具身認(rèn)知視角下的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源教學(xué)交互設(shè)計(jì)探究

景君珺

（西安開放大學(xué)，陜西 西安 710000）

0 引 言

具身認(rèn)知理論和混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境作為當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)和信息技術(shù)支持教育實(shí)踐創(chuàng)新發(fā)展的兩大前沿，促使學(xué)習(xí)方式發(fā)生深刻變化。隨著可穿戴設(shè)備、體感技術(shù)、VR、AR及全息影像等為代表的新興技術(shù)的快速發(fā)展，具身學(xué)習(xí)在教育實(shí)踐中得到越來(lái)越廣泛的設(shè)計(jì)。具身認(rèn)知理論在教學(xué)實(shí)踐中的落地離不開教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)設(shè)計(jì)面臨活動(dòng)、資源、促進(jìn)這三方面的挑戰(zhàn)[1]。針對(duì)資源的設(shè)計(jì)，研究者強(qiáng)調(diào)，學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)能夠支持學(xué)習(xí)者的身體運(yùn)動(dòng)或在虛擬空間的運(yùn)動(dòng)，并包括相應(yīng)的動(dòng)作反饋，學(xué)習(xí)者在環(huán)境中通過(guò)“感知-運(yùn)動(dòng)”循環(huán)達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。因此，如何基于新興技術(shù)為這一類數(shù)字化學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)教學(xué)交互，使學(xué)習(xí)者獲得良好的具身學(xué)習(xí)體驗(yàn)，達(dá)成對(duì)目標(biāo)內(nèi)容的意義建構(gòu)，顯得尤為重要。

1 具身認(rèn)知相關(guān)理論

具身認(rèn)知理論認(rèn)為，認(rèn)知存在兩種基本模式：基于身體感知的即時(shí)性行動(dòng)和借助技術(shù)工具的結(jié)構(gòu)化反思。認(rèn)知系統(tǒng)理論認(rèn)為，心智、身體和環(huán)境之間的動(dòng)態(tài)平衡離不開系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)因素的交互作用。這些交互作用對(duì)學(xué)習(xí)者而言，反映在其感知與行動(dòng)、行動(dòng)與反思的協(xié)調(diào)運(yùn)作上[2]。具身學(xué)習(xí)是一種“學(xué)習(xí)中行動(dòng)→行動(dòng)中反思→反思中實(shí)踐→實(shí)踐中建構(gòu)”的螺旋式上升過(guò)程，這是一個(gè)行動(dòng)與反思協(xié)調(diào)運(yùn)作的過(guò)程。技術(shù)現(xiàn)象學(xué)理論運(yùn)用現(xiàn)象學(xué)的方法探討“人-技術(shù)-世界”三者之間的關(guān)系，為技術(shù)支持下的具身學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)提供了良好的理論支撐。技術(shù)既可以延伸學(xué)習(xí)者的身體，拓展其身體感知范圍，使其獲得沉浸體驗(yàn)，又能夠可視化呈現(xiàn)學(xué)習(xí)者的隱性思維過(guò)程，為具身學(xué)習(xí)過(guò)程中行為和思考的即時(shí)干預(yù)、科學(xué)引導(dǎo)提供有力支撐。

2 具身認(rèn)知視角下的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源教學(xué)交互設(shè)計(jì)模式

具身認(rèn)知視角下，學(xué)習(xí)資源的教學(xué)交互設(shè)計(jì)要緊密圍繞感知、行為、反思3個(gè)要素，如圖1所示。3個(gè)要素以新興信息技術(shù)為中介，是相互關(guān)聯(lián)的連續(xù)統(tǒng)一，相互影響、相互促進(jìn)[3]。

圖1 具身認(rèn)知視角下的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源教學(xué)交互設(shè)計(jì)要素

數(shù)字化學(xué)習(xí)資源作為混合現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境中有效支撐具身學(xué)習(xí)開展的重要載體，其交互設(shè)計(jì)的核心在于引導(dǎo)學(xué)習(xí)者充分調(diào)動(dòng)其身體各官能參與、沉浸在學(xué)習(xí)情境之中，多模態(tài)感知信息，并借助技術(shù)工具及時(shí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化的反思，從而實(shí)現(xiàn)“身”與“心”的統(tǒng)一、實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)的互動(dòng)，持續(xù)深入推進(jìn)具身交互的耦合循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)內(nèi)容的意義建構(gòu)[4]?；谏鲜鼋虒W(xué)交互設(shè)計(jì)要素，數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的具身型交互設(shè)計(jì)涉及4個(gè)層面：技術(shù)支持層、交互感知層、交互行為層以及交互反思層，如圖2所示。

圖2 具身認(rèn)知視角下的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源教學(xué)交互設(shè)計(jì)模式

交互設(shè)計(jì)以具身學(xué)習(xí)的情境為引導(dǎo)，緊密圍繞情境主題層層遞進(jìn)。評(píng)價(jià)反饋?zhàn)鳛榻换ピO(shè)計(jì)調(diào)整、優(yōu)化的客觀依據(jù)，包含兩個(gè)層面：第一，針對(duì)學(xué)習(xí)者利用數(shù)字化學(xué)習(xí)資源開展具身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)、學(xué)習(xí)成果的評(píng)價(jià)反饋；第二，嵌入在具身交互過(guò)程中的嵌入式評(píng)價(jià)，即利用混合現(xiàn)實(shí)、體感技術(shù)等無(wú)縫捕捉學(xué)習(xí)者的行為、心理等數(shù)據(jù)，參照數(shù)據(jù)分析來(lái)判斷交互的適應(yīng)性、熟練度以及學(xué)習(xí)目標(biāo)的達(dá) 成情況[5]。

2.1 交互感知層

人體感知即人的意識(shí)對(duì)內(nèi)外界信息的覺(jué)察、感覺(jué)、注意、知覺(jué)的一系列過(guò)程，分為感覺(jué)過(guò)程和知覺(jué)過(guò)程。學(xué)習(xí)者通過(guò)外部感覺(jué)（視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)及膚覺(jué)）與內(nèi)部感覺(jué)（機(jī)體覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)及平衡覺(jué)）相互配合，獲取所處學(xué)習(xí)環(huán)境的信息，并將篩選后的信息轉(zhuǎn)入知覺(jué)過(guò)程，進(jìn)而產(chǎn)生對(duì)事物的整體認(rèn)識(shí)。分析學(xué)習(xí)者的交互感知特性，與相關(guān)技術(shù)特性有機(jī)結(jié)合，才能有效支撐具身學(xué)習(xí)行為，使學(xué)習(xí)者自然而然地融入交互環(huán)境[6]。

2.2 交互行為層

具身學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展基于學(xué)習(xí)者在交互環(huán)境中所表現(xiàn)出的身體行為。根據(jù)身體的投入程度，交互方式分為頭部交互、上肢肢體動(dòng)作交互、全身參與交互（場(chǎng)景固定、位置變動(dòng)?。┮约皥?chǎng)景式交互（全身參與、場(chǎng)景豐富）?；诔两絍R技術(shù)開發(fā)的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，學(xué)習(xí)者佩戴頭盔、持手柄即可在設(shè)定的紅外感知范圍內(nèi)，調(diào)動(dòng)全身肢體動(dòng)作參與交互?；贏R、混合現(xiàn)實(shí)即互動(dòng)投影等技術(shù)開發(fā)的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，為真實(shí)環(huán)境的學(xué)習(xí)賦能，學(xué)習(xí)者佩戴AR眼鏡等可穿戴設(shè)備即可獲得虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

根據(jù)行為達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)，交互方式分為體驗(yàn)式交互、探究式交互、技能習(xí)得式交互以及問(wèn)題解決式交互。體驗(yàn)式交互主要通過(guò)感官刺激和肢體動(dòng)作等，激發(fā)學(xué)習(xí)者心理、認(rèn)知上的反饋。探究式交互突出學(xué)習(xí)者主動(dòng)與環(huán)境中的要素進(jìn)行互動(dòng)，從而獲得相應(yīng)的反饋。技能習(xí)得式交互著重引導(dǎo)、支撐動(dòng)作技能的訓(xùn)練和掌握。問(wèn)題解決式交互通過(guò)綜合運(yùn)用學(xué)習(xí)者通過(guò)體驗(yàn)、探究、技能習(xí)得等形成的互動(dòng)成果，創(chuàng)造性、生成性地解決真實(shí)或虛擬情境中的問(wèn)題[7]。

根據(jù)行為體驗(yàn)的沉浸程度，交互方式分為游學(xué)式交互和實(shí)操式交互。游學(xué)式交互中，學(xué)習(xí)者以“游客”身份進(jìn)入真實(shí)環(huán)境或場(chǎng)館（如紀(jì)念館、博物館等）中去體驗(yàn)感悟，或通過(guò)虛擬人物的引導(dǎo)和講解，進(jìn)而拓寬視野、增長(zhǎng)知識(shí)、感受文化差異等。實(shí)操式交互中，學(xué)習(xí)者作為觀察者或問(wèn)題解決者，在交互情境中扮演某一角色，完成對(duì)應(yīng)的操作任務(wù)，進(jìn)而獲得具身學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

根據(jù)交互環(huán)境中參與角色的不同，交互方式分為單人單機(jī)交互和多人協(xié)作交互。

根據(jù)主體與環(huán)境互動(dòng)的介質(zhì)不同，交互方式分為語(yǔ)音交互、眼神交互、文字符號(hào)交互以及肢體動(dòng)作交互（如觸摸、點(diǎn)、按、滑、跳躍等）。

2.3 交互反思層

設(shè)計(jì)良好的交互反思能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)具身學(xué)習(xí)過(guò)程中獲取的知識(shí)、行動(dòng)產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行及時(shí)總結(jié)、提煉，并在此基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)自身行為。在“行動(dòng)→反思→反饋→行動(dòng)改進(jìn)”的協(xié)調(diào)運(yùn)作、螺旋式上升的過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)意義建構(gòu)。反思引導(dǎo)為學(xué)習(xí)者提供線索，引發(fā)思考與深層次理解，恰當(dāng)?shù)墓ぞ叽龠M(jìn)知識(shí)和思維的可視化表征，針對(duì)學(xué)習(xí)者的反思進(jìn)行有指導(dǎo)的反饋，幫助其科學(xué)優(yōu)化反思性實(shí)踐，進(jìn)而推動(dòng)整個(gè)具身學(xué)習(xí)過(guò)程的持續(xù)深入[8]。

3 具身認(rèn)知視角下的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源交互設(shè)計(jì)策略

3.1 目標(biāo)-具身程度的一致性

不同技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者身體投入程度的支撐力度不同，交互過(guò)程中的具身程度也不同。研究表明，身體具身隱喻的表征（如手勢(shì)）與學(xué)習(xí)內(nèi)容的數(shù)字表征（如可視化畫面）之間的匹配，能夠有效地促進(jìn)和支持學(xué)習(xí)者的思考和探究。因此，具身程度所獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)與所要達(dá)成的學(xué)習(xí)目標(biāo)的一致性，在交互設(shè)計(jì)中不可忽視。具身程度與學(xué)習(xí)目標(biāo)的一致性，不僅關(guān)系著交互方式的選擇，還影響媒體技術(shù)的綜合運(yùn)用。

3.2 內(nèi)容-媒體選擇的適用性

適合不同知識(shí)內(nèi)容表征的技術(shù)不盡不同，交互設(shè)計(jì)前期要分析內(nèi)容特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)習(xí)目標(biāo)和交互方式，確定媒體技術(shù)的優(yōu)先級(jí)別。在綜合考慮不同媒體的效果、價(jià)格、危險(xiǎn)性及操作難易度等因素的基礎(chǔ)上，動(dòng)態(tài)調(diào)整交互方式，最終確定恰當(dāng)?shù)拿襟w技術(shù)，支撐相應(yīng)學(xué)習(xí)資源的開發(fā)[9]。不能為了“具身”而技術(shù)，增加學(xué)習(xí)者的認(rèn)知負(fù)荷。

3.3 探索-情境設(shè)計(jì)的沉浸性

3.3.1 互動(dòng)引導(dǎo)

互動(dòng)體驗(yàn)設(shè)計(jì)要充分考慮學(xué)習(xí)者對(duì)參與方式和互動(dòng)機(jī)制的理解，短時(shí)間內(nèi)明確互動(dòng)機(jī)制、熟練掌握參與方式，令技術(shù)“抽身而去”，使學(xué)習(xí)者完全專注于學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)活動(dòng)，增強(qiáng)互動(dòng)中的沉浸感體驗(yàn)。

3.3.2 激發(fā)探索

學(xué)習(xí)者在具身學(xué)習(xí)過(guò)程中是一個(gè)思考著的行動(dòng)者，其學(xué)習(xí)在“感知-行動(dòng)”的良性循環(huán)中深入，要將學(xué)習(xí)者從被動(dòng)的信息接收者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的信息探測(cè)者。交互設(shè)計(jì)要凸顯探索性，創(chuàng)設(shè)不同的探索區(qū)域。例如，設(shè)定“隱藏關(guān)卡+通關(guān)獎(jiǎng)勵(lì)”，可以增強(qiáng)互動(dòng)神秘感，激發(fā)探索欲，強(qiáng)化情節(jié)和線索 設(shè)計(jì)。

3.4 動(dòng)作-具身映射的關(guān)聯(lián)性

當(dāng)學(xué)習(xí)者在物理空間或虛擬空間中直接接觸或模擬操作，有助于激活其身體圖式，喚起已有經(jīng)驗(yàn)，生成新的具身經(jīng)驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用身體圖式的投射特征，通過(guò)手柄、運(yùn)動(dòng)傳感器、鼠標(biāo)及鍵盤等控制接口的推、拉、搖、移、按等簡(jiǎn)單動(dòng)作，映射到虛擬環(huán)境中復(fù)雜的模擬真實(shí)的感知?jiǎng)幼鳎磩?dòng)作映射。技術(shù)支持下的具身學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)身體動(dòng)作與互動(dòng)內(nèi)容之間的映射凸現(xiàn)。一方面，交互環(huán)境中的虛擬場(chǎng)景和虛擬教具通常由模擬真實(shí)場(chǎng)景和真實(shí)教具而來(lái)，注重其設(shè)計(jì)的意義性、可操作性，能夠增強(qiáng)動(dòng)作映射的有效性。另一方面，設(shè)計(jì)流程清晰、操作合理的肢體動(dòng)作來(lái)表征知識(shí)和交互內(nèi)容，使學(xué)習(xí)者的身體動(dòng)作與概念之間建立起實(shí)質(zhì)性的聯(lián)系，能最大程度激活身體圖式，促進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的形成。

3.5 協(xié)作-具身學(xué)習(xí)的促進(jìn)性

協(xié)作式交互活動(dòng)通過(guò)分享、合作、激勵(lì)等策略，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者之間在交互情境中基于學(xué)習(xí)內(nèi)容的經(jīng)驗(yàn)分享和意義建構(gòu)。數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的交互設(shè)計(jì)不應(yīng)局限于單人沉浸式的、封閉的互動(dòng)，這難以生成基于具身學(xué)習(xí)體驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)交流、分享與協(xié)作。交互設(shè)計(jì)要關(guān)注具身學(xué)習(xí)過(guò)程中的協(xié)作性，支持學(xué)習(xí)者之間、虛擬形象之間、學(xué)習(xí)者與虛擬形象之間的多模態(tài)互動(dòng)。

4 結(jié) 語(yǔ)

新興技術(shù)支持下的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，為具身認(rèn)知所倡導(dǎo)的行動(dòng)與反思協(xié)調(diào)運(yùn)作的學(xué)習(xí)提供有力支撐。筆者在交互設(shè)計(jì)模式的基礎(chǔ)上分析、提煉交互設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的策略，以便更好地幫助學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)在交互環(huán)境中的“感知→行動(dòng)→反思”。后續(xù)將以此為指導(dǎo)設(shè)計(jì)開發(fā)資源實(shí)例，應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐，進(jìn)一步研究模式的應(yīng)用效果。