具身體驗：在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中實現(xiàn)整合性理解

在當(dāng)前教育改革深化推進的背景下，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的重要性日益凸顯。傳統(tǒng)單一學(xué)科教學(xué)模式已難以適應(yīng)現(xiàn)代社會對復(fù)合型問題解決能力的需求，而跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)通過引導(dǎo)學(xué)生多維度思考并整合運用各學(xué)科知識，能有效提升其未來社會適應(yīng)力。《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》明確規(guī)定，各學(xué)科需安排不少于10% 的課時用于跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，這為小學(xué)數(shù)學(xué)教師提出了新的課題：如何準確把握跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的本質(zhì)內(nèi)涵？又該如何進行科學(xué)有效的教學(xué)設(shè)計？

學(xué)界研究顯示，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)往往圍繞一個研究主題而開展，綜合運用多學(xué)科的知識解決問題，是指向整合性理解的學(xué)習(xí)活動。這種整合性理解強調(diào)打破學(xué)科壁壘，構(gòu)建整體性的認知框架。小學(xué)數(shù)學(xué)應(yīng)從整體關(guān)聯(lián)的視角，重新認識數(shù)學(xué)概念、數(shù)學(xué)知識及其之間的邏輯關(guān)系，以數(shù)學(xué)內(nèi)容為基點，積極構(gòu)建主題化教學(xué)內(nèi)容。這種教學(xué)模式不僅拓寬了學(xué)生的知識視野，還幫助他們建立系統(tǒng)化的認知結(jié)構(gòu)。具身學(xué)習(xí)理論強調(diào)身體參與對認知發(fā)展的促進作用，其在主題化情境中的應(yīng)用，能夠強化學(xué)生跨學(xué)科知識的整合能力，形成關(guān)聯(lián)性的認知視角。

、具身體驗與整合性理解的協(xié)同機制

跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的核心在于實現(xiàn)數(shù)學(xué)與其他學(xué)科知識的有機融合。這種主題化學(xué)習(xí)不僅包含數(shù)學(xué)知識本身，更滲透著數(shù)學(xué)思想方法、情感體驗以及普適性的問題解決策略。在設(shè)計過程中，既要注重學(xué)科知識間的內(nèi)在聯(lián)系，更要關(guān)注學(xué)生的參與方式和活動設(shè)計。具身體驗在此過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，它為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了一個跨學(xué)科的綜合思考場域，為深入理解數(shù)學(xué)本質(zhì)提供了認知基礎(chǔ)。

從認知科學(xué)視角來看，具身體驗與整合性理解的結(jié)合，實質(zhì)上是“知行合一”教育理念的現(xiàn)代表達。學(xué)生在身體與環(huán)境的互動中，不僅獲取知識，更建立起以數(shù)學(xué)為核心的跨學(xué)科認知體系。這一機制為小學(xué)數(shù)學(xué)教育實現(xiàn)從“離身認知”到“具身認知”、從“學(xué)科分立”到“知識整合”的轉(zhuǎn)型提供了理論支撐和實踐路徑。

（一）具身認知優(yōu)化認知資源配置

具身認知通過將抽象概念轉(zhuǎn)化為可操作的具象體驗，有效降低了學(xué)生的認知負荷。其作用機制體現(xiàn)在：一方面減少了對抽象符號的單純記憶，另一方面釋放了工作記憶資源用于知識整合。在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中，具身活動能適度增加有益認知負荷，促使學(xué)生在聯(lián)結(jié)不同領(lǐng)域知識時，激活前額葉的元認知功能，實現(xiàn)認知系統(tǒng)的動態(tài)平衡，從而促進整合性理解的產(chǎn)生。

（二）具身模擬強化知識遷移能力

具身模擬借助身體動作、姿態(tài)調(diào)整或情境想象等方式，再現(xiàn)真實操作或表征抽象關(guān)系。這一過程能有效貫通不同學(xué)科的探究方法，顯著提升知識的跨領(lǐng)域遷移效果。在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)突破傳統(tǒng)紙筆練習(xí)的限制，設(shè)計融合動作體驗、情境創(chuàng)設(shè)和技術(shù)支持的具身任務(wù)，幫助學(xué)生實現(xiàn)從“認知數(shù)學(xué)”到“體悟數(shù)學(xué)”的轉(zhuǎn)變，促進數(shù)學(xué)與科學(xué)、工程、藝術(shù)等領(lǐng)域的多通道遷移。

（三）具身體驗促進整合性理解

觸覺一視覺整合作為具身認知的重要機制，強調(diào)觸覺操作與視覺觀察的協(xié)同效應(yīng)。這種多感官參與的學(xué)習(xí)方式能激活學(xué)生的視覺、觸覺和運動知覺等多重通道，使思維過程得以外顯化，形成多維度的記憶編碼，從而深化對物體特性、空間關(guān)系和抽象概念的理解。在跨學(xué)科主題活動中，教師通過設(shè)計觸覺一視覺協(xié)同的具身體驗，能幫助學(xué)生突破符號思維的局限，在操作與觀察的互動中實現(xiàn)內(nèi)隱知識的外化，及時識別和修正認知偏差，最終達成對學(xué)習(xí)主題的整合性理解。

二、跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中具身體驗的系統(tǒng)設(shè)計與實施路徑

當(dāng)前數(shù)學(xué)教育面臨的主要困境在于：學(xué)生雖掌握碎片化知識，卻缺乏解決真實問題的能力。這一現(xiàn)象深刻反映了學(xué)科割裂對思維發(fā)展的制約，以及傳統(tǒng)“離身”學(xué)習(xí)方式的局限性。在此背景下，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)被賦予了雙重使命一既要實現(xiàn)知識整合，又要成為學(xué)生構(gòu)建完整認知經(jīng)驗、發(fā)展整合性理解的重要載體。具身體驗的引入為實現(xiàn)這一目標提供了科學(xué)路徑。本研究基于“情境建構(gòu)一身體介入一認知聯(lián)結(jié)一認知遷移”的閉環(huán)機制，以“探秘蒙古包”課程為例，探索具身體驗在跨學(xué)科學(xué)習(xí)中的設(shè)計邏輯，推動學(xué)習(xí)方式實現(xiàn)三個根本轉(zhuǎn)變：從認知獨白到身心對話，從知識傳遞到經(jīng)驗建構(gòu)，從學(xué)科割裂到生命整合。

（一）核心問題生成：基于實境體驗的跨學(xué)科整合

陶行知“生活即教育”的理念啟示我們，生活情境是開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的天然場域。它既能有效構(gòu)建具身體驗情境，又便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出疑問，進而衍生出一系列核心問題，并在研究探索過程中實現(xiàn)問題整合。這種圍繞核心問題展開的深度思考，正是單一學(xué)科教學(xué)所欠缺的重要維度，有助于培養(yǎng)學(xué)生對世界的整體性認知能力。

以跨學(xué)科主題“探秘蒙古包”為例，可設(shè)計《探秘蒙古包（一）》和《探秘蒙古包（二）》系列課程。教師可圍繞蒙古包的外形構(gòu)造、內(nèi)部布局、外部材質(zhì)等要素，創(chuàng)設(shè)遞進式探秘情境，分階段引導(dǎo)學(xué)生開展具身體驗：通過觀看有關(guān)草原氣候特征、蒙古包搭建運輸流程及居住環(huán)境的影像資料，動手觀察制作蒙古包簡易模型等活動，讓學(xué)生在實境中產(chǎn)生具身效應(yīng)。這種依托外部環(huán)境創(chuàng)設(shè)、情境復(fù)現(xiàn)或?qū)嵉赜^察的學(xué)習(xí)方式，能夠觸發(fā)學(xué)生主體體驗式學(xué)習(xí)，進而催生一系列探究核心問題的行動。在探究過程中，教師可適時引導(dǎo)學(xué)生拓展思考，將碎片化問題進行整合，該過程需要調(diào)用多門學(xué)科知識，通過建立知識關(guān)聯(lián)、拓展延伸、重組建構(gòu)，幫助學(xué)生形成對現(xiàn)象和知識的整體性認知，具體內(nèi)容見表1。

（二）概念本質(zhì)探究：多模態(tài)體驗驅(qū)動的深度理解

在跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)的問題解決過程中，需要引導(dǎo)學(xué)生提出猜想、研討研究思路，進而制定科學(xué)合理的研究方案。教師依據(jù)方案，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)具身體驗場景并提供學(xué)具支持。學(xué)生通過動手實踐制作、開展實境驗證，在反復(fù)的身體感知中，將碎片化的認知進行有機聯(lián)結(jié)，打破學(xué)科間的固有界限，從數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的概念、原理的內(nèi)在聯(lián)系出發(fā)思考問題。

以“蒙古包下部為何不采用三棱柱、四棱柱或六棱柱結(jié)構(gòu)”這一問題為例，學(xué)生制定的研究方案為：使用同等規(guī)格的材料制作不同立體圖形，并對其體積進行比較，探究在側(cè)面條件相同的情況下圓柱體積是否更大。根據(jù)方案，教師為各小組發(fā)放若干相同規(guī)格的長方形卡紙，學(xué)生通過動手制作各類立體圖形，經(jīng)觀察、計算、對比，最終得出結(jié)論：在側(cè)面積和高相等的立體圖形中，圓柱的底面積與體積最大，正六棱柱次之，隨后依次為正四棱柱和正三棱柱。隨后，針對“圓柱承重能力是否最強”的問題，學(xué)生采用已制作的立體圖形，通過同步堆放相同數(shù)量的書本進行承重測試，發(fā)現(xiàn)側(cè)面積和高相等時，圓柱的承重能力最強，六棱柱、四棱柱、三棱柱依次遞減。兩次具身體驗均基于相同的立體圖形，通過對兩次結(jié)論的對比分析，學(xué)生開始探尋概念本質(zhì)間的關(guān)聯(lián)，進而猜想立體圖形承重能力的影響因素，具體探究過程如表2所示。

這樣的探究過程，不僅觸及概念本質(zhì)，還實現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識與科學(xué)實踐的深度聯(lián)結(jié)，促使學(xué)生從多元視角展開更深入的思考與研究。通過體積與承重的探究，學(xué)生初步建立了跨學(xué)科分析框架。進一步可延伸至“抗風(fēng)性能”等復(fù)雜問題（見表3），從而實現(xiàn)知識網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)整合。

（三）知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建：模擬體驗促進遷移應(yīng)用

知識網(wǎng)絡(luò)整合旨在運用系統(tǒng)化方法，將散落于不同學(xué)科、領(lǐng)域的知識點，依據(jù)內(nèi)在邏輯或?qū)嶋H問題需求，串聯(lián)成層次清晰、相互關(guān)聯(lián)的認知體系。其核心價值在于助力學(xué)生建立多維度的知識聯(lián)結(jié)，培養(yǎng)靈活遷移知識、解決復(fù)雜問題的綜合能力。

以探究“圓柱的抗風(fēng)能力是否最強”這一核心問題為例，可適時創(chuàng)設(shè)具身模擬情境，引導(dǎo)學(xué)生在模擬實踐中實現(xiàn)知識的邏輯聯(lián)結(jié)與動態(tài)整合，形成“微觀剖析、宏觀把握”的知識網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)思維。學(xué)生在完成蒙古包底部形態(tài)與圓柱承重能力的前期研究后，已初步掌握跨學(xué)科研究的科學(xué)方法。在探究第三個問題“圓柱的抗風(fēng)能力是否最強”時，教師可引導(dǎo)學(xué)生反思：“結(jié)合先前研究經(jīng)驗，思考該如何開展本次探究？”學(xué)生據(jù)此提出對比實驗方案：利用已制作的四種立體圖形，在同樣條件下（正對同一面、風(fēng)扇與立體圖形距離固定、風(fēng)力恒定），通過風(fēng)扇吹風(fēng)觀察圖形移動情況。這種具身模擬雖能讓學(xué)生直觀感知實驗結(jié)果，卻難以明晰圓柱抗風(fēng)能力強的深層原因。

為此，教師補充進階實驗方案：在原有實驗基礎(chǔ)上，在立體圖形后方放置點燃的蠟燭，保持其他條件不變再次吹風(fēng)，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察蠟燭火焰狀態(tài)探究抗風(fēng)原理（見圖1）。實驗過程中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)無論風(fēng)向如何，氣流遇到圓柱弧形側(cè)面時，都會沿兩側(cè)分流繞過柱體，有效分散了正面風(fēng)壓（見圖2）。這種獨特結(jié)構(gòu)恰是抵御蒙古高原強風(fēng)的關(guān)鍵所在。在整個探究過程中，學(xué)生主動串聯(lián)起多學(xué)科知識，嘗試運用數(shù)學(xué)中的幾何特性、科學(xué)中的流體力學(xué)原理，闡釋康達效應(yīng)這一科學(xué)現(xiàn)象，真正實現(xiàn)知識的遷移應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。

（四）認知結(jié)構(gòu)重構(gòu)：模擬體驗喚醒先前經(jīng)驗小學(xué)數(shù)學(xué)知識體系遵循螺旋式上升的發(fā)展規(guī)律，各學(xué)段教學(xué)內(nèi)容依據(jù)學(xué)生認知發(fā)展特點進行梯度設(shè)計。然而，這種漸進式的學(xué)習(xí)模式可能導(dǎo)致學(xué)生知識結(jié)構(gòu)的碎片化現(xiàn)象。通過創(chuàng)設(shè)適切的具身化模擬情境，可以有效整合學(xué)生的前備知識與直接經(jīng)驗，激活大腦中離散的認知因子，揭示知識間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，從而將零散的知識點重構(gòu)為系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化的認知網(wǎng)絡(luò)。這一過程本質(zhì)上是借助認知聯(lián)結(jié)促進思維模式的重組與升級，最終實現(xiàn)認知水平的進階發(fā)展。

以蒙古包上部結(jié)構(gòu)中頂桿與天窗的功能探究為例，學(xué)生在實踐過程中提出了創(chuàng)新性假設(shè)：頂桿除基本的支撐功能外，可能兼具計時特性；天窗在滿足采光通風(fēng)需求的同時，或許還可作為時間判定的輔助工具。針對“蒙古包內(nèi)牧民如何計時”這一核心問題，教師指導(dǎo)學(xué)生通過觀察蒙古包模型展開探究。基于既有知識儲備，學(xué)生形成了兩個具有理論依據(jù)的推測方案：第一，整合二年級所學(xué)的影子計時原理與鐘表知識，提出以60根頂桿為參照系，通過觀測頂桿投影在地面的移動軌跡來測定時間；第二，運用日晷計時原理，構(gòu)想在天窗位置垂直設(shè)立標桿，依據(jù)標桿影子的方位角與長度變化來推算時辰。前者展現(xiàn)了學(xué)生對時間計量方法的綜合應(yīng)用能力，后者則體現(xiàn)了其對比例關(guān)系的創(chuàng)造性運用。

為深化研究，教師設(shè)計了具身化模擬實驗：采用紅外線模擬太陽軌跡，照射半透明蒙古包模型，指導(dǎo)學(xué)生模擬日出日落過程，系統(tǒng)觀察光線投射規(guī)律并設(shè)計計時方案。在此實驗過程中，學(xué)生的知識聯(lián)結(jié)呈現(xiàn)跨學(xué)科拓展態(tài)勢：從數(shù)學(xué)學(xué)科的方向辨識與角度測量，延伸至地理學(xué)科的地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)規(guī)律，最終實現(xiàn)數(shù)學(xué)與地理學(xué)科知識的深度整合，促進了學(xué)生認知結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性重構(gòu)與完善。

（五）經(jīng)驗體系整合：操作體驗聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)歷程

學(xué)習(xí)經(jīng)驗作為數(shù)學(xué)探究活動的認知基礎(chǔ)，在具身化實踐過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。通過身體與環(huán)境的深度交互，學(xué)生能夠有效激活并整合多學(xué)科知識網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建目標導(dǎo)向明確的研究路徑，實現(xiàn)認知層級的躍遷。這種學(xué)習(xí)范式將抽象的數(shù)學(xué)概念還原并嵌入真實問題情境中，培養(yǎng)學(xué)生建立“數(shù)學(xué)世界”與“現(xiàn)實世界”的雙向聯(lián)結(jié)，系統(tǒng)提升問題解決能力與創(chuàng)新思維品質(zhì)。

以計算蒙古包外部毛氈面積為例，該問題涉及下部圓柱側(cè)面積與上部圓臺側(cè)面積之和。盡管學(xué)生此前尚未系統(tǒng)學(xué)習(xí)圓臺的相關(guān)知識，但借助蒙古包的卡紙模型，他們能夠自主觀察、認識圓臺，并探索其側(cè)面積的計算方法。通過對模型的細致觀察，學(xué)生敏銳地發(fā)現(xiàn)圓臺的側(cè)面積可轉(zhuǎn)化為大圓錐側(cè)面積與小圓錐側(cè)面積的差值。這一發(fā)現(xiàn)極大地激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，促使他們主動嘗試用剪刀拆解圓臺，展開更深入的研究。

在此過程中，學(xué)生自然地聯(lián)系到圓柱側(cè)面積的學(xué)習(xí)經(jīng)驗一一將曲面轉(zhuǎn)化為平面圖形后，運用平面幾何知識進行分析。隨著研究的推進，學(xué)生逐步構(gòu)建起完整的研究框架，認識到圓臺側(cè)面積與圓環(huán)面積、圓心角大小密切相關(guān)，而圓心角的大小又可能與蒙古包上部圓錐的高度存在關(guān)聯(lián)（見圖3）。如此一來，即便課堂時間有限，無法在當(dāng)堂課得出最終的計算方法，學(xué)生對問題的探究熱情也會延續(xù)至課后。

通過這種具身體驗，學(xué)生成功地將現(xiàn)實問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，并將多個數(shù)學(xué)知識點的學(xué)習(xí)經(jīng)驗有機串聯(lián)起來，實現(xiàn)了對知識的整體性研究與整合性理解，同時也顯著提升了應(yīng)對復(fù)雜問題的研究興趣與實踐能力。

從上述實踐過程可以清晰地看到，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)中的具身體驗蘊含著多重育人價值：它能夠達成“知識 +^′ ’，推動知識的整體建構(gòu)，幫助學(xué)生掌握具有實踐價值的活性知識；實現(xiàn)“經(jīng)驗 + ”，促進學(xué)習(xí)經(jīng)驗的整合與生成，強化學(xué)習(xí)個體的主體性與學(xué)習(xí)群體的社會性；達成“創(chuàng)新 + ”，有效提升學(xué)生的創(chuàng)造力，實現(xiàn)課程內(nèi)容的綜合性與學(xué)習(xí)歷程的動態(tài)生成性。總而言之，跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)借助具身體驗，引導(dǎo)學(xué)生在知識的“再創(chuàng)造”過程中實現(xiàn)整合性理解。這種學(xué)習(xí)模式不僅契合核心素養(yǎng)培育的時代要求，更重新定義了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)涵，有助于推動學(xué)習(xí)從“書面解題”的機械訓(xùn)練轉(zhuǎn)向“身體力行”的實踐探索，從“學(xué)科割裂”的孤立學(xué)習(xí)邁向“生命整合”的深度學(xué)習(xí)。

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