地理认知理论与模型
基于具身认知理论的初中地理导学案设计——以“地图三要素”为例
三具身认知与导学案结合以具身认知为关键词检索超星数据库发现目前国内与教学相关的具身认知研究主要集中于教学设计和课堂教学见图1在课堂教学中主要集中于创设活动情境有效性教学和教学策略见图2图3而将具身认知理论与导学案设计相结合图1国内与教学相关的具身认知研究相关知识点相关性
初中地理
2019 年 第 23 期
关键词：具身认知；初中地理；导学案；地图三要素
新一轮课程改革要求“改变课程过于注重知识传 授的倾向，强调形成积极主动的学习态度，使学生获得 基础知识与基本技能的过程同时成为学会学习和形成正 确价值观的过程”。随着社会的发展，传统教学己经明 显不能适应时代发展的需要，其缺点越来越突出：知识 容量过大，严重侵占了学生自主学习、主动探究的时间 和空间；不少课堂内容只是一味地灌输知识，远离了学 生的实际生活，不利于调动学生学习的兴趣和进行有意 义的学习；教师通过多次重复，帮助学生机械强化识记 的内容，不利于学生自主学习能力的培养。现代教育正 从“以教师为中心”逐渐转向“以学生为中心”，基于 学生的学习需求，以学定教。本文基于具身认知理论进 行初中地理导学案设计，以“地图”一课为例，设置具 身情境，引导学生积极主动学习，提高教学效率。
二、具身认知理论
20世纪50年代末期第一次“认知革命”诞生了第 一代认知科学。其核心观点是，认知是脱离人的身体 的。但随着研究的深入，这一认知方式受到越来越多的 质疑，研究范式无法实现高级人工智能，也无法解释认 知的起源与发展等问题。20世纪80年代以来，人们开始 从身体和身体经验中探寻认知起源、演化和发展，并不 再简单地将认知活动完全归结为反思意识符号的思维水
元认知理论在初中地理教学中的应用
元认知理论在初中地理教学中的应用元认知理论是美国心理学家弗拉威尔提出的关于认知发展的心理学理论，是指认知主体对自己的认知能力、任务、目标、认知策略、心理活动等方面的认识，其实质是认知主体对自己的认知活动的自我意识、自我监控和自我调节。
随着元认知理论研究的深入与发展，以元认知策略与具体认知策略相结合的教学模式也应运而生。
通过课堂教学坚持不懈地实施元认知级的提问，学生地理学习的元认知思维能力得到了不断的提高。
一、指导学生课前反思旧知、准备新知课前指导学生自我提问：上一节课的内容复习好了吗？下节课内容预习了吗？新授课内涉及的一些已学知识都掌握了吗？新授课内的重点与难点确定了吗？让学生在回答这些问题的同时作出相应的调整，以培养学生制定学习时间计划的习惯。
二、指导学生学习新课时，及时反思知识的获得过程课堂教学中主要是通过元认知级的提问激发学生的认知加工，如问学生“为什么这样”、“你怎样考虑这个问题”、“你为什么这样想这个问题”。
要求学生在解决问题时自己向自己解释理由，促使学生注意自我监控和调节，引导其他同学共同注意这个思维过程。
课堂教学中我采用了多种形式，如提出问题、角色模拟、提供资料、图片等方式，引导学生反思。
1、设疑激趣，启发反思。
俗话说“良好的开端是成功的一半”，在课堂教学中，导入部分如果能抓住学生的心理，学生会带着极大的兴趣投入到学习中。
如在导入极地地区时，我设计了这样一个问题：有人一口气能绕地球跑几圈，你相信吗？请看报道：1995年5月，我国北极科考队登上了北极点，把鲜艳的五星红旗插在了极点上。
队员们在极点上每跑一步，脚下不知道踩着多少根经线。
在此地，真正没有了时差，仿佛双脚下同时踩着东西两个半球，他们是地球上“跑得最快”的人们。
提问：为什么说他们是地球上“跑得最快”的人们？巧妙设疑，使学生投入到了极地位置的思考中。
2、角色模拟，体验反思。
课堂中，经常采用角色模拟、角色扮演的方式，可以激发学生的思维，活跃课堂气氛，有利于学生在轻松的体验过程中获取知识。
地理学的基本理论问题
地理学的基本理论问题王荣成参考书目：1、[英]罗伯特.迪金森等，《近代地理学创始人》，三联书社1982。
2、[美]哈特向，《地理学的性质》商务印书馆1996，《地理学性质的透视》。
3、[英]R、J、约翰斯顿《地理学与地理学家》，商务印书馆1999。
4、[英]R、J、约翰斯顿《哲学与人文地理学》，商务印书馆2001。
5、[美]国家研究院地学、环境与资源委员会地球科学与资源局《重新发展地理学——与科学和社会的新关联》，学苑出版社2002。
6、钱学森等著，《论地理科学》，浙江教育出版社1994。
7、潘玉君编著，《地理学基础》，科学出版社2001。
8、中国地理学会编，《地理学发展方略和理论建设——世纪之初的回顾与展望》，商务印书馆2004。
9、《人文地理学》相关书目。
10、相关论文。
课程内容着重研究地理学思想的起源、继承和发展的理论思维。
从认识论、方法论、逻辑学以及科学哲学角度，对地理学的科学结构、科学性质、研究目的、意义、逻辑体系，发展进程中各种学派与学术观点，进行系统的研究与评论；从历史的发展中阐发地理学的进取与开拓。
由于地理学科学属性的特殊性，正如中国地理学家黄秉维所指出的：“地理学传统上是联系自然科学与社会科学之间的桥梁”，展示了丰富的思想内涵。
内容主要包括：（1）地理学思想的起源、演变与发展分期。
地理学的发展大致经历了古代、近代到现代的发展阶段。
地理学思想萌芽散布于上古时代的史诗、哲学、历史丛书中，当时的中国、埃及、巴比伦、印度诸国产生了相当规模的地理知识积累，形成了地理学观念的雏形。
从公元5世纪延续到15世纪，是地理学发展的中古时期，宗教势力特别是欧洲的基督教垄断了学术领域，窒息了地理学的思想。
但从公元2～15世纪，中国发达的古代文明形成了世界上最发达的地理研究中心，中国的地理志、地图、专论从数量到质量都达到了当时的最高水平。
地理学的近古时期约始于地理大发现时代，从15～17世纪中叶，地理学的视野扩展到全球，标志着地理学科学见解的启蒙。
地理建模方法归纳总结
地理建模方法归纳总结嘿，咱今儿就来聊聊地理建模方法！你说地理建模，那可真是个神奇的玩意儿，就像给地理世界搭起了一个个独特的小房子。
咱先说说经验模型吧，这就好比是咱生活中的一些老经验。
比如说，根据长期观察到的一些现象，总结出一个大概的规律来。
就好像咱知道夏天总是热，冬天总是冷，这就是一种基于经验的认知嘛。
经验模型虽然简单直接，但可别小瞧了它，有时候还真挺管用的！然后呢，有理论模型。
这就像是给地理现象找了个科学的解释框架，用各种理论来支撑和构建。
就好像盖房子有了坚固的框架结构，让人心里踏实。
理论模型可以帮助我们更深入地理解地理过程背后的原理，那可真是高大上啊！还有统计模型呢，这就像是个数据小能手。
通过对大量数据的分析和处理，找出其中的规律和关系。
这不就像从一堆乱麻中找出那根关键的线头嘛！它能让我们看到那些隐藏在数字背后的地理秘密。
类比模型也很有意思呀！就好像拿一个熟悉的东西去比喻地理现象，让我们一下子就能明白。
比如说把山脉比作巨龙，河流比作丝带，这样是不是一下子就形象起来了呢？动态模型呢，就像是给地理世界加上了时间的维度，让我们能看到它的变化和发展。
哇，那感觉就像是在看一部精彩的地理大片！每种建模方法都有它独特的用处和魅力，不是吗？我们在研究地理的时候，就像是在挑选合适的工具，根据不同的问题和需求，选择最合适的那个模型。
这多像我们在生活中根据不同的情况选择不同的方法呀！你想想，如果没有这些地理建模方法，我们怎么能更好地理解地球这个庞大而复杂的系统呢？怎么能预测气候变化、资源分布这些重要的事情呢？它们就像是我们探索地理奥秘的钥匙，能打开一扇又一扇未知的门。
所以啊，可别小看了这些地理建模方法，它们可是地理研究的得力助手呢！我们要好好利用它们，让我们对地理的认识更加深入、更加准确。
让我们在地理的海洋中畅游，发现更多的奇妙之处吧！这就是地理建模方法，它们真的很重要，很有趣，不是吗？。
基于认知主义学习理论的地理学习策略研究
化是有意义学习 的心理机制。 奥苏 贝尔 的认知 同化论认 为， 新 知识的学 习必须 以已有 的认 知结构为基础 。学 习
新 知识 的过程是学 习者积 极主动地 从 已有 的认知结 构
中提取与新知识最有联 系的旧知识 ， 这个联 系作用的过
程 就是“ 同化” 。 他认 为影 响学生学 习的首要 因素是先备
而是新 旧知识经 验之间的双 向的相互作用过程 ， 也是 学 习者与学 习环境 之间互动 的过程 。总之 ， 认知 主义学 习 理论 的核心 可 以用一 句话概括 ： 以学生 为 中心 ， 强调学 生对知识 的主动探索 、 积极发 现和对所学知识意义 的主 动建构 。
中原有的有关观念建立 了联系 ， 这种有关 观念 叫作新知 识 在认 知结构上 的固定点 。在有意义 学习的过程 中， 新 知识被学习者认知结构 中合适 的观念 所吸收 ， 从而获得 意义 ； 原有 的其 固定作 用的观念 （ 固定点 ） 也发生 变化 ，
从 而形成更为分化 的认 知结构 ， 这一过程称为 同化 。同
二、 认知 主义学 习理论指导下的地理学 习策略
１ 同 化顺应 ， 理 解概念 按 照奥苏 贝尔 的同化 学 习理论 ，新 地理概 念 的学 习， 主要取决 于其认 知结构 中已有的概 念 ， 意义 学习是 通 过新概念 与学生认 知结构 中已有 的相关 概念 相互作 用才得 以发生 。同化有 下位学 习 、 上位学 习和并列学 习
结 构 的过 程 ， 学 生不是被 动消极 的知识接受 者 ， 而是 主
建 构都离不 开教师 与学 生之 间 、学 生与学 生之 间 的协 作； 交流是协作过程 中最基本 的方式或环节 。如学 习小 组 成员之 间必须通过交 流来商讨 如何完 成规定 的学 习
(完整)地理信息系统原理期末考试重点
第一章绪论1.信息：是用文字、数字、符号、语言、图像等介质来表示事件、事物、现象等的内容、数量或特征，从而向人们（或系统）提供关于现实世界新的事实和知识,作为生产、建设、经营管理、分析和决策的依据。
2.信息的特征:客观性、适用性、可传输性和共享性。
3.数据：一种未经加工的原始资料，数字、文字、符号、图像都是数据。
4.地理信息:是有关地理实体空间分布、性质、特征和运动状态的信息，它是对表达地理特征与地理现象之间关系的地理数据的解释.从另一个角度来说,一切与空间位置有关的信息都叫做地理信息。
5.地理数据：各种地理特征和现象间关系的符号化表示，包括空间位置数据、属性（特征）数据和时域特征数据。
6.地理信息特征:（1）空间分布性（2）海量数据(3）信息载体的多样性7.地理信息的特点:（1）空间分布性（2）具有多维结构的特征（3）时序特征十分明显（4)具有丰富的信息8.信息系统:是具有数据采集、管理、分析和表达数据能力的系统,它能够为单一的或有组织的决策过程提供有用的信息。
9.信息系统的组成：硬件、软件、数据、用户10.信息系统的四大基本功能：数据采集、管理、分析和表达11.信息系统的类型：事务处理系统、决策支持系统12.Gis与其他系统的区别：gis有别于dbms、Mis、地图数据库和cad系统。
Gis有管理、分析功能。
Dbms 和mis只有管理功能，地图数据库和cad只有分析功能。
13.什么是gis？地理信息系统（GIS ， Geographic Information System)是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境)的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统,它作为集计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科而迅速地兴起和发展起来.14.地理信息系统按其内容分为三类:专题地理信息系统（是具有有限目标和专业特点的地理信息系统)；区域地理信息系统（主要以区域综合研究和全面信息服务为目标)；地理信息系统工具（是一组具有图形图像数字化、存储管理、查询检索、分析运算和多种输出等地理信息系统基本功能的软件包）。
论地理系统模拟基本模型
体 的变 化 （ 如系 统 动 力 学 模 型 ） 但 没 有 空 间 特 性 ［ 。 ； ， ¨
１ 引 言
虚 拟 地理 环 境 的兴起 与 发 展 为 地 理 过 程 表 达 、 理 地 知识 获 取 、 理 问题 求 解 提 供 了新 思 路 、 方 法 和 新 技 地 新 术［ 。地 理 模拟 系 统是 虚 拟地 理 环 境 研 究 的 重要 方 面 。 关 于地 理 模拟 系 统 的研 究 已经 有 很 多成 果 。 闾国 年Ｅ－ ２］ ３ 面 向地 理 分 析 ， 虚 拟地 理 环 境 分 为 数 据 环 境 、 模 环 将 建 境 、 达 环 境 与协 同 环境 四 个 子 环 境 ， 析 了各 子 环 境 表 解 的功 能 、 键 技 术 与 研 究 思 路 。黎 夏 等 ［ ］ 出 了地 理 关 提 模 拟 与决 策 支 持 系 统 的 理 论 体 系 ， 元 胞 自动 机 、 智 将 多 能 体 等统 一 在 同一 框架 中 ， 复 杂 的 区 域 发 展 和 规 划 决 为
为 地理 系 统 是 开 放 复 杂 巨 系 统 。 正 是 由于 地 理 系 统 过 于 复 杂 ， 理 学 的理 论 研 究 一 直 落 后 于 地 理 学 的 实 践 ， 地 被 认 为是 追 随型 的学 科［ ３ ２ 。地 理 系统 的 复杂 性 特 征 决 ０
定 了 其研 究 必 须 采 取 复 杂 性 方 法 。空 间 系 统 复 杂 性 研
关 键 词 地 理 系统 模 拟 多智 能体
元胞 自动机 系统 动力 学
地 理 信息 系 统
地 理 计算 模 型和 地 理信 息 系 统 （ Ｓ） ＧＩ 的集 成 是 实验 地 理 学 研 究 急 需解 决 的 技 术 难 点 。地 理 系 统 丰 富 的 内 容 、 复 杂 的结 构 和功 能 的 多样 性 ， 给人 们分 析 、 拟 地 理 系统 带来 了 挑 战 。本 文 针 对 众 多 地 理 计 算 模 型 侧 重 表 达 、 理 分 模 地
地理概念模型
地理概念模型是地理信息系统（GIS）中用于描述地理概念和现象的一种模型。
这种模型基于地理学、环境科学、空间科学等学科的理论和知识，通过一系列的符号、语言和结构来表达地理实体和现象之间的空间关系和属性关系。
在地理概念模型中，地理实体被抽象为具有属性、行为和空间关系的概念，例如点、线、面、拓扑关系等。
这些概念可以用图形、表格等形式表示，并且可以被存储在计算机系统中，通过GIS软件进行可视化、分析和操作。
地理概念模型是GIS的重要基础之一，它可以帮助人们更好地理解和表达地理空间关系和属性关系，提高空间数据的精度、可靠性和一致性。
同时，地理概念模型也是实现地理信息共享、地理信息服务和地理信息应用的重要工具之一。
在构建地理概念模型时，需要遵循一定的原则和方法，例如概念化、抽象化、形式化等。
同时，还需要根据具体的应用需求和数据来源进行选择和优化，以确保模型的实用性和有效性。
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一般认为，面向对象的地理实体描述方式特别适用于描述地理空间中各种 独立存在的地理特征（discrete spatial features），适合于那些具有完整边 界的地理目标，如：建筑物、街区、道路、行政区划等人文现象、或者湖 泊、河流、植被景观等自然现象。
采样模型（Sampling） 通过采集有限个样本点的属性值来表达区域属性的连续变化。根据样本点 的分布密度和分布形态，可以采用网格（grid）或者TIN模型进行数据内插， 进而模拟区域属性的连续变化。 等值线模型（Contour） 采用一组等间距的等值线将地理区域划分成一些环状区域。每个区域中的 属性值介于相邻的两条等值线的属性值之间，可以沿着等值线的梯度方向 进行连续插值求得属性值。 图斑模型（piecewise） 将一个平面划分成若干个区域，每个区域用一个简单的数学函数表示一种 主要属性的变化。一个区域可以包含若干个子区域或其他区域，但不能被 其他区域分隔，即区域内的任意两点至少存在一条完全包含在本区域内的 连接路径。模拟的 数学函数可以是一个常数、也可以是一个线性函数、更 可以是一个高阶函数。
线对象
线对象是维数为1的物体，代表一个线实体(Line Entity)，如河流、边界、道路 等。 线对象的属性： 实体长度 - 从起点到终点的总长；弯曲度 - 如道路弯曲的程度；方向性 - 如 水流方向(从上游到下游)，公路方向(单向、双向)等。
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面对象
面状实体包括湖泊、森林、岛屿、地块等，在二维图中表现为多边形。面状实体 包括以下空间特性： • 面积、周长。 • 独立性或与其它地物相邻，如中国及其周边国家等。 • 内岛或锯齿状外形:如岛屿的海岸线封闭所围成的区域等。 • 重叠性与非重叠性:如报纸的销售区域、学校的分区等有可能出现交叉重叠现象， 但各个行政区一般是相邻而不出现重叠。
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体对象
一个体对象代表一个空间三维实体，如地层、断层、矿体等。 一个三维实体由若干平面或曲面包围组成。体中间若包含“空洞”，则为复杂 的体。但体中包含的“空洞”，应作为另一个体对象处理。通过体类主题可将 体对象聚合起来。
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3）地理实体的空间相互关系
现实生活中的实体大多都不是孤立存在的。国道可能和省道相接， 河流可能穿过城市，学校可能和工厂为邻。这些地理实体在地理 空间中的空间分布关系简称为空间关系。
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2）地理实体的几何抽象
为了在计算机的抽象空间中，表达复杂的现实世界，在地 理信息系统中，地理实体被抽象简化为简单的几何对象 (geometric object)：
点对象(Point) 线对象(Line) 面对象(Polygon) 体对象(Volume)
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点对象
点对象是有特定位置的维数为零的物体，代表一个点实体(Point Entity)，如城 市、村庄、钻孔等。
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2 地理抽象过程
OGC 九层次抽象
尺度世界 Dimensional world
项目世界 Project world
地理空间世界 Geospatial world
感知世界
概念世界 Conceptual world
现实世界 Real world
工程世界
地理要素集合 Feature collections
3 地理认知模型
根据GIS数据组织和处理方式，地理认知模型分为三类： 基于对象（OBJECT-BASED） 基于域/场(FIELD-BASED) 基于网络（NETWORK-BASED）
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3.1 面向对象的认知模型
1）地理实体的面向对象描述 在一定尺度下，客观存在的地理实体都有其精确的位置、形状，可以
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空间关系的基本类型：拓扑关系、方向关系、度量关系。
拓扑关系描述地理实体之间的相邻、关联、包含等空间关系。 方向关系又称为方位关系、延伸关系，它定义了地物对象之 间的方位。 度量关系主要是指空间对象之间的距离关系，可以用欧几里 德距离、曼哈顿距离、时间距离等来描述。
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3.2 面向场的认知模型
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例如：地理实体的面向对象描述
实体 学校
标识符 名称
空间位置
空间关系 属性特征
地面坐标 与另一实体相邻 学生数
铁路 编码号 一组坐标 连接两个城市
运输量
钻孔 标识号 面坐标 位于某个区域 孔径
蓄水池 名称 地面坐标 与一水管线相接 水质
功能 教育 运营 层位 水位
上表中所列的五种特征可分两大类：空间特征和非空间特征，描述地理 实体的数据相应分为空间数据和属性数据。空间数据用来描述地理实体 的空间位置和相互关系。对于“地理实体”，了解其定位属性，也就是 获取其确切的空间坐标值，要比了解其一般的非定位属性更重要。实际 上，实体的许多非定位属性，如长度、面积等都是依附于定位属性的。
基于场的认知模型 场（Field）是指一类具有共同属性值的地理实体或者地 理目标的集合。
该模型把地理空间中的事物和现象作为连续的变量或体 来看待，例如：大气污染、大气降雨、地表温度、土壤 湿度、洋流等。
根据问题的不同，场（field）可以二维的、也可以是三 维的。
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二维场的描述方法：
III 地理认知理论与模型
1 地理认知概念 2 地理抽象过程 3 地理认知模型 4 空间拓扑关系
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1 地理空间认知概念
地理空间认知： 研究人类如何认知自己赖以生存的地理环境（主要指地球的四大圈层 – 岩石 圈、水圈、大气圈、生物圈），包括位置、分布、关系、变化和规律等。
地理空间认知过程： 经过地理感知、表象再现、地理记忆和地理思维四个过程，借助图像或者地 图（心像地图和认知制图）来实现的。心像地图是人类对地理空间多次感知 的基础上（实地考察、地图参考、文献阅读）综合形成的一种印象或者心理 表征；认知制图通常发生在人类使用地图的过程中，把新近获得的信息与地 图信息综合起来进行决策，如：定位、定向、导航等。
地理点列 point
几何特征 geometry
地理要素
3
feature
ISO-TC211
现实世界
论域
概念模型
概念模式
概念形式
概念模式语言
4
三层次模式
概念世界 （大脑）
现实世界 地里实体或现象
认知、抽象与概念模型化
概念模型
设计
最高层
逻辑数据模型
中间层
数据世界
实现
（机器）
物理数据模型
最低层
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