空间知觉

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儿童空间认知能力的发展和培养研究

作者：汪莉园

来源：《现代教育科学(普教研究)》2011年第05期

【摘要】空间认知能力是智力的重要组成部分，在儿童的成长过程中发挥着重要作用。根

据皮亚杰的儿童认知发展理论，儿童空间认知能力的发展可划分为空间知觉、空间表征、空间

想象和空间思维四个发展阶段，每一阶段的儿童空间认知能力采取与儿童发展相适宜的不同策

略进行培养。

【关键词】空间认知能力；发展；培养

随着现代认知心理学和现代生理学的发展，学者们倾向从信息加工和大脑半球之间的合作

角度研究智能。我国发展与教育心理学博士李洪玉认为：空间认知能力是人们对客体或空间图

形（任意维度）在头脑中进行识别、编码、贮存、表征、分解与组合和抽象与概括的能力，[1]

包括空间知觉、空间表征、空间想象和空间思维四种能力。它不仅是建筑、艺术、航天飞行等

行业中最基本最重要的能力，也是教育教学中学生智力发展的基本要求。

一、儿童空间认知能力的发展

皮亚杰从1929年开始研究空间概念的形成和发展。他认为，儿童空间观念的演化在两个

不同的水平上进行——知觉水平和思维或想象水平；同时，不同的年龄阶段还有不同的侧重。

笔者通过查阅文献发现，皮亚杰认知发展阶段理论的四个阶段（感知运动阶段、前运算阶段、

具体运算阶段、形式运算阶段）与空间认知能力的四种形式（空间知觉、空间表征、空间想象

和空间思维四种能力）相互对应。空间认知能力作为一种特殊的认知能力，也应该遵循一般认

知能力的发展规律。

1.空间知觉能力的发展。空间知觉能力是人们对物体的形状、大小、远近、方位等空间特

性获得感知的能力。[2]人们生活在三维空间里，其一切活动都必须随时对空间进行感知。

空间知觉不是先天产生的，而是多种感觉器官的协调发展的结果。皮亚杰认为儿童最初对

生活空间的印象是一片浑沌、毫无组织的。[3]他们虽然不知道空间是什么，但是已经开始通

过吮吸、注视、抓握这些反射性动作，感知周围的世界。感知运动阶段儿童空间知觉的发展是

空间认知形成的基础，是空间智能发展的起点。

2.空间表征能力的发展。空间表征能力是指人们通过观察，对空间内的物体结构、位置、

关系等进行编码、存储并保持已被编码的信息，以便在恰当的时候在头脑中呈现或是通过语言

正确表达出来的能力，包括空间观察、空间识记和空间表达三种能力。

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3岁的儿童能够部分理解表征符号的意义，但是常常无法有效地提取和组织表征符号与他

人进行交流。所以，前运算阶段的儿童能够理解空间语言和现实生活中的空间关系，但是不能

用相对精确有效的空间语言进行信息交流。同时，不可逆的思维方式使儿童只能感受到空间的

一个维度，从而不会同时表征出物体的高低、左右、前后，更不会根据任务或故事情节合理分

配物体或形象之间的空间位置关系。

3.空间想象能力的发展。空间想象能力是人们通过大脑观察、触摸以及实践经验得到的一

种能够思考物体形状、位置、结构关系的能力。不同于空间表征对空间的简单重现，空间想象

更强调一种思考、创造力。

7~12岁（具体运算阶段），儿童的思维已经具备守恒和可逆性，他能够按照一定的逻辑

思维方式根据头脑中已有的表象，联想不在眼前或是没有见过的空间位置关系，准确地表征三

维空间，并且意识到一个维度的减少可以被另一个维度的增加而得到相应的补偿。空间想象能

力在儿童完成空间任务的过程中，发挥着中介桥梁作用。只有具备良好的空间想象能力，才能

根据已有的表象材料，分析判断空间问题。

4.空间思维能力的发展。空间思维能力是指人脑对空间事物的抽象、概括能力，即人们对

没有直接感知或根本不能感知的事物，通过其他事物中介在头脑中抽取出空间事物的本质属

性，或是把本质属性加以综合并推广到同类空间事物的思维能力。[4]

12岁以后，儿童摆脱具体事物的束缚，开始采用辩证思维认识、分析、解决空间问题。

空间思维能力在空间问题的分析解决中起着决定性的核心作用。[5]

二、空间认知能力的培养策略

空间认知能力的发展有其自身的特点和规律，家长和教师需要根据孩子的特点，选择合适

的方式，循序渐进地发展这一能力。

（一）引导儿童观察，在活动中培养儿童的空间知觉能力

从空间知觉的形成来看，儿童空间知觉的发展是多种感觉器官协同发展的产物，其中视觉

系统起主导作用。所以针对0~2岁的婴幼儿，家长应该重点培养孩子的视觉观察能力和活动感

知能力。

刚出生的婴儿视力不是很好，主要靠听觉和触觉识别空间方位。[6]等他学会抬头、转头

时，才学会利用声音建立空间方位感；所以此时家长最好选择色泽鲜艳并带有声响的玩具，放

在距离孩子眼睛25厘米处，按水平或垂直方向慢慢移动，培养孩子的空间感知力。[7]

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6个月以后，随着视力的发展，婴儿已经有了空间知觉，家长可以在卧室悬挂红色小球或

是风铃，左右、前后摆动，让儿童认知方位。[8]1~2岁的儿童开始学习坐、爬、走、抓捏，这

都是在跟空间打交道，家长需要提供各种各样的活动条件和环境，适时促进儿童动作的发展。

（二）设计游戏和艺术活动，发展儿童的空间表征能力

按照科学的教育方法，各种能力的发展都需要建立在兴趣的基础之上。游戏是孩子的天

性，同时也是培养其空间表征能力的良好方式。家长或幼儿园教师应该通过各种游戏，让儿童

在快乐中学习。例如：捉迷藏、拍手等游戏有利于儿童上下、左右、前后方位的理解；贴图游

戏有利于儿童借助动作和视觉思考图形的空间关系；建筑游戏有利于儿童通过具体的材料建构

已知的空间客体的表象。这些简单有趣的游戏活动，能够让正确理解空间符号的意义，建构自

己的空间知识。

艺术是一种独特的教育方式。欧美国家很早就开始利用系统科学的艺术训练培养儿童的各

种能力。在绘画方面，教师传授线条的位置和物体之间的空间关系，让儿童感知辨别具体的空

间分布，并通过抽象思维将其概念化、符号化。在舞蹈方面，儿童通过身体与空间的协调运

动，发展良好的空间感知能力。

2~7岁的儿童在空间表征方面存在较大的差异。如果错过能力发展的关键期，将会阻碍各

种空间能力的发展。所以，我国的家长和老师需要摆脱传统的学习观念和学习至上理论，根据

学生的兴趣、特长充分发展儿童的空间表征能力，为将来特殊能力的发展打下良好的发展。

（三）有机运用多媒体教学手段，激发学生的空间想象能力

7~12岁的儿童一般处于小学学习阶段。数学、美术课程设置的部分理念就是培养儿童的

空间能力。学习是抽象的，具体运算阶段的学生虽然已经具备一定的抽象思维能力，但是大多

数学生还是需要借助具体的可视事物，才能顺利地完成学习任务。

多媒体教学能够向学生提供大量的感性材料，把空间事物用不同的维度形象地展示给学

生。学生通过强烈的视觉刺激，使对事物的认识在大脑中留下深刻的印象，使抽象的知识形象

化，平面知识立体化，进而抽象出二三维度转换的一般规律，循序渐进地完成教学任务。这不

仅有利于激发学生的学习的兴趣，还能加深学生的感性认识，提高学生的空间想象能力。

（四）通过各种思维训练，培养儿童的空间思维能力

思维是认知发展的高级阶段，是人类发现问题、寻求真理的必经之路。美国宾西法尼亚州

大学地理学院院长罗格·道斯（）说道：“如果没能明确地对空间思维加以重

视，我们将担负不起肩上的责任——即培养21世纪会学习懂生活的年轻一代。”每一个人在一

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定的阶段都会获得或多或少的空间思维能力。但是，良好的空间思维能力也需要训练加以培

养。

教师可以通过教学活动促进儿童空间思维的发展。在几何和地理的教学过程中，通过一张

简单的地图，就可以培养儿童细心发现空间问题的能力；通过事物的空间结构和空间关系，锻

炼耐心解决问题的能力。儿童的空间思维得到训练，能力也逐步提高。

在日常生活中，家长可以通过一些简单的思维训练培养儿童的空间思维能力。比如利用网

络上的一些小游戏提问孩子：怎么建造一间房子，可以使房子的四面窗户都朝北？这个看似简

单的思考，不仅能够引起儿童的兴趣，调动他所有的想象力，而且还有助于空间思维能力的培

养。对这些方面感兴趣的儿童将来就有可能成为一名非常优秀的建筑师。

四、结论

每个人都有可能成为未来的艺术家、科学家，每一个人也都有可能通过空间认知解决身边

的一些问题。在科技日益发达的社会，无论是教师还是家长，都需要认识到空间认知能力的重

要性以及培养方法的科学性，循序渐进地培养儿童的空间知觉、空间表征、空间想象和空间思

维能力。这些能力也会在儿童的成长过程中发挥不可忽视的作用，促成儿童全面协调地发展。

注释：

[1]李洪玉,林崇德.中学生空间认知能力结构的研究[J].心理科学，2005，28（2）：269-271.

[2]奚旗文.培养高职学生空间想象能力的研究.郧阳师范高等专科学校学报,2010,30(3).

[3]赵新华.儿童空间概念发展研究述评[J].心理发展与教育,1993,(3).

[4]季真.浅析化学空间认知能力的构成.中学教育参考.

[5][6][7][8]舒克.母婴世界[J].山西:山西省出版工作者协会(主办),2010,03.