地圖學教學中如何講解地理信息可視化原理

凌善金

(安徽師范大學 地理與旅游學院，安徽 蕪湖 241002)

地圖被認為是地理學的第二語言，但它卻是表達地理信息的最佳語言，因此地學工作者必須學會運用地圖語言來表達地理信息。如何科學地運用地圖語言來表達地理信息是地圖學的核心問題。地理信息的有效表達有賴于地圖語言的科學應用。做好地理信息可視化教學工作，對于學生奠定扎實的地圖學理論基礎，提高地圖語言應用能力和地圖符號設計能力具有十分重要的意義。但是其中有一些不容易理解的內容，本文根據(jù)多年來的教學體會及理論研究，就該內容教學方法做一些探討，為地圖學教學工作提供參考。

1 教學內容的難點及教材內容的缺陷

地理信息可視化教學內容中有些難以理解，在一定程度上影響著教學效果。同時，現(xiàn)行教材內容存在一些缺陷，無形中也給教學工作帶來一定難度。

1.1 教學內容中的難點

1.1.1 教學內容中涉及多個難以理解的術語 在地理信息可視化知識的教學中涉及一些很抽象的基本術語概念，難以理解，比如信息、符號、語言、地圖符號和地圖語言等概念是地圖學中經常出現(xiàn)的專業(yè)術語，而且很抽象。這些術語的理解程度還會影響到其他相關知識的理解。

1.1.2 地理信息可視化的影響因素比較復雜 為了更有效地傳達地理信息，地理信息可視化(符號設計)應當全面考慮多種因素，比如內容屬性特征、地物分布規(guī)律、技術條件、地圖語言的表達能力、讀圖心理、使用要求、生產成本、資料特點、視覺變量、視力及感受規(guī)律等因素，顯得特別復雜。如果面面俱到，不加以整合歸類，不抓住主導因素，容易導致理解上的混亂。

1.1.3 地理信息的結構比較復雜 一張地圖所要表達的地理信息的內容結構比較復雜，有地理事物空間分布特征和規(guī)律信息、地理信息系統(tǒng)結構信息，還有每種事物個體特征信息等。至于這些信息究竟孰輕孰重，在傳統(tǒng)地圖學理論中根本沒有明確說明，地圖符號設計思路也就不明確。

1.1.4 地圖語法理論尚不成熟 地理信息可視化必須有科學的地圖語法。目前地圖語法理論尚不成熟，許多地圖語法問題還沒有完全弄清楚。連專家都沒有弄清楚的問題，一般任課教師和學生更難以把握。比如，視覺變量的分類及表意功能在不同教材中觀點不同，甚至還存在一些值得懷疑或錯誤的觀點[1]，顯然這給我們理解地圖語法規(guī)律教學帶來了更多難題。

1.2 教材內容存在缺陷

在教學內容有難點的情況下，如果教材中有明確解說，也就可以減輕理解難度，遺憾的是，目前發(fā)行的教材在這方面做得不夠到位，這給做好教學工作帶來了困難，增加了學生的學習難度。

1.2.1 對一些重要概念未能說清楚 絕大多數(shù)教材都是在未對信息、符號、語言等重要概念做深入解釋的情況下，直接敘述地理信息、地圖符號、地圖語言等概念，顯然這是不利于學生從本質上理解這些概念的。

1.2.2 地理信息可視化的理念未明確 地理信息可視化的理念是地圖學理論中一個關鍵性問題，在傳統(tǒng)理論中一直未點明或者說得比較含糊。如果設計理念未明確，就不知道最終要達到什么效果，就會迷失方向，那么后面的設計行為就是盲目的，就容易犯方向性錯誤，對于學生來說，會感到沒有頭緒。

1.2.3 對一些原理性問題未能說清楚 對地理信息可視化原理方面的內容，大多數(shù)教材在信息、符號和語言等基本概念及地理信息可視化的目標、原則、影響因素、地圖語言的功能未說清楚的情況下[2-4]，直接告訴人如何去做，只告訴人其然卻不告訴其所以然，怎能讓學生理解所學知識呢？比如關于地圖符號設計的影響因素眾說紛紜，有的教材將可視化的影響因素考慮得很多[2]，考慮的因素多了，就容易造成思路的混亂，而有的教材對影響因素避而不談[3]。對沒有任何地圖設計經驗的學生來說，會很迷茫。教學活動的根本目的是讓學生理解和掌握知識，只有達到這個目的才算是有效的教學。只有講清楚原理，才能讓學生真正理解知識。只有理解了才能真正掌握知識，只有理解的知識才是自己的，只有理解的知識才能舉一反三地加以應用。在教材不給力的情況下，如果任課教師也只停留在教材內容之上照本宣科，那么，就達不到教學目的，學生也無法真正理解和掌握所學的知識。

2 地理信息可視化原理講解的教學思路

按照以下思路來進行教學活動，有助于清楚講解地理信息可視化原理，更好地實現(xiàn)教學目標。

2.1 從大處入手來講解

講解科學問題要有大視野，不能把視野局限在一個小學科之內。一門學科的理論知識傳授不應當就事論事，觀察問題的視野不能只局限在本學科領域，應當居高臨下放在一個大的學科背景下，按照從大到小、從宏觀到微觀的思路進行敘說。這樣才有利于說清楚本學科的原理，不僅如此，這樣還有利于開闊學生的學科視野，打破學科界限去思考問題，明確當前所學知識在學科的定位，激發(fā)創(chuàng)新思維。比如，針對地理信息可視化問題，如果從信息學、符號學、語言學、認知心理學、社會學多學科理論入手，有利于闡明其本質問題。首先要說明清楚的是：信息是什么，信息對人類活動有什么用處，信息溝通常用語言有哪些，地理信息對人類活動有什么用處，地理信息與其他信息有什么聯(lián)系與區(qū)別，地理信息可視化在信息可視化中處在什么地位，地圖語言對地理信息可視化有什么功能和優(yōu)勢等。

2.2 從本質入手來講解

要說清楚一個學科問題，先要說明“是什么”，再說明“為什么”的問題，才能讓學生真正理解自己所學的知識。地理信息的本質是什么，有哪些特征，為什么要可視化，為什么要用地圖語言可視化而不用其他語言。依據(jù)符號學、語言學、信息學理論來闡明地理信息、信息可視化、地圖符號、地圖語言的本質和概念，可以更好地幫助學生理解。

信息是(物質和非物質)事物的普遍屬性，是看不見摸不著的東西，它可以通過符號來告訴你，但不是符號和事物本身。信息是個涵蓋面廣泛的概念，通常是指以聲音、文字、圖像、手語等方式所傳達的內容、含義。信息不能脫離物質形式而獨立存在，必須依托于一定的物質載體，這種載體就是符號或語言。語言通常指自然語言，其實這是狹義的理解。廣義的語言應當包括人類有意識地用于傳遞信息的所有符號?！胺枴焙汀罢Z言”兩個術語究竟有沒有區(qū)別，學界一直沒有明確的定論，現(xiàn)在的教材都沒有說明白，或者含糊其辭，弄得大家稀里糊涂。筆者認為，這兩者雖有共同之處，但是并非相同的概念，主要區(qū)別為：語言必須是人工的，而符號未必都是人工的，還有非人工的。也就是說，語言只指人工符號。這一點說清楚以后，學生自然就理解了。教師應當站在更高的理論高度去解釋。

2.3 要講清楚可視化的理念和原則

地理信息可視化就是地圖符號設計問題，設計工作開始之前必須確立設計理念，屬于頂層設計問題，這也是一切設計行為所要遵循的規(guī)律。地理信息可視化應秉承的理念是直觀、精準、藝術地表達地理信息[5]，也就是從技術設計和藝術設計兩方面去考慮設計地圖符號問題，才能提高信息傳遞效果[6-10]。這是可視化的根本目標。既然目標明確，其他設計問題的展開就有了明確的方向，再將這種理念具體化，就可以制定一些符號的設計原則，環(huán)環(huán)相扣，這樣其他設計就更為嚴謹、有效。這是說明“為什么”的問題，是關系設計原理的問題。根據(jù)可視化的理念，地圖信息可視化應當遵循精準化、形象化、系統(tǒng)化、簡潔化、藝術化等基本原則[5]，這是全面考慮信息傳遞效果的一些設計思想。精準化包括位置精準、意義精準；形象化即盡力使各種信息可視化；系統(tǒng)化是要讓各種符號組合成一個不可分割的系統(tǒng)；簡潔化是要避免符號冗余；藝術化是提高欣賞價值。這是闡明地理信息可視化原理的內容，也是不可或缺的內容，而這一點在大多數(shù)地圖學教材中極少提到。

2.4 要說清楚可視化需考慮的因素

完美的設計方案是全面考慮了各種因素的，是符合設計原則的，而沒有依據(jù)的設計是盲目的設計。如果符號設計所要考慮的因素不明確，設計思路也就不能明確。因此，說清楚可視化所要考慮的因素，是解決“為什么”的問題。關于這部分內容，有的教材根本沒提到[2]，有的教材將地圖符號設計的影響因素分為五種，有的教材分為八種：使用要求、生產成本、地圖內容、資料特點、所需感受水平、視覺變量、視力及感受規(guī)律、習慣標準[1]?？傮w上看，有總比沒有強。但是沒有理清各種因素的邏輯關系和涵蓋關系，則不便于理解與掌握，相當于將簡單的問題復雜化了。將因素科學合理地整合、歸類、簡化，有利于設計者把握設計思路。如果將可視化影響因素歸納為內容、讀者、技術三個方面[5]，不僅簡潔，而且具有全面系統(tǒng)性，更有利于理解和掌握。地圖內容(所表達的地理事物)在一定程度上決定著表示方法選擇，順理成章；讀者因素包括視覺生理、視覺認知和欣賞心理、認知能力，這些都是地圖個體符號及符號系統(tǒng)設計中需要考慮的問題，這樣能充分體現(xiàn)人性化設計理念；技術因素包括技術方法和制圖工具的功能與可行性等問題。

2.5 要說清楚地理信息的類型及可視化優(yōu)先級

每一張地圖都是一個相對獨立的地理信息系統(tǒng)，雖然它所表達的地理信息很多，但是可以分為三大類，按重要程度由高到低依次為：地理信息系統(tǒng)結構信息、地理事物空間分布特點和規(guī)律信息、地理事物個體特征信息。第一類信息是不同地物之間的類型和層次關系信息，即系統(tǒng)性信息；第二類信息大家都熟悉，不用解釋；第三類是每一種具體事物的個體(如外形、色彩、內在性質等)屬性信息[5]。知道信息的類型后，還要知道表達的優(yōu)先級。當這幾類信息表達設計中出現(xiàn)矛盾時，應當先表達上一級信息，下一級的信息應當弱化或省略。必須要有全局意識，遵循下級服從上級、個體服從整體的原則，只有這樣才能讓地圖具有系統(tǒng)性、整體性、有序性。比如說，公路的本色通常為黑色，這是它的個體屬性，但是為了體現(xiàn)它在地圖符號系統(tǒng)中的類型關系或層次關系，往往不用它的本色，而是用紅色、黃色、綠色等。如果用本色，則可能打亂整張圖的視覺秩序。正確處理這種關系，就可以讓地圖變得很有序，再復雜的信息系統(tǒng)都不會顯得混亂。掌握了這個規(guī)律，學生也就能深入理解地圖內容可視化的本質和原理，也就具備了在設計實踐中能舉一反三的能力。

2.6 要說明地圖語言的表達能力及特長

信息是抽象的，語言是物理的、具體可感的，信息必須借助語言這種物理的媒體(工具)才能被傳播和接收。信息存在于符號之中，離開符號，信息就不存在。信息可視化全靠視覺語言來實現(xiàn)，而地圖語言是地理信息表達的最佳語言。沒有一種萬能的語言，每一種語言都有其優(yōu)點，同時也存在缺陷。圖形、色彩、文字三種地圖語言在信息表達能力上各有千秋。圖形語言擅長表達空間定位信息，也能表達性質、數(shù)量、外觀、動態(tài)變化等屬性信息；色彩語言擅長表達地理事物分類、數(shù)量、等級信息，同時也能表達地物的肌理、硬度、彈性、透明度、比重、冷暖、濕度等屬性信息；文字擅長表達地物名稱、地物性質、數(shù)值、圖名等非空間位置信息或抽象屬性信息。但是色彩和文字都不適宜表達定位信息[5]。說清楚每一種語言的優(yōu)缺點，有利于學生學會科學地運用地圖語言來表達地理信息。

2.7 要通過制圖作業(yè)來檢驗學生的學習效果

地圖學理論是應用理論，實踐是檢驗理論學習效果的最好方法，只有能在理論指導下創(chuàng)造性地完成實際工作，才算是真正理解和掌握了理論知識。因此，要觀察學生是否掌握了相關知識，還應當布置符號(含色彩、文字)設計作業(yè)，作業(yè)最好是設計制作一張圖。教師再針對學生在作業(yè)中出現(xiàn)的錯誤或不足，結合相關理論進行課堂講解或個別指導，這樣才有利于更好地實現(xiàn)教學目標。

3 結語

地理信息可視化是地圖學的核心內容，但是這部分內容中有一些抽象難懂的專業(yè)術語，還有一些比較復雜難懂的知識點，加上現(xiàn)有教材內容存在一些缺陷，給教學工作帶來了一定的難度。如果能在教學內容上進行優(yōu)化設計，講清楚地理信息可視化的基本原理，再加上實踐過程，就有助于學生真正理解和掌握這些知識。對于教師來說，除了制定科學的教學方案外，對于個人素養(yǎng)應該有更高的要求，應當具備廣博的知識，同時在這方面有所研究，努力成為這方面的專家，這樣才能駕馭教學內容，避免照本宣科。