山東師范大學(xué)人口資源與環(huán)境學(xué)院（250014） 徐志梅

東北師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院（130024） 袁孝亭

地理空間知覺能力及其教學(xué) *

山東師范大學(xué)人口資源與環(huán)境學(xué)院（250014） 徐志梅

東北師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院（130024） 袁孝亭

地理空間知覺是許多地理學(xué)習(xí)活動(dòng)的重要成分。最近國內(nèi)外地理課程都將空間知覺列為重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。我國地理課程標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)調(diào)提供與學(xué)生生活情境相關(guān)聯(lián)的問題，以幫助學(xué)生進(jìn)行地理意義的建構(gòu)與知識(shí)的運(yùn)用，反映了當(dāng)前地理教學(xué)的趨勢(shì)。因此，地理空間知覺不應(yīng)只是簡單的圖形辨識(shí)或高度抽象的轉(zhuǎn)換能力，而應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)與生活經(jīng)驗(yàn)上的統(tǒng)整與連結(jié)。

在理念上，地理空間知覺漸漸成為地理學(xué)習(xí)活動(dòng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，視覺思維能力和推理能力要透過設(shè)計(jì)合適的地理課程才能循序發(fā)展。然而實(shí)際上，地理空間知覺通常是地理課程中被忽略的內(nèi)容。地理空間知覺與地理空間認(rèn)知和選擇有關(guān)，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠通過地理空間感知獲取地理事物形狀、性質(zhì)知識(shí)及對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的空間感知，形成對(duì)自身所在空間與自身周圍空間中各事物之間關(guān)系綜合理解。由此，地理空間知覺能力的研究對(duì)于地理教學(xué)具有重要的意義。

一、地理空間知覺能力的內(nèi)涵

知覺是對(duì)感覺信息的組織和解釋，即獲得感覺信息意義的過程。通過空間知覺可以將某一形象從背景中分離出來，就像在人群中發(fā)現(xiàn)某人，再如從X-rays中發(fā)現(xiàn)腦腫瘤。地理空間知覺能力是指將地理事物從地理空間中區(qū)分出來，獲取其位置信息，并對(duì)其分布、排列、格局進(jìn)行覺察的能力，也包括透過地理特征感知地理問題的能力。如在地質(zhì)構(gòu)造剖面圖中發(fā)現(xiàn)含油層的存在，在等高線地形圖中覺察小河流向等。在這里要強(qiáng)調(diào)的是地理空間知覺不僅是對(duì)地理事物位置、大小、形狀、方位等外部特征的知覺，也包括在對(duì)外部特征、屬性知覺的基礎(chǔ)上的地理空間關(guān)系的知覺。地理空間知覺是空間思維的基礎(chǔ)，是進(jìn)行空間思維的材料，是獲取地理事物空間意義的方式。如在二維地圖中可以感知距離、角度、方向、順序、位置、秩序、連接，可以通過界線、密度、分散、形狀、格局、面積來理解事物的空間結(jié)構(gòu)。在三維圖形中，可以認(rèn)識(shí)坡度、梯度、峰頂、谷、鞍部等。

二、地理空間知覺能力的構(gòu)成要素

地理空間知覺能力是個(gè)體與環(huán)境的交流，能夠使個(gè)體獲得有關(guān)環(huán)境的認(rèn)知，要理解地理空間知覺能力首先需要對(duì)此進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆诸悾缓蟛拍軐?duì)其進(jìn)行更加深入和確切的了解。地理知覺空間能力分類對(duì)于教師的教學(xué)和課程的貫徹、教學(xué)方法和策略的制定、教學(xué)評(píng)估測(cè)量等方面的實(shí)行具有重要的意義。可以為教師將地理空間知覺能力納入地理教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中去提供實(shí)踐工具，使教師自覺地以更加清晰、系統(tǒng)的方式進(jìn)行地理空間能力的教學(xué)。

1. 地理空間要素知覺與地理空間內(nèi)容知覺

地理空間知覺能力是利用空間感知、空間視覺及心像來解決個(gè)人所處空間問題的地理能力，包括對(duì)物體的直觀的感知及關(guān)系判斷、空間位置及空間關(guān)系的知覺。因此，從這一概念出發(fā)，我們可以將地理空間知覺能力分為地理空間要素知覺能力和地理空間內(nèi)容知覺能力。

地理空間要素知覺能力是學(xué)生對(duì)單一的地理要素空間特征和性質(zhì)的知覺能力，包括地理空間形狀知覺、地理空間大小知覺、地理空間方位知覺、地理空間距離知覺。地理空間要素知覺能力是學(xué)生對(duì)地理事物一種簡單的、直接的、具體的、形象的“直觀的感覺”，該類地理空間知覺是建構(gòu)地理空間內(nèi)容知覺的單元和基礎(chǔ)。比如地質(zhì)剖面圖的判讀，學(xué)生首先要根據(jù)大腦中保持的地質(zhì)構(gòu)造的形象，并抑制與當(dāng)前任務(wù)無關(guān)的信息，從圖形中尋找鑲嵌在復(fù)雜的整體圖中的某種圖形，判斷是褶皺還是斷層。如果是褶皺，接著感知圖形彎曲的方向，知覺是向斜還是背斜。如果是傾斜巖層同時(shí)要知覺其傾角，發(fā)現(xiàn)巖層的水平面。

地理空間內(nèi)容是由地理空間要素組成的，是要素之間關(guān)系的功能組合或者是要素與屬性之間關(guān)系組合，是地表空間形式和空間關(guān)系的展現(xiàn)。地理空間內(nèi)容知覺是學(xué)生對(duì)多個(gè)要素之間關(guān)系的功能組合或者要素與屬性之間關(guān)系組合特征和性質(zhì)的知覺能力。包括地理空間位置知覺能力、地理空間分布知覺能力、地理空間格局知覺能力。地理教學(xué)中除要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)單一要素進(jìn)行“直觀的感覺”外，還要在此基礎(chǔ)上幫助學(xué)生通過透視、改變形狀大小、方向等方法建立學(xué)生的地理空間內(nèi)容知覺能力。比如“世界上陸地和海洋”一節(jié)的教學(xué)，可以通過“世界的陸地和海洋圖”首先從全球視角知覺海陸分布，明確世界上陸地和海洋的分布不均勻，70%是陸地，30%是水體；再從半球尺度視角知覺海陸分布，懂得南北半球海洋和陸地的不均勻分布；然后知覺海陸分布空間格局是南半球更多的是水，北半球更多的是陸地；在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步探討格局成因，分析格局意義，研究格局變化，并進(jìn)行格局特征邏輯操作。

因此，在地理基礎(chǔ)教育階段，培養(yǎng)學(xué)生具備地理空間要素知覺能力和地理空間內(nèi)容知覺能力，是地理教學(xué)應(yīng)當(dāng)把握的重要方面之一。地理教師要注重地理空間內(nèi)容知覺能力的滲透和培養(yǎng)，要引導(dǎo)學(xué)生通過地圖、圖表等，對(duì)地理空間要素和地理空間內(nèi)容進(jìn)行知覺，并在此基礎(chǔ)上形成對(duì)其特征、規(guī)律、成因、功能、差異、聯(lián)系、變化等方面的認(rèn)識(shí)，達(dá)到有目的、分階段、有層次的綜合性認(rèn)知。

2. 地理空間環(huán)境知覺與地理圖形知覺

地理空間分為具體空間和抽象空間。具體空間是指地球的實(shí)際表面，對(duì)于這一空間的感知是人們?cè)诃h(huán)境中對(duì)有關(guān)周圍世界的自然地理現(xiàn)象和人文地理現(xiàn)象及其關(guān)系的親身實(shí)踐和體驗(yàn)，通過視覺、觸覺和運(yùn)動(dòng)直接與環(huán)境發(fā)生相互作用，通過知覺系統(tǒng)輸入大腦，在心里形成關(guān)于環(huán)境的體驗(yàn)。而抽象空間則是概念化了的一維、二維和三維空間，由點(diǎn)、線、面來表達(dá)，是對(duì)具體空間的簡化、抽象和模擬，人們通過地圖、圖表等空間表征來表達(dá)有關(guān)空間的知識(shí)，對(duì)具體空間進(jìn)行簡化、抽象和模擬。因此，從個(gè)體對(duì)于地理空間的知覺來看，應(yīng)當(dāng)包括對(duì)于環(huán)境的知覺和對(duì)于圖畫式空間的知覺。環(huán)境知覺通過身體活動(dòng)與環(huán)境進(jìn)行接觸和互動(dòng)，獲得有關(guān)對(duì)環(huán)境空間的知覺，這是地理空間信息到達(dá)心智的最初也是最基本的方式。圖畫式知覺即圖形知覺，是在視覺等感官的基礎(chǔ)上，透過視覺經(jīng)驗(yàn)對(duì)地圖、圖形、圖表等符號(hào)系統(tǒng)所示空間要素、特性等方面的感知。

（1）地理空間環(huán)境知覺

從上面的分析我們知道，地理空間環(huán)境知覺是對(duì)于其所處環(huán)境空間的直接體驗(yàn)，它不僅包括對(duì)自然環(huán)境空間的知覺，也包括人們對(duì)人文環(huán)境空間的知覺。地理空間環(huán)境知覺的研究主要在于空間的知覺與評(píng)價(jià)對(duì)認(rèn)識(shí)方式的空間意義。感知者的個(gè)體特征、態(tài)度和價(jià)值對(duì)人類知覺過程，以及認(rèn)知表征和心理地圖的形成都有影響。地理學(xué)中的環(huán)境知覺與心理學(xué)中的環(huán)境知覺有所不同，地理學(xué)中的環(huán)境知覺的概念也包括評(píng)價(jià)的過程，而經(jīng)典的心理學(xué)知覺與刺激相聯(lián)系。環(huán)境知覺關(guān)注對(duì)環(huán)境的理解，與周邊環(huán)境的即時(shí)信息緊密相連。

基于知覺心理，個(gè)體對(duì)于環(huán)境的知覺過程為：個(gè)體接受信息或刺激，經(jīng)由他或她的知覺——經(jīng)過一個(gè)選擇過程——經(jīng)它們與已有的基于先前知覺或行為的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)相比較和聯(lián)接。信息處理過程形成現(xiàn)實(shí)心理地圖，心理地圖反過來又影響個(gè)體決策。因此，感知不僅僅是輸入和反饋的結(jié)果，而是與先前的學(xué)習(xí)與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的整個(gè)環(huán)境知覺過程，象被知覺地理學(xué)所理解的那樣，包括吸收、刺激、選擇和過濾過程和解釋。知覺高度個(gè)體性，然而，人們認(rèn)為社會(huì)或群體部分地具有相同的知覺。人們通過對(duì)環(huán)境的知覺形成對(duì)環(huán)境的認(rèn)知表征，并不斷地通過新輸入的信息和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修改，從而不斷的豐富和完善。

地理行為方式一般分析人類行為“如何”和“為什么”，以及對(duì)環(huán)境的個(gè)體解釋和意義歸屬，即這知識(shí)是如何獲得的、處理的，以及是什么在影響行為。人們一般認(rèn)為地理行為方式與環(huán)境知覺相關(guān)聯(lián)。在地理空間環(huán)境背景中，個(gè)體和社會(huì)組織通過知覺獲取其環(huán)境知識(shí)，這一知識(shí)又對(duì)個(gè)體對(duì)環(huán)境的態(tài)度和行為產(chǎn)生影響，因此，通過環(huán)境知覺，個(gè)體不僅反映或回答其環(huán)境，而且可能也會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的行為。由此，個(gè)體和團(tuán)體的行動(dòng)是基于他們?nèi)绾慰创麄兊沫h(huán)境。Brookfield認(rèn)為，在環(huán)境中決策的做出是基于人們對(duì)環(huán)境的知覺（即所知覺的環(huán)境）而不是真實(shí)的環(huán)境；另一方面，決策行動(dòng)的結(jié)果卻展示在真實(shí)的環(huán)境中，知覺環(huán)境與真實(shí)環(huán)境的對(duì)比表明，行為者對(duì)其環(huán)境特有的知覺會(huì)激勵(lì)和促進(jìn)他們進(jìn)一步的決策和行動(dòng)。

（2）地理圖形知覺

地理圖形表征在地理教學(xué)、學(xué)習(xí)和理解方面的重要性已經(jīng)被廣泛認(rèn)同，地理課程經(jīng)常運(yùn)用各種圖形來處理、分析和交流地理信息。根據(jù)圖形所表達(dá)的信息，我們可以把地理圖形分為兩大類，即表征空間數(shù)據(jù)信息的各種統(tǒng)計(jì)圖形和表征空間屬性信息的地圖和地形圖等。地理教學(xué)中，運(yùn)用各種圖形對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)據(jù)和屬性分析和表征能力培養(yǎng)，是地理教學(xué)的重要任務(wù)之一。

對(duì)地理圖形進(jìn)行分析和表征的科學(xué)基礎(chǔ)是對(duì)地理圖形信息進(jìn)行視覺解碼，從圖形中提出信息，即地理圖形知覺。我們將如何使數(shù)據(jù)和信息僅僅通過視覺解碼過程來實(shí)現(xiàn)對(duì)圖形的理解，從圖形中獲取信息，完成涉及讀圖的特定任務(wù)的過程稱之為圖形知覺。圖形知覺可以通過解碼技術(shù)對(duì)地理信息進(jìn)行準(zhǔn)確、有效的知覺，是進(jìn)行地理圖形教學(xué)的關(guān)鍵。

作為分析數(shù)據(jù)和信息交流的科學(xué)工具，圖形被繪制時(shí)，大量的、各種類型的信息會(huì)通過位置、形狀、符號(hào)、大小、顏色等被編碼。當(dāng)人們觀察圖形時(shí)，圖中的信息通過知覺系統(tǒng)被視覺化解碼，從而從圖中提取信息。Bertin在“圖形符號(hào)學(xué)”中指出，圖形知覺方法對(duì)要執(zhí)行的圖形任務(wù)包括同類項(xiàng)目分類、區(qū)分不同的項(xiàng)目、對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行排序、觀察比例或確定大小有著重要的意義。[1]Cleveland 和Mcgill對(duì)圖形知覺進(jìn)行了廣泛的研究，認(rèn)為在進(jìn)行圖形知覺過程中主要有以下十個(gè)方面的基本圖形知覺任務(wù)，即角度、面積、色彩色調(diào)、色彩飽和度、密度、長度、同一標(biāo)尺位置、不同標(biāo)尺位置、傾斜度和體積。[2]

三、地理圖形空間知覺過程

任何一項(xiàng)復(fù)雜的地理任務(wù)都是從地理空間知覺開始的，可以說地理空間知覺是對(duì)世界的空間特點(diǎn)的區(qū)分和解碼，是進(jìn)行地理空間思維和空間想象的基礎(chǔ)。對(duì)于地理空間知覺感知，在地理教學(xué)中我們更關(guān)注地理圖形的知覺，地理圖形知覺過程分析可以更好地理解視覺知覺和視覺信息處理，從而認(rèn)識(shí)人們是如何進(jìn)行圖形知覺有關(guān)思考的。

地理圖形知覺過程可以分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是基本圖形信息解碼階段，也叫前注意階段；第二個(gè)階段是目標(biāo)辨識(shí)階段。通過這兩個(gè)階段對(duì)圖形信息的處理分析，使觀察者解釋和理解圖形。階段一是早期對(duì)顏色、紋理、形狀等特性的掃描，這種掃描是并行的，屬于低水平知覺階段，這一過程是自動(dòng)發(fā)生的，并且較為迅速，信息是短暫的，不需要太多的知覺努力便可以提取許多信息。從地理空間知覺類型來看，這一階段主要是對(duì)地理空間要素，包括輪廓、形狀、大小、方向等地理空間要素的知覺。

目標(biāo)辨識(shí)階段是一個(gè)更廣泛的過程，我們會(huì)自覺地考慮圖表的特定方面，這一階段是按順序進(jìn)行的、具有目標(biāo)導(dǎo)向性，主要是對(duì)空間布局和空間關(guān)系等地理空間內(nèi)容的知覺。這一階段是在地理空間要素進(jìn)行知覺的基礎(chǔ)上，通過特征知覺對(duì)要素進(jìn)行分組，對(duì)多個(gè)要素之間關(guān)系進(jìn)行功能組合，或者要素與屬性之間關(guān)系組合特征和性質(zhì)進(jìn)行知覺。這一階段的特點(diǎn)是單行處理，速度慢，有工作記憶和長期記憶參與，大腦中已有圖形知覺信息和方法可以被用來處理圖形信息。

從學(xué)生感知過程中的認(rèn)知心理狀態(tài)來看，對(duì)于某一圖形的空間感知主要經(jīng)歷以下過程：

首先，辨認(rèn)輪廓。在復(fù)雜的圖形背景中，在大腦中已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，有意識(shí)地從背景中分辯出各種地理事物的輪廓，即將某一事物從整體中分解出來，并與其他的地理事物區(qū)分開來。如看地圖要分清哪是河流、山脈、海洋、陸地等。

第二，認(rèn)識(shí)形狀。在對(duì)地理空間輪廓感知的基礎(chǔ)上，對(duì)區(qū)域輪廓形狀、地理事物空間形態(tài)和空間形式進(jìn)行觀察與識(shí)別。對(duì)空間形狀進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確、迅速知覺，是辨識(shí)地理事物、劃分地理事物類型、分析地理特征和確定地理空間位置的基礎(chǔ)。

第三，估計(jì)大小。能夠覺察、辨識(shí)地理空間尺度大小和空間展開范圍的大小、寬窄。對(duì)地理空間大小進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確、迅速知覺，是對(duì)地理事物和現(xiàn)象進(jìn)行等級(jí)劃分、分析地理成因、認(rèn)識(shí)空間關(guān)系、解釋地理現(xiàn)象的基礎(chǔ)和前提。

第四，辨識(shí)方向。定向?qū)τ诒嬲J(rèn)事物是很重要的，如對(duì)字母M和W，b和d的辨識(shí)。地理空間定向?qū)τ诘乩砜臻g判斷也是非常必要的，如在地質(zhì)學(xué)中，可以根據(jù)巖層的彎曲方向判斷地理構(gòu)造類型，從而推斷其產(chǎn)生條件和形成過程。

第五，辨別格局。地理空間格局的辨識(shí)是在以上地理空間要素知覺的基礎(chǔ)上，對(duì)各知覺要素進(jìn)行綜合，對(duì)地理事物和現(xiàn)象的排列、布局、展示及其組合狀況進(jìn)行知覺。地理空間格局不是單一的地理現(xiàn)象，而是由于各種地理要素之間相互作用形成的，其形成與地理空間結(jié)構(gòu)和地理空間過程密切相關(guān)。[3]

第六，辨析結(jié)構(gòu)。我們可以通過界線、密度、分散、形狀、格局、面積來理解地理事物的空間結(jié)構(gòu)。

第七，判斷關(guān)系。這類空間知覺主要關(guān)注地理環(huán)境組成要素的分布、組合和他們之間的空間關(guān)系。包括位置關(guān)系、分布關(guān)系、特征關(guān)系、因果關(guān)系的判斷。表現(xiàn)在地理空間分布上，許多地理事物的分布總是成組出現(xiàn)，如松鼠和橡樹、珊瑚礁和熱帶島嶼往往在一起發(fā)生。

[1] William S. Cleveland, Robert McGIll. Graphical Perception: Theory, Experimentation and Application to the Development of Graphical Methods[J]. Journal of American Statistical Association, 1984(9).

[2] William S. Cleveland, Robert McGill. Graphical Perception and Graphical Methods for Analyzing Scientific Data[J].American Association for the Advancement of Science, 1985(229).

[3] 徐志梅,袁孝亭.地理空間格局知覺能力及其培養(yǎng)[J].地理教學(xué),2010(19).

（責(zé)任編校：戴心雨）

* 資助項(xiàng)目：山東省教改項(xiàng)目：基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的中美高校地理科學(xué)本科課程體系的比較與優(yōu)化研究。