活中，个体逐步理解地理空间，进行地理分析和决策，包括地理信息的知觉、编码、存储、记忆和解码等一系列活动的心理过程。它是人的一项基本能力。于永德认为，“它是指个体对地理空间事象（可以是具体地理事物、地理现象，也可以是地理图形）进行正确感知、判断、识别、抽象、概括，形成地理空间表象，进而利用地理空间表象和地图，以已经掌握的地理空间概念和空间规律为基础，对地理事象从空间的角度进行分析、判断、推理，从而认识地理事象的本质和规律，得出正确结论的能力。”其认知内容主要为地理事象在地理空间中的位置和地理事象本身的性质，包括地理空间概念、地理空间呈现方式和地理空间关系推理过程三个方面。

鲁学军认为，空间的概念涵盖了感知空间、认知空间和符号空间三个层面。因此，空间认知也相应的分为空间特征感知、空间对象认知和空间格局认知三个层次。地理空间认知涵盖了地理知觉、地理表象、地理概念、地理知识的心理表征和地理空间推理等方面。其

中对地理空间特征和格局的掌握是空间认知能力最重要的组成部分。地理空间特征和格局是地球表层各种地理事象的空间位置关系、空间范围和空间组合状态。对地理空间格局的认知能力包括对地理过程的分析、想象与简单预测能力，地理信息加工能力，运用地理知识、方法、技能解决实际问题的能力和意识等。

二、空间认知能力培养的意义

美国学者哈特向认为“地理学家的任务就是用空间来描述和分析（地理）现象的相互作用，并加以综合”。将地理空间的系统研究从中抽离，或者忽视地理空间的分布、形式、结构、规律等内涵，那么其余有关地理学的理论、原则都会因此失去存在的意义。这深刻揭示了空间在地理认知、地理研究和地理实践中的重要意义，因此“空间”被比喻为“地理学大厦”的基石。

《生活化地理：美国国家地理课程标准》指出学生“要能够认识空间的位置、要素、结构等，要能够揭示他们是如何相互联系和相互作用的，要能够将对地理现象、地理事物的思考置于一定的空间背景中以促进实际问题的解决”。认为经过长期的熏陶，学生就会在空间认知能力提升的基础上，逐步形成空间意识、空间视角、空间思维以及空间观点。其中空间观点主要包括区位与空间分布观点、地理环境整体性与差异性观点两个方面。美国国家地理课程标准还指出，用空间的观点思考对掌握和应用地理知识极为重要，“它能够使学生参与到有关他们周围世界的人文、区域、环境等议题。并发问‘它是什么’‘它在何处’‘它为什么在那里’等。用空间的观点思考能够帮助学生回答过去、现在和未来的空间组织结构等重要问题，从而能够预料不同地区发生的事件的结果、预测在一定的条件下可能会发生什么。”对这些问题的揭示，有助于人们正确认识人类与地理环境发展中的空间关系，如空间位置、空间形态、空间组成、空间层次、空间排列、空间格局、空间联系、空间的制约关系等。

由此可见，一个有着空间认知意识、具备一定空间认知能力的人，会自觉地关注地理事象的空间分布状况，能运用空间的观点对地理过程进行分析，并能对有关地理空间问题进行可能的预测。这样就能够科学地认识地理环境及人地关系，以使自己的行为有利于维护人地关系的和谐、持续发展。

三、空间认知能力的养成

从空间的角度观察、思考是地理科学的基础方法，并贯穿于地理教育的始终。这依赖于空间认知能力的逐步养成。

1.理解地理事象的空间存在

对地理事象空间存在的理解有利于养成将地理事象放置于空间背景下思考的习惯。

(1)理解地理事象的位置、分布及联系

地理事象的位置一般是指其在空间的占位状况，即所在或所占的地方，并且这种空间位置总是相对于其他地理事象而存在。比如，我们说“中国位于亚洲东部”，是相对于亚洲而言的。即便是有人认为的“绝对”的经纬度位置，本质上也是相对的。因为纬度是相对于赤道而言，而经度是相对于本初子午线而言的。有了位置，我们就能在地表上发现、找到当地所存在或发生的地理事象。对地理事象空间位置的理解成为空间认知的起点，即前面所说的“在哪儿”。

地理空间分布一般指地理事象在地球表面展开、延伸的空间范围和排列状态，包含了位置信息。对地理事象分布情况的掌握，有利于了解各种地理事物的位置、范围，有利于把不同分布范围的地理事象及其影响因素等联系起来，进而有利于从整体与部分的联结上形成空间地域概念。

地理事象的空间联系是指地理事象之间或区域之间在空间上存在着物质、能量的交换或流动关系，包括用方位和距离表示的空间位置关系。比如，某条河流的干支流因水而产生空间联系形成一个相对完整的区域——流域。又比如，黄河从中游地区携带的泥沙在下游地区的沉积导致所谓“地上河”的形成，就是地理事象因物质迁移而产生空间联系的典型案例。空间联系使得地理事象结合成具有一定结构和功能的有机整体，形成地理环境的整体性特征。地理事象空间联系还体现在人文地理中“区位”这个概念上。区位一方面指该事物的位置，另一方面指该事物与其他事物的空间联系。比如，对长江中游城市武汉的区位分析，就使长江、汉江、京广铁路、江汉平原的农业生产等地理事象被联系在一起。

(2)理解地理事象存在的空间结构

地理空间结构是指在特定地理结构中地理事物之间的相互关系及数量关系在地域空间上的反映，形成了特定地理区域的空间特征和格局，包括要素结构和地域结构。顾名思义，要素结构就是地理事象的要素构成系统；而地域结构则是地理事象在地表分布的构成系统。以热带雨林带为例，该自然带（地理事物）的要素构成包括植被、气候、土壤、水文、野生动物等；其在地球表面包括亚马孙平原、刚果盆地、马来群岛、澳大利亚东北部、中美洲东部等地的分布情况，就构成了它的地域结构。地理空间结构是地理事象空间关系的本质属性

的综合反映。通过分析某一地理空间结构中地理事物的空间位置、空间分布、空间联系，才能得出其空间结构特征。

对地理事象空间存在的认识与理解有利于形成空间概念，并由此构建地理空间的理解体系。

2.建立地理空间概念体系

地理学的探究主要朝向寻找空间的秩序，而建立地理空间概念是有效寻找空间秩序的基础。美国地理学家凯特早在1976年就提出将地理知识体系的基础归结到三个地理学科独特的、在实质上相互联系着的概念上。这三个地理概念分别是空间位置、空间分布和空间关系，它们在地理教育中起着根本的组织作用，其他概念，诸如人地关系、区域等都是由地理关键概念衍生出来的。因此可以认为，个体建立起地理空间概念系统是地理空间素养形成的前提。把握好这一起点，个体才能进行准确的地理空间表述、科学的空间推理，进而促进地理空间素养的养成。

地理空间概念是指地理物象空间关系特有属性在人脑中的本质的反映，是个体对地理事象空间特性的本质和有关规律的认识，具体包括对空间位置、空间分布以及空间关系的认知与理解。在对空间概念的认识层次和表达层次上，存在着由低级到高级逐步发展的概念层次，依次为“地理事象的具体分布”“地理事象的分布格局”和“地理事象的分布规律”。

空间概念的建立是根据地理事象存在的不同位置、不同距离、不同范围和许多地理现象难以直接感知的特点，通过形象直观手段来构建、表达地理事象存在的位置层次、范围大小、距离远近、高低深浅长短等关系。对这些地理空间概念的理解和掌握，先要对其进行内部表征，然后进一步理解方向、距离、区域、尺度、变化等地理空间概念。与此同时，还要准确理解各空间概念之间的关系。例如，学生在建立某区域内人口迁移空间概念时，不仅要理解人口迁移的概念，还要了解人口迁移的距离、人口迁移的目的地、人口迁移的机制和人口迁移的变化和趋势等概念以及它们之间的内在联系。

3.构建地理空间认知模型

个体获得地理空间信息的主要方式是通过符号化空间和原先存在于头脑中的认知地图进行比对，以修正和强化原有的空间认知地图，再通过实践活动对空间特征的感知进一步完善与补充。这当中，个体的经验认知贯穿于整个认知活动始终。

个体在了解认识空间各地理要素的基础上，形成关于空间各地理事象的空间意象。个体再利用已有的知识和经验，将各地理要素进行命名或将已有的概念赋予未知的地理实体（用概念系统来表述），用简单明确的抽象来代替复杂的现实世界，使其对空间的认知由混沌变得清晰、有序。在此过程中，个体首先借助概念系统对现实世界中的地理事象建模，主要包括命名、筛选、简化，然后在此基础上建立地理空间的概念模型；再利用这些概念对各地理事象的空间关系进行定性以构建空间尺度模型；接着引入空间参照系形成地理空间的项目模型（图1所示为地理空间认知模型构建过程）。

图1

在这个过程中要学会构建不同尺度层次的空间认知，在不同的尺度空间中构建知识体系，围绕“点、线、面”进行空间联想与发散，分层构建区域空间定位的“心图”。还要关注地理事象空间排列的状态，包括空间分布、空间变化和空间比较三个方面。对于点状地理事象的分布特点，要关注分布是否均匀以及其影响因素。对于线状地理事象的分布特点，则要关注每条线代表的数值变化的方向及其影响因素，还要关注线之间的疏密程度等。对于面状分布的地理事象则要发出“在哪里（如纬度、温度带，经度、海陆位置）”的疑问，同时关注分布“面”的类型、范围、延伸方向及面积大小等信息。空间变化则要思考发生了怎样的变化及其产生的原因。在空间比较时首先要考虑比较标准的确认——根据比较“主题”的需要选定合适的比较要素；其次是选择比较的维度——“横向”或“纵向”，横向比较大多适用于比较区域间的共同点与差异点，而纵向比较则多用于同一地理区域在时间纵向维度的变化分析。

建模的目的是为了帮助初学者能够尽快地掌握空间认知的方法与路径，能够缩短空间认知能力提升的周期。

4.借助地图培养空间认知

地图是地理空间思维的载体，它以形象的面貌表征着抽象的地理规律、原理。

地图不是地面实际情况的简单微缩，而是依据不同需要对地理事象认识后再进行抽象和概括的地面模型。作为人类进行空间认知的有力工具，其地位从来没有被动摇过。

借助地图的使用来培养空间认知能力，要注意读图的规范性。首先强调地图的名称，明确地图的类型和表达主题。其次要熟悉图例，作为约定的地图语言能够让读者知道图上的符号、注记和比例关系等内容所代表的地理事象。最后根据读图目的有目标、有重点地读图，同时要注意地图的观察角度和整体性。当然仅仅获取地图上的某些表面信息是不够的，还应该在读图的基础上进行深入地分析，以求理顺各地理要素之间的关系，并将所获得的表象进行思维加工和处理。

另外，在读图、用图的过程中进行必要的空间思维训练。观察、分析单个地图时要学会去发现并总结地理事象的特点与规律，在填图、拼图中培养对地理现象的分解、组合能力；在阅读组合图或重叠图时，要尝试找到地理事象间的空间分布和空间联系，发现、概括出地理事象分布的空间特征。例如，在了解某个区域时，把这个区域的地形图、气温图、降水量图、水系图、矿产分布图、人口分布图、农业分布图、工业分布图等多个图像组合重叠起来，找出它们的空间分布和空间联系，就能更好地理解该区域地理事象的空间特征和空间格局。

5.运用心像地图提升空间认知

心像地图是按照地理事物的空间结构，加以适当整理和概括，在人头脑中编制的一幅“地图”，可以有效地储存和记忆各种自然环境和人文地理信息。它是一种空间表象，是对地理事象的空间形状、空间分布、空间结构、空间联系、空间演变和发展的反映，是人们对周围空间认知的工具，利用它可以建构一个人内在的认知世界，同时也可以了解其空间认知能力及发展。

心像地图的运用有助于个体建立对世界的空间理解。心像地图的构建就是要将个体有关环境认知的信息呈现出来，包括确定位置、理解地方间的距离、理解方向等。心像地图的学习和绘制，需要学习者解码、存储、内部操作和表征这些地理空间信息。这一过程涉及多种技巧、能力的运用。如理解空间概念、空间关系等，辨识空间分布和空间格局，联系空间位置，关联空间现象，理解空间等级及区域化。显然，这一过程有助于加强学生对世界的空间理解与认知。构建、完善和发展心像地图的过程，会进一步促进学生空间观察和空间能力的发展。

如上所述，作为地理学科核心素养中的基本能力，空间认知能力的养成与提升应该得到更多的重视与关注。

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