具身設(shè)計(jì)：在感知：運(yùn)動循環(huán)動態(tài)平衡中發(fā)展雕

王辭曉

編者按：多爾·亞伯拉罕森（DorAbmhamson）是國際學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的著名學(xué)者，現(xiàn)任美國加州大學(xué)伯克利分校教育學(xué)院教授，具身設(shè)計(jì)研究實(shí)驗(yàn)室（EmbodiedDesignResearchLaboratory，EDRL）主任。同時(shí)，他還是美國國家科學(xué)基金會（NsF）、國家教育學(xué)會（NAEd）等國家級機(jī)構(gòu)的評審專家，以及美國教育研究協(xié)會（AERA）、國際學(xué)習(xí)科學(xué)協(xié)會（IsIs）、讓·皮亞杰協(xié)會（JPs）的主要成員。多爾·亞伯拉罕森教授整合認(rèn)知心理學(xué)、生態(tài)動力學(xué)、現(xiàn)象學(xué)等觀點(diǎn)，系統(tǒng)地提出具身設(shè)計(jì)研究框架，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過基于設(shè)計(jì)的研究開發(fā)了20余項(xiàng)具身認(rèn)知教學(xué)設(shè)計(jì)成果?；诰呱碓O(shè)計(jì)研究的扎實(shí)基礎(chǔ)，多爾·亞伯拉罕森教授及其團(tuán)隊(duì)正推動學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域以具身的視角來探究教與學(xué)過程中的現(xiàn)象與行為，從而促進(jìn)有效教學(xué)的發(fā)生?！秾W(xué)習(xí)科學(xué)雜志》（Jollrnal of the Learning sciences）、《劍橋?qū)W習(xí)科學(xué)手冊（第二版）》（cambridgeHandbook of theLearningsciences）等學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的重要期刊、編著均在其推動下開設(shè)了具身認(rèn)知專欄。多爾·亞伯拉罕森教授目前重點(diǎn)關(guān)注數(shù)學(xué)教育、sTEM教育中的具身認(rèn)知，致力于利用傳統(tǒng)和前沿技術(shù)，在實(shí)踐中創(chuàng)建和評估理論驅(qū)動的教育創(chuàng)新。

摘要：上世紀(jì)80年代，在現(xiàn)象學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等領(lǐng)域?qū)ι眢w及其經(jīng)驗(yàn)與認(rèn)知關(guān)系探索的基礎(chǔ)上，以具身認(rèn)知為代表的第二代認(rèn)知科學(xué)范式逐漸走進(jìn)人們的視野。近10年來，國際上掀起了具身認(rèn)知研究熱潮，學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者開始重視具身認(rèn)知對教學(xué)的作用。國際學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)者多爾·亞伯拉罕森教授指出，具身認(rèn)知理論受到認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)和社會文化理論的影響，不僅是一種重新看待教與學(xué)的方法論，還是一種能夠發(fā)展獨(dú)特學(xué)習(xí)理論的認(rèn)知論。他在學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域中引入具身設(shè)計(jì)——一種系統(tǒng)性、過程性的設(shè)計(jì)方法，為特定教學(xué)情境設(shè)計(jì)人工制品、為具身認(rèn)知理論應(yīng)用到教學(xué)設(shè)計(jì)中提供了設(shè)計(jì)框架，并將其分為基于感知的設(shè)計(jì)和基于動作的設(shè)計(jì)兩種類型。多爾·亞伯拉罕森教授還提出，具身設(shè)計(jì)作為分析感知運(yùn)動圖式和思維意義的參考性框架，應(yīng)從實(shí)際設(shè)計(jì)問題出發(fā)，分析認(rèn)知過程數(shù)據(jù)，理解學(xué)生思維過程，區(qū)別人工制品供給性，逐漸確立研究問題，不斷迭代循環(huán)修改設(shè)計(jì)，進(jìn)而發(fā)展學(xué)習(xí)理論。他還指出，具身認(rèn)知在學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域中將會進(jìn)一步推動計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)、教與學(xué)評估等研究主題的發(fā)展，擴(kuò)展了學(xué)習(xí)科學(xué)的研究視野。

關(guān)鍵詞：具身認(rèn)知;具身設(shè)計(jì);基于設(shè)計(jì)的研究;認(rèn)知過程;學(xué)習(xí)科學(xué)

中圖分類號：G434文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-5195（2019）02-0003-08 doi10.3969/j.issn.1009-5195.2019.02.001

一、審視具身認(rèn)知的學(xué)科實(shí)踐

訪談?wù)撸憾酄枴啿鄙淌谀?，非常感謝您能接受我的采訪。從您的個(gè)人簡歷看到，您具有認(rèn)知心理學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)的背景，請問您是如何選擇從事具身認(rèn)知領(lǐng)域研究的，以及為何選擇數(shù)學(xué)作為研究的主要實(shí)踐學(xué)科，它對傳統(tǒng)教學(xué)的挑戰(zhàn)又是如何體現(xiàn)的？

多爾·亞伯拉罕森：選擇從事具身認(rèn)知研究，尤其是數(shù)學(xué)的具身認(rèn)知，受我個(gè)人經(jīng)歷的影響較大。一方面，我求學(xué)階段對數(shù)學(xué)比較感興趣，并且擅長數(shù)學(xué)教學(xué)，從事了多年數(shù)學(xué)家教工作;另一方面，我碩士期間攻讀的是認(rèn)知心理學(xué)學(xué)位，在閱讀認(rèn)知發(fā)展相關(guān)文獻(xiàn)的過程中，Rochel Gehnan（1993）的一篇題為《關(guān)于數(shù)字和對象早期學(xué)習(xí)的理性建構(gòu)主義解釋》的文章對我啟發(fā)很大，讓我意識到，我在大學(xué)所學(xué)習(xí)的和我所從事的數(shù)學(xué)教學(xué)工作之間有密切的聯(lián)系，認(rèn)知發(fā)展的相關(guān)理論將有助于提升數(shù)學(xué)教學(xué)。當(dāng)再次輔導(dǎo)學(xué)生時(shí)，我開始使用所學(xué)的知識，同時(shí)也有了新的想法和見解;反過來，這些新的想法也能夠幫助我思考在大學(xué)中所做的研究。在大學(xué)學(xué)習(xí)和家教工作的循環(huán)往復(fù)過程里，我想既然我對這兩件事物都非常感興趣，為什么不將他們結(jié)合起來呢，于是我的碩士論文就以數(shù)學(xué)分?jǐn)?shù)概念的認(rèn)知發(fā)展為選題。這不是一種選擇，而是先前經(jīng)驗(yàn)推動著我進(jìn)行數(shù)學(xué)認(rèn)知的研究。

談到具身認(rèn)知，親歷的數(shù)學(xué)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)使我發(fā)現(xiàn)，我們談?wù)摂?shù)學(xué)的方式與在教室中學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方式之間存在一種張力;同樣，感知數(shù)學(xué)概念與如何在思考中體驗(yàn)數(shù)學(xué)之間也存這樣的張力。我們在教室中學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)大多是基于書本的、有特定推理步驟的，但要想使數(shù)學(xué)概念具有意義，則需要在大腦中進(jìn)行完全不同的工作。這一工作與某一概念的個(gè)人意義建構(gòu)相關(guān)，與動態(tài)的、可操作的心理圖像（Mental Image）相關(guān)。概念是描述一個(gè)對象特征的知識，圖像是當(dāng)提到等邊三角形時(shí)，頭腦里會浮現(xiàn)關(guān)于它的心理圖像。當(dāng)人們在進(jìn)行推理、問題解決、意義建構(gòu)、產(chǎn)生推論時(shí)，他們也在運(yùn)用動作和感官，我將之稱為“具身動作”（Embodied Enac-tive）。具身動力學(xué)（Enactivism）認(rèn)為認(rèn)知是由有機(jī)體與環(huán)境之間的動態(tài)相互作用產(chǎn)生的（Thomp-son，2010）。數(shù)學(xué)教學(xué)中大多缺少這種具身動作，盡管一些老師能夠感受到動作在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的作用，但卻并未有意識地設(shè)計(jì)。如果教師能夠?qū)Υ擞猩羁痰母兄?，他們也許會通過語言和手勢等方式來更好地幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)概念。

傳統(tǒng)教學(xué)是基于書本的，就好像冰山理論提及的，我們只能看到事物的表面，但是絕大部分卻隱藏在水平面之下，雖然看不到卻更為重要。傳統(tǒng)教學(xué)在黑板或白紙上進(jìn)行推理運(yùn)算，缺少了體驗(yàn)數(shù)學(xué)意義的過程。如果是為學(xué)生的考試而教，卻沒有讓學(xué)生深入、創(chuàng)造性地思考，他們將不能獨(dú)立地進(jìn)行數(shù)學(xué)推理或情境模擬。情境模擬是指對某個(gè)待解決的問題建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行靈活地思考和自由地創(chuàng)造。這是傳統(tǒng)教學(xué)沒有涉及的。同時(shí)，反思我多年來輔導(dǎo)學(xué)生的經(jīng)歷，我看到學(xué)生只是為了通過考試而學(xué)，實(shí)際上并沒有獲得數(shù)學(xué)思維。他們只想知道做什么，而不愿意甚至害怕思考，因?yàn)樗伎嫉倪^程在教室中是不被評估的，所以他們沒有意識到思考的重要性。具身認(rèn)知對傳統(tǒng)教學(xué)的挑戰(zhàn)在于，為學(xué)生提供深度思考的機(jī)會，讓學(xué)生獲得靈活的、富有創(chuàng)造力的思維方式，使他們能夠意識到數(shù)學(xué)所具有的實(shí)際意義。

隨著時(shí)間的推移，我越來越意識到這項(xiàng)工作的重要性。數(shù)學(xué)思維是抽象的、難以描述的，而不像學(xué)習(xí)網(wǎng)球這類動作技能。數(shù)學(xué)思維并不是大腦中的某一種神秘能力，而是我們使用感知、運(yùn)動、語言以及想象來與世界進(jìn)行交互的方式。因此，作為基于設(shè)計(jì)的研究者，我不僅想要研究具身認(rèn)知，而且想幫助學(xué)生發(fā)展有助于理解數(shù)學(xué)概念的動態(tài)圖像，以及通過基于設(shè)計(jì)的研究來創(chuàng)建有利于學(xué)習(xí)與研究的條件。

訪談?wù)撸耗岬骄呱碚J(rèn)知強(qiáng)調(diào)有機(jī)體與環(huán)境的動態(tài)交互，那么學(xué)生在學(xué)習(xí)活動中，如何利用這種交互進(jìn)行學(xué)習(xí)？身體參與的形式或先前的身體經(jīng)驗(yàn)又是如何幫助學(xué)生理解學(xué)習(xí)內(nèi)容的？

多爾·亞伯拉罕森：具身認(rèn)知理論所強(qiáng)調(diào)的感知運(yùn)動（Sensorimotor）循環(huán)（Vareh et a1.1991）并不是說身體要完全沉浸式地參與到學(xué)習(xí)活動中，具身形式可以是基于動作的，也可以是基于想象的。我們用兩根手指的運(yùn)動來表征兩條腿在走路，這其實(shí)就是在利用先前的身體經(jīng)驗(yàn)來交流表達(dá)。LOGO語言是一種早期的編程語言，便是在借用“小烏龜”的形象，使其成為虛擬的身體代理，以繪圖的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不一定需要真的去執(zhí)行走路的動作，而是需要知道烏龜?shù)膭幼魉淼暮x，進(jìn)而調(diào)用過去的身體經(jīng)驗(yàn)和內(nèi)在資源來解決問題。再如，Scratch也是在調(diào)用學(xué)生相關(guān)的認(rèn)知資源，來完成與經(jīng)驗(yàn)敘事相關(guān)的問題解決過程。

我們團(tuán)隊(duì)的一位博士生為代數(shù)學(xué)困生設(shè)計(jì)的“巨人的步伐”代數(shù)游戲（Chase & Abrahamson，2018），便是通過鼠標(biāo)或觸屏，調(diào)用內(nèi)在認(rèn)知資源來參與學(xué)習(xí)的具身形式。從算術(shù)到代數(shù)的轉(zhuǎn)變過程中，未知數(shù)的引入擴(kuò)展了數(shù)學(xué)思維，同時(shí)也是小學(xué)數(shù)學(xué)教育中的認(rèn)知難點(diǎn)。

“巨人的步伐”講述了不同步伐長度的巨人，通過邁步策略同時(shí)抵達(dá)終點(diǎn)的敘事。學(xué)生在其中運(yùn)用隱性知識，在虛擬的環(huán)境中扮演巨人，執(zhí)行行走的敘事，來體驗(yàn)未知數(shù)所代表的含義，從而實(shí)現(xiàn)理解代數(shù)的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

總之，數(shù)學(xué)思維是伴隨身體和感官參與的。但這并不意味著一定要在空間中移動，參與的形式也可以模擬，甚至有時(shí)無法觀察到這種參與，但這些參與確實(shí)有助于學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)概念的意義，從而發(fā)展數(shù)學(xué)思維。畢竟，人類的心智已經(jīng)發(fā)展到可以通過想象能力來與環(huán)境交互，是一種適應(yīng)性的、賦予了我們繁衍生息所必須的能力。

訪談?wù)撸骸熬奕说牟椒ァ笨梢岳斫鉃榻逵上胂竽芰拖惹吧眢w經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行具身參與的學(xué)習(xí)應(yīng)用。您能再介紹一些您實(shí)驗(yàn)室的代表性具身設(shè)計(jì)項(xiàng)目嗎？

多爾·亞伯拉罕森：首先向你介紹的是TheMarbles Scooper（圖1），其設(shè)計(jì)目的是幫助學(xué)生理解概率問題，由大理石彈珠（藍(lán)球和綠球個(gè)數(shù)相同）、勺子（含四個(gè)凹槽）、卡片（四格）、蠟筆等傳統(tǒng)教學(xué)材料構(gòu)成（Abrahamson，2012）。我們對4～6年級的小學(xué)生、7年級的中學(xué)生、本科生和研究生均進(jìn)行了同樣的探究實(shí)驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各學(xué)段的學(xué)生關(guān)于各種情況（指藍(lán)球和綠球在勺子中的分布情況）出現(xiàn)的概率，最開始均采用感知判斷的方式（即如此推理：藍(lán)球和綠球的個(gè)數(shù)一樣，那么藍(lán)球和綠球各2個(gè)的分布情況概率最大），而不是通過具體分析來進(jìn)行判斷（即如此推理：藍(lán)球和綠球在勺子中的分布情況有16種，其中藍(lán)球和綠球各2個(gè)的情況有6種，因而藍(lán)球和綠球各2個(gè)的分布情況概率最大）。這種通過感知判斷的方式與實(shí)驗(yàn)本身想要傳遞的思維方式存在差距。我們的研究便是通過言語干預(yù)進(jìn)行引導(dǎo)，使學(xué)生意識到藍(lán)球與綠球分布的位置決定了某一情況的獨(dú)特性，從而將自然主義情境下的知覺判斷與分析洼推斷相連接，實(shí)現(xiàn)“符號飛躍”。

另一項(xiàng)代表性的設(shè)計(jì)是比例數(shù)學(xué)想象訓(xùn)練器（The Mathematical Imagery Trainer for Proportion.MIT-P），這是我們團(tuán)隊(duì)開發(fā)的用于學(xué)習(xí)“比例”這一數(shù)學(xué)概念的系統(tǒng)（Abrahamson & S（mchez-Garcla，2016）。該系統(tǒng)包含交互式屏幕和兩個(gè)手持傳感器，圖2代表了MIT-P將任務(wù)設(shè)置為1：2的比例，當(dāng)右手傳感器到屏幕底邊的垂直距離是左手傳感器到屏幕底邊垂直距離的2倍時(shí)，系統(tǒng)會將屏幕變綠以表示正確，反之，屏幕為紅以表示錯(cuò)誤。學(xué)生并未被告知所要實(shí)現(xiàn)的比例是1：2，而是通過不斷地操作嘗試來確定任務(wù)是使左右距離比例為1：2，以及探索如何能夠在移動傳感器的過程中仍然使比例保持為1：2。我們在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)引入了生態(tài)動力學(xué)的理念，即學(xué)生通過與環(huán)境的動態(tài)交互逐漸獲得意義。同時(shí)，通過分析教師在學(xué)生操作過程中與學(xué)生的對話，不僅能夠?qū)W(xué)生的認(rèn)知過程顯性化，還可以將教師在其中的干預(yù)視為一種關(guān)于動作的環(huán)境限制。這種環(huán)境限制實(shí)際上是多模態(tài)的，有助于學(xué)生從新手轉(zhuǎn)變?yōu)槭焓帧Ｎ覀冞€在此基礎(chǔ)上引入了眼動技術(shù)，來捕捉學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律過程中的眼動模式（Abrahamson et a1，2016;Duijzer et al，2017），以進(jìn)一步驗(yàn)證、重新闡釋皮亞杰的認(rèn)知發(fā)生論，尤其是反省抽象這一知識建構(gòu)的心理機(jī)制（Piaget & Mays，1972）。二、提煉具身設(shè)計(jì)的研究理念

訪談?wù)撸涸趯W(xué)習(xí)科學(xué)研究領(lǐng)域，基于設(shè)計(jì)的研究被廣泛地應(yīng)用，并且您將具身設(shè)計(jì)引入到學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域之中。您能介紹一下具身設(shè)計(jì)的含義以及相關(guān)的研究理念嗎？

多爾·亞伯拉罕森：基于設(shè)計(jì)的研究是一種非常年輕的研究方法，起源于上世紀(jì)80年代末期。上世紀(jì)90年代初期，Collin（1992）從航空工程中獲得啟發(fā)，Brown（1992）將研究從實(shí)驗(yàn)竄轉(zhuǎn)向課堂，系統(tǒng)性地提出了科學(xué)地開展教育研究的方法，發(fā)表了關(guān)于基于設(shè)計(jì)的研究的著名文章。基于設(shè)計(jì)的研究被人們看作是學(xué)習(xí)科學(xué)的標(biāo)志性研究方法或獨(dú)創(chuàng)性研究方法。任何新的事物都有不同的看待方式，基于設(shè)計(jì)的研究方法的相關(guān)流程與原則也不是一成不變的。我們根據(jù)理論設(shè)計(jì)人類使用的產(chǎn)品，通過設(shè)計(jì)、開發(fā)、實(shí)施、收集數(shù)據(jù)、分析等環(huán)節(jié)，來產(chǎn)生新的觀點(diǎn)，從而更新理論，進(jìn)而再次進(jìn)入循環(huán)，不斷提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。因此，基于設(shè)計(jì)的研究能夠幫助我們開發(fā)人工制品、建立設(shè)計(jì)框架、更新發(fā)展理論。

在基于設(shè)計(jì)的研究中，我們并不是從研究問題（Research Question）出發(fā)，而是從實(shí)際的設(shè)計(jì)問題（Design Problem）出發(fā)。例如，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在哪些難以理解的地方，便是實(shí)際的設(shè)計(jì)問題;再如，目前哪些工具不能很好地幫助人們達(dá)到使用目的，那么解決這些問題就是基于設(shè)計(jì)的研究的出發(fā)點(diǎn)。作為設(shè)計(jì)研究者，我們需要思考學(xué)生遇到的實(shí)際問題，為何此前的教學(xué)方法效果不佳;為了解決這一問題，設(shè)計(jì)的原則和方法該如何組織，從而尋找替代性的設(shè)計(jì)。基于設(shè)計(jì)的研究實(shí)際上代表了一種行動主義（Activism），需要不斷地思考現(xiàn)有事物不理想的原因，并通過迭代循環(huán)來測試改進(jìn)。

具身設(shè)計(jì)是一種系統(tǒng)性、過程性的設(shè)計(jì)方法，為特定教學(xué)情境設(shè)計(jì)人工制品，為具身認(rèn)知理論應(yīng)用到教學(xué)設(shè)計(jì)中提供了設(shè)計(jì)框架。具身設(shè)計(jì)既是一種研究框架，也是一種教學(xué)框架，受到具身認(rèn)知和學(xué)習(xí)科學(xué)相關(guān)理論的影響。我們團(tuán)隊(duì)從事的教學(xué)相關(guān)的設(shè)計(jì)實(shí)踐，是由實(shí)際的設(shè)計(jì)問題出發(fā)，即從我們不理解的現(xiàn)象或需要改進(jìn)的解決方法出發(fā)，在設(shè)計(jì)過程中通過數(shù)據(jù)收集與分析，理解學(xué)生在問題解決過程中實(shí)際的誤區(qū)，從而尋找解決辦法。

具身設(shè)計(jì)有兩種類型，分別是基于感知的設(shè)計(jì)（Perception-Based Design）和基于動作的設(shè)計(jì)（Ac-tion-Based Design）。前面介紹的The Marbles Scooper屬于基于感知的設(shè)計(jì)，MIT-P屬于基于動作的設(shè)計(jì)（Abrahamson，2014）。

基于感知的設(shè)計(jì)是建立在學(xué)習(xí)者早期心理能力基礎(chǔ)之上的，這種能力可以從對現(xiàn)象的感知判斷中得出邏輯推理，如學(xué)生在The Marbles Scooper實(shí)驗(yàn)中的概率判斷。在基于感知的設(shè)計(jì)中，學(xué)生一開始可能并不知道學(xué)習(xí)材料對應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，他們通過直覺來與學(xué)習(xí)材料交互，教師也不會在一開始就提供“想法錯(cuò)誤”的反饋，而是讓學(xué)生盡可能地表達(dá)，通過診斷型半結(jié)構(gòu)化訪談了解學(xué)生的思維。隨后，再提供額外的學(xué)習(xí)材料（如四格卡片和蠟筆）幫助學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立，以期實(shí)現(xiàn)從直覺判斷到系統(tǒng)性建模的數(shù)學(xué)思維轉(zhuǎn)變。

基于動作的設(shè)計(jì)是建立在學(xué)習(xí)者感知運(yùn)動能力之上的，這一能力能夠發(fā)展出新的用于策略性具身交互的動覺慣例（Kinesthetic Routines），如MIT-P中學(xué)生習(xí)得如何以不同速度移動雙手以保持屏幕為綠色。在基于動作的設(shè)計(jì)中，認(rèn)知科學(xué)的理論與實(shí)證研究將具身活動視為人類推理過程中的認(rèn)知資源，具身活動可以是物理的，也可以是心理模擬的?；趧幼鞯脑O(shè)計(jì)通常和具身交互（EmbodiedInteraction）相聯(lián)系，通過與人工制品進(jìn)行交互來創(chuàng)建、操作和分享意義，是一種能夠?qū)⒕呱硇砸雽W(xué)習(xí)交互的設(shè)計(jì)與分析方法（Dourish，2001）。

訪談?wù)撸耗J(rèn)為實(shí)施基于設(shè)計(jì)的研究或具身設(shè)計(jì)研究的關(guān)鍵點(diǎn)有哪些？對研究者和設(shè)計(jì)者來說，哪些部分對提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果是重要的？

多爾·亞伯拉罕森：基于設(shè)計(jì)的研究并不是來自于研究問題，而是來自于設(shè)計(jì)問題。這意味著有一些人類參與的情境是不理想的，需要被改變得更好。在教育情境中，有一些概念對于學(xué)生來說是難以理解的，這便是設(shè)計(jì)問題。始于此，我們想讓這種情境變得更好，也是我們進(jìn)行研究的動機(jī)?；谠O(shè)計(jì)的研究是理論驅(qū)動的，即通過學(xué)習(xí)材料和任務(wù)的形式，將概念具體化和實(shí)例化。

首先，基于設(shè)計(jì)的研究最重要的是在設(shè)計(jì)的過程中收集數(shù)據(jù)，反復(fù)思考過程性數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，逐漸明確研究問題。當(dāng)你開始這一過程并分析數(shù)據(jù)時(shí)，研究問題才會浮現(xiàn)。作為研究者，同時(shí)也是輔導(dǎo)教師，與學(xué)生進(jìn)行的診斷型半結(jié)構(gòu)訪談也是數(shù)據(jù)的一部分。例如，在我們進(jìn)行的The MarblesScooper實(shí)驗(yàn)中，在訪談中才發(fā)現(xiàn)有2/3的被試最開始僅關(guān)注了藍(lán)球和綠球的數(shù)目組合，而并未關(guān)注位置排列，這是我們最初設(shè)計(jì)沒有想到的，而是在與學(xué)生的對話過程中發(fā)現(xiàn)的。在隨后的實(shí)驗(yàn)中，我們加粗了四格卡片的底邊，讓學(xué)生能夠更好地區(qū)分各情況的獨(dú)特性，這體現(xiàn)了基于設(shè)計(jì)的研究不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)的理念，即研究者在研究中需要關(guān)注人工制品是否以及如何促進(jìn)或阻礙了學(xué)生的推理與表達(dá)（Abrahamson，2009）。這樣的觀察與分析很關(guān)鍵，有助于我們理解學(xué)生的思維，也能在接下來的設(shè)計(jì)中使學(xué)生獲得相應(yīng)的數(shù)學(xué)思維。

其次，基于設(shè)計(jì)的研究是一個(gè)循環(huán)的過程。我們從設(shè)計(jì)問題出發(fā)，就像自然科學(xué)領(lǐng)域的假設(shè)，設(shè)計(jì)問題始于直覺推測，即想要改變什么實(shí)際問題，并在研究過程中使其更加清晰，然后通過設(shè)計(jì)來提出解決方法。一些研究者不太習(xí)慣在研究過程中改變研究設(shè)計(jì)，而我認(rèn)為研究設(shè)計(jì)本身就是在研究過程中發(fā)展的。有時(shí)新的解決方法是基于對問題的重新思考，重新思考在學(xué)習(xí)科學(xué)領(lǐng)域中被稱為“再構(gòu)造作用”。一方面，我們基于學(xué)習(xí)科學(xué)的理論來思考設(shè)計(jì)問題;另一方面，我們基于與學(xué)生交互所獲得的豐富經(jīng)驗(yàn)，了解學(xué)生關(guān)于某些概念的理解誤區(qū)，進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)以使他們更好地理解。因此，我樂于在半途修改研究計(jì)劃，一旦發(fā)現(xiàn)好的問題，我便會將此作為研究計(jì)劃中的一部分，整合到接下來的研究中去。

最后，基于設(shè)計(jì)的研究在某種程度上是與材料進(jìn)行對話的設(shè)計(jì)，即借助材料進(jìn)行思考，這涉及到分布式認(rèn)知。學(xué)習(xí)材料作為客體其形式是多樣的，可能是工具、手勢、言語或隱喻。我們設(shè)計(jì)不同供給性（Affordance）的材料，不斷觀察、改變，重新進(jìn)入循環(huán)，這樣才能夠看到新的東西，而且還需要我們一直進(jìn)行調(diào)整和改變。此外，我們還需要觀察學(xué)生為了解決問題是如何使用學(xué)習(xí)材料的，如何表達(dá)他們的觀點(diǎn)，不同的材料或媒體如何支持學(xué)習(xí)，如何通過有效地借助媒體的供給性來對前符號觀念（Pre-symbolic Notions）進(jìn)行概念化。對于學(xué)習(xí)來說，與實(shí)物和計(jì)算機(jī)媒體進(jìn)行交互是以不同方式進(jìn)行的。因此，在The Marbles Scooper實(shí)驗(yàn)中，我們還設(shè)計(jì)了用計(jì)算機(jī)模擬這樣的媒體資源，來幫助學(xué)生理解藍(lán)球和綠球總數(shù)不等時(shí)，各情況的概率分布。總之，受到工程作業(yè)的啟發(fā)，基于設(shè)計(jì)的研究被用于教育研究中。在工程作業(yè)中，所創(chuàng)建的人工制品始于你的想法，也改變了你的想法。因此，當(dāng)我們修改所設(shè)計(jì)的人工制品時(shí)，我們也要調(diào)整理論或理論的某些方面，畢竟所使用的理論知識不可能完全沒有局限。

訪談?wù)撸耗岬健敖逃I(lǐng)域的設(shè)計(jì)在某種程度上是可用（Usability）和努力（Struggle）之間的權(quán)衡（Tradeoffs）辦法”（Abrahamson，2009），您能進(jìn)一步闡述一下嗎？此外，具身設(shè)計(jì)如何讓更多的學(xué)生受益，而不僅僅是參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生？

多爾·亞伯拉罕森：我提出可用和努力之間的權(quán)衡這一觀點(diǎn)，是受到了皮亞杰認(rèn)知發(fā)生論（Piaget，1985）的啟發(fā)，實(shí)際上這一觀點(diǎn)旨在強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)有益的認(rèn)知沖突。為了提高與環(huán)境進(jìn)行交互的適應(yīng)能力，人們需要通過不斷嘗試來感知世界，實(shí)現(xiàn)個(gè)體與環(huán)境的平衡。這種適應(yīng)包含同化和順應(yīng)兩種形式，同化是將外界的環(huán)境刺激整合到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)中，順應(yīng)是改變已有認(rèn)知結(jié)構(gòu)來適應(yīng)環(huán)境。例如，當(dāng)我們習(xí)得了有翅膀的生物是鳥，當(dāng)遇到企鵝時(shí)，為了認(rèn)同企鵝是鳥（同化），我們需要改變關(guān)于鳥的定義（順應(yīng)）。關(guān)于鳥的定義，是一種語義網(wǎng)絡(luò)，也是皮亞杰所說的圖式。實(shí)際上學(xué)習(xí)是為了達(dá)到個(gè)體與環(huán)境的平衡，需要通過可用和努力之間的權(quán)衡來適應(yīng)新的情境。例如，嬰兒學(xué)習(xí)走路，需要在不同材質(zhì)的地面和不同材料的鞋所建立的新情境中實(shí)現(xiàn)動態(tài)平衡。

富有成效的失?。≒roductive Failure）是指解決結(jié)構(gòu)不良問題時(shí)可能會產(chǎn)生暫時(shí)性的失敗，但卻會對學(xué)習(xí)遷移產(chǎn)生積極影響（Kapur，2008），它強(qiáng)調(diào)了問題解決和學(xué)習(xí)之間的關(guān)系。具身設(shè)計(jì)讓學(xué)生經(jīng)歷富有成效的努力（Productive Struggle），其目的是幫助學(xué)生擴(kuò)展所習(xí)得技能的應(yīng)用領(lǐng)域。教育的目的不僅是為了讓學(xué)生習(xí)得一種技能，而是讓學(xué)生能夠獲得將技能應(yīng)用到不同情境中的能力，因?yàn)橐恍┘寄茉谛虑榫持行枰m應(yīng)過程來建構(gòu)新的圖式。將技能的新應(yīng)用情境整合到圖式中的過程被皮亞杰稱為“反省抽象”（Reflective Abstraction）。皮亞杰關(guān)于感知運(yùn)動圖式建構(gòu)和反省抽象的理論對我們團(tuán)隊(duì)的研究啟發(fā)很大，使我們認(rèn)識到學(xué)生在感知運(yùn)動活動中的細(xì)微改變對個(gè)體認(rèn)知發(fā)展的重要性，也幫助我們在理論與實(shí)踐層面推動數(shù)學(xué)教育的發(fā)展（Abrahamson et al 2016）。

正如我們團(tuán)隊(duì)的具身設(shè)計(jì)項(xiàng)目，是從一個(gè)很小的情境中開始的，需要測試它的有用性、安全性、倫理規(guī)范等。接下來，才開始在不同的情境中進(jìn)行試驗(yàn)，最終讓更多的學(xué)生得以受益。而將產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)?；牟灰欢ㄊ亲畛醯脑O(shè)計(jì)者，實(shí)驗(yàn)室需要獲得外界的支持（如通過基金、協(xié)會、公司等組織）將好的想法投入實(shí)踐。規(guī)?；倪^程需要相互信任與持續(xù)協(xié)作，因?yàn)樵O(shè)計(jì)還需要在規(guī)?；胁粩喔倪M(jìn)。美國國家科學(xué)基金會（NSF）對規(guī)?；芨信d趣，也會對規(guī)?；膶?shí)踐進(jìn)行資助。實(shí)際上，規(guī)模化還受到媒體類型的影響。若設(shè)計(jì)是基于實(shí)體材料，則規(guī)?；倪^程相對復(fù)雜，成本也較高;若設(shè)計(jì)是基于計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)，那么在線情境下的規(guī)?；蜁鄬θ菀滓恍热鏜OOC，因?yàn)樗情_放的，所以每個(gè)人都有機(jī)會獲得，再比如可供人們免費(fèi)下載的教育應(yīng)用。總之，想要在教室情境中規(guī)?；厥褂媚囊环N設(shè)計(jì)，均需要經(jīng)過初步的試驗(yàn)來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的適應(yīng)性。

三、展望具身認(rèn)知的發(fā)展前景

訪談?wù)撸壕呱碚J(rèn)知是學(xué)習(xí)科學(xué)研究領(lǐng)域的主題之一，您認(rèn)為具身認(rèn)知對學(xué)習(xí)科學(xué)的貢獻(xiàn)是如何體現(xiàn)的？

多爾·亞伯拉罕森：首先，具身認(rèn)知理論發(fā)展得很迅速，一個(gè)非常有吸引力和創(chuàng)造力的研究領(lǐng)域，既能夠?yàn)楫?dāng)下的教學(xué)提供概觀思考，也能夠讓我們關(guān)注理論局限以外的東西，它擴(kuò)展了學(xué)習(xí)科學(xué)的意義。具身心智將社會文化、生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和文化相聯(lián)結(jié)，因此，具身認(rèn)知將多種領(lǐng)域結(jié)合到一起，來建構(gòu)社會文化情境和設(shè)計(jì)情境活動。具身認(rèn)知對學(xué)習(xí)科學(xué)的貢獻(xiàn)在于，提供了一種具身的視角來進(jìn)行研究，觀察人們在教與學(xué)過程中發(fā)生的現(xiàn)象和行為。

其次，設(shè)計(jì)師、教學(xué)設(shè)計(jì)師、基于設(shè)計(jì)的研究者將新技術(shù)或新設(shè)計(jì)引入教學(xué)時(shí)，涉及到為了完成特定任務(wù)要求，學(xué)習(xí)者與人工制品的交互、與教師的交互、與他人的交互。例如，為了培養(yǎng)計(jì)算思維，研究者引入了如LOGO、Scratch這類基于對象的編程學(xué)習(xí)工具。具身認(rèn)知還為我們提供了在適時(shí)情況下停下來反思的機(jī)會，反觀學(xué)習(xí)過程，意識到我們關(guān)于認(rèn)知過程的感知和交互，以及技術(shù)如何內(nèi)隱地改變認(rèn)知過程。

最后，具身認(rèn)知理論不僅是一種能夠幫助我們重新看待教與學(xué)的新方法論、新觀點(diǎn)，還是一種基本的認(rèn)知論，從中可以發(fā)展獨(dú)有的學(xué)習(xí)理論。人們可能認(rèn)為，我們首先有了新的理論，然后依此開發(fā)新的技術(shù)或應(yīng)用這些理論。實(shí)際上，新技術(shù)的產(chǎn)生首先是出于一種必然性，然后才是“我們也許可以把它應(yīng)用到教學(xué)中去”。因此，基于設(shè)計(jì)的研究者應(yīng)像一個(gè)未來學(xué)家一樣去思考，思考接下來會發(fā)生什么。通過具身認(rèn)知理論，我們可以反思學(xué)習(xí)的內(nèi)容和意義，思考應(yīng)采用什么樣的技術(shù)，如何改進(jìn)這些技術(shù)，以及在這個(gè)過程中如何轉(zhuǎn)換對思維過程的理解，即有關(guān)學(xué)習(xí)理論的發(fā)展，這也正是我們團(tuán)隊(duì)所做的。

訪談?wù)撸簩W(xué)習(xí)科學(xué)中對具身認(rèn)知有重要影響的或相關(guān)的其他研究主題有哪些？

多爾·亞伯拉罕森：具身認(rèn)知作為一種認(rèn)知論和學(xué)習(xí)理論，與學(xué)習(xí)科學(xué)的很多研究領(lǐng)域都相關(guān)，如認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)、社會文化理論、計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)（CSCL）等。認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)是研究兒童如何與世界進(jìn)行交互的，比如，隨著年齡的增長，兒童需要創(chuàng)建新的感知運(yùn)動圖式來與環(huán)境進(jìn)行交互。認(rèn)知發(fā)展心理學(xué)的認(rèn)知發(fā)展論、感知運(yùn)動圖式和反省抽象對具身認(rèn)知研究有重要的啟示意義。同時(shí)，人工制品塑造了我們與世界交互的方式和思考的方式，我們需要借助社會文化觀念來理解人工制品這一過程性角色的重要性。不同文化背景下，人們使用手勢的方式不同，如計(jì)數(shù)的手勢影響了運(yùn)算操作的靈活性和速度;使用人工制品的獨(dú)特方式能擴(kuò)展我們的思維，如擅長使用算盤的學(xué)生在沒有算盤的考試情境下，仍然在用手撥動看不見的心理算盤。

具身認(rèn)知對學(xué)習(xí)科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域也有啟發(fā)作用。例如，在計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)中，我們?yōu)閷W(xué)習(xí)活動建構(gòu)了可計(jì)算的（Computational）人工制品。具身認(rèn)知理論有助于理解學(xué)生參與一項(xiàng)活動時(shí)（心理）動作的產(chǎn)生以及與他人的交互，有助于觀察這些媒體中的動作是如何影響小組的觀點(diǎn)產(chǎn)生、推斷和反思的。具身認(rèn)知引導(dǎo)我們采用符號化的人工制品，以產(chǎn)出性的方式進(jìn)行交互，為我們提供了分析感知運(yùn)動圖式和思維意義的參考性框架。總之，具身認(rèn)知不但影響了如何設(shè)計(jì)教與學(xué)，也影響了如何評價(jià)教與學(xué)。無論是個(gè)人的還是小組的，學(xué)生參與特定的活動均可能涉及人工制品，涉及與他人的合作，或者與文化代理（如教師）的交互，因而，具身認(rèn)知與學(xué)習(xí)科學(xué)的很多主題均相關(guān)。

訪談?wù)撸耗J(rèn)為當(dāng)前具身設(shè)計(jì)研究的挑戰(zhàn)是什么？具身認(rèn)知與具身設(shè)計(jì)未來將如何發(fā)展？

多爾·亞伯拉罕森：具身設(shè)計(jì)在國際上的發(fā)展是繁榮的，美國國家自然科學(xué)基金會對相關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行了大力資助。目前，具身設(shè)計(jì)研究領(lǐng)域的核心挑戰(zhàn)是，從理論上明確學(xué)生如何在具身設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)活動中發(fā)展感知運(yùn)動能力，并使教育研究群體能夠認(rèn)識到數(shù)學(xué)教學(xué)與具身認(rèn)知的相關(guān)性，從而推動教育機(jī)構(gòu)進(jìn)行規(guī)范的實(shí)踐。我與Lindgren在《劍橋?qū)W習(xí)科學(xué)手冊（第二版）》的章節(jié)中提到了具身設(shè)計(jì)在活動、資源、促進(jìn)三個(gè)層面所面臨的挑戰(zhàn)（Abrah甜nson&Lindgren，2014）：在活動層面，活動應(yīng)能有效地調(diào)動學(xué)習(xí)者先前在真實(shí)或虛擬環(huán)境中的身體經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)習(xí)者逐漸從簡單任務(wù)過渡到復(fù)雜任務(wù);在資源層面，學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)能支持學(xué)習(xí)者通過物理動作或心理動作進(jìn)行感知運(yùn)動循環(huán);在促進(jìn)層面，學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)為學(xué)習(xí)者提供線索和實(shí)時(shí)反饋，教學(xué)者或虛擬代理應(yīng)引導(dǎo)學(xué)習(xí)者對情境交互中的策略與經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)提煉。

汽車之父亨利·福特曾說過，如果我問人們想要什么，他們可能會說想要更快的馬。因?yàn)橛袝r(shí)傾聽人們的需求和理解人們真正需要什么是不同的。作為教育工作者，我們要了解學(xué)生進(jìn)行對象和符號操作的認(rèn)知過程，進(jìn)而改進(jìn)設(shè)計(jì)和發(fā)展理論。未來的技術(shù)應(yīng)能幫助教師實(shí)時(shí)地看到學(xué)生的思維過程，例如通過眼動這樣一種動作能夠記錄學(xué)生在個(gè)人或小組活動中的關(guān)注點(diǎn)。我們團(tuán)隊(duì)已經(jīng)引入眼動技術(shù)來觀察學(xué)生在學(xué)習(xí)任務(wù)過程中的眼動，這也是具身設(shè)計(jì)的一部分，創(chuàng)建了一種新的具身設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)環(huán)境（Abrahamson & Bakker，2016）。未來具身設(shè)計(jì)研究可以創(chuàng)建基于人工智能的交互式教學(xué)工具，通過多模態(tài)學(xué)習(xí)分析技術(shù)來搜集關(guān)于認(rèn)知過程更豐富的數(shù)據(jù)。我們團(tuán)隊(duì)也在繼續(xù)進(jìn)行NSF關(guān)于手勢增強(qiáng)下的虛擬代理數(shù)學(xué)導(dǎo)師項(xiàng)目，以進(jìn)一步探索和發(fā)展具身設(shè)計(jì)研究。