具身認知在中職數(shù)學活力課堂中的應用研究

陳金國

摘要：具身認知是詮釋個體如何獲取知識的一種新視角。具身認知理論認為身體在認知過程中發(fā)揮著關鍵作用。文章分析了具身認知理論與中職數(shù)學活力課堂之間的聯(lián)系，研究了應用具身認知構建中職數(shù)學活力課堂的策略與途徑。

關鍵詞：中職數(shù)學;具身認知;活力課堂

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2019）07C/08C-0038-04

中職數(shù)學課堂沉悶乏味、缺少活力，固然有學生基礎先天不足的因素，但教師理念滯后、未根據(jù)學生數(shù)學基礎與學習經(jīng)驗采取適當?shù)慕虒W方法，才是根本原因。具身認知理論認為身體在認知過程中發(fā)揮著關鍵作用，認知是學生身體與環(huán)境互動的整體活動。這一理論適用于擅長身體動作的中職學生的數(shù)學學習。應用具身認知可以激發(fā)中職學生的學習興趣，促進學生理解性與創(chuàng)新性學習，因而是構建中職數(shù)學活力課堂的一種有效策略。

一、具身認知與中職數(shù)學活力課堂的聯(lián)系

（一）具身認知的涵義

具身認知（embodied cognition）是繼信息加工理論、聯(lián)結主義等認知理論之后詮釋個體如何獲取知識的一種新視角。具身認知理論的中心含義是指身體在認知過程中發(fā)揮著關鍵作用，認知是通過身體的體驗及其活動方式而形成的。具身認知反對過去理論忽視、摒棄認知者身體、經(jīng)驗、所處環(huán)境在認知過程中的作用，只認為認知活動是抽象、理性的智力操作，身體僅為刺激的感受器和行為的效應器。具身認知理論認為個體的認知是被身體及其活動方式塑造出來的，身體在認知的塑造中賦以了一種樞軸的作用和決定性的意義。經(jīng)驗源于身體，知覺是身體與環(huán)境相互作用的產(chǎn)物。杜威“從做中學”以及洛克、盧梭“兒童身體力行”的教育思想都體現(xiàn)了具身認知理論。杜威指出，把經(jīng)驗和理性截然分開是錯誤的，一切理性思維都是以身體經(jīng)驗為基礎的。杜威的“從做中學”要求學生身體力行、親身經(jīng)歷和體驗隱藏于知識背后的奧秘，充分體現(xiàn)了他對身體的青睞，他相信一切學習和思維都始于身體經(jīng)驗。

（二）中職數(shù)學活力課堂的涵義

中職數(shù)學活力課堂是以建構主義等理論為基礎，創(chuàng)設以學生為中心的學習環(huán)境，有機綜合運用自主學習、合作探究等多種教學方法，實現(xiàn)多向交互、多元生成，促進學生深度學習，并以此激發(fā)師生的生命活力的一種創(chuàng)新教學模式。師生的生命活力，主要體現(xiàn)在學生主體地位的確認、興趣情感的激發(fā)、思維智慧的升華、創(chuàng)新精神的彰顯，以及教師職業(yè)情懷的形成、品格魅力的彰顯、教學能力的提升、人生價值的實現(xiàn)。

（三）應用具身認知可以激發(fā)中職數(shù)學課堂教學活力

中職學生早已習慣了在數(shù)學學習中被動灌輸?shù)慕虒W方式，失去了基于包括頭腦在內(nèi)的身體所經(jīng)歷的實踐經(jīng)驗在自己的數(shù)學思維和知識建構過程中應有的作用，學生在教學過程中缺乏身心一體、心智一體的“邊緣性參與”，不能激發(fā)基于身體經(jīng)驗的認知潛能，造成中職數(shù)學課堂教學沉悶低效、缺乏活力。因此，具身認知對于促進學生深度學習、激發(fā)課堂師生生命活力，具有十分重要的意義。

1.具身認知突出了學生學習的主體地位。現(xiàn)有中職數(shù)學教學過程中，學生總是被動地接受知識，教師只需把事先準備好的知識灌輸給學生，而后學生經(jīng)過機械的練習加以強化即可。這樣的教學方式忽視了學生理性的存在，學生的主體作用得不到發(fā)揮，學生的學習只能是淺層性學習。具身認知認為人的認知是身體與外部環(huán)境相互作用的結果，而認知的獲得可以影響個體與環(huán)境的相互作用。因此，應用具身認知，中職數(shù)學課堂教學中學生身心一體參與認知活動，學生學習的積極性得到充分調(diào)動，學生的主體地位得到充分充分體現(xiàn)。

2.具身認知可以促進多向交互、多元生成，激發(fā)課堂活力。應用具身認知，中職數(shù)學課堂教學中的教師角色發(fā)生了根本性轉變，教師從灌輸者變成了引導者、幫助者、協(xié)作者，教師必須時刻注意觀察和傾聽，留神學生在合作探究學習過程中的討論和生成，關心學生的需要，幫助他們切實解決難題。與此同時，學生的角色也發(fā)生了根本性轉變，他們成為了學習的主體，在教師創(chuàng)設的學習情境中，通過具身學習，在做中學，讓身體與環(huán)境發(fā)生相互作用，形成身體經(jīng)驗，促進有效認知。學生在合作探究的學習過程中課堂氛圍是民主和諧的，學生們在目標驅(qū)動下學習心情是緊張有序的、積極向上的。在尊重學生主體地位的具身學習過程中，由于教與學角色的合理回歸，師生之間的關系變得更為融洽，師生之間的情感、認知、活動持續(xù)交互，師生的教學活力得到極大的激發(fā)，學生在全身心投入學習中收獲成果，教師在全程指導協(xié)作下教學目標有效達成時收獲成就感。

3.具身認知可以促進深度學習。應用具身認知，學生的身體及其活動方式影響了他們的認知，塑造了思維、判斷、態(tài)度和情緒，而認知和情緒等心智過程也影響了身體，這種身體與心智過程的雙向互動作用有利于學生形成良好的學習品質(zhì)與學習能力，有利于促進學生深度學習。例如在中職數(shù)學教學中，我們常常發(fā)現(xiàn)學生的數(shù)學概念建立起來似乎很容易，然而在運用到問題解決的時候就產(chǎn)生了困惑，這是困擾中職數(shù)學教學的一個常見問題。究其原因，學生在建立數(shù)學概念時由于沒有運用身體經(jīng)驗進行意義建構，這種概念的形成是“離身”的，是沒有扎根的，是未能經(jīng)歷和體驗隱藏于知識背后的奧秘的，從而沒有掌握概念的真諦，導致難以運用解決問題。應用具身認知，教師在教學過程中應當充分讓學生的大腦、身體與環(huán)境發(fā)生相互作用，促進學生的經(jīng)驗參與，加深對概念的深入理解和深層建構，進而能靈活運用其解決不同情境中的問題，實現(xiàn)深度學習。

二、應用具身認知構建中職數(shù)學活力課堂的策略

（一）遵循根植原則

具身認知理論認為，學習過程不是脫離情境、孤立于大腦的抽象符號運算，而是發(fā)生于一定文化環(huán)境中，并且受到情境因素的制約。具身認知主張把心智根植于身體，把身體根植于環(huán)境，從身體與環(huán)境互動的視角看待學習，這就是具身認知的根植原則。因此，在中職數(shù)學課堂教學中，堅持根植原則，就是要科學創(chuàng)設學習情境，讓學生在這樣的情境中開展實踐，使身體的經(jīng)驗在情境的展開中得以積累，在這樣的情境中體驗到身體的意志和歸屬、認知的快樂，其情感與心智獲得成長，生命活力得到綻放。

（二）具身與離身相統(tǒng)一

基于具身認知的學習路徑為：由具身為起源，經(jīng)由內(nèi)在表征達到高級階段，到了高級階段，神經(jīng)系統(tǒng)為認知提供了一個非實時的環(huán)境，認知主體不再非要處于實時的環(huán)境中，因此認知是一個“具身——離身”相統(tǒng)一的過程，這也表明了身心一體化的認知屬性。因此，中職數(shù)學教學中，堅持具身與離身相統(tǒng)一，就是既要設計學生通過身體作用于環(huán)境中的實踐這樣的學習活動，又要及時讓學生在非實時的環(huán)境中進行抽象思維，使其有效獲得知識意義的建構，以此促進學生對數(shù)學知識本質(zhì)的理解與應用，實現(xiàn)深度學習。

（三）認知與工具、技術相結合

研究表明，通過操縱外在于大腦的工具經(jīng)歷概念轉變工具會影響我們的認知，這種影響是通過我們發(fā)展操作工具技能時不斷增強的適應性體驗而起作用。也就是說，學習者應當與各種物質(zhì)的、認知的工具或技術以最優(yōu)的方式結合而促進學習。通過工具發(fā)展了我們控制和解釋世界的能力，而當工具消失時，它潛在的結構和隱含的功能會變得透明。我們使用技術拓展了自己的知覺運動和認知能力，通過技術的中介結構，我們內(nèi)化了與世界交互的身體和思維習慣。因此，在中職數(shù)學教學中，我們要加強研究運用什么樣的工具與技術可以幫助學生開展具身認知，使學生一方面通過與工具及技術結合來降低對知識的抽象度及獲得難度，另一方面當工具及技術消失后，其潛在的結構和隱含的功能會使學生的認知變得清晰透明。通過將認知與工具及技術進行結合，如空間幾何中的立體模型、解析幾何中的幾何畫板軟件等，能使隱蔽的數(shù)學問題直觀化、可視化，學生能深入理解隱藏在數(shù)學知識背后的奧秘，從而在體驗成功的快樂和喜悅中，實現(xiàn)智慧的升華與生命活力的迸發(fā)。

三、應用具身認知構建中職數(shù)學活力課堂的途徑

（一）將認知置于問題情境中

具身認知的根植原則強調(diào)了認知的情境性，即認知是學生身體與環(huán)境交互作用的產(chǎn)物。中職數(shù)學教學中，學生對相關數(shù)學知識的認知水平如何，與其所在的環(huán)境密切相關。中職數(shù)學課堂上的這種教學環(huán)境常常是教師創(chuàng)設的問題情境，因為問題情境能貼近學生的生活，易于激發(fā)他們的認知興趣，激活學生已有的知識與經(jīng)驗，促進其對新知識的理解與應用。

例如，建筑專業(yè)學生在學習直線與平面垂直的定義時，改變傳統(tǒng)的教師通過講解、演示直接給出直線與平面垂直的定義，而是通過創(chuàng)設問題情境，將認知問題置于情境中，使學生在親身體驗與思考交流的過程中發(fā)現(xiàn)直線與平面垂直的本質(zhì)。具體問題情境如下：一是讓學生觀察建筑物的墻角線與地面之間的位置關系;二是借助建筑制圖CAD，演示建筑上線面垂直的實例;三是讓學生將書打開豎放在桌面上，引導學生觀察書脊和各頁與桌面的交線有什么位置關系。學生通過觀察、思考、討論，回答以上情境中的問題，接著教師要求各小組學生經(jīng)過研究討論后給出直線與平面垂直的定義并上傳教學平臺，師生對各小組給出的定義逐一進行點評，教師最后歸納出直線與平面垂直的定義。

（二）從做中學

從做中學源于杜威的“教學做合一”基本教學原則，是指從活動中學、從經(jīng)驗中學，它使得學校里知識的獲得與生活過程中的獲得聯(lián)系起來。具身認知認為學習是發(fā)生于身體作用于環(huán)境的實踐活動，因此，從做中學是具身認知的典型形式，是構建中職數(shù)學活力課堂的基本途徑。具身認知視域下的“做”并不囿于學生的生活實踐，還應包括基于動手、動腦的數(shù)學實驗和探究活動，強調(diào)在動手做的學習過程中讓學生建構數(shù)學知識意義和認知圖式。從做中學主要有兩種方式，一是DIY，即“do it by yourself”，指在教師創(chuàng)設的教學情境中，學生借助于工具，運用一定的技術，通過動手學習，會通過動作形成腦聯(lián)結和知識。二是DIC，即“do it by compute”，指通過操作計算機應用軟件拓展自己的知覺運動和認知能力，學生通過與工具及技術的結合使學生產(chǎn)生具身經(jīng)驗，從而積極參與到意義建構的過程中來。

例如，在學習中職數(shù)學拋物線標準方程時，教師可以讓學生用三角板、細繩、圖釘、鉛筆等工具按其定義畫圖，當這些工具撤除后，其潛在的知識信息、結構要素會在學生頭腦中保留下來，并且使學生對拋物線概念的內(nèi)涵十分清晰透明，從而幫助學生有效地建構了相關知識，這便是所謂的DIY。此外，如果教師讓學生利用計算機操縱幾何畫板軟件，在繪制各種不同拋物線的過程中，通過幾何畫板軟件技術這一中介結構，使學生內(nèi)化了拋物線概念并逐步形成了數(shù)學思維習慣，這就是所謂的DIC。

（三）運用概念隱喻機制

具身認知發(fā)展了概念隱喻理論，亦稱為認知隱喻理論（Cognitive metaphor theory）。隱喻的本質(zhì)是人們利用熟悉、具體的經(jīng)驗去構造陌生、抽象的概念，概念隱喻就是從一個具體的概念域向一個抽象的概念域的系統(tǒng)映射。這里的映射受我們的日常經(jīng)驗尤其是身體經(jīng)驗的支配，而不是隨意的、主觀的。數(shù)學概念是數(shù)學知識體系的“細胞”，正確理解和運用數(shù)學概念是學生學好數(shù)學的前提。與任何類型的教育一樣，數(shù)學概念教學在中職數(shù)學教學中具有十分重要的地位與作用。然而由于數(shù)學概念的抽象性，中職學生認知水平的局限性，教學方法的不恰當性，常常使數(shù)學概念成為教學的難點，他們的畏難情緒與分化現(xiàn)象往往始于對數(shù)學概念的認知。概念的抽象性、學生認知水平的局限性屬于客觀因素，而教學方法的選擇卻具有主觀性。運用恰當?shù)慕虒W方法，可以降低數(shù)學概念的抽象性、貼近學生的經(jīng)驗、引起學生思維情感的共鳴，對于學生理解與應用概念具有很大的促進作用，勢必能提升中職數(shù)學課堂的活力。因此，運用基于具身認知理論的概念隱喻機制，是有效突破數(shù)學概念教學難點、構建中職數(shù)學活力課堂的重要途徑。

運用概念隱喻機制進行教學設計要把握好以下幾點：一是確定數(shù)學概念的目標域并分析目標域中的各個對象;二是尋找學生已有認知結構中能與目標域產(chǎn)生映射的本源域，并分析學生對于本源域中各個對象的理解的正確性;三是對學生認知結構中原有的不準確理解進行修正，并引導學生在本源域和目標域之間建立映射，實現(xiàn)對新知的理解與融合。

例如，學生在認知橢圓概念時，目標域是橢圓的概念，目標域中的對象是動點到兩個定點之間的距離之和為定值、動點到兩個定點之間的距離和大于兩定點之間距離、橢圓的標準方程。本源域涉及的知識有圓的概念、三角形三邊之間的關系、圓的標準方程，與目標域中的“動點到兩個定點之間的距離的和為定值”對應的本源域中的對象為“動點到定點之間的距離為定值”，與目標域中的“動點到兩個定點之間的距離和大于兩定點之間距離”對應的本源域中的對象為“三角形的任意兩邊之和大于第三邊”，與目標域中的 “橢圓的標準方程”對應的本源域中的對象為“圓的標準方程”。學生雖然已經(jīng)學過了本源域中圓及三角形邊之間關系等知識，但由于其認知水平的局限性，學生對這些知識的理解仍然有不準確之處，對于圓的概念的理解，學生不能用運動、變化的思維方式理解方程中動點坐標所滿足的關系，對圓（曲線）與方程之間所滿足的關系認識不清，對構成三角形的三條邊應滿足的必要條件仍有模糊。教師在教學之前，應該清楚把握學生的這些認知問題，以便在實際教學時，首先對不準確理解進行修正從而完善本源域，對于修正這一環(huán)節(jié)，可以采用練習展示的方式，讓學生暴露錯誤的理解偏向，并及時進行糾正。在學生確定了橢圓概念的本源域與目標域以及各自的對象，修正了自己已有認知結構中的不準確理解之后，教師引導學生在本源域與目標域之間建立關系（映射），促進學生用已有的知識理解橢圓的概念。關于橢圓動點應滿足的條件關系，可從圓入手，讓學生將一端固定，另一端自由且保持拉直的繩子在平面上旋轉一周形成圓，然后將另一端也固定在不同的固定點，繃緊后形成的三角形異于兩固定點的頂點運動一周后形成橢圓。由此引導學生建立這樣的對應關系：橢圓是由圓演變而來的，圓只有一個中心，而橢圓有兩個中心;圓到一個定點的距離為常數(shù)，而橢圓則演變?yōu)榈絻蓚€定點的距離之和是常數(shù)。目標域中“動點到兩個定點之間的距離和大于兩定點之間距離”說明了橢圓形成的條件，與本源域中學生已有的知識“三角形的任意兩邊之和大于第三邊”亦即“兩邊之和小于第三邊的三角形是不存在的”相對應。橢圓的標準方程中具有兩坐標變量的平方項，這與圓的標準方程中也具有兩坐標變量的平方項是相對應的，同時兩者也有不同之處，即二者的平方項系數(shù)不相等。這里我們運用了概念隱喻理論，在教師的引導下，學生通過自己的認知經(jīng)驗與方式，將原有認知結構中已有的關于圓及其標準方程等知識（本源域），映射到了橢圓及其標準方程的認知中（目標域），從而使學生利用熟悉、具體的經(jīng)驗構造了陌生、抽象的概念。學生在這樣的學習中，將新知學習扎根于已有知識和經(jīng)驗中，既有效降低了新知學習的難度，增強了新舊知識間的聯(lián)系，同時，由于學生主動、自覺地參與知識建構的全過程，所以激發(fā)了學習興趣、充滿了生命活力。

責任編輯：馮志軍