具身認知視角下的未來學習空間設計探究

■付建強，伍雪輝

(重慶師范大學教育科學學院，重慶 401331)

隨著人類進入信息化時代，人工智能、大數據、云計算等新興技術在教育教學領域的廣泛應用，以及對腦科學、學習科學等新領域的深入研究，正不斷沖擊著當前教條化、模式化、單一化、靜態化的課堂形態[1]，傳統學習環境下機械化、程序化的學習模式難以擔負起當前社會所需要的開拓性、創新型人才培養的責任，一場革命性的教育變革勢在必行。與此同時，《教育部關于加強網絡學習空間建設與應用的指導意見》強調整體推進網絡學習空間建設，開展基于數據的教育教學和綜合素質評價，實現個性化教學和精準化施策，促進教育治理現代化[2]。未來已來，學習空間變革變得愈發重要。鑒于此，本文擬通過具身認知的視角來探討未來學習空間下教學活動的基本特性，并在此基礎上構建具身化的未來學習空間，以期激發學習者的具身化學習、實現對知識技能的意義建構和遷移應用。這既是深化教育教學改革的有益嘗試，也是落實立德樹人根本任務、提高教育質量的重要舉措。

一、未來學習空間及其具身化發展趨勢

（一）未來學習空間的相關研究

在“人工智能+”時代下，VR/MR/AR等技術應用于中小學課堂教學，在打破傳統教室即學習空間邊界的同時正悄無聲息地改變著傳統教育教學模式及其形態，關于學習空間方面的研究愈發成為教育領域關注的熱點。由于其較強的實踐取向，研究者大多依托教學改革項目對學習場所進行優化設計，出現了“主動學習教室”“下一代學習空間”“未來課堂”等新的研究術語，雖然研究術語名稱不盡相同，但均屬于學習空間[3]。有學者指出未來課堂與未來教室是同一術語的兩種表述，是具有智慧性的主動學習教室，同屬于學習空間[4]。從其字面意義上理解，學習空間可界定為“用于學習的場所”，它不同于傳統意義下的教學空間，有著豐富的隱喻，即學習可以發生在任意場所，學習空間既包括正式學習空間又包括非正式學習空間，同時還是物理空間與虛擬空間有機耦合；強調通過信息技術的增強，激發學習者學習的興趣以促進學習者的學習[3]。從現實和虛擬的角度，未來學習空間可以分為物理空間和信息空間，從社會和個人的角度，可以分為社會空間和個人空間[5]。其中，物理空間是學習者與外界環境互動交流和實現具身學習的空間載體，是教學活動開展的前提和主要場所，由教學基本設施、溫濕度、采光、墻壁色彩等組成；信息空間是指學習者全身心投入學習活動實現具身學習的橋梁和紐帶，主要包括學習資源、多媒體信息技術、虛擬技術以及具身技術等；個人空間是指以學習者為中心的個性化學習空間；社會空間是指人的社會屬性，強調營造良好寬松的學習氛圍，以實現師生、生生之間的關系以及情感等要素的和諧，具體表現在學習場所的任意性、學習過程的高互動性等。

（二）具身認知理論的含義及其特點

具身認知（embodied/embodiment cognition）理論，又稱涉身認知、寓身認知，被認作當代認知理論的最新進展[6]，其核心是指身體在認知過程中發揮著關鍵作用，認知是通過身體的體驗及其活動方式而形成的，同時認知過程的進行方式和步驟是被身體的物理屬性所決定的。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[7]。傳統認知主義信奉著“認知是可計算的”的信條，從身心二元的觀點出發強調認知脫離于身體，只發生在大腦中，認為身體只是實現認知過程的物質載體，強調認知發展的獨立性，是一種徹底的離身主義觀，被批評為是一種“脖子以上的學習”，而具身認知理論強調學習是全身心參與的過程，還具有涉身性、體驗性以及環境嵌入性的特征，可以分為實感具身、實境具身以及離線具身三種類型[8]。

具身認知理論強調身體在認知發展過程中的關鍵作用以及認知、身體和環境三者的動態平衡，同時主張認知行為是不可能脫離于主體而獨立存在的以及認知、身體和環境的一體化，知識來源于主體各種感官與外界環境的交互作用，是在個體身體、經驗以及實踐活動基礎上產生的。認知的具身性是指主體身體的主動參與是認知形成的基礎，主體身體對于外界環境的感知影響認知的內容、方式以及結果。具身認知還依賴于情境的認知性，主體身體是處于外部環境中的身體，是認知形成的主要載體。

（三）學習空間設計的具身化發展趨勢

在學習空間設計方面，Radcliffe教授提出PST框架即（pedagogy-space-technology），強調三大核心要素：教學法、空間和技術[9]。三者之間相互聯系、相互制約，通過空間的技術嵌入，既可以更大程度地發揮技術的效用，又可以擴展空間原有的功能，以共同支持促進教學法。第一代課堂設計有著“明確的前后方之分、秧田式座位排列方式以及矩形空間格局”[10]被看作是“為黑板而建”或者“為教而建”，服務于教師傳授學生接受的講授法；多媒體課堂伴隨著多媒體信息技術的應用支持、輔助教學，在一定程度上提高了教學效率，但由于各種如燈光、座位以及講臺等方面不可控因素束縛著學生的思維和行動，究其本質是為教師教學服務。而未來學習空間是以學習者為中心的設計，設計以人性化、混合性、開放性、智能性、交互性以及生態性為特點的未來課堂[11]以支持學習者的主動和協作學習，包括多屏顯示技術、泛在網絡環境、智能環境控制、可調節移動桌椅等。除了數字技術的推陳出新，作為第二代認知科學的核心——具身認知強調認知的具身性、情境性，學習者的全身心主動參與以及學習過程的知情意行統一，在一定程度上可以避免傳統離身認知所帶來的多方面困擾。教師通過設計具身化的學習環境采用多種技術手段實現具身教學，給予學生更多主動體驗、嘗試的機會，引導學生主動建構知識意義并學會遷移應用，以實現學習者的深度學習和有效學習。

二、具身化學習空間下的教學新特質

在傳統課堂下，教師作為知識的壟斷者和擁有者一直處于教育的絕對優勢地位，而學生只能是被動接受知識的容器。高高在上的講臺和固定的桌椅對學生身體、言語的過分限制，導致課堂的“去生命化”和機械化，在一定程度上忽視師生身體、師生互動在教學過程中的功能以及忽視教學環境的作用[12]，缺乏對學生作為學習主體的關注和尊重，其學習效果和教育目標達成可想而知。而未來學習空間下的具身化教學強調身體在教學活動過程中的價值與主動參與，更加關注師生互動、生生互動以及良好學習環境的創設，引導學習者主動參與學習過程，實現全身心學習。

（一）教學目標的生成性

具身認知理論主張認知發展過程是身體各種感官與外部環境各種因素相互作用的動態生成過程，反對離身認知下的教師對教學結果的主觀期望即預設性的目標。認知、身體和環境是一個持續不斷的動態生成過程，具身認知視角下的教學具有一定的復雜性、不確定性以及非線性，教學過程是在教師指導下學生主動探索、積極建構知識意義以實現自我成長的過程，教學目標應隨著教學過程的不斷展開而逐漸生成。技術支持下的未來課堂，虛擬課堂與現實課堂的結合，為實感具身、實境具身以及離線具身提供了多種可能。教學資源的豐富性、開放性以及易獲取性，拓展學生學習的時空界限，學生不再拘泥于單一、機械的學習方式，學生由此作為未來課堂的中心，其學習內容的多樣化、多元化將會帶來學習目標的實時動態化，并且可以根據實際學習情況進行實時調整。

（二）學習內容的情境性

具身認知理論強調認知具有情境性，認知的形成離不開認知主體各種感官與外部環境的交互，也不能脫離具體情境而獨立存在；同時認為“認知是發生在現時的、具體的情境之中，必然受到具體的物理情境和社會文化背景的影響。”[13]不同的科目具有不同的特點，未來課堂物理環境的設計應與課程內容具有一定的適應性，要創設一種激發認知主體參與、與主體社會實踐經驗相聯系的課堂環境，并且借助利用虛擬現實技術或者設置專門的學科教室完成教學。以虛擬現實技術為例，通過提供虛擬情境以縮短心智表征與實際現象間的差距以完成學生身體對學習環境的嵌入[14]實現實境具身，即通過具身技術的無縫自然融入讓學習者身心全投入其中，獲得“在場的錯覺”[15]，拉近學習者與所學內容之間的距離，在一定程度上拓展延伸了學生的認知視野和范疇，在虛擬現實情境下學生如同身臨其境，將會獲得更加清晰、具體的表象知識，對于學習內容的理解有著更深刻的體驗，學習也因此由沉悶死板的接受過程轉變為學生主動探索的體驗過程。

（三）教學生態的和諧性

具身認知理論主張認知主體與外部環境的交互直接影響認知的內容、方式及結果，認知離不開主體身體的直接參與，強調認知是身體、心智和環境的統一體，因而在未來空間設計中注重教學要素的和諧性。主要表現在兩個方面：一方面是指教學結構各要素的和諧，未來課堂教學結構主要包括教師與學生、教學媒介以及師生認知三大要素[16]；另一方面則是課堂物理環境的和諧性，如燈光、桌椅布局、教室內外墻彩、空氣質量以及溫濕度等都是影響學生認知效果的重要因素。平等和諧師生關系的形成、顯性與隱性教學媒介的重新整合，寬松的學習氛圍和便捷的學習方式，為學生實現身體與技術、身體與環境的深度融合提供前提條件。

（四）學習環境的智能化

具身認知理論強調認知的具身性或者涉身性，強調認知對具有各種感覺-運動能力身體的依賴，重視身體感官和體驗活動對認知的影響。未來學習空間設計旨在創設高認知投入、深入思考的教學心流空間，促使學生形成群體的“心流狀態”[17]以實現具身學習。傳統課堂布局體現著教師高高在上的地位，講臺的中心地位和固定的桌椅布局在一定程度上限制學生與學生、學生與教師之間的身體活動和交流，常常出現在教學活動中教師在講臺上講得天花亂墜而學生身處教室心在外的現象，教學效果大打折扣。未來具身化的學習空間是指創設智能化、個性化的學習環境，為學生營造學生身體和心理高度放松的學習氛圍。智能化的學習空間通過分析不同學習者的個性特征、認知特點推送個性化的學習內容，教育教學更多支持學生主動的“學”，更多關注學生的發展及情感需要。在學生的肢體動作、語言的自由化以及平等和諧的師生關系下，師生、生生之間借助信息技術可以開展任何形式的交流互動，學生更愿意主動參與、探索未知，實現全身心參與的學習。

三、未來學習空間的具身化設計策略

未來學習空間并不意味著傳統教室的技術性革新，作為高互動、人性化的泛在學習環境，更加關注學習者的心理需要，更加關注學生的親身參與和情感體驗。作為情境性、智能化之下的未來課堂，教師和學生得到徹底解放，將不再受傳統教學秩序的束縛和限制，在智能化的教學過程中更易出現師生、生生之間的高互動交流，實現身心放松，產生個性化的體驗以及高效的學習。為此，未來具身化的學習空間的設計可以從以下幾個方面著手。

（一）物理空間設計注重以學習者為中心

形成群體心流狀態的學習情境是技術支持下的具身化學習空間，學習者通過身體多感官與具體情境的交互以產生認知。智能化、情境化的課堂環境能為學習者身體實踐和體驗知識提供前提和保障，需要考慮到桌椅設計、溫濕度、光照以及墻壁色彩等因素。在桌椅設計方面，需符合人體工程學設計的要求，滿足學生的身體生長發育，桌椅的靈活調節、舒適性以及可移動性大大增加師生之間、生生之間交流互動的自由度，為師生解放身體實現高交互以產生創意設計打下基礎；在溫濕度方面，未來課堂可采用智能環境調節系統，根據季節和天氣狀況自動調節室內溫濕度，以保持適宜的學習環境；在光照方面，傳統課堂采用熒光燈照明造成眩光、學生注意力分散以及導致學生視力下降的負面影響，而未來課堂的采光設計可以根據季節、室內光照強度或者根據教學實際需要進行自動調節，創設柔和、適宜的光照效果以保證師生的視力；在墻壁色彩方面，未來課堂應考慮學生認知發展特點以及學科特點，也可根據當地文化特色或者季節進行調節，時刻讓學生保持愉悅的學習體驗。

（二）信息空間設計注重視、聽、觸覺等多通道的整合

未來課堂作為多種媒體技術集成的學習空間，先進性、便利性成為其主要特征。多屏交互技術、虛擬現實技術、物聯網技術以及支持教學的具身技術等等新型技術的應用，教學資源的極大擴充以及獲取的易便捷性，教學內容顯示的更加直觀形象，為學習者提供多模塊、多通道的感知以實現抽象知識的可視化。在物聯網技術下的未來課堂，會基于不同學習者的學習經驗，結合分析當前學習情況提供相應的學習支持和幫助，推送個性化、定制化的學習內容，使學習者完全浸入課堂環境，學習者的已有經驗與所學知識之間將銜接得更加緊密，教師教學借助技術將會更加生動形象，學生將會通過知識的主動建構以實現高效的學習。以美國亞利桑那州立大學創立的SMALLab學習平臺為例，它是融合視覺、聽覺和動覺為一體，以實體教室為主、以計算機網絡技術、物聯網技術以及紅外傳感技術為輔的虛實混合環境，利用動作捕捉技術，將學習者的實時位置信息和動作信息發送給計算機，學生同時能看到自身動作反饋已實現具身交互學習[18]。在未來課堂中，技術將不再作為一種學習輔助工具，已經完全融入課堂環境當中，學習者可以集中精力于任務本身，感受不到技術作為學習工具的“抽身而去”，完全專注于學習活動當中[19]。

（三）心理空間設計注重師生的高互動性

具身化的未來課堂亦是實現高互動、寬松和諧的學習空間。學生在壓抑、處處受到限制的課堂環境下是沒有辦法全身心投入學習當中的。無論是人性化的、可調節移動的桌椅設計還是符合學生認知特點的學科教室，都為學生營造出寬松舒適的學習氛圍。此外，首先需要解放師生的身體，增加身體的自由度，拉近教師與學生之間的距離。教師可以走下講臺主動與學生交流，加強與學生的身體接觸并給予個性化指導，而學生不再拘泥于傳統的課桌椅座位，自由支配自己的身體，主動參與課堂課外活動，產生積極愉悅的學習體驗以實現全身心學習；其次，需要建立民主平等的師生關系。在具身化教學過程中，教師和學生早已不再是傳統的主客體關系，師生雙方既是認知的對象又是認知的主體。師生雙方基于對教學情境的獨特體驗進行協作、問題解決，其高互動性將帶來新知識、新體驗的生成。

未來課堂作為未來教與學的主陣地，具身認知理論為未來學習空間設計提供了一個新視角。具身認知理論強調身體在認知發展過程中的參與，學習者主體通過身體多感官與環境進行交互實現全身心學習。虛擬技術、多屏顯示技術、傳感技術等等新興技術在未來課堂實踐中的應用，實現具身化學習已經成為一種現實。本文通過物理空間、技術支持空間和心理空間等方面進行智能化、人性化設計，以達到實現學習者的全身心參與學習和促進師生雙方相互促進發展的兩大目標。