指向具身學(xué)習(xí)的高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)策略

摘要：教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》，明確了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心目標(biāo)地位，如何在課堂教學(xué)中培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)？是擺在廣大一線物理教師面前的重要課題.基于具身認知理論的“沉浸式體驗”教學(xué)是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的有效路徑.“沉浸式體驗”教學(xué)倡導(dǎo)生動的問題情景、交互的具身體驗、意義的自主整合、批判的自我反思和真實的問題解決.

關(guān)鍵詞：具身認知；具身學(xué)習(xí)；具身體驗；沉浸式體驗；物理學(xué)科核心素養(yǎng)

基金項目：蘇州市教育科學(xué)“十三五”立項課題“學(xué)習(xí)科學(xué)理論視閾下，培育高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的‘思維型課堂的實踐研究”（項目編號：16012041）.

作者簡介：任虎虎（1989-），男，江蘇太倉人，教育碩士，中學(xué)二級教師，研究方向：物理課程與教學(xué).

1具身認知與具身學(xué)習(xí)的內(nèi)涵

基于對身心二元論的批判和反思，引發(fā)了將主體身體體驗引入認知過程的身心一元論的第二代認知科學(xué)產(chǎn)生，即具身認知.“第二代認知科學(xué)”的概念源自美國知名認知語言學(xué)家拉考夫（G.Lakoff）和約翰森（M.Johnson）的經(jīng)典著作《肉身的哲學(xué)：具身心智及其對西方思想的挑戰(zhàn)》.第二代認知科學(xué)最重要的特征就是心智的具身性，

指的是心智、理性能力有賴于身體的生理、神經(jīng)結(jié)構(gòu)及活動體驗，根植于人的身體以及身體與世界的相互作用中.這為教學(xué)設(shè)計提供了全新的視角，基于具身認知的具身學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式截然不同，傳統(tǒng)認知認為學(xué)習(xí)過程僅是在大腦內(nèi)進行的，有人稱這種學(xué)習(xí)為 “脖子以上的學(xué)習(xí)”，而具身認知認為學(xué)習(xí)是全身心參與的過程，新知識是心智、身體和環(huán)境三者相互作用的結(jié)果，它們的關(guān)系如圖1所示.具身學(xué)習(xí)具有涉身性、體驗性和情景性三大主要特征，其中體驗性是核心特征.

2高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)的內(nèi)涵

物理學(xué)科以實驗為基礎(chǔ)、以理性思維為中心，相應(yīng)的注重體驗探究過程和發(fā)展高階思維能力.高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)是通過對各種情境的親身體驗，引發(fā)深度思考，促進高階思維發(fā)展的有意義學(xué)習(xí)過程.其倡導(dǎo)生動的問題情景、交互的具身體驗、意義的自主整合、批判的自我反思和真實的問題解決.即教學(xué)中創(chuàng)設(shè)生動、逼真的問題情景，讓學(xué)生獲得與環(huán)境交互的具身體驗，通過問題驅(qū)動促進學(xué)生深度沉浸思考、自主整合建構(gòu)新知識的意義，引導(dǎo)學(xué)生對新知識形成的過程進行批判性的自我反思，把握知識背后蘊含的科學(xué)思想方法和科學(xué)精神，然后靈活遷移新知識、新方法解決復(fù)雜的實際問題，從而實現(xiàn)知識、自我和環(huán)境的整合建構(gòu)，落實物理學(xué)科核心素養(yǎng).

3高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)策略與實踐

31生動的問題情境

問題情境是認知不可缺少的條件，根據(jù)具身認知理論：認知的內(nèi)容、認知的過程、認知的方式都與主體身體緊密相關(guān)，而身體是處于環(huán)境中的身體.問題情境越生動、越逼真就越能引發(fā)個體的身體體驗，特別是在學(xué)習(xí)抽象概念時或者學(xué)生缺乏已有感性經(jīng)驗時，情境的再造與渲染至關(guān)重要.高中物理可以借助實驗創(chuàng)設(shè)真實的問題情境，也可以借助其它手段對現(xiàn)實情境再現(xiàn)，如視頻、圖片、語言或文字描述等.

教學(xué)案例：在“磁場對通電導(dǎo)線的作用力”的教學(xué)中，磁場和電流都是看不見、摸不著，為了幫助學(xué)生獲得具身效應(yīng)，可以設(shè)置“旋轉(zhuǎn)的磁鋼”趣味實驗情境，小組內(nèi)體驗探究.磁鋼的磁性和條形磁鐵差不多.實驗裝置如圖2所示，當(dāng)電路連通后鐵釘和磁鋼會轉(zhuǎn)動起來（由于短路，導(dǎo)線和磁鋼接觸的時間不宜過長）.

引出問題：（1）磁鋼和鐵釘為什么會旋轉(zhuǎn)起來？（2）請通過嘗試和體驗判斷磁鋼和鐵釘?shù)男D(zhuǎn)方向與哪些因素有關(guān)系？

32交互的具身體驗

由于課時的限制，目前一些課堂教學(xué)教師代替或縮短了學(xué)生對知識感悟、體驗的過程，從具身認知角度而言，學(xué)生體驗的方式、內(nèi)容、結(jié)果的不同造成不同的認知方式、認知內(nèi)容與認知結(jié)果，即主體的認知結(jié)構(gòu)由主體與外界的互動具身體驗所左右.這一特征給教學(xué)很大的啟發(fā)：即教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)多種能引發(fā)具身效應(yīng)產(chǎn)生的情境，大大增強或者延長感受、體驗的環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠產(chǎn)生身心融入的具身學(xué)習(xí).

案例1在自感教學(xué)中斷電自感現(xiàn)象可作為一個“有驚無險”的具身體驗案例，讓學(xué)生用身體參與體驗和學(xué)習(xí)，引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí).

實驗裝置：組成如圖3所示電路，電感線圈用日光燈中的鎮(zhèn)流器，引出兩導(dǎo)線，讓幾位同學(xué)“串聯(lián)”在電路中，供電電源只須1節(jié)干電池即可.

體驗過程：閉合開關(guān)S前，學(xué)生談體驗——“無感覺”；閉合開關(guān)后，學(xué)生再談體驗——“無感覺”；在斷開開關(guān)S瞬間，同學(xué)突然受到電擊——“迅速收回雙手”.換一批學(xué)生重復(fù)實驗，最好讓所有學(xué)生都有所體驗.學(xué)生自己會提出問題：一節(jié)干電池何以能使這么多同學(xué)同時受到電擊？從而引發(fā)學(xué)生深度思考、深度學(xué)習(xí).

33意義的自主整合

在具身體驗的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生將自已的感知、體驗與自己的生活背景或已有的經(jīng)驗建立聯(lián)系，促進學(xué)生自主地、能動地整合建構(gòu)新知識，把握知識背后的思想方法、邏輯、意義和價值.新知識建立的過程也是新意義生成的過程，只有生成新意義的學(xué)習(xí)才是有價值的學(xué)習(xí).

教學(xué)案例：在學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的內(nèi)容后，可以設(shè)置依存學(xué)生生活背景的問題情境：一汽車質(zhì)量為m，行駛速度為v0，汽車安裝有防抱死剎車系統(tǒng)（ABS），制動力恒為f，設(shè)駕駛員的反應(yīng)時間為t0，從駕駛員發(fā)現(xiàn)情況到安全停車共經(jīng)過多少距離？

不難解出行駛距離為：S=mv20/2f+v0t0，引導(dǎo)學(xué)生回答：公共交通安全有“三禁”，大家能不能根據(jù)剛才得到的這個結(jié)論概括出來？

根據(jù)結(jié)論：質(zhì)量m越大、v0越大、t0越大都會導(dǎo)致剎車的距離越長，越容易發(fā)生交通事故，所以對應(yīng)的“三禁”是：禁超載、禁超速、禁酒后駕駛.

課堂教學(xué)應(yīng)聯(lián)系學(xué)生的生活背景，豐富意義系統(tǒng)，實現(xiàn)知識的意義建構(gòu)，同時進行生命安全教育，提升公民素養(yǎng).

34批判的自我反思

在“沉浸式體驗”教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對自己體驗的方式、內(nèi)容和結(jié)果進行總結(jié)、反思、評價和批判，不僅能增強具身效應(yīng)，而且能促進學(xué)生理清知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯，更好地把握學(xué)科思想方法，并且批判性的自我反思也是提升高階思維能力和思維品質(zhì)的有效途徑.

案例2磁感應(yīng)強度是電磁學(xué)中的重要概念，同時也是一個抽象的概念，在教學(xué)中可以通過下面幾個環(huán)節(jié)進行批判性的反思幫助學(xué)生深度理解其本質(zhì).

問題1：大家回顧一下剛才經(jīng)歷了哪些關(guān)鍵步驟才得出磁感應(yīng)強度這一概念的？這些步驟在以前的學(xué)習(xí)過程中有沒有經(jīng)歷過？

設(shè)計意圖：引導(dǎo)學(xué)生反思，理清自己的學(xué)習(xí)過程和認知過程，把握思維的關(guān)鍵點.

問題2：磁感應(yīng)強度是采用什么方法定義的？還有哪些物理量的定義也采用這種方法？

設(shè)計意圖：幫助學(xué)生進一步理解“比值定義法”這一物理科學(xué)方法.

問題3：大家可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)“磁感應(yīng)強度”和“電場強度”有很多相似的地方，請自己設(shè)計表格并進行比較.

35真實的問題解決

創(chuàng)設(shè)待解決有挑戰(zhàn)性的真實物理情景，將學(xué)生置于實際問題情境中去體驗、去學(xué)習(xí)是具身認知的基本要求.物理學(xué)與生活息息相關(guān)，生活中許多復(fù)雜的實際問題都可以作為教學(xué)材料，引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生在體驗和理解的基礎(chǔ)上，綜合運用多種知識和方法解決問題，是提升學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識解決問題能力的主要途徑.

案例3在學(xué)習(xí)了新課標(biāo)的“電路及其應(yīng)用”后，可以引導(dǎo)學(xué)生靈活遷移解決實際問題，布置這樣有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù)：請同學(xué)們查看自己家的電器設(shè)施，根據(jù)用電器的功率和自己家的用電情況，估算自己家里電路中所需導(dǎo)線的規(guī)格，與實際所用導(dǎo)線比較，檢查是否存在安全隱患，要求每人就此問題撰寫一份研究報告.

參考文獻：

[1]葉浩生.身體與學(xué)習(xí)：具身認知及其對傳統(tǒng)教育觀的挑戰(zhàn)[J].教育研究，2015（4）：105-106.

[2]殷明，劉電芝.身心融合學(xué)習(xí)：具身認知及其教育意蘊[J].課程·教材·教法，2015（7）：57-63.

[3]王靖，劉志文，陳衛(wèi)東.未來課堂教學(xué)設(shè)計特性：具身認知視角[J].現(xiàn)代遠程教育研究，2014（9）.

[4]楊南昌，劉曉艷.具身學(xué)習(xí)設(shè)計：教學(xué)設(shè)計研究新取向[J].電化教育研究，2014（7）：24-28.

[5]楊子舟，史雪琳，旬關(guān)玉.具身學(xué)習(xí)設(shè)計：教學(xué)設(shè)計研究新取向[J].教育理論與實踐，2017（2）：3-6.