高中生地理空间思维测度与培养路径探究

摘 要：地理空间思维是学习地理基础知识的一种重要思维方式，具有显著空间性特征的高中地理教育可以使学生从空间的角度观察地理事象，看待、分析、解决相关地理空间问题。通过编制地理空间思维量表，从“空间模式识别”“空间描述”“形象表示”“空间概念的使用”四个方面对高中生的地理空间思维进行测量，结果显示：高中生地理空间思维总体处于中等水平，具有较大的提升空间；不同年级高中生的地理空间思维存在差异，且呈现出随年级升高而弱化的趋势；文、理科班学生在地理空间思维上差异不明显；男生的地理空间思维显著优于女生。基于上述分析结果，以湘教版高中地理新教材为例，提出“教学内容—教学方法—空间分析—思维测评”四位一体的教学实施路径。

关键词：高中生；地理空间思维；地理教学；实证研究

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2023）10-0009-05

*资助项目：广西师范大学2021年自治区级一流本科课程培育项目“人文地理学”；广西研究生教育创新计划项目“新高考改革背景下民族地区选课走班制的实施现状与对策研究”（XYCSR2022015）。

一、问题的提出

《普通高中地理课程标准（2017年版）》提出要培养学生运用空间—区域的观点认识地理环境的思维和能力［1］。地理空间思维是学生地理空间思维方式的内部化思维过程，对于中学生的地理知识学习有着基础性的作用，《地理学思想史》中认为，地理的三个基本问题是“它在哪”“它是什么样的”以及“它意味着什么”，这实际上就是地理空间思维过程［2］。

地理空间思维的培养对于高中生正确理解并掌握地理基础知识，以及在教学过程中发挥学生的主体作用有着重要意义。但目前国内外对于学生地理空间思维的研究主要集中于地理空间思维内涵的界定、影响地理空间思维的因素、学生地理空间思维的培养策略以及地理空间思维的应用等方面，且多属定性研究，对于学生的地理空间思维现状及特点的实证研究较少，缺乏基于学生地理空间思维培养的教学实施路径设计。因此，本研究旨在通过探究高中生地理空间思维特点，为中学教师提供可借鉴的高中生地理空间思维测评方法和教学实施路径设计思路。

二、研究方法与过程

本研究借鉴了Minsung Kim和Robert Bednarz设计的空间思维习惯量表，简称SHOM（Spatial Habites of Mind Inventory）［3］。该量表是一个可靠且有效的评估工具，用以衡量学生对自身地理空间思维的评估。量表把地理空间思维分为空间模式识别（Pattern recognition）、空间描述（Spatial description）、形象表示（Visualization）和空间概念的使用（Spatial concept use）四个维度。

本研究参照SHOM量表共编制了28道题，其中测评“空间模式识别”“空间描述”“形象表示”“空间概念的使用”的题目分别为6道、6道、8道、8道。量表采用李克特式计分法，1为最低分，5为最高分。

在正式测试前，先将量表随机发放给10名学生作答，对其反馈的“语句结构混乱、部分词语晦涩难懂”等问题，进行了更改并添加名词注释，以求更符合我国国情和学生的阅读习惯。再经反复修订并结合一线地理教师的建议，形成了高中生地理空间思维调查量表。最后，将调查量表发放给广西某示范性普通高中14个班级的学生进行正式测评，其中，高一年级6个班（未分科，3个实验班、3个平行班），高二年级4个班（已分科，1个文科实验班、1个文科平行班，1个理科实验班、1个理科平行班），高三年级4个班（已分科，1个文科实验班、1个文科平行班，1个理科实验班、1个理科平行班）。此次调查共发放779份问卷，回收率为100％，剔除无效问卷后得到742份有效问卷，有效率达95.25％。调查问卷克隆巴赫（Crombach Alpha）信度系数为0.913（表1），效度主要针对KMO值进行检验，结果为0.938（表2），可见调查问卷具有较高的信、效度。

三、研究结果与分析

本研究以“模式识别”“空间描述”“形象表示”和“空间概念的使用”四个维度的平均得分为因变量，分别以性别、年级、班级类型、班级层次为分组变量来测评高中生地理空间思维的群体差异。问卷按随机抽样的要求收集，性别、班级类型、班级层次这三方面的样本总体是独立的，互不影响，且测量的各项均值服从正态分布，因此可以利用spss软件进行两独立样本T检验，而不同年级（年级≥3）的高中生地理空间思维是否存在显著差异，可以通过单因素方差分析进行测评。

1.高中生地理空间思维总体情况

根据表3，各项测量结果呈现正态分布趋势，其中高中学生地理空间思维总体均值为3.28，其他四个维度均值分别为3.42、3.06、3.43、3.18，说明该校高中生地理空间思维处于中等水平。

地理空间思维四个维度得分由高到低依次为：形象表示＞空间模式识别＞空间概念的使用＞空间描述。说明高中生对于地理事象空间的形象表示能力较好，能够用较为形象的语言表示地理空间，对地理事物进行空间描述的能力有待提升。该校学生在“空间概念的使用”这一维度上得分不高，说明学生在高中地理知识的学习过程中对于空间概念的使用较少，这也会导致学生在进行空间描述时用词不当或词语匮乏，从而影响对地理事象的空间描述。

2.高中生地理空间思维性别差异

对数据进行分析得出（表4），男生的空间思维四个维度得分均高于女生，地理空间思维总体t统计量对应的双尾概率P值为0.008，小于显著性水平0.05，因此，认为不同性别的高中生地理空间思维存在统计意义下的显著性差异，其中空间模式识别、空间描述这两个维度的P值也小于0.05，存在显著性差异。

男、女生的地理空间思维总体存在显著差异，其中男生的“空间模式识别”和“空间描述”得分显著高于女生，而在“形象表示”和“空间概念的使用”上两者不存在明显差异。根据这个结果可以看出，男生在识别地理要素空间分布格局以及对地理事物进行空间描述上更具优势。这与大脑的发育有关，男性大脑右半球较发达，拥有较高的单侧化程度，其空间知觉较为敏感，更容易看到事物背后的空间格局，而女性大脑左半球发育早于男性，所以其在语言表达上优于男性［4］。因此，教师在地理空间思维培养的过程中可以根据男女生的思维差异，采取有针对性的培养措施。针对男女学生地理空间思维的不同特点，将其分成男女搭配的小组进行活动，共同完成最近发展区难度之内的地理知识学习，在此过程中男女生之间通过交流，不仅可以促进女生地理空间思维的提升，男生的地理空间思维也能得到提高。

3.高中生地理空间思维年级差异

根据表5，高中不同年级学生的地理空间思维总体情况显著性检验结果为0.021，存在显著性差异，地理空间思维四个维度中只有空间模式识别、形象表示的显著性检验小于0.05，因此，这两个维度在年级上存在显著差异。根据多重比较结果可以看出，高中生地理空间思维总体情况呈现出随年级升高而下降的趋势，其中空间模式识别也是同样的情况。

推究其原因，与人类大脑的发育、中学地理课程内容的设置及长时间处于固定的空间等有关，由于初中地理涉及较多的地理空间要素，学生在初中阶段时地理空间知觉能力已经得到了较为充分的发展，高中地理教学以理论和应用为主，涉及的空间要素和空间知觉方面的内容较少［5］，且学生由于课业压力和大部分精力都专注于升学，常处于固定的空间环境中，对于周围空间的感知弱化。“空间模式识别”这个维度同样呈现出随年级升高而下降的趋势，学生大多数时间都在家和教室中度过，所处环境空间模式单一固定，逐渐忽视了其空间模式的存在，因此，空间模式识别思维弱化。

4.高中生地理空间思维班级类型差异

因高一年级并未分文科、理科班级，所以只对高二、高三年级的班级类型进行了测评。结果显示，所有项的P值都大于0.05，因此，理科班与文科班在地理空间思维上不存在明显差异（表6）。

根据分析结果可以看出，高中文理分班对学生的地理空间思维影响较小，理科班与文科班地理空间思维不存在显著性差异。这可能是由于理科生也进行了部分地理知识的学习，其空间思维得到了一定发展，并且在日常学习中得到较多的抽象思维训练，所以即使高二文理分科后不再学习地理，其空间思维能力依旧能保持一定的水平。而文科班学生虽然日常学习中得到抽象思维锻炼的机会少于理科班，但在分科后会进行更加深入的地理学习，其地理空间思维得到了更好的锻炼，由此弥补了两者在空间思维上的差距，呈现出无显著性差异的特征。

5.高中生地理空间思维班级层次差异

根据表7，实验班与平行班学生的空间思维总体状况t统计量对应的双尾概率P值为0.288，大于显著性水平0.05，因此，实验班和平行班学生的地理空间思维总体状况不存在显著性差异。但“形象表示”这一维度的P值小于0.05，因此，理科班和文科班在形象表示这方面存在显著性差异。

实验班学生和平行班学生的地理空间思维能力差异不大。相关研究表明一般智力水平对地理空间思维能力形成的作用强度最大，这说明实验班和平行班学生的智力水平是相差不大的［6］。但本研究发现，实验班、平行班在“形象表示”这一维度上存在显著性差异，实验班的学生学习基础及习惯较好，因而实验班与平行班在形象表示这一维度出现明显群体差异。不同层次班级的学生地理空间思维差异不大，因此，在教学中对于学生地理空间思维的培养可以采取大方向一致的培养策略，只是教师需要对平行班学生的形象表示能力进行更多训练，注重其良好地理学习习惯的养成和地理学习兴趣的培养，从而提高学生的地理空间思维。

四、地理空间思维培养的教学实施路径

以上研究表明，高中生的地理空间思维总体处于中等水平，但地理空间思维能力是可训的，因此，其具有较大的提升空间。针对女生的地理空间思维显著弱于男生、地理空间思维随年级升高而弱化等问题，本文以湘教版高中地理新教材部分章节为例，探索制定“教学内容—教学方法—空间分析—思维测评”四位一体的教学实施路径（表8）。

1.精选教学内容，深度挖掘教材中的地理空间元素

高中地理教材内容以理论和应用的学习为主，空间要素和空间知觉方面的内容和初中相比有所减少，并且随着年级升高，学生的空间思维弱化，因此，教师要打破将教材作为唯一课程资源的壁垒，结合学生的地理空间思维特点和实际生活，科学地选择、调整、建构合适的教学内容，深度挖掘教材中的地理空间要素，使教学内容处处渗透着空间思维的特点。例如，在必修一“自然地理”的学习中，以地理空间模型为承接点，多采用反映空间特征的景观图片，多使用空间方位的描述词；或在必修二“人文地理”的教学中，结合实际生活中的区位选择案例，使学生通过区位的观察、分析、比较等过程养成良好的地理空间思维习惯。

2.采用多样呈现方式和直观教学方法，营造具身空间

内容的呈现方式和教学方法是教师传递信息和学生接收信息的枢纽，由于受到教学场所和教学手段的限制，高中的地理教学内容很少有机会让学生亲自去体验和观察，并且高中生由于课业压力，常处于固定的空间模式中，不利于学生空间思维的提高。因此，教师可以通过地理实践类活动营造“具身空间”［7］，增加学生的直观体验，提高学生的地理空间思维能力。如动手制作地理模型，进行课外观察与调查活动，让学生亲身体验，小到进行太阳直射点的位置移动模拟，大到外出旅行考察城市功能区等，或是借助空间感很强的地理模型，如“乡村和城市空间结构”中，可以利用地理图像，将“抽象空间”化为“具象空间”［8］。多样、生动的内容呈现方式和直观的教学方法更有利于建立空间概念、构建心理地图，为学生地理空间思维的培养提供更广阔的空间。