聆听师道|董卫华：“最强大脑”幕后BOSS，地理空间认知领跑者

“我们希望不仅引领国内地理空间认知的基础性实验研究，而且在国际上有中国的声音。”

“《最强大脑》栏目组给不给资金支持，我们都会做，将地理空间认知的基础性研究成果科普化、大众化。”

“如果说个人努力所取得的成绩是加法运算，那么团队协作所产生的成绩则是乘法运算。”

                                                                                               ——董卫华

人物卡片

董卫华：地理科学学部教授，博士生导师，地理学院副院长。长期从事地理信息科学空间认知的基础性研究工作。2011年入选“北京市科技新星计划（B类）”，2011年获“北京市科学技术奖（三等奖）”，2015年获得“全国青年地理科技奖”。2012年、2014年两次荣获“北京师范大学京师英才”一等奖，2013年、2014年两次荣获“北京师范大学十佳辅导员”称号。讲授本科生课程《数字地图制图原理及应用》、《3S综合实习》（野外实习），研究生学位基础课程《地理信息系统分析与应用》、《地理信息科学》。

人物事迹

2008年入职以来，已经承担国家973、863、国家科技支撑项目、国家自然科学基金等课题十余项，以第一作者（或通讯作者）发表SCI/SSCI/EI等30余篇，出版专著3部。并于2016年与江苏卫视《最强大脑》合作，成为“一眼辨山”出题者。他所在研究团队在以眼动跟踪技术为基础的地图视觉认知领域进行了多年探索，积累了较为丰富的研究经验，研究成果得到国际国内同行的一致认可。团队与领域内的国内外同行保持密切交流，团队成员赴美国、德国和奥地利等地进行访学、交流和联合培养等。研究团队与德国慕尼黑工业大学联合组建了地理空间认知与可视分析研究中心，由董卫华教授和德国科学院院士孟立秋教授联合担任研究中心主任，旨在进一步推动地理信息科学空间认知研究的发展。

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实验室从0到1，创新永无止境

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2008年，毕业于武汉大学的董卫华入职北京师范大学，随后到香港理工大学、瑞士苏黎世大学等多地访学。在此过程中，董卫华道：“从科研的角度来说，我其实一直在思考如何把人类空间认知研究，包括心理学、认知神经科学融合到地理学当中去，解决地理学的基础性科学问题。”这实际上也是地理空间认知的重要内容，以地理学和地理信息科学为基础，引入认知心理学和认知神经科学实验手段和方法的交叉性研究。

实验室承担的教学与人才培养

这种交叉性学术研究让董卫华成为地理空间认知的领跑者。在国内，董卫华及其研究团队引领用眼动跟踪技术来进行空间认知研究的方向。2016年，在中国GIS理论与方法年会上，董卫华发起了眼动跟踪与空间认知的专题研讨。在国际上，用眼动跟踪技术做空间认知研究的团队并不多。研究团体相对集中，大多是一些精英小分队。“比如，美国加州大学圣芭芭拉分校地理系的空间思维研究中心和我们相似，是把地理学、心理学以及认知神经科学结合起来研究的。”

实验室取得的科研成果

交叉性学术思想也是董卫华组建地理空间认知与空间思维实验室的重要思想基础。董卫华在北京师范大学率先建立了地理空间认知与空间思维实验室。“空间认知既是心理学的重要研究内容，也是地理学与地图学的基础研究问题，国内对此方面研究不足。实验室是在我来到北京师范大学之后，带着团队人员逐步构建起来的。”

针对实验室设备，董卫华说：“空间认知实验仪器，除了大型项目需要到心理学院借设备以外，一般的实验在实验室内就能完成操作。”实验室的设备既能在室内检测地理空间认知能力，也能在真实环境，如野外考察中看人们如何进行导航、确定方位与方向及如何识别地表要素和空间表达。更进一步的是，它还能构建虚拟环境，对无法实地开展的野外研究进行虚拟建模以达到探测目的。“这就是把室内与室外，真实与虚拟结合在一起。我们团队就是在此基础上从事地理信息的空间认知等方面的内容研究，包括定位、定向及空间可视化等。”

（眼动仪定标测量）

2017年1月，在地理空间认知与空间思维实验室的基础上，目前国内唯一家专门针对空间认知研究的地理空间认知与可视分析研究中心在北京师范大学成立，由董卫华教授和德国孟立秋院士担任主任。“目前在国家基金委和德国基金委有联合项目申报，双方团队也在共同发表文章，共同来构建合作平台。”对于此，董卫华希望：“它不仅可以引领国内地理空间认知方向，而且能在国际上有中国声音。”

实验室国际合作与交流

董卫华及其团队致力于地理空间认知研究，这不仅对学术界具有重大意义，而且通过定量研究揭示出普通大众的空间定位能力通过训练能够得以提升。董卫华团队将地理专业与非地理专业进行对比研究，发现学过一两年地理学专业的学生在空间能力方面明显优于其他非地理学专业的学生。董卫华提到：“有的学生在入学时是个路痴，经过大学四年的地理学课程学习与野外实践，其空间定位定向能力显著提高。”

（地图阅读眼动跟踪实验）

谈及实验室目前的研究方向，董卫华说：“我一直想了解人的视觉和大脑是如何理解地理信息的，就想把人眼、大脑综合起来研究从而揭示规律。眼动跟踪技术是依据测量眼球位置与眼球运动的信息来进行的，逐渐成为我进行地理空间认知研究的技术基础。”关于实验室下一步的计划，董卫华坦言：“我们将深入目前所做研究，进一步揭示大脑的空间推理、空间思维过程。”

（地图导航眼动认知实验）

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成果丰硕：从“翱翔计划”到“一眼辨山”

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地理空间认知与空间思维实验室成立以来，不仅成为“翱翔计划”的“宝地”，而且是江苏卫视《最强大脑》中“一眼辨山”的发源之地。

“翱翔计划”是北京青少年科技创新学院的特色课程，采取中学与大学联合培养的方式。北京师范大学地理空间认知与可视分析中心是北京市青少年地理组的学习圣地。

从2012年开始，每年来北京师范大学的中学生大概20名左右，2017年已经是第五批了。“他们来自不同的学校，唯一的共同点就是对地理感兴趣。他们定期来这边进行学习，通过学习，有几个同学会选择我们实验室作为其定点方向。‘翱翔计划’有个特点，最后需要答辩，要求完成一个课题。他们可以根据我们这边的研究来确定他们的课题。”据董卫华回忆：“有学生课题答辩之后，希望报考北京师范大学地理科学。”

（《最强大脑》栏目宣传海报）

董卫华与江苏卫视《最强大脑》栏目开始合作的时间是2016年6月，他和团队仔细推敲后推出“一眼辨山”。所谓“一眼辨山”，是指让挑战选手通过庐山实景照片找出等高线地形图上的观察点与观察角度。“我们出题一是想研究等高线地形图如何抽象表达现实世界，二是想考查人的地理空间定位、定向、空间旋转匹配和空间运算推理的能力。”

董卫华坦言：“虽然在接到《最强大脑》邀请之前，就一直从事地理空间认知领域研究。但在酝酿‘一眼辨山’的过程中依然遇到很多问题，比如数据问题、软件问题、野外考察问题。半年之内，既要前往庐山考察，还要设计一套专家选题、选手答题、后台控制等功能于一身的系统，感到压力很大。但这是在以前的地理学科中没有的，这点让我们感到欣喜，而且还具有科普价值。”于是，当时我就和小组成员说：“《最强大脑》栏目组给不给资金支持，我们都要做，将地理空间认知的基础性研究成果科普化、大众化。”

通过努力，最终做出来的节目达到预期效果。节目播出后，反响非凡。在2017年1月13日播出，收视率达1.2%，几天之后，网络点击率高达一两千万，受到全国的广泛关注。

董卫华教授带领学生设计《最强大脑》“一眼辨山”（图一）；董卫华教授考察庐山（图二）；网友对“一眼辨山”的评价（图三）。

董卫华还收到北京师范大学二附中的邀请，承担2017年5月二附中科技文化节的地理项目。而此次出题，就是在“一眼辨山”的基础上进行简化，来考察学生的地表空间感知能力。“一眼辨山”所取得的科普效果不仅赢得国人支持，而且还得到德国科学院孟立秋院士的认可。他在德国慕尼黑工业先进技术研究院作报告时引用了董卫华团队在“一眼辨山”节目中的研究成果。

董卫华教授参与《最强大脑》“一眼辨山”节目录制

对于“一眼辨山”的意义，董卫华认为，这不仅使地理学被认可，而且有利于提升人类空间认知与思维能力，从而针对性地开展科研训练。通过《最强大脑》媒体平台的传播，进一步推进了地理科学科研成果的科普化、大众化。

科普的意义是让大家重视地图这种基本工具的使用，而不只是被动地认知。关于为何“一眼辨山”是重要的科普，董卫华说：“第一，人类很早就用抽象符号来表示周边环境。要让人正常地识别这些符号，就需要加强这方面的训练；第二，中国在这方面的科普与国外相比还较薄弱。强调读图、用图的重要性，代表着对人的空间能力的重视，我们从小就要训练这种能力。”谈到人的基本空间能力，董卫华认为：“地理专业的人如果不能通过地图确定位置、辨别方向、识别真实环境，就无法进行野外考察，空间认知能力影响到人的生存。”

《最强大脑》“一眼辨山”节目播出

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团队协作：从加法运算到乘法运算

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董卫华团队所取得的成就离不开团队协作，无论是“实验室从0到1”、“翱翔计划”还是“一眼辨山”，都不得不提到董卫华对团队建设的重视。除了每周必开、每人必发言、发言必提意见的例行组会外，董卫华还特别重视科研团队的建设。“第一，我们构成一个团队，大家并肩学习进步；第二，团队里老带新的传统、对应的合作小组，让新加入的同学能很快融入。”董卫华还说：“团队建设不是单纯的把几个人凑到一块，而是把本硕博当成团队来做。如果说个人努力所取得的成绩是加法运算，而本硕博团队协作所取得的成绩实际上是乘法运算。”

（董卫华教授指导学生野外实习）

正是在乘法运算中，团队成员专业知识变得更加扎实。而这扎实的专业知识是研究的重要基础，正如董卫华所言：“需要多学科的融合，既需要广，也需要深。将扎实学识融会贯通，解决地理学所关心的空间思维问题。”而多学科的融合，涉及到心理学方面的内容，“比如导航地图认知实验时，就需要研究地图如何设计的问题。在设计实验的时候，还需要看是否符合心理学实验设计规范，要借助心理学来为地理学服务，这时候不懂心理学是不行的，心理学知识必须认真学。”因此，董卫华会引导学生在选课的时候，加入心理学、统计学、数学、脑认知等方面课程，并通过小组例会的形式共同学习。通过这种乘法运算，“共同补课”。

（董卫华教授指导北京市翱翔计划中学生）

董卫华所带领的团体不仅与德国慕尼黑大学有合作，而且与北京师范大学脑认知国家重点实验室的老师们也有密切配合。在国际、国内合作中，董卫华及其团队的科研水平也在不断提升。

董卫华教授指导研究生做科研

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培养学生：从班主任到导师

董卫华不管是当班主任还是做导师，对学生都尽职尽责。从2011年到2015年担任本科班主任，这期间常进男生宿舍聊天，组织班级活动，拓展科研方面的训练，提升学生适应能力。董卫华说：“大一过后，绝大部分学生能适应，但也存在感情、生活上有困难的学生。需要给予重点帮助，在学生有困难的时候老师要陪在身边。”曾经有一名同学因家境贫困而产生自卑情绪，后经董卫华的引导和鼓励，重拾信心。不仅保送清华大学，后来还出国留学。

（董卫华教授与地理学院2011级本科非师范班全体同学合影）

2011年，董卫华招收第一批硕士生。除团队乘法运算之外，“启发思考”、“刺激好奇”和“科研训练”这三个关键词，也是董卫华对自己学生培养思路的总结。“我比较尊重学生的思维方式，继而启发他们对问题的思考。”董卫华认为：“如果学生怀着浓烈的好奇心做科研，会更有意义。如果缺少好奇心，对于长期做基础研究是不利的。我要刺激这种好奇心，让学生深入思考问题。只有这样，再加上严格科研训练，才能培养出一流科研人才。”

寄语北师大和青年学子

作为党员老师，首先要认真践行“四有”好老师的标准，培养一流人才。另外，要瞄准世界一流，在北师大建设“双一流”过程中做出贡献。

采访：王  娟 周明婷 

文图：周明婷 马赛男

视频：马赛男

责编：马赛男 陈  霄

公众号：BNU思享者

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