略论地理空间思维

南京师范大学地理科学学院（210046） 龚 倩 赵 媛

现代教学论的一个基本观点是把培养学科独特的思维方式放在学习的首位。地理空间思维是地理学科独特的思维方式之一，空间性是地理学区别于其他学科的一个非常显著的特点，这就要求地理教学应以建立地理空间概念为先导，从地理事物所处的位置、各地理事物之间的相互关系和空间结构等方面去揭示地理环境特征和差异，使学生自觉地从空间的角度看待地理问题、分析地理问题、解决地理问题。惟有如此，才能有效地体现地理教学的学科特点。因此，明确地理空间思维的内涵、特征、组成及其影响因素，对于培养学生地理空间思维能力，更好地实现地理教学目标有着重要的意义。

一、地理空间思维的内涵与特征

思维是人脑对客观事物本质和规律的反映，是人们对客观事物的理性认识过程，是认识的高级阶段。我们生活在三维空间中，在我们看来世界上绝大部分事物及其运动都是三维的。空间思维是与平面思维相对的、与时间思维相呼应的一个概念。心理学家把空间思维归纳概括为：通过具体形象、表象来思考，上升到抽象的一种思维活动。

空间思维的展开基于空间概念的建立。从空间的类型与性质看，空间可分为绝对空间与相对空间、一般空间与地理空间、具体空间与抽象空间、客观空间与主观空间等四组类型[1]。地理空间是地理学的核心概念，它常常作为地理学独特性的一个标志。这主要是因为地球表面的一切地理现象，一切地理事件，一切地理效应，一切地理过程，统统发生在以地理空间为背景的基础上。无论怎样定义地理学，从空间的角度看待一切是地理学的基本科学态度[2]。抽去对地理空间的系统研究，或者不探索地理空间的分布、形式、结构、规律等内涵，其余的有关地理学的理论原则，无一例外地都会失去其存在的意义。全日制义务教育地理课程标准（实验稿）中这样论述：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。

地理空间思维就是对地理事物、地理现象、地理图像的观察、分析、综合、比较、概括、抽象，从而在头脑中创造性地形成它们的空间形象，进行空间位置判定，确定空间分布状态并进行排列、组合，分析它们在空间上进行的物质、能量、信息的传递、交换和交流，比较它们的差异点和共同点，及对它们的空间属性进行多个维度思考的心理过程。地理空间思维具有以下特征：

1.文字图形的转换思辨。即能够把用文字陈述的地理内容在大脑中正确而迅速地转换为图形，形成心理地图。这里所指的图是广义的，包含地图、几何图形、模式图、景观图等。它要求地理空间想象力丰富，基础知识扎实。

2.空间图形的对应思辨。指将同一地理问题置于不同的维度空间图形下比照、辨证思维的能力。这就使得隐含信息变得明晰，思维过程更趋理性，不仅可以避免片面，也可以化难为易地解题。

3.空间动态的联系思辨。即在大脑中以动态的图形表达地理原理、地理规律，或把静态图与动态图联系思考，它是对地理客观事物的高度抽象过程，是地理空间思维较高级形式。

二、地理空间思维的组成

普雷斯顿·詹姆斯曾经用三个问题总结了地理学科的重要特点，分别是：“它是什么样子的？”，“它在哪里？”，“它意味着什么？”。“它是什么样子的”涉及这样一种基本思维过程：怎样去观察并表述那些占有地球空间的事物？在地面上千变万化的现象中，如何去选定要进行观察的地理现象？这样一个通过观察地理事物、现象而在头脑中形成抽象形象的过程就是想象。“它在哪里？”是一个空间定位的问题。包括“从已知的生存空间出发，向哪个方向移动，走了多远？怎样去衡量距离和方向？当到达你视界以外的地方时，又在哪里？”。“它意味着什么？”这一个问题，主要涉及对地理事物结构、相互作用、相互比较以及它发生发展的整个过程的思维。

根据地理学科的这些重要特点，中学生地理空间思维能力的培养主要包括以下几个方面：地理空间形象思维、地理空间定位思维、地理空间结构思维、地理空间相互作用思维、地理空间比较思维、地理空间综合思维。

图1 地理空间思维组成

1.地理空间形象思维。通过对地理空间要素、空间条件的学习及认识，在头脑中创造性地形成地理事物空间形象的心理过程。爱因斯坦这样描述他的思维过程：“我思考问题时，不是用语言进行思考，而是用活动的跳跃的形象进行思考，当这种思考完成以后，我要花很大力气把它们转换成语言。”形象思维是人脑运用形象——意象，通过直觉、类比、联想、想象等形式进行的思维活动。地理形象思维是以地理形象为思维材料，通过感觉——知觉——具象——概象——意象的思维过程，达到反映地理事象的分布，把握地理事象的本质以及发展、变化过程的思维形式[3]。空间意象是一种具有学习能力的具有空间形象感的地理形象化思维模式，它既提供了一种地理信息的组织方式，同时它又为地理信息、知识提供了一种形象化的表达模式。它的形成以对地球表层的知觉映象为基础，但它对于地理思维的重要意义远远超过了地理知觉经验。地理知觉映象不仅是指依靠感官对于地理物质现象的“直接观察方式”所获得的“心理图象”，而且，还包括通过“间接观察方法”对于地理非物质现象研究后所获得的感知，这里的“间接观察方法”是指“另一种传统的较少依赖感性经验而较多地依赖人自身想象的地理学理解方法”（大卫·哈维，1971）。地理知觉映象是对于现实世界中地理现象真实反映的“象（形）”，它是通过地理考察工作产生的，它具有鲜明、生动和完整的特点。空间意象则是一种界于感性认识和理性认识之间的“取象”，它与地理知觉映象的不同在于“象”和“意”的关系上，它更注重“意”，即它具有“由象表意，意从象出”的特点。“意”具体表现在影响空间意象产生的有关地理问题解决的目的、态度和技能上，空间意象首先表现为一种有目的的思维活动，它是建立在地理知识、经验以及解决地理问题的综合技能之上，同时又受到主体的反映社会结构、政治结构和人类发展的“内心世界”的深刻影响，因此，它实质上是一幅存在于人们头脑中的“多维图象”，这里的“多维”是指“目的、态度和技能”。从思维方式上看，意象模式大量运用了联想、启发、类比与推理等思维方法。由此可见，空间意象具有非现实性和形象化的特征。地理思维的过程和结果都表现为某个空间意象，并且这个“意象”在地理思维过程中总是处于变化的状态，随着地理思维对地理问题的现象、规律认识的逐渐深入，空间意象对地理问题的模拟将会逐步接近事物的本质[4]。

2.地理空间定位思维。就是对地理事物、地理现象进行空间位置判定的心理过程。具体来说，地理空间定位思维是在认识地理事物空间位置关系时，运用地图、脑中地图作空间透视，从中获取有价值的信息，得出相关的解释与结论的心理过程。地理位置是地理事物空间性的基本特征，在影响某个地区自然地理环境各要素中，一般把位置因素放在首位，这就要求地理教学传授地理位置知识的同时，高度关注学生地理空间定位思维能力的培养。

3.地理空间结构思维。就是把地理事物、地理要素在空间上分布状态以及进行排列、组合的心理过程。一般地，地理空间结构由点、线、网络和面四个基本要素所组成。地理空间结构中的点是指地理事物在地理空间上集聚而形成的点状分布形态。地理空间内各种规模不等的点相互连接在一起就形成了点的等级体系，这种具有包容性和层次性的空间有序，其形成和表现不是偶然的表面现象，而是由地理环境的空间组织和结构特征所决定的。例如，在一个大河流域内，具有不同等级大小的河流，在其数目与所占据的流域面积上，呈现着一种几何级数的关系，并已成为地貌学家所熟知的一条规律。无数的试验已经证明，河流的数目随着河流等级的增加，呈现几何级数式的减少；而流域面积的大小，则随着河流等级的增加，呈现几何级数式的增加。自然地理学中有这样的例子，人文地理学中也同样可以找出类似的空间等级系统。以一个城市系统为例，它也可以由一个中心位置的等级系列去加以表达。围绕着市镇中心的市场范围，它所占有的面积大小，随着城市等级的增加而呈几何级数式的增加，这就是1933年德国地理学家克瑞斯泰勒所创著名的中心地理论的基本表达方式之一[5]。地理空间结构中的线是指地理事物在地理空间上所呈现出的线状分布形态。而这些线中有一些比较重要的就是轴线。地理空间结构中的网络是由相关的点和线相互连接所形成的。网络是连接空间结构中点与线的载体，网络的意义在于它能够使连接起来的点和线产生出单个点或线所不能完成的功能。网络可以分为单一性网络和综合性网络。地理空间结构中的面是由地理事物在地理空间上所表现出的面状分布状态。地理事物在一定地理空间范围内作较密集的连续分布，也可看作是面。地理空间结构就是由各种点、线、网络和面相互结合在一起构成的。地理学家对地理空间结构的研究有相当一部分被引入中学教材，为了使学生能够掌握这一部分知识，培养学生的地理空间结构思维能力是必要的。

4.地理空间相互作用思维。就是把地理事物、地理要素在空间上进行物质、能量、信息的传递、交换和交流的心理过程。地球上资源的分布是不均匀的。没有—个国家可以全部自给自足。为了交换资源和信息，各地之间建立了运输和交通网络。对空间相互作用的洞察，导致对人类现时通过物资和信息交流以及人口迁移等方式产生的合作行为的了的意念，以及加深对贫穷、财富和人类福利的认识[6]。地理空间相互作用体现于两种形式：一种是地理要素间的相互作用，如土壤与生物间的相互作用。另一种是区域间的相互作用。地表上的任何一个地方都不是孤立地存在。为了保障生产、生活的正常运行，城乡之间、城市之间、城市和区域之间总是不断地进行着物质、能量、人员和信息的交换。不同空间相互作用的结果，形成了各种地域空间格局。

5.地理空间比较思维。就是确定地理事物、地理要素和地理现象在空间上的差异点和共同点的心理过程。地理空间比较是采用比较的方法认识地理特征。如，利用课本中各种景观图、曲线图、示意图进行直接逐项比较，从而得出地理特征。地理空间比较主要包括如下几个方面：第一，地理事物现象或本质的比较。指区域之间某个要素（部门）的全部或部分现象或性质的比较，从比较中找出差异最大的现象或性质作为该要素的区域特征。第二，类型结构的比较。指某要素（部门）的各种类型在本区域内的比重，与其他区域作比较，把比重大小次序或比重最大的类型（成分）作为该要素区域特征。例如，中国地貌特征之一是“地势西高东低呈三级阶梯下降，以山地为主”，就是由海拔高度的空间排列次序和主要形态类型与其他区域比较而得出。第三，状态或过程的比较。指某要素（部门）在本区域的变化状态（或过程）与别的区域作比较，找出特征性状态（过程）的方法。如土壤这一要素的区域特征，常以“某区域土壤形成过程和分布规律”来表示。

6.地理空间综合思维。就是对一定空间上的地理事物和地理现象进行多个维度思考的心理过程。地理空间综合包括这样几个方面：第一，一定空间上自然地理与人文地理的综合。一定地理空间内人类的生产、生活方式，建立在本地区特有的自然地理环境的基础上，自然地理要素与人文地理要素之间存在着紧密的联系。这一方面要求人们根据本地区自然地理特点，“因地制宜、因时制宜”地进行区域开发和区域建设，另一方面自然地理条件对人类生产、生活的影响并不是绝对的。随着科技进步，人类在一定程度上可以对自然地理环境进行改造。第二，系统地理与区域地理的综合。系统地理主要是指高中自然地理和人文地理；区域地理主要指初中世界地理和中国地理。运用系统地理中地理基本原理和规律，来解释区域地理中的地理现象、地理事物以及地理分布，就是系统地理与区域地理的综合。第三，一定空间内各自然地理要素之间的综合。地形、气候、水文、土壤、植被等自然地理要素，构成了区域自然地理环境。在一个特定的地理空间内，各自然地理要素之间存在着紧密的联系。第四，一定地理空间内各人文要素的综合。农业、工业、交通、聚落、商业、金融等人文地理要素，构成了地理区域的人文地理环境，区域内各人文地理要素之间也存在着紧密的联系[7]。

三、地理空间思维的影响因素

学者认为地理空间思维能力受制于三大因素：一是个体本身的形象思维和抽象思维能力；二是个体在进行想象前所积累的知识和已经具有的空间概念；三是将要被定位的这种事物本身的某些时空特征。

第一、二两个因素，既受先天禀赋的制约，也受后天培养的影响，它属于个体本身的因素，也是个体本身素质的体现，是培养空间思维能力的内因，因而教师对其施加的作用很小。第三个因素是外因，是教师发挥其作用的主要方面。在“将要被定位的事物”本身的特征中，对空间思维能力的形成起主导作用的，是事物本身所具备的直观性的大小。它主要决定于事物形体（即所占有的实际空间）的大小和它的客观性与抽象性的之间的“比值”。一般说来，形体的太大（比如高原、大洋）和太小（比如分子、细菌）的事物都不利于空间思维能力的形成；客观事物比抽象事物更容易形成空间思维能力。客观事物本来都是只具有客观性的，是直观的；但太大和太小的事物因其形体大小超出了人的视觉感知范围，其直观性大打折扣，即它同时具有客观性和抽象性。比如分子、细菌，他们本是客观事物，然而由于它们形体太小，除了研究人员，几乎没有人直接感知过它们，因此它很大程度上是抽象的；再如地球、青藏高原，它们客观存在，但因占据的空间远远超出人的视觉感知范围，除了坐上宇宙飞船，谁也无法直观地感知其形状，它同样具有抽象性。因此，当教师在用语言描述两辆汽车相撞的情景时，多数同学都能很顺利完整地想象出这一情境。而同样用语言描述我国东部雨带的活动情形时，能想象出其状况的人少得可怜。究其原因，主要是汽车的形体利于人的感知，而雨带不利于人的感知；汽车具有完全的客观性，雨带既有客观性又有抽象性，且对人而言，其抽象性大于客观性。地理事物大多数都具有这样的特点。这是地理事物有别于其它事物的一个十分重要的特点，也是空间思维能力难于培养的根源之所在。

[1]陆玉麒.中国区域空间结构研究的回顾与展望[J].地理科学进展,2002（5）.

[2]郑冬子,郑惠子.区域的概念[M].天津人民出版社,1997.

[3]钱学森.谈地理科学的内容及研究方法[J].中国地理学会“地理科学”讨论会上的发言,1991.

[4]鲁学军,周成虎,龚建华.论地理空间形象思维——空间意象的发展[J].地理学报,1999（5）.

[5]牛文元.理论地理学[M].商务印书馆,1992.

[6]国际地理联合会地理教育委员会.地理教育国际宪章[J].地理学报,1993,48（4）.

[7]李宗录.地理区域定位和区域综合[J].中学地理教学参考,2004（1）.