具身教育的理論框架及其應用

王锃 張紅 李仟琪 岳曉東

摘? ?要：具身教育是研究在具身認知理論下，考察感覺、知覺、運動等身體經驗和環境等，對于教育教學的影響及其規律的一門科學。具身認知理論最前沿的研究成果已經開始應用于語言、數學、物理、音樂、體育、思想教育等的教育教學，以及學前教育、基礎教育、高等教育等各個領域。其重要的發現是，概念形成源于感知覺經驗，感知覺、運動、身體體驗、情境等能夠影響和促進學習活動。具身教育基于認知規律探索教育的本質，將改變我們對于學習的本質的認識，在教與學領域產生一場深刻變革。本研究主要敘述具身教育在語言、數學、德育、具身學習等的研究進展與應用。

關鍵詞：具身教育；具身學習；具身認知；教育神經科學

中圖分類號：G441? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1009-010X（2023）12-0038-05

一、具身教育的內涵

具身教育是一個新興的研究領域。具身教育是研究在具身認知理論下，考察感覺、知覺、運動等身體經驗和環境等，對于教育教學的影響及其規律的一門科學。

（一）具身認知理論的研究進展

具身認知理論是認知科學領域的研究前沿，被稱為第二代認知科學。具身認知理論誕生于20世紀90年代末，其影響正在波及包括教育科學領域在內的各個學科領域。1995年以來，具身認知理論正式創立。多篇標志性研究推動其成為新興的研究熱點。1996年，鏡像神經元系統的發現，為具身認知理論提供了生理學證據，也為高級認知源于感覺運動系統提供了生理學依據。

具身認知理論主張，身體是思維和認知的重要基礎，感知覺（溫度知覺、空間知覺、觸覺等）、動作經驗等在人類認知中起著不可替代的核心作用（Gibbs，2006；Barsalou，2008）。此概念形成根植于普遍的軀體經驗，包括感知覺（溫度知覺、空間知覺、觸覺等）、動作經驗等（Gibbs， 2006）。因此，身體的感覺、知覺、運動經驗，在我們的概念系統形成過程中占據著不可替代的中心地位。

1999年以來，具身認知理論得到了一系列實證研究的支持。研究發現，溫度知覺、空間知覺、觸覺、重量知覺等感知覺經驗和運動等，在微妙地影響著人的情緒、態度、決策、思維、記憶以及道德等高級認知活動（Williams ＆Bargh，2008; Zhong ＆Liljenquist， 2006; Jostmann et al，2009）。張積家等（2013）論述了馬克思、恩格斯的具身認知思想及其價值。這些正在改變我們對教育科學的本質的認識，也為具身教育學的出現奠定了基礎。

（二）具身教育的研究進展

當前，具身認知的研究出現了由實證轉向應用的趨勢。2010年以來，教育的具身認知觀出現（葉浩生，2015；王锃，張盼，岳曉東，2022），具身認知理論的影響已經波及了教育科學的各個領域。具身認知理論最前沿的研究成果已經開始應用于語言、數學、物理、音樂、體育、思想教育等的教育教學，以及學前教育、基礎教育、高等教育等各個領域。其重要的發現是，概念形成源于感知覺經驗，感知覺、運動、身體體驗、情境等能夠影響和促進學習活動。

（三）具身教育的學術價值和應用價值

在學術價值方面，探索具身教育的規律、機制和原理等理論問題，初步構建具身教育的理論框架，有助于進一步深化對教育本質和學習本質的認識。

在應用價值方面，具身教育變革了離身教育方式方法中灌輸式、填鴨式、說教式的弊端，基于個體、群體的心智發展規律和認知規律，探索教育和學習的本質及規律，有重要的實踐價值和應用價值。

（四）具身教育的應用前景

具身教育將有可能引發教育科學領域的一場變革，改變大眾對教與學的本質的認識，對教師的教學方式、學生的學習方式、課堂的組織形式、家長的家庭教育觀念等帶來變化和積極地影響。

二、具身語言教育的研究與應用

概念分為兩種，具體概念和抽象概念。具體概念是具有感覺、知覺、動作等屬性的，即具有視覺、聽覺、嗅覺、味覺、觸覺、方位空間知覺、運動、動作等屬性。而抽象概念是不具有感覺、知覺、動作等屬性的。知覺符號系統理論解釋了人類是如何理解和獲得概念的。知覺符號系統理論主張，概念是基于感覺運動系統的經驗而建立起來的。

（一）人類對于具體概念的認知方式

行為實驗研究和認知神經科學的實驗研究均發現，大腦皮層的感覺運動系統參與了具體概念的認知。人類對于具體概念的認知，是通過具體的感覺、知覺、動作經驗的心理模擬來獲得理解的。

行為實驗的研究表明，以視覺的形式給參與實驗的志愿者呈現動詞詞語，當動詞與志愿者做出的動作一致時，志愿者做出正確反應的時間更短。這種心理現象被稱之為動作執行與動詞的一致性效應。除了詞語之外，研究者也發現了動作執行與句子的一致性效應。

同樣，認知神經科學的實驗研究發現，概念表征的認知過程中，有大腦皮層當中的感覺運動腦區的參與。認知神經科學的研究表明，在理解動作有關的詞語和句子時，大腦皮層中與相應的動作相關的感覺運動皮層會激活。當理解“抓握”這一概念時，就激活了大腦皮層中與手部運動相關的感覺運動腦區。當理解“踢”這一概念時，大腦皮層中負責腿部運動的感覺運動腦區就會激活。這一現象稱為語義理解的具身效應。

Hauk等（2004）采用大腦功能性磁共振成像技術，考察被試者在理解手部和腳部動詞時，大腦皮層的功能性神經活動，并與實際的手部、腳部動作時的大腦皮層活動進行了對比，實驗證實了理解手部和腳部語義過程中的大腦皮層的神經活動，與感覺運動腦區的重合性。Tettamanti（2005）的功能性磁共振腦成像研究，也發現了在理解口部、手部和腳部動作的語句時，大腦皮層中感覺運動腦區的特異性激活。這表明，大腦皮層中的感覺運動腦區參與了語義理解的過程。

Eskenazi等（2009）以大腦中央前回、中央后回損傷的腦損傷病人的實驗研究也發現，腦損傷病人出現了動作模擬的困難。其中，大腦皮層中手部運動腦區損傷的病人，在模擬手部動作時變得更加遲緩。大腦皮層中腳部運動腦區損傷的病人，在模擬腳部動作時，變得更加遲緩。

這些研究表明，大腦皮層中的感覺運動腦區，參與了語義理解的認知過程，而心理模擬是概念或語義理解的方式。

（二）人類對于抽象概念的認知方式

與具體的概念不同，抽象概念無法直接通過具體的感覺、知覺、動作經驗來獲得理解。Barsalou（2003）指出，人類在長期的感覺運動經驗的基礎上，通過隱喻、動作模擬等形式，實現對抽象概念的認知和理解。

研究發現，手勢和語言系統存在相互作用和關聯。嬰兒在向成人表達自己的需要時，經常會使用手勢。幼兒在學習語言時，以及人們在學習一門外語時也經常會使用手勢，以此幫助自己更好地理解或者表達。

為什么手勢會與語言有這樣天然的生理聯系呢？一方面，手勢和語言系統具有共享的認知神經機制的生理基礎。另一方面，在語言的起源上，包括手勢在內的動作系統，參與了語言的產生。手和手臂，作為身體的一部分，所形成的身體經驗，認知過程的方式和步驟，是基于身體的物理屬性（葉浩生，2010）。

研究發現，手勢能夠促進語言的習得和聽眾對于演講者語言的理解。Macedonia等（2011）研究發現，有意義的手勢比無意義的手勢能夠更好的促進詞匯的學習。對于聽眾而言，演講者有意義的手勢能夠促進聽眾對于詞匯的理解（Hupp ＆ Gingras，2016）。

魯忠義教授等（2007）指出，語言根植于知覺和運動，語言理解，實質上是語言情境的心理模擬。這種模擬，是基于身體、情緒和社會經驗的（魯忠義等，2007）。

三、具身數學教育的研究與應用

數學認知是具身的，這種具身是基于感知和動作的，并且是植根于物理環境的。數學學習中，身體（包括手勢、動作等）發揮著重要的作用。眾多的實證證據表明，包括數學學習在內，具身認知是這些知識學習和理解過程中不可或缺的理解策略和學習策略。身體，包括手勢和動作等，是理解和學習知識的重要工具。

早在20年前，認知科學家就開始關注教師的手勢對于數學學習的影響。在一項影響深遠的研究中，Goldin-Meadow等研究了教師在講授數學方程中伴隨的手勢，對于學生數學學習的作用。教師被要求通過語言講授解題策略，同時，做出與語言匹配或者不匹配的手勢。研究發現，當教師的手勢與講授的信息匹配時，兒童對講授的數學知識的理解更好。即在教學中，由于教師手勢動作的加入，促進了溝通，數學概念的教學效果更好。

Alibali和Nathan（2012）研究分析了教師對學生在教學中解釋數學思路和數學概念時的手勢。研究發現，表征性手勢體現了對行為和感知的心理模擬，指向性手勢體現了認知在物理環境中的基礎，隱喻性手勢體現了基于身體的概念隱喻。

Cook等（2016）考察了手勢在數學教學中的作用（Cook等，2016）。研究對象是65名平均年齡為9歲的兒童。該研究假設手勢能夠易化對學習材料的理解，能夠促進兒童在解決數學方程式問題中的遷移。研究證實，有手勢的教學組，兒童的學習情況好于無手勢的教學組。

在Crollen和No? l（2015）的研究中，5到9歲的兒童參加一位數和兩位數的數數任務和加法。在完成以上任務的過程中，參加實驗的兒童分為三組，其中一組被限制手部動作，一組被限制腿部動作，另外一組不受動作限制。實驗結果發現，限制手部動作的兒童，比被限制腿部動作的兒童，完成數學任務的效果受到更多影響。這表明，在我們的手指和數學運算之間有一種連接，數學運算與手指有關。

在認知神經科學的腦成像實驗中，Tschentscher（2012）給被試者視覺形式呈現1到9的數字，功能性腦成像設備捕捉到了被試利手的對側大腦皮層中運動皮層腦區的血流動力學活動。即大腦運動皮層參與了數學認知，證實了數學知識的具身性。人們在數學學習過程中運用手指，并且將數學認知運算與計數時的手指運動聯系起來。

四、具身德育的研究與應用

具身道德的主要觀點是，道德的形成與發展是根植于身體及其環境的。身體的解剖學結構、知覺經驗、身體與環境的嵌入，對道德心理與行為起著決定性作用。也就是說，身體、知覺經驗、以及身體與環境的互動，塑造了道德。研究發現，身體的感知覺經驗、運動經驗或身體狀態的模擬或體驗，會對個體的認知、社會知覺、態度和情緒等發生作用。

梅洛·龐蒂指出，道德是發端于身體之中的。Looy（2004）認為，道德是具身性的。Wilson（2009）主張，道德與身體具有重要關聯。在具身認知的思潮下，國內外學者開展了一系列道德具身性的理論研究和實證研究。閻書昌（2011）對具身道德進行了綜述，指出“身體經驗同道德認知與判斷等心理過程相互嵌入和相互影響”。王锃和魯忠義（2013）通過實驗研究，發現在中國文化下，道德是上，不道德是下，并且率先發現和報告了道德概念空間隱喻的“認知偏移效應”。2016年，“具身德育”一詞由孟萬金教授和官群教授提出，并成為相關領域的研究熱點。

具身德育是基于具身認知的道德教育。認知是基于身體及其活動方式塑造出來的，身體的生理學結構、活動方式、以及身體的感覺和運動體驗，影響和決定了我們如何認識和看待世界。Bobro（1999）認為具身化是創造道德秩序的條件。這為具身德育在學生思想政治教育中的應用，提供了重要的啟示，并為提高學生思想政治教育工作的針對性、時效性、吸引力和感染力帶來重要的啟示，王锃、石樂、李同法（2018）介紹了具身德育在學校思想道德教育中的應用。

五、具身學習的研究與應用

Anderson（2003）指出身體及環境在認知過程中的重要作用。Shapiro（2019）指出，在認知過程中，身體起著樞軸作用。Sian Beilock（2016）指出，身體可以影響認知、思維、記憶力、創造力、情緒和決策。

實證研究表明，學習是根植于身體的。即便是抽象概念的學習，也是基于身體經驗的，高級復雜的認知活動和學習也是具身性的。劍橋大學出版社于2014年出版的《劍橋學習科學手冊（第二版）》，通過“具身和具身教育設計”“有形的、全身的學習接口”等兩個章節，介紹了具身教育設計的原則、策略和案例。具身學習為學習者提供了更多體驗式、沉浸式、參與式的學習經歷和學習體驗，主張以開放性的學習環境，沉浸式的學習體驗，互動式的學習過程，來達成學習目標。

具身教育，正在成為世界各國基礎教育課堂變革的新的突破口。越來越多的研究機構和學校，正在積極探索通過具身教育設計，重塑新的課堂形態。國內外有多個具身認知實驗室開展具身教育的應用研究與實踐探索。

美國亞利桑那州立大學的SMAL Lab（Situated Multimedia Arts Learning Lab）研究團隊（2015）建立了多媒體情境學習實驗室，創建了融合了視覺、聽覺和動覺能實時交互的具身學習平臺，提供高沉浸性、高體驗性的人機互動，以提升學生的學習效果。威斯康星大學麥迪遜分校的Berland等（2015）開展了“具身化”的學習項目。iGeneration項目的研究集中于智能終端設備交互的教育應用，幫助學生實現多感官通道的學習體驗。加州大學伯克利分校的Abrahamson教授，創立了具身設計研究實驗室（Embodied Design Research Laboratory），開展了中小學數學的具身教育實驗。

在中國，重慶大學劉禮教授的實驗室開展了基于生理特征感知的具身學習認知負荷智能測評研究。中國教育科學研究院孟萬金教授開展了中小學具身德育的區域性推廣實驗研究。河北醫科大學王锃副研究員開展了具身教育、具身德育和具身學習在基礎教育領域的研究與實踐推廣。

六、總結

具身教育基于認知科學規律、心智發展規律和人類的身心發展規律，探索教育的本質，摒棄了離身教育的弊端，注重感知覺、運動系統對于心智發展的影響，遵循由具體經驗到抽象概念的自下而上的知識與技能，過程與方法，情感、態度與價值觀的生成過程，將可能引發教育科學的一場變革，對教育科學產生深遠的影響。然而，對于具身教育認知機制的認識尚有待加強，對于具身教育的應用也有待于進一步深化。

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