基于认知过程的中学生地理空间能力测度研究
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作者:朱菊萍
摘 要：通过理论建构、实证分析等过程开发中学生地理空间能力、空间认知能力及主要认知因素测量工具，并利用信度、效度检验结果良好的测量工具在南通市启秀中学初二年级施测。结果发现：学生地理空间能力与空间认知能力及所包含的感知、记忆、思维等认知因素均呈显著相关关系，但影响强度不同。因此，可以充分利用认知规律，在地理教学中渗透空间认知能力及相关认知因素的理念与方法来提升学生地理空间能力。
关键词：地理空间能力;认知规律;空间感知;空间记忆;空间思维
《地理国际宪章（2016）》指出：地理是一门以位置和区域知识为基础的学科。位置是生活中的一个关键因素，关注空间分异的地理为日常生活提供了一个非常实际且有用的视角[1]。这表明地理空间能力是地理学科的基本能力，地理空间认知能力的高低一定程度上制约着中学生地理学习的效果和教师开展地理教学的进程。而地理学习同认知紧密联系，地理学习过程是由感觉、知觉、思维、想象、记忆等方面组成的认知过程，地理认知活动是后续学习活动的基础和前提。可以说，从认知角度对中学生地理空间能力进行系统的研究和探讨是地理教育教学领域的一项具有重要理论与实践价值的研究课题。
一、研究方法
本研究在梳理分析有关地理空间能力及空间认知能力及相关认知因素文献等资料基础上，构建并开发地理空间能力、空间认知能力及认知因素评价指标体系;然后使用量表获取数据资料，并对资料进行综合处理和统计，分析地理空间能力与空间认知能力及认知因素的相关性及相关强度等，筛选出与中学生地理空间能力高相关的认知因素，并运用相关认知规律有重点地改善并加强这些关键认知因素以促进学生地理空间能力发展。
1.地理空间能力内涵及其测量
空间能力是地理学科的核心能力之一。地球表面的地理现象、地理事件、地理过程，统统发生在以地理空间为背景的基础上[2]。地理学研究空间更关注空间形状、大小、方位和距离等要素[3]。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，地理空间能力既具有一般空间能力的特征，又具有地理学科的独特性。概括地说，地理空间能力是建立在一般空间能力之上，对地理事象等进行认知活动，从而在头脑中形成它们的空间形象，并在此基础上进行分析地理事象的空间位置、形状、空间分布、相互关系及其动态变化的能力。
目前，有关空间能力的测试已较成熟，但是比较系统全面的地理空间能力测试工具尚未形成。在研究地理空间能力内涵的基础上，按照相关性、一致性、定义清晰准确等原则，结合国内外关于地理空间能力测量的相关理论研究和中学生实际情况进行综合分析，访谈数名有经验的中学地理教师及地理教学论专家，利用理论和实际相结合的编制策略，初步建立中学生地理空间能力评价指标体系，使用量表对被试学生进行测试，进而对量表内容及测验条目进行反复调整和修订，直至定稿。
量表主要包括3个一级指标和6个二级指标。一级指标中，地理空间形态能力主要是指初步观察地理事象等的能力;地理空间定位能力是指个体从不同角度去观察地理事象，并对其进行空间位置判定等，这种能力同空间感知与空间思维等密切相关;而地理空间关系能力主要指个体利用“心象地图”去快速综合地解决地理问题的能力，同空间记忆中的空间表象能力等有关。“心象地图”是驻留在记忆中的关于实体世界与空间特征的印象式表达，它是空间认知的结果[4]。综上所述，地理空间能力量表主要从地理学标准出发，较系统地测量了与地理空间能力密切相关的内容，进而实现对地理空间能力的初步评价。具体内容如表1所示。
从题目设计到试测修订，最后确定的中学生地理空间能力测量表包含3个维度，6个分测验，38 个测题。关于测量条目均采用 0/1 计分法。各分测验答对条目得分总和即该分测验原始分，然后对原始分进行数据标准化处理。
对“中学生地理空间能力测量表（GSCS）”（以下简称GSCS）进行信效度检验表明，量表内部一致性较好，具有较好的测量信效度，基本能够反映出不同被试样本在地理空间能力上的不同水平，在评价意义上是有价值的，基本达成了原命题计划。
2.空间认知能力及认知因素测量
概括地说，认知过程是人由现象到本质地反映客观事物特征与内在联系的心理活动，主要包括感知、记忆、思维和想象等内部过程[5]。而空间认知（ Spatial cognition ）是研究处理空间信息过程的科学。空间认知研究人类怎样认识空间环境中的物体、现象的空间位置、空间分布、相互关系，以及它们的变化和规律。空间认知的过程主要包括：感知过程，表象过程，记忆过程和思维过程等。对地理空间的认知作为认知科学和地理科学的交叉部分，需进行基于地理空间相关问题的特化研究。有研究者认为基于地图的地理空间认知研究是地理空间能力的重要内容，对地图使用者来说，其地图空间认知过程与客观世界认知过程是相同的。
物体的空间特性（形状、大小、远近、深度、方向等）直接作用于人的感觉器官或者通过语言、文字描述和图形示意等形式间接作用于感觉器官，经过大脑的综合反映产生知觉，再通过记忆、想象、思维等心理过程，可以获得对直接客体的全面而深刻的認识以及间接客体在头脑中的再现形象，甚至创造出新的形象。总的来说，空间认知过程主要包括空间感知、空间记忆、空间思维等。其中，空间感知是人类对空间环境认知的基础。而空间记忆则主要指在人脑中保持对感知过的空间事象具体形象或外部特征的记忆，一般具有直观性，有助于形成空间表象。另外，记忆能够使学生形成一定的地理空间观念，积累地理表象。空间记忆过程一定程度上涵盖了空间表象过程。而地理空间思维可以具体划分为具体的因子，如空间想象能力、空间分析能力等。综合考虑上述内容，本文把空间认知过程中包含的空间感知、空间记忆、空间思维等作为影响学生地理空间能力发展主要的认知因素考查对象（表2）。
表2 中学生空间认知能力及认知因素测量内容
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