基于具身認知理論下的初中物理課堂教學策略

郝婧 鄭淵方

摘 要：具身認知是認知科學一個新的研究取向，也是物理教學發展的新方向，其核心在于強調身體的認知功能，認為認知、身體和環境是動態互動的。在此基礎上，文章基于具身認知理論，對課堂設計提出了四點教學策略，為物理教學設計和具身認知理論相結合提供啟發，以此引起物理教育教學對具身學習理論的關注，有效培養學生的物理科學素養。

關鍵詞：具身認知；課堂設計；教學策略

一、 具身認知理論

傳統的認知科學將認知和身體作為兩部分獨立地看待，將認知過程看作是獨立于身體和環境的運算過程，認為認知可以存在于身體之外。從20世紀80年代以來，以具身性和情境性為重要特征的概念在認知科學中頻繁出現，人們對“具身認知（embodied cognition）”的了解和重視逐步增加，使得“具身認知”逐漸成為了認知科學中一種新的研究取向。

最初的具身認知觀念的描述與一些概念有相似含義，但著眼點各有側重，如“情境性”（situatedness/embeddedness）、“生成”（enaction）。“情境性”強調的是身體在認知過程中對社會和所處環境的依賴，強調身體在情境中的參與，而“生成”則較為關注知識是在與世界交往的過程中產生的，認知與實踐世界是互相生成的。當前，國外對具身認知的研究已較為豐富，發展了在現實中應用一定設備和方式來進行學習的理論與設計。綜合來看，葉浩生教授是國內較早為具身認知做出較為完整定義的學者，他認為具身認知強調身體在認知的實現中發揮著關鍵作用，其中心含義包括三個方面：第一，認知過程的進行方式和步驟實際上是被身體的物理屬性所決定的；第二，認知的內容是身體提供的，即當身體處在一定的環境中才會有相應的認知存在；第三，認知、身體、環境是一體的，認知存在于大腦，大腦存在于身體，身體存在于環境。

具身認知的觀念最初起源于哲學，在反對身心二元論的理論基礎上發展而來，其影響力漸漸滲透到認知科學的各個領域，如心理學、神經科學、語言學、教育學等。具身認知觀認為，我們的心智、理性能力都是具身的（embodied），它們有賴于我們身體的具體的生理神經結構和活動圖式；認知過程、認知發展和高水平的認知深深根植于人的身體結構以及最初的身體和世界交互之中。

貫穿著具身認知思路的學習——具身學習，不僅可以在高技術支持的環境下進行研究，如SMALLab具身學習環境，弱技術支持環境下的應用更具有研究和開發的價值，例如表演、游戲、真實性問題解決，甚至最基礎的手勢也可以成為促進教學和交流的有效工具。在物理教學中實現具身學習，應該注意具身認知的細膩性、豐富性與整體性。學生個體對身邊環境的感知程度需要在物理教學中被考慮，身體的感性認知不僅包括直接的視覺、聽覺、觸覺、嗅覺等，也包括了語言對感受的形容，這些環境為物理具身學習認知活動創造了一個整體的條件。

初中物理是以自然現象和事物發展規律為基礎的學科，在初學物理階段，重點要提高學生的學習興趣，使學生進行有意義的學習。以具身認知理論為指導思想的初中物理教學，能夠更好地引導學生在真實物理環境下進行思考和學習，加上身體的感知與環境的結合，從而促進學生物理核心素養的培養，為中學物理課堂的教學提供了新思路與重要啟示。

二、 基于具身認知的初中物理教學策略

具身認知強調身體的認知功能，情境和認知具有密不可分的關系。在初中物理人教版八年級下冊第八章第三節——《摩擦力》的課堂教學中，教師立足于教材的知識結構、方法框架，充分利用教室環境中的材料和科學實驗儀器，注重學生身體感覺體驗和動作練習，在教學設計環節中結合原始物理問題解決，激發學生的學習興趣，進行有意義的教學活動。

（一） 在具身情境中體驗知識的存在

課堂開始的創設情境是激發學生物理認知興趣的第一步，教師創設了合理的情境便能夠激發學生的好奇心，使學生主動地進行思考。在教學“摩擦力”這一節課時，教師開始新課時，為了讓學生感受摩擦力的存在，引導學生進行“特殊的拔河比賽”。將學生與同桌兩兩一組進行分組，要求每組學生用兩本課本，將每一頁左右交疊在一起，將書整理平整后平放在桌子上，要求兩個同學分別拉住書脊，看哪組能夠先將兩本書拉開。接著學生便發現將兩本書拉開是需要很大力氣的，單獨靠手不可能實現。教師在這時利用多媒體設備播放視頻，視頻中兩個人分別用人力、轎車、越野車，終于將兩本賬本拉開，用了大約4270磅的拉力，換算成力的話約合一萬九千多牛。接著引導學生思考，是紙張之間的摩擦力讓兩本書這么難以拉開，讓學生思考摩擦力在生活中的無處不在。

動手活動讓學生在教師創設的具身情境中具體感知了摩擦力存在，而將薄薄的兩本書拉開需要很大的力，也同樣引發了學生的認知沖突，使課堂氣氛活躍起來，從而激發學生的認知興趣，投入到接下來課堂的學習當中。

（二） 合作交流，生成豐富具身體驗

學生所處的環境，不僅有教室和老師，同學也是學習環境關鍵的環節。學生在認知環境中受物理環境的影響，反過來師生溝通和生生交流也會影響整個具身環境，如學習氣氛，師生之間人際關系等。與同學的溝通合作和互相交流，不僅是從聽覺渠道進行具身學習，更是學生將個體的具身認知經驗進行交流，而新的認知則是在與環境的交互之中逐漸生成的。在探究靜摩擦力大小的影響因素時，教師在提問可能有哪些因素之后，提出讓學生分小組討論舉例說明。在這個過程中，學生之間相互交流探討，將個體原本知識結構進行說明，在交流中產生認知沖突，為教師下一步具體的實驗探究做鋪墊。這與傳統的學生自己思考相比，讓學生在教師所營造的合作具身環境中引發更多的思考，學生將自身的認知體驗與物理相關知識點建立聯系，為學生理解概念、掌握知識、發展思維奠定了基礎。同樣能夠強化學生的合作意識，培養學生的合作能力，促進個體思維、意識、能力和行為的發展。

（三） 強調思維顯性化，用身體動作展現思維模式

思維顯性化在課堂中主要體現在兩方面：一方面是教師利用多種技術和方式將知識以較為顯性的方式呈現出來，另一方面是學生在對課堂知識進行感知以后，及時用身體動作將自己的思維思路及時地展示出來。初中物理實驗是教學中的重要一部分，學生對物理實驗的理解，體現了學生對物理知識理解的透徹性，體現了學生整體的物理科學素養。學生對實驗過程的設計與實踐，可以向學生提供直接經驗，具身地感受到科學研究的趣味性和嚴謹性。

在教學“摩擦力大小的影響因素”時，教師在提供了木板、木塊、毛巾、砝碼、彈簧測力計等材料后，以問題引導的形式啟發學生實驗設計中應注意到的問題，分為小組后進行討論，要求每個組提出對實驗的設計方案，并以語言闡述思路、協助進行實驗演示、分析結果的方式來將思維過程顯性化。

（四） 走向生活，在生活中具身感知物理知識

學生常常會忽略日常生活現象中蘊含著的物理知識，在學習了相關物理知識點后，教師運用已有生活常識喚起學生共鳴后，同樣可以與學生交流日常生活中的具身感受到的物理現象，從而驗證教材上的理論，或者運用教材上的理論解釋生活中的現象。指導學生從物理走向生活，學以致用，更能激發學生的學習動機。

在學習了靜摩擦力、滑動摩擦力的相關規律后，引導學生理解摩擦力在生活中的各種應用，如輪胎上凹凸不平的花紋、給自行車的車軸上加潤滑油。幫助學生在原始物理情景下展開合理思考，自主提出問題并主動探索解決方法，將物理知識運用到生活中的實際中去，不再將思維禁錮在物理教材之中。

將認知看作是身體在環境中交互而生成的，而不是簡單的大腦思考，具身認知理論摒棄傳統中只重視思維的學習方法，著重關注學生的身體感受、體驗和對所處環境的相互影響，利用引入、實驗、創設真實具體情境，來為物理教學中轉變認知方式和學習方法提供指導思想。高科技支持下的具身學習值得我們關注，弱技術支持下的具身課堂設計更具有普遍的借鑒意義。以身體的方式參與學習，讓每個學生的獨特個性在學習中發揮其積極作用，最大限度地喚起學生學習的效率和興趣，使其成為優秀的學習者，獲得適用一生的物理知識和影響一生的科學素養。

參考文獻：

[1]李恒威，盛曉明.認知的具身化[J].科學學研究，2006（2）：184-190.

[2]葉浩生.具身認知：認知心理學的新取向[J].心理科學進展，2010，18（5）：705-710.

[3]李恒威，肖家燕.認知的具身觀[J].自然辯證法通訊，2006（1）：29-34+110.

[4]楊南昌，劉曉艷.具身學習設計：教學設計研究新取向[J].電化教育研究，2014，35（7）：24-29+65.

[5]胡揚洋.走向具身：物理教學心理學思想的傳統與發展[J].教育導刊，2015（4）：69-72.

[6]李志河，李鵬媛，周娜娜，等.具身認知學習環境設計：特征、要素、應用及發展趨勢[J].遠程教育雜志，2018，36（5）：81-90.

作者簡介：郝婧，鄭淵方，福建省福州市，福建師范大學物理與能源學院。