利用地理空间要素发展学生空间思维，本文主要内容关键词为：空间论文,要素论文,思维论文,地理论文,学生论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
修回日期：2009-05-14
中图分类号：G633.55 文献标识码：A 文章编号：1000-0186(2009)08-0062-06
空间思维是空间素养的核心成分。研究表明，空间思维作为一种渗透力极强的思维形式，对于许多重大的科学发现，对于日常生活、职业工作以及学生的多学科学习均起着重要作用。因此，近年来美国教育界和科学界特别强调，在幼儿园和中小学教育阶段，就应该注重空间思维的培养。
地理作为一门探究空间秩序的科学，在培养学生的空间思维方面有着独到的价值，所以，在这方面，它应该承担更大的责任和义务。但在日常的地理教学中，教师对利用地理空间要素发展学生空间思维的价值缺乏应有的认识，很少有意识地、有针对性地思考“如何”利用地理空间要素发展学生空间思维的问题，这就在一定程度上埋没了这些教学内容所蕴涵的对于学生发展的价值。因此，探讨“如何有效利用地理空间要素发展学生空间思维的内在规律、提升学生的地理素养”的问题，是一个既能体现学科教学特点，又具有理论和实践意义的课题。
一、地理空间要素
地表上具有有机联系的各个地理要素相互作用形成了地理空间。地理空间强调空间中事物的地理位置和事物之间的距离关系。因此与一般意义上的空间要素不同，地理学更关注空间形状、空间大小、方位和距离等空间要素。
(一)空间形状
在基础地理教育阶段，学生所要认识的“形状”这一空间要素主要涉及区域轮廓、空间排列状态两大类内容。
区域轮廓是一个区域所具有的轮廓特征。世界上每一个区域，大到一个大洲、大洋，小到一个湖泊、一条河流，都有一定的轮廓特征。
空间排列状态是指地理事物和现象在地球表层呈现的空间排布、有序的方位顺序等分布状态，在空间上都呈现出一定的“形状”。例如，中国地形的骨架——山脉的分布呈网格状排列状态、澳大利亚气候带呈半环状分布的形态、城市的星型结构等均属此类。
(二)空间大小
先请读者思考几个看上去似乎不是问题的问题：为什么学习大洲、国家以及一些区域的时候，要认识其面积的大小？为什么学习某些地理事物的分布时，要关注其空间展开的范围的大小或宽窄？为什么有的地理事物要从全球的角度去加以认识，有的要放到“地方”的角度加以阐释？
以上问题都涉及“空间大小”这一问题。在基础地理教育阶段，学生学习地理时所接触的有关地理空间的大小的内容主要涉及以下两个方面。一是区域尺度的大小，一般有大、中、小三种尺度的划分。大尺度区域指全球或全大陆范围，中尺度指国家或大地区范围，小尺度指局部地区。学生学习地理主要接触全球规模，大洋、大洲、国家和地方等这些尺度层次。二是地理事物和现象展开的空间范围的大小、宽窄。例如，欧洲西部海洋性气候与北美洲海洋性气候的展开范围的大小、宽窄有着鲜明的差异。
(三)方位
方位主要指地理空间的位置关系、关注方向、邻接关系、所处部位等内容。在地理学习中经常要正确说明方位或结合方位阐释地理问题。说明方位首要的是要确定表征地理事物方位(位置)的参照物，其次要借助与方位有关的词汇，例如，地球上的八个方位(东、西、南、北、东北、西北、东南、西南)；在……周围；在……附近等进行表述。在阐释地理事物的分布、特征、过程等内容时，通常要结合或借助方位加以说明。
(四)距离
距离是指在空间或时间上相隔。地理虽然也关注时间尺度，但“更持久的视野”是关注地理事物在空间中的基本关系随距离的变化状况。在地理学习中，经常接触的与距离有关的内容主要有两类：一是参考位置的距离差异，如距海洋远近、距经济中心的远近的比较等；二是地理事物和现象随空间距离的增加而衰减的规律，如距离对生产方式、生活方式的影响等。
二、地理空间要素的教学价值分析
在教学有关空间位置、空间分布、空间组合、空间联系等内容时，教师可利用这些空间内容进行相应的教学设计，使空间形状、大小、方位、距离等空间特性在学生的头脑中留下表象，这样做对于形成他们的空间观念、发展其地理空间思维，有着多方面的价值。限于篇幅，本文仅对空间形状和空间大小两个地理空间要素及其价值作深入分析。
(一)空间形状及其教学价值
空间形状的识别对于学生空间思维的发展乃至地理素养的形成具有重要的价值。地理教师对此应有足够的认识。下面，结合地理高考试题中围绕地理空间形状进行命题的案例作具体分析。
[案例1]对区域轮廓这一空间形状要素的考查
例1-1：读图，在下列选项中，各湖泊排序与图序相符的是：
例1-2：下图中反映伊兹密尔气候特征的是( )。简述伊兹密尔的气候特点及该气候类型的分布规律。
要正确解答例1-1中的问题，除了结合各湖泊的经纬度位置进行判断外，很重要的一点就是要看学生对世界著名湖泊的轮廓特征有无清晰的认知。越能准确识别图中湖泊的轮廓特征，对区域的空间定位即解决“它在哪里”的问题就会越准确无误。对于例1-2中的问题，能否准确识别图中的海洋、湖泊的轮廓特征，进而判断出伊兹密尔位于地中海附近，是正确解答该问题的前提。显然，解答这类问题，对区域轮廓(空间形状)的分析判断是准确进行空间定位的基础。
这样的例子还有很多。例如，对国家、地区、世界著名运河、海峡、岛屿、半岛、河流以及气候区、地形区、工业区等形状的考查均属此类。
以上两道高考题目对地理教学有着重要的启示：地理教师要引导学生经常进行区域轮廓的识别，特别应注意对典型地区、热点地区乃至局部地区轮廓形状的识别，力求使学生对地理事物的轮廓特征有一种敏锐的空间观察、想象、分析、推理与抽象概括能力。其教学价值在于：学生掌握区域轮廓的丰富程度，可以从一个侧面反映出学生地理素养水平的高低，特别是根据区域轮廓的特征进行相应的空间定位、空间推理等活动，对学生地理空间思维能力的提升具有重要价值。
[案例2]对空间排列状态的考查
例2-1：下图中，表示理想大陆自然带分布的是：
例2-2：图为世界某大陆地形剖面图，分析判断下列问题。(问题略)
要解答以上问题，对相关地理事物的空间排列状态的识别是其前提条件。地理事物和现象在空间上的分布都会表现出相应的排列状态，并构成一定的空间形状。例如，地球的圈层结构是对全球尺度地理事物的形状归纳，北美洲三大南北纵列带是对区域地形形状的一种归纳，澳大利亚气候呈半环状分布是对区域气候分布形状的一种归纳，等等。要正确解答例21中的问题，需要学生对理想大陆自然带空间排布的形状、各自然带空间延展状态了然于胸。要正确解答例2-2中的问题，需要学生能够识别出如图所示大陆地形呈三个南北纵列带的分布格局、西部山脉平行排列、山脉之间为高原山地这些“形状”特征，在此基础上，借助经纬度才能更准确地判断出该大陆为北美洲大陆。由此可见，对地理事物的空间排列状态的识别与归纳对解答相关问题起着基础性的作用。
以上两题对地理教学的重要启示是：在教学过程中，有意识地选择、编排和设计相关内容对学生进行“形状归纳”的训练，创造机会让学生对地理事物和现象的空间位置关系、空间排列状态进行观察、想象、分析与组合、抽象与概括等空间认知活动，应当成为地理教学的一项重要而经常性的任务。其教学价值在于：有利于培养学生对空间形状的敏感性与觉察力，有利于学生的空间观察、空间分析综合、空间想象力等能力的发展。这种敏感性与觉察力的形成与否，是评价学生地理空间思维发展水平的重要方面，也能够从一个侧面说明学生是否具备一定的地理素养。
(二)空间大小及其教学价值
根据区域尺度大小分析地理事物和现象体现了重要的地理学思想。地理学家认为，地理区域的内部复杂性和差异性是由尺度决定的。地理环境在不同尺度分异规律的作用下，分化为一系列等级和规模不同的区域单位。大尺度分异形成等级高、范围大的区域，在其背景下，中小尺度的分异又形成级别渐低、范围渐小的区域，使地球表面形成一个由多级区域单位构成的复杂的镶嵌体系。
以认识区域为例，由于观察的尺度不同，实际区域空间结构的类型也不同。例如一个城市，若从宏观尺度考虑，它往往被视为一个点；而若从较小的空间尺度观察，它则表现为不同功能区组成的空间，其内部又有空间结构，如扇形结构、星形结构等。再如，从不同空间尺度考察城市的地理位置，可以得出概括性不同的结论。例如上海，若从大位置角度分析，可以得出如下结论：上海位于我国南北海岸线的中点以及长江的出口处，对内它是广阔富饶的长江流域以至更大地域的门户，对外它是我国大陆向东最接近太平洋世界贸易要道的城市。若从中位置角度分析，可以得到这样的认识：上海位于长江三角洲的东南端和太湖流域的下游，整个长江三角洲平原，特别是太湖流域都是上海的腹地。若从小位置角度考察，上海则位于黄浦江和吴淞江的交汇处。由此可见，“改变分析的空间尺度能提供深入了解地理过程和现象的洞察力，能了解地理过程和现象在不同尺度上是如何相互联系的”。[1]在地理教学过程中，通过改变空间尺度分析地理事物和现象，可使学生逐渐体会到，“改变分析的空间尺度”、划分不同尺度的区域、按“大小”总结地理空间的有序性规律，是认识地球环境复杂性的重要方法。
再者，区域尺度及范围大小的不同，其反映的内容的概括性水平也不同。一般而言，区域尺度及范围越大，反映的规律也越一般，其规律的“普适性”越强；反之，区域尺度及范围越小，反映的规律也越具体，其规律的“普适性”相对较弱。例如，中国地形的网格状空间分布格局，是从全国这一尺度范围着眼的；次一级尺度的新疆地形用“三山夹两盆”加以概括，东北地区山脉的空间排列状态则用“马蹄形”格局来描画。小于中国这一空间尺度的新疆、东北地区的“三山夹两盆”、“马蹄形”，“镶嵌”在中国地形的网格状这一大格局之中。它说明，全国范围网格状地形格局是分析总结各区域地形的背景和依据，各区域地形所呈现的特征是全国地形的网格状空间分布格局的具体化和细化。
地理事物和现象展开的空间范围的大小、宽窄，是指地理事物在地球表层所占空间面积比重大小、空间延展广狭程度。例如，地中海气候分布于南北纬30°～40°之间的范围内，但拿这一分布规律对照地中海气候在各洲的分布区，就会发现，它们所跨纬度幅度互有差异。教师如果可以引导学生关注此类内容，则可有效提升学生对空间尺度的大小、某一地理事物和现象在特定区域所占比重大小，以及某一地理事物和现象在不同区域展开范围的大小、宽窄等差异的敏感性，这实际上是教给了学生提出和发现地理问题的一个重要视角。例如，如果学生对地中海气候超出或略小于南北纬30°～40°这个纬度范围的现象有其敏感性，就更有可能提出“为什么某一地区的地中海气候超出或略小于这个纬度范围？”这类地理问题。
三、着眼学生空间思维发展的地理空间要素教学设计策略
(一)空间形状教学应达到的目标与策略
1.区域轮廓的教学
区域轮廓教学应力图达到“形成对地理事物轮廓特征的敏感性”这一目标。要达到这样的教学目标，应从如下三个方面着手：一是要使学生在头脑中积累一定数量的区域轮廓的“脑中地图”；二是训练学生快速准确识别各种区域轮廓的觉察力；三是使学生形成观察、想象区域轮廓特征的习惯。为此，教师在教学过程中可采用如下教学策略：
一是注意区域轮廓的分类观察训练。例如，将世界著名湖泊作为一个类别，观察湖泊轮廓的典型特征；将世界主要海峡作为一个类别，观察它们各自的典型特征等。
二是注重对区域轮廓进行“形象加工”。例如，将日本的北海道、本州、四国、九州四大岛分别加工成“鱼”、“海豹”、“兔”、“人的头像”等形象。
三是注意运用多媒体，形象、动态地呈现区域轮廓，以便于学生观察。
2.空间排列状态的教学
空间排列状态的教学，其目标应定位于“形成对地理事物空间排列状态的敏感性和觉察力”。要达到这一教学目标，应从如下三方面着手：一是使学生善于运用分解和组合的方式识别空间排列状态，想象和概括出其“形状”特征；二是使学生能够按照不同参照系对空间排列状态加以抽象概括；三是使学生形成观察、想象空间排列状态的习惯。为此，教学过程中可采用如下教学策略：
一是采用以任务驱动为核心的地图与略图观察和探究策略。例如，教师绘出中国轮廓略图，引导学生找出东西走向、西北—东南走向、近似东西走向、南北走向的主要山脉，并填在略图上。教师再添加东西走向的燕山山脉和大别山山脉。让学生将北、中、南三列山脉连接起来，其他走向的山脉也按列连接起来。然后让学生观察辨识：构成我国地形骨架的山脉，大致呈现怎样的格局？
二是运用多媒体形象与动态地呈现空间排列状态。例如，将上例中教师的绘图过程以动画的形式加以展示。
三是教给学生借助不同的“参照系”归纳与表述空间排列状态的方法。所谓“参照系”，是为了抽象概括和表述地理空间排列状态的有序性而被选作参考的地理事物，通常包括经纬度、空间方位、相对位置、人为划定的地理界线等。例如，非洲气候“以赤道为轴南北对称分布”的排列状态、大陆自然带的温度地带性规律是以纬度为参照概括得出的结论；“北美洲地形分为东、西、中三个南北纵列带”的概括性结论是以方位为参照得出的；“中国人口东部人口稠密西部人口稀少”的结论是以“黑河—腾冲线”这条人为划定的界线为参照得出的。教给学生借助不同的“参照系”归纳与表述空间排列状态，就是让学生学会运用这样的参照系去发现和总结“空间有序性”规律。
四是采用画图、识图和组合图的策略。
画图。让学生经常做这样的练习：根据地图、图表、文字表述等所反映的已有表象或将想象中的空间格局正确地画出相应的图形。例如，根据文字描述画出东南亚“十字路口的位置”；根据有关北美洲三个南北纵列带的文字描述，绘出其分布略图；根据非洲气候分布图，绘出其分布模式图；等等。
识图。让学生根据地图、图表、文字表述等所反映的已有表象想象出客观事物的空间形式、空间关系与空间格局。重视培养从景观图中提取信息和分析问题的能力。例如，读中国山脉分布图想象并概括出山脉分布的网格状格局；读澳大利亚气候分布图想象并概括出其半环状空间排列状态；等等。
组合图。能够将地理事物在不同区域空间的分布加以综合，想象和概括出其一般分布规律。例如，地中海气候在地中海沿岸、非洲南端、澳大利亚西南部、南美洲智利中部、美国加利福尼亚地区均有分布，学生能够将这些信息在头脑中加以综合，想象并概括出其分布在南北纬30°～40°的大陆西岸的一般规律。
(二)空间大小教学应达到的目标与策略
进行有关地理空间大小内容的学习，应着眼达成如下教学目标：
其一：致力于使学生形成对某一地理事物和现象在特定区域所占面积比重大小的敏感性。
其二：致力于使学生形成对某一地理事物和现象展开范围的大小、宽窄等差异的敏感性。
其三：致力于使学生懂得划分不同尺度的区域是认识地理环境复杂性的一种方法，使学生初步学会按空间“大小”总结地理空间规律，学会从尺度大小的角度分析概括区域的整体性，使学生体会改变分析的空间尺度对于提高自己深入了解地理过程和现象洞察力的积极作用。
体现空间大小所蕴涵的对于学生空间思维发展的价值，是进行有关空间大小这一类地理学习内容的基本教学策略。其教学设计和实施的基本方向是：怎样增强学生对地理事物和现象在特定区域所占面积比重的大小，地理事物和现象在不同区域展开范围的大小、宽窄等差异的敏感性？如何教给学生按空间“大小”总结地理空间规律的方法？其中，提出引导性问题或认识任务是体现上述目标与设计方向的重要策略。下面通过案例来分析其具体运用。
[案例3]设计有助于提高学生对地理事物和现象展开范围的大小、宽窄差异的敏感性的引导性问题
例3-1：图中两阴影区域面积不同，试从地形、洋流两方面对此现象作出解释。
例3-2：下图中，自然带E面积广大，并一直延伸到大陆西岸，其成因主要是____(多项选择)
A.受副热带高气压控制 B.受东北信风影响 C.地势平缓 D.西岸有寒流流经
例3-1和例3-2实际上涉及两个设问角度：一是同类地理事物在不同区域的展开范围互有差异，二是同一区域某一类型所占面积明显较大或明显较小。角度虽然不同，但都力图达到同一目标：即增强学生在地理事物和现象展开范围的大小、宽窄差异等方面的敏感性，教给学生地理学的基本思想、方法，提供给学生提出和发现地理问题的重要视角。
[案例4]让学生体会划分不同尺度的区域是认识地理环境复杂性的一种方法
学习课题：北美洲地形特点
教学设计：
第一步，将尺度大的区域划分为次一级区域。读分层设色地形图，提出观察性问题，引导学生根据海拔、地形类型构成将北美洲分成西、中、东三大地形单元。这样，将大洲这一尺度的区域划分为三个次一级区域(地形单元)。
第二步，对次一级区域分别加以认识。读分层设色地形图，分别分析得出西部科迪勒拉山系是由一系列平行山脉组成，山脉之间为高原和盆地、多火山和地震；中部大平原地势平坦、纵贯南北；东部高原和山地地势低矮的结论。
第三步，综合、概括区域地形的总体特征。引导学生在分析的基础上得出北美洲地形呈三个南北纵列带的结论。
上述教学设计的关键在于要使学生得到如下体验：复杂的区域地形，通过将空间尺度大的大洲划分为次一级三大地形单元(区域)，然后分别加以认识，这样做，让似乎复杂的北美洲地形变得有“秩序”了，自己的思维也有条理和有“节奏”了。在经历多次类似的体验之后，学生最终能够体会到“改变分析的空间尺度对于提高自己深入了解地理过程和现象的洞察力”确有积极作用，进而能够有意识地将这种方法运用于新的认识情境当中。
总之，有效利用地理空间要素，是一条促进学生空间思维发展、提升学生的地理素养的切实可行的教学“技术路线”。地理教师应努力从地理学科的视角、用教学的眼光审视地理空间要素，挖掘其蕴涵的教学价值，探索其教学的内在规律，致力于使学生受到高质量的地理教育。