环境设计专业学生空间认知能力培养

2023-06-06赵伟军彭亚平湖南工业大学

时尚设计与工程 2023年5期

赵伟军彭亚平湖南工业大学

0 前言

环境设计专业空间认知能力的培养方式是通过多门课程共同组成，本文以其中的环境心理学课程为例进行探讨研究。环境心理学主要研究的是生态环境以及人造环境等与人类活动之间的相互关系，它对培养人们的空间认知能力，帮助人们更好地认识、操纵以及深度地理解空间环境有着不可忽视的作用[1]。

随着空间认知能力概念的提出,相关的理论探讨与研究实验也随之涌现。包括对空间认知能力定义的丰富,空间认知能力对人类学习行为的作用,以及空间认知能力与个体差异之间的联系等,内容涵盖了意识、表征、思考、记忆、语言教育、知识学习、体育运动及社会道德行为等各方面。在学校教育中培养学生空间认知能力的方式，主要途径是学习空间知识、解答相关问题。而要掌握空间认知能力必须要在观察、实践、分析等行为中累积和发展。尤其对环境设计专业的学生来说，空间知识的学习需要借助环境心理学课程中的认知地图开展。为了帮助环境设计专业学生理解和掌握空间认知能力，本文系统介绍认知地图与空间认知能力的相关概念，为学生基于认知地图培养训练空间认知能力提供了理论基础。

1 认知地图与空间认知能力

1.1 认知地图的概念

认知地图作为环境心理学中的重要概念，在1948 年，被托尔曼在“白鼠走迷宫”这一问题中明确提出。直到1960年，凯文·林奇把认知地图的意象内容分为标志物、界线、路径、节点和区域5 种类型，认知地图才被广泛应用到各大领域，逐渐为人们所熟知。从认知地图的发展史来看，其起源于环境心理学，发展于教育心理学，随后在人工智能的大力推动下得以进化[2]。近年来，多位学者对认知地图进行了不同方面的阐释。如张凌指出认知地图分为广义和狭义两种，广义认知地图是基于认知科学上人类对事物及其关系的关联图，而狭义认知地图是基于概念地图表达概念间因果关系的关联图[3]。陶伟认为人脑中的认知地图分为静态和动态2 种。静态认知地图是指空间信息在脑海中的反映。动态认知图是指与空间理解过程相吻合的一连串理解过程和结果[4]。可见，认知地图的定义和内涵在不断丰富和发展。

1.2 空间认知能力的概念

空间认知能力是指大脑处理、贮存和获取资讯的能力,包含注意力、认知、记忆、思考和想象能力[5]。郑束蕾指出，空间认知能力是人类理解和操纵环境的心理能力[6]。李洪玉教授认为空间认知能力是指大脑对物质或空间的图形信息加以辨识、编码、储存、表达、分析、抽象与总结的能力。其主要包含空间观察、空间记忆、空间想象,以及空间逻辑思维4 种能力[7]。综上所述，本文认为空间认知能力包括以下3 种：空间表征能力、空间想象能力和空间思维能力。空间表征能力是指大脑对空间信息的表征[8]；空间想象能力是指通过大脑分析、触碰以及实践积累得到的能够思考物体特征的能力[9]；空间思维能力则是指对空间事物进行全方位分析和挖掘的思维过程，是对空间事物特征抽象化的创新能力[10]。

环境心理学重点强调在实际教学中培养学生的空间认知能力。而要使空间认知能力得到高效的训练，关键是基于认知地图对空间认知能力的不同层面采取合理有效的训练方式。

2 手绘训练培养空间表征能力

空间表征能力是指人们通过语言表达头脑对外界环境空间反应的能力。手绘认知地图则展示了人们对环境空间的所见、所闻及所感[11]。可见，二者都是以加工、处理与表达大脑信息的方式，但前者仅使用语言表达较为苍白，而后者通过手绘图画的方式将空间环境呈现于纸上，更为直观生动且具逻辑性。因此，合理运用手绘认知地图的方式训练学生的空间表征能力，效果更为明显。

第一，手绘认知地图视觉效果非常精美，色彩丰富，呈现给人的是视觉感官上的刺激。而视知觉与视觉表象是机能等价关系[12]。这说明视知觉不等同于视觉表象，但经由视觉感官的刺激后会进而形成一种视觉表象，其所包含的表层表征形式能把空间物体的具体特征和相对位置以图像表征的形式保存在短时记忆中[13]。故具备视觉表象的人会用图像来记忆，在脑海中将观察到的图像和过往事物回想起来，从而加强头脑中关于空间物体特征的记忆，达到提升空间表征能力的作用。第二，学生通过手绘熟悉生活环境的认知地图，可以更好地调动他们的空间表征能力，让学生先构建地标前后远近之间的逻辑和空间位置信息的层次关系，然后将地标和关系整合到整个环境空间的认知地图中。比如，首先让学生在家附近走访调查，询问来往路人对此地块的认知情况；其次，使用步进测量法估算建筑物和路径的形状、长度以及物体之间的距离关系，进而绘制出街道和建筑物等主要节点的草图；再者，选择合适的比例尺将周围路径与主要建筑物按比例缩放绘制于纸上；最后，为不同类型的意象内容着色，并重点标记出关键建筑物和景观节点。第三，训练和强化空间表征能力的一个重要手段就是进行对陌生环境空间的认知地图训练，即让学生手绘陌生环境的认知地图。在平时教学中用图片或视频的形式展示陌生的环境空间，在课堂上一起解读这些新环境，在训练过程中，让学生不要翻阅手机和图册去查阅资料，而是凭借自身的空间表征能力去构建认知地图。通过对陌生环境构建认知地图的训练，一方面，学生积累了更多的认知地图；另一方面，可以经常调动学生己经掌握的认知地图来解决新问题，使脑中的认知地图会越来越熟练，从而成为一种自动化的技能。

手绘认知地图的方式不仅能帮助学生对环境空间进行快速回忆，而且能使学生更直观、具象地理解认知地图中整体和部分之间的关系，如标志物、路径、节点、区域和边界的空间位置关系、逻辑分布顺序等。当学生熟悉绘制认知地图的各个环节后就能加强对生活环境的回忆，从而提高空间表征能力。

3 头脑风暴法训练培养空间想象能力

学生想要具备良好的空间想象能力，就必须先具备发散性思维。而头脑风暴法恰好能使人自由思考和联想，是一种融合集体智慧、唤醒创新性思维、形成新思路的方法[14]。

第一，通过头脑风暴法强化认知地图与文字的联系，从而培养空间想象能力。头脑风暴法可使学生围绕某一特定主题进行自由思考，诱发创造性设想[15]。老师在课堂上可以先给学生们观看视频或图像中的陌生环境，使学生的思维向各个方向发散，营造出畅所欲言的课堂氛围，让学生用更多的关联词来解释陌生环境。在此过程中，老师要对学生提出的观点进行合理点评，引导学生向正确的方向思考。这种训练方法一方面可以激发学生大脑的图文转换能力，另一方面也让学生体验到空间想象能力在日常生活中的价值。

第二，通过头脑风暴法强化认知地图与实景的联系。地图信息的视觉记忆能力对空间环境的快速转换识别过程十分重要[16]。可见，如果我们能够提取隐藏在头脑中的视觉记忆，可以更好地理解环境，从而形成生动的认知地图是极其有用的，而加强对空间实景形成视觉记忆的有效途径之一，便是头脑风暴法。如在带领学生认识某一空间环境时，让其利用发散思维回忆当地的名胜古迹、风俗语言和民族文化等信息，然后把学生提到的关键词写到黑板上，然后在此基础上让学生想象更多的信息，调动他们的视觉记忆，进而达到增强空间想象能力的目的。

第三，通过头脑风暴法强化认知地图与认知地图之间的联系。认知地图是一种多层次以及大范围展示有序空间分布关系的集合体，如有以地域范围划分的各大洲、各国以及各省的认知地图，也有依靠主导要素不同划分的气候分布图、人口分布图、城市分布图等的认知地图。如综合认识某区域空间环境时，以该区域的名字为中心，然后利用头脑风暴法向四周逐渐发散思维，最后把该区域空间环境的相关认知地图都囊括进来，从而达到强化空间想象能力的作用；也可以把某区域各种地图呈现给学生，然后学生按照自己的方式在纸上把这些地图串联起来绘制头脑风暴示意图。

4 对比分析法培养空间思维能力

环境心理学的教学方式还停留在让学生对认知地图进行点、线、面记忆的阶段，这种教学方式是枯燥乏味的。只有对认知地图的特征进行充分且深入地了解，从不同方面去分析认知地图间的差异，学生头脑中的认知地图才会更具区分度，空间思维能力才会被激活。因此，对认知地图的特征进行对比分析尤为重要。

第一，分析同一区域的认知地图。认知地图是一个复杂的综合体，每个区域的空间环境都由多种要素构成。为了比较同一区域的认知地图，需要将该区域分解为基本要素进行对比分析，只有深入分析区域环境要素，才能把握区域的本质，为每个区域建立全面、有序的认知地图。如一个地区的自然地理要素可分为区位、气象、地形、水源和生物等；经济地理要素包括产业、交通和城乡聚落等；社会要素则包括人口、社会和文化等。

第二，比较不同区域的认知地图。在全面了解区域环境要素，把握其主要特征的基础上，对不同区域进行对比分析，使每个区域的认知地图更加清晰，从而达到增强空间思维能力的目的。如将中国与美国进行比较。在区位上，前者属于亚洲，后者属于北美洲；在交通条件上,两国港口条件优越,海上交通便利；在气候上，中国以季风气候为主，美国以温带和亚热带气候为主；在地形地貌上，中国以山地高原为主，美国以平原为主。

第三，比较容易混淆的认知地图。学生对相似的认知地图进行对比分析时，会集中精力调动空间思维能力，使头脑中的认知地图更加细致。如北方园林和南方园林都属于中国古典园林，故要将其区分开来，需要进行全面的要素对比分析。首先是园林规模：北方园林占地面积大，范围宽广，南方园林占地范围小；其次是园林景观：北方园林景观宏伟恢弘，河川湖泊和常绿树木较少，风格粗犷，南方园林河湖、园石、常绿树木较多，园林景观细腻精美，曲折幽深；最后，从文化内涵上来看，北方园林庄重严谨，布局规整有序，多讲究以中心轴对称，具有严肃美的文化氛围，南方园林空间布局自由，结构不拘定式，诗人意识浓厚，书卷氛围重。

通过对认知地图的对比分析，学生对认知地图之间的共性和差异性拥有深刻印象。这一过程亦是学生在脑海中不断运用自己的智慧和经验进行推理和判断的过程，因此，学生的空间抽象思维能力可以获得良好的锻炼和发展。