本文试图用自组织理论研究地理教育教学,重点探讨学生地理认知结构和谐发展的自组织过程,明确当今地理教学中存在的主要问题及产生原因,寻找解决的办法,为中学地理改革开辟一条新的途径。在研究中发现,地理认知结构为一耗散结构,通过研究构建地理认知自组织系统需要的条件,研究体系如何开放,开放的尺度,如何创造条件走向自组织等诸多问题,可以帮助我们了解什么条件下地理认知结构能够发生自组织的演化过程,以指导我们创造自组织的条件。利用协同学方法研究地理认知体系子系统的竞争、协调和支配作用,以及序参量的建立等原理,可以了解认知结构系统自组织程度的高低,以及如何保持自组织活力。它告诉我们,在学生地理学习过程中,制定一定的规则,以一定的参数进行调节,然后放手让地理认知子系统自己相互作用,产生序参量运动模式,从而推动整个地理认知系统的演化。利用突变论思想,可以推知地理认知系统演化的可能路径。临界概念、渐变和突变概念,以及对问题处理时采取的结构化方法,对认知冲突的关注,对行动与理解的相互矛盾的关系的揭示,对于地理学习策略和措施的制定,都具有重要的方法论启示。超循环方法提供了一种如何充分利用地理认知过程中物质、能量和信息流的方法,提供了一种如何有效展开认知子系统之间的相互作用,以及结合成为更紧密认知结构的方法。分形方法和混沌理论可用于研究地理认知系统走向自组织过程中的空间复杂性和时间复杂性问题,有助于我们避免线性混沌,促进或消除非线性混沌。通过对比实验发现,采用自组织理论和方法,开展地理学习的学生的地理学习兴趣和创造性思维水平有了明显的提高,由此可以得出结论,自组织是自然和社会长期演化选择和形成的优化的进化方式,它是各个子系统演化过程中,形成的一套有效利用自然资源、物质和能量的高效循环方法和道路,是学生地理认知结构和谐发展最优化选择。本文创新之处主要表现在以下几方面:用自组织理论研究地理认知结构和谐发展的过程;用生态学思想研究地理认知结构;从纵横两个角度对地理认知结构进行分类;提出认知元胞、地理认知元胞自动机理论;提出地理认知熵的概念及其在地理认知评价中的应用;提出用图像法研究地理认知结构的构建等等。