基于具身認(rèn)知理論的初中科學(xué)概念教學(xué)

周利君 虞夏駿

[摘 要]概念是科學(xué)核心素養(yǎng)知識維度的重要組成部分。初中科學(xué)概念具有抽象性的特征，是初中課堂教學(xué)中的難點(diǎn)問題。具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)身體的經(jīng)驗以及身體在環(huán)境中的活動感知，對個體思維和認(rèn)知的作用。基于該理論的概念教學(xué)，重視概念的生成方式、學(xué)生的生活環(huán)境和學(xué)生已有經(jīng)驗，通過創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生獲得多維感知和身心參與，讓學(xué)生獲得實踐體悟和互動交流，促進(jìn)情智升華的方式來實現(xiàn)概念的生成，為解決初中科學(xué)概念教學(xué)中的難點(diǎn)問題提供新思路。

[關(guān)鍵詞]? 初中科學(xué);具身認(rèn)知;概念教學(xué)

概念是構(gòu)成知識的基本單位，也是科學(xué)核心素養(yǎng)知識維度的重要組成部分。然而，初中科學(xué)概念中很多都是看不見摸不著的抽象概念，是初中課堂教學(xué)中的難點(diǎn)問題。在以往的課堂教學(xué)中，為了應(yīng)對這個難點(diǎn)，往往會采用“講解——練習(xí)——再講解——再練習(xí)”的方式進(jìn)行教學(xué)。研究表明，這種教學(xué)方式下，學(xué)生在解題過程中雖然能逐漸表現(xiàn)出較高的正確率，但通過用二段式診斷測驗測試學(xué)生思維過程發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于科學(xué)中的很多概念仍然不甚了解，只是“知其然”而“不知其所以然”。具身認(rèn)知理論視角下的科學(xué)概念教學(xué)，可以突破當(dāng)前科學(xué)概念教學(xué)中用概念解釋概念，用抽象的語詞符號對新概念界定的困境，也將成為培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的重要手段。

一、具身認(rèn)知的內(nèi)涵與發(fā)展

具身認(rèn)知（embodied cognition）又譯為涉身認(rèn)知，指認(rèn)知主要是被身體的動作和形式所決定的，并強(qiáng)調(diào)身體在認(rèn)知活動中的核心作用。具身認(rèn)知理論認(rèn)為：觀念、思維、概念形成、分類和判斷等各種類型的認(rèn)知活動，都受到身體和身體感覺運(yùn)動圖式的制約和塑造。

具身認(rèn)知理論有著思想淵源。在我國古代《老子》《莊子》《論語》《孟子》等典籍中均有身心關(guān)系的論及，明代王陽明提出的“知行合一”則是具身認(rèn)知思想的集中體現(xiàn)。在西方哲學(xué)中，德國哲學(xué)家海德格爾提出的“存在”概念，是具身認(rèn)知理論中有關(guān)“認(rèn)知、身體、環(huán)境一體化”論述的重要思想來源;梅洛·龐蒂提出的“具身的主體性”概念，為具身認(rèn)知提供了重要的理論基礎(chǔ);詹姆斯的情緒理論、皮亞杰的發(fā)生認(rèn)識論以及維果斯基的內(nèi)化理論，均強(qiáng)調(diào)了身體活動感知內(nèi)化對思維和認(rèn)知的作用，進(jìn)一步促進(jìn)了具身認(rèn)知理論的形成。根據(jù)知網(wǎng)的文獻(xiàn)計量可視化分析，教育領(lǐng)域?qū)呱碚J(rèn)知理論的關(guān)注起始于本世紀(jì)初，并在近三年得到了迅速發(fā)展。隨著具身認(rèn)知理論的影響日益擴(kuò)大，其對教育教學(xué)的意義也日漸明顯。

二、具身認(rèn)知視域下概念形成的應(yīng)有之義

具身認(rèn)知理論揭示了大腦與身體、環(huán)境的關(guān)系，在科學(xué)概念教學(xué)中，可以構(gòu)建大腦與身體活動——情境體驗的通道，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念形成。

（一）概念形成的具身性

傳統(tǒng)認(rèn)知理論把認(rèn)知過程看成是計算機(jī)符號加工過程，從而引發(fā)了將知識與師生經(jīng)驗的疏離，使學(xué)生成為了知識接受的容器，而教師則成為了知識的搬運(yùn)工。教學(xué)方式的“離身”，勢必導(dǎo)致灌輸主義、接受主義教學(xué)觀的出現(xiàn)。

具身認(rèn)知理論認(rèn)為：認(rèn)知并不只是局限在頭腦之中，而是依賴于個體身體的物理性，依賴于個體的各種經(jīng)驗。認(rèn)知的發(fā)生不僅涉及到身體構(gòu)造、感官和運(yùn)動系統(tǒng)等的參與，還涉及到身體的感受、經(jīng)歷等經(jīng)驗層面的嵌入。例如，我們通常用“冷漠”與“熱情”來形容人際關(guān)系，就是來源于身體的物理屬性對認(rèn)知內(nèi)容的塑造。而認(rèn)知過程進(jìn)行的方式，同樣也受到身體物理屬性的影響。研究表明：握著熱飲的人比握著冷飲的人表現(xiàn)得更為熱情，身處在溫暖的屋子中的人，會更注意自己的語言來促進(jìn)人際關(guān)系。因此，基于具身認(rèn)知理論的概念教學(xué)重視教學(xué)過程中身體的參與，將認(rèn)知、身體和環(huán)境視為一體，關(guān)注身體經(jīng)驗對認(rèn)知形成的影響，實現(xiàn)概念學(xué)習(xí)從“離身”到“具身”的轉(zhuǎn)向。

（二）概念生成的情境性

具身認(rèn)知理論認(rèn)為，認(rèn)知并不是獨(dú)立于情境的認(rèn)知操作與信息加工，情境是保證認(rèn)知的不可缺少的條件，而身體是處于情境中的身體，因此，概念是由認(rèn)知者與其所處的環(huán)境相互作用而生成的。具身認(rèn)知理論影響下的教學(xué)，更關(guān)注學(xué)生在情境中的學(xué)習(xí)，注重學(xué)生的主體地位，在教學(xué)過程中解放學(xué)生的身體，讓學(xué)生全身心地參與到整個課堂環(huán)境中去，獲得對原有認(rèn)知的轉(zhuǎn)變，使其心智在身體與環(huán)境的相互影響下得到發(fā)展，從而促進(jìn)概念的生成。

三、具身認(rèn)知視角下科學(xué)概念的生成路徑

具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下的概念教學(xué)，重視概念的生成方式、學(xué)生的生活環(huán)境、學(xué)生的已有經(jīng)驗，通過創(chuàng)設(shè)情境讓學(xué)生獲得多維感知和身心參與，獲得實踐體悟和互動交流，促進(jìn)情智升華來實現(xiàn)概念獲得。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，身臨其境，感知生成概念

1.智慧課堂讓學(xué)生身臨其境

認(rèn)知是情境化的，最容易發(fā)生在真實世界的真實場景之中。智慧課堂中的各種設(shè)施能打破時空限制，展現(xiàn)宏大與細(xì)微，使教學(xué)內(nèi)容中涉及的事物、環(huán)境、過程、方法、細(xì)節(jié)等活起來，動起來，調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺等感覺器官感知各種知識。如在《地殼變動和火山地震》一課中，學(xué)生通過VR感受地震帶來的危害，激發(fā)學(xué)生探究地震產(chǎn)生的原因的好奇心;接著通過動畫展示，讓學(xué)生觀察感知地震是怎么發(fā)生的，從而引出震源、震中、震源深度、震中距等概念。VR把學(xué)生帶入了虛擬現(xiàn)實中，使學(xué)生的身體處于虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實環(huán)境的認(rèn)知生成，從而使學(xué)生能用身體的各個器官，去感知生成震源、震中、震源深度、震中距等抽象概念。

2.設(shè)計活動讓生活情境再現(xiàn)

在科學(xué)課堂中，教師根據(jù)授課內(nèi)容設(shè)計一些活動，可以讓生活情境在課堂中再現(xiàn)，促進(jìn)概念的生成。如在《大氣的壓強(qiáng)》的教學(xué)中，教師可以設(shè)計活動“吸不出來的飲料”，讓生活情境再現(xiàn)。教師在課前準(zhǔn)備一瓶玻璃瓶裝的飲料，將瓶蓋換成插有吸管的軟木塞（為了保證瓶蓋與瓶子、吸管與瓶蓋之間的密封性良好），上課時請學(xué)生推薦班中力氣最大的同學(xué)上來喝飲料。班中學(xué)生對這位同學(xué)喝不到飲料產(chǎn)生了各種猜測，這時，教師可以展示兩幅醫(yī)院里掛鹽水的圖片。一幅是用玻璃瓶裝的鹽水，一幅是袋裝的鹽水，讓學(xué)生玩“大家來找茬”，旨在讓同學(xué)們發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的不同點(diǎn)。通過設(shè)計活動讓生活情境再現(xiàn)，關(guān)注了學(xué)生原有的生活經(jīng)驗。情境激活了學(xué)生的大腦和身體，也回應(yīng)了學(xué)生的猜測，使“大氣壓強(qiáng)”的概念在情境中生成。

（二）身心參與，實踐體悟，探究建構(gòu)概念

1.設(shè)計改編教材相關(guān)實驗，讓學(xué)生在參與實驗中體悟

由學(xué)生親自參與的實驗更有利于活動認(rèn)知。實驗按開展的形式可分為課內(nèi)演示實驗、課堂分組實驗和課外生活小實驗等。課堂分組實驗和課外生活小實驗的難度不高，不涉及危險性，都可以在教師指導(dǎo)下由學(xué)生親自動手設(shè)計完成。演示實驗一般難度較高，有些在操作不當(dāng)時還有具有一定的危險性，因此一般都由教師演示完成。改編或者設(shè)計一些由學(xué)生參與的演示實驗，可以讓學(xué)生對某些抽象概念有進(jìn)一步的體悟。

如，在《物質(zhì)的導(dǎo)電性與電阻》一課中，可以設(shè)計“人體電池”實驗讓學(xué)生參與體驗。具體設(shè)計如下：先配置6%的氯化鈉溶液100mL。取大小相同的鋅片、鐵片、銅片和石墨片，用導(dǎo)線與靈敏電流計連接組成如圖1所示的“人體電池”裝置。在演示時，先用砂紙去除金屬片表面的氧化膜，并用鑷子夾取蘸有氯化鈉溶液的脫脂棉涂抹電極板表面，讓上來參與實驗的學(xué)生左手觸摸鋅片，右手分別觸摸鐵片、銅片和石墨片，并請觀看的同學(xué)記錄數(shù)據(jù)。接著讓兩位同學(xué)手拉手一起完成實驗，一同學(xué)左手觸摸鋅片，另一同學(xué)右手分別觸摸鐵片、銅片和石墨片，并請觀看的同學(xué)記錄數(shù)據(jù)。

改編后的演示實驗，可以使更多同學(xué)的頭腦和身體都參與到該實驗中，通過對親身體悟和由身體參與測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能幫助學(xué)生建構(gòu)起導(dǎo)體的概念，清楚地認(rèn)識到不同的材料的導(dǎo)電能力大小不同。教師對此實驗的進(jìn)一步分析，可以讓學(xué)生更深刻地理解人體是導(dǎo)體，同時，體悟安全電壓和用電安全的概念。

2.開展角色扮演游戲，讓學(xué)生在活動中體悟建構(gòu)概念

具身認(rèn)知理論認(rèn)為“身體”對主體的認(rèn)知活動有重要影響，認(rèn)知是具體的個體在實時（real time）的環(huán)境中產(chǎn)生的。在有些科學(xué)概念教學(xué)中，可以設(shè)計角色扮演游戲活動，讓身體參與概念學(xué)習(xí)。如“消化系統(tǒng)”的概念學(xué)習(xí)，可以設(shè)計以下游戲活動來完成：首先，在課前先讓學(xué)生閱讀課本相關(guān)知識，選擇自己喜歡扮演的兩至三個器官，動手做好頭套（或模型），編好臺詞，設(shè)計好動作。其次，在上課時根據(jù)學(xué)生選擇扮演的器官情況分組組成消化系統(tǒng)。然后教師分別出示如蘋果等食物，交給扮演消化系統(tǒng)起始器官——口腔的同學(xué)，做表演匯報，接著傳給下一位同學(xué)表演和匯報。最后，讓觀看的同學(xué)評出表演最形象、同學(xué)們最記得住的“器官”。

在此過程中，學(xué)生沉浸于“消化系統(tǒng)”這個環(huán)境中，不僅動腦，身體的各個部位也都參與了學(xué)習(xí)，通過手勢以及身體的各種動作，實現(xiàn)了認(rèn)識、身體、環(huán)境的一體。身心在具體環(huán)境中得到體悟，從而幫助概念的建構(gòu)。

（三）互動交流，情智升華，轉(zhuǎn)變已有概念

1.在師生交流中引發(fā)認(rèn)知沖突轉(zhuǎn)變迷思概念

學(xué)生在成長過程中，對其生活環(huán)境的認(rèn)知是基于自身的觀察和實踐而建立的，因此，學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)概念的時候，都會受到原有概念或已有知識的影響，但他們原有的這些概念，可能反而會影響學(xué)生科學(xué)概念的學(xué)習(xí)，成為“迷思概念（misconception）”。在講到酸堿指示劑時，幾乎全班同學(xué)都知道紫色石蕊試液遇酸變紅遇堿變藍(lán)，無色酚酞遇堿變紅。但由于受已有經(jīng)驗的影響，很多同學(xué)會誤認(rèn)為，紫色石蕊加入稀鹽酸中是稀鹽酸變紅了，而無色酚酞加入氫氧化鈉溶液是氫氧化鈉溶液變紅了。此時，就需要通過師生的交流，讓學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突而轉(zhuǎn)變學(xué)生原有的概念。如教師可以用簡單的關(guān)系式（水解反應(yīng)是高中化學(xué)的內(nèi)容，用關(guān)系式表示是為了引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。）和學(xué)生討論“紫色石蕊試液遇酸為什么變紅？”“溶液變紅是石蕊變紅還是鹽酸”等問題。通過用“HIn（紅色）?H++In-（藍(lán)色）”表示石蕊在水中的電離情況，并告訴學(xué)生影響弱電解質(zhì)電離的因素;追問如果是稀鹽酸加入石蕊中，又會發(fā)生怎么樣的變化來引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突。

由于石蕊和酚酞是指示劑，是用來檢測未知溶液的酸堿性的，所以往往是指示劑滴入溶液中，再加上學(xué)生已有的經(jīng)驗，從而容易產(chǎn)生出“紫色石蕊加入稀鹽酸中是稀鹽酸變紅了，而無色酚酞加入氫氧化鈉溶液是氫氧化鈉溶液變紅了”的迷思概念。師生的互動交流，不僅讓教師發(fā)現(xiàn)了學(xué)生迷思概念的存在，也幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變了迷思概念。

2.生生共享隱喻經(jīng)驗助力學(xué)生轉(zhuǎn)變已有概念

在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的三態(tài)變化”這部分內(nèi)容時，不少同學(xué)對物質(zhì)狀態(tài)變化過程中的吸放熱容易混淆。但在學(xué)習(xí)小組交流過程中發(fā)現(xiàn)，用改編后三態(tài)變化循環(huán)示意圖，更容易讓小組同學(xué)掌握三態(tài)變化的相關(guān)概念，如圖2所示。

由A圖轉(zhuǎn)換為B圖是學(xué)生學(xué)習(xí)三態(tài)變化的概念時對具身認(rèn)知理論中的概念隱喻。隱喻是指在一種事物的暗示下談?wù)摿硪环N事物。如“父愛如山”，高山是個熟悉的具體事物，而父愛是個抽象的名詞。有研究發(fā)現(xiàn)，人們在早期經(jīng)歷中，就不斷重復(fù)體驗著某種具體體驗和抽象概念的聯(lián)結(jié)，這是隱喻產(chǎn)生的生理基礎(chǔ)。正是因為隱喻這樣的映射作用，使得人們能夠以感覺運(yùn)動經(jīng)驗為基礎(chǔ)，對抽象事物進(jìn)行表征和思維。根據(jù)學(xué)生的生活經(jīng)驗，通常情況下（水在4℃時密度最大）物質(zhì)在固態(tài)時的密度大于其液態(tài)時的密度，其液態(tài)的密度大于其氣態(tài)時的密度。人們總將“密度大”與“重”產(chǎn)生聯(lián)結(jié)，根據(jù)學(xué)生的經(jīng)驗，重的物質(zhì)總是沉在下面，所以B圖中的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)位置布局符合學(xué)生的認(rèn)知經(jīng)驗。而固態(tài)物質(zhì)受熱后會熔化、汽化、升華的經(jīng)驗，正好符合了圖中箭頭指向向上的物態(tài)變化都是吸熱的。由此，在學(xué)生已有經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，生生之間的經(jīng)驗共享，加以教師的引導(dǎo)，可以幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變已有的不恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)知。

基于具身認(rèn)知理論的概念教學(xué)，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了具體情境，使學(xué)生身體處于具體的情境中，通過身體的感受和經(jīng)歷，使抽象概念的構(gòu)建在身心共同參與中完成，為解決初中科學(xué)概念教學(xué)中的難點(diǎn)問題提供了新思路。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1]閔輝.PISA科學(xué)素養(yǎng)測試的新變化及教學(xué)啟示[J].教育參考，2019（1）.

[2]虞夏駿.高中化學(xué)平衡概念轉(zhuǎn)變研究[D].金華：浙江師范大學(xué)，2013.

[3]葉浩生.身心二元論的困境與具身認(rèn)知研究的興起[J].心理科學(xué)，2011（4）.

[4]張良.論具身認(rèn)知理論的課程與教學(xué)意蘊(yùn)[J].全球教育展望，2013（4）.

[5]IJZERMAN H， SEMIN G R. The thermometer of social relations： Mapping social proximity on temperature[J]. Psychological science， 2009（10）.

[6]盛曉明，李恒威.情境認(rèn)知[J].科學(xué)學(xué)研究，2007（5）.

[7]方溦，葛列眾，甘甜.道德具身認(rèn)知的理論研究[J].心理與行為研究，2016（6）.

（責(zé)任編輯：趙曉梅）