基于具身認(rèn)知理論的教育軟件設(shè)計(jì)研究

張露 石連栓

摘 要：近年來(lái)，隨著對(duì)教育軟件的需求的日益高漲，為了發(fā)揮學(xué)習(xí)者在教育軟件中的主動(dòng)性，很多學(xué)者對(duì)教育軟件的設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究。具身認(rèn)知理論的日趨成熟為教育軟件提高學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性提供了可能。通過(guò)對(duì)具身認(rèn)知進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了一款校園安全APP。首先闡述了具身認(rèn)知理論的含義，構(gòu)建了基于該理論的教育軟件開(kāi)發(fā)框架，并依據(jù)該框架對(duì)校園安全APP進(jìn)行設(shè)計(jì)?；诰呱碚J(rèn)知理論的教育APP，與傳統(tǒng)理念下的教育軟件相比，更能發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

關(guān)鍵詞：校園安全；具身認(rèn)知；APP

中圖分類號(hào)：TP37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-1472（2018）-07-60-03

1 引言（Introduction）

教育軟件（education software），即為教育服務(wù)的軟件系統(tǒng)，包括教育游戲、排課軟件、e-learning，具有整合性、生動(dòng)性、多樣性等特點(diǎn)。教育軟件正是因?yàn)榫哂羞@些優(yōu)點(diǎn)，使得眾多學(xué)者對(duì)其研究。肖俊洪學(xué)者對(duì)構(gòu)建適合大規(guī)模招生的e-learning推薦模型進(jìn)行研究[1]。關(guān)洪芬學(xué)者對(duì)基于J2EE的高校教務(wù)管理系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)進(jìn)行研究[2]。李海峰學(xué)者在教育游戲方面進(jìn)行研究[3]。但是從具身認(rèn)知的視角對(duì)教育軟件設(shè)計(jì)方面的研究微乎其微。具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)者的參與性、知識(shí)的生成性的特點(diǎn)。因此，有必要就該理論與教育軟件的融合進(jìn)行研究，以校園安全APP為例進(jìn)行教育軟件設(shè)計(jì)的探索，為教育軟件類的設(shè)計(jì)研究提供參考。

2 具身認(rèn)知理論的含義（Implications of the Embodied cognition theory）

2.1 具身認(rèn)知內(nèi)涵

具身認(rèn)知（Embodied Cognition）是第二認(rèn)知科學(xué)，關(guān)于其內(nèi)涵有如下理解。第一，梅洛·龐蒂主張身體的知覺(jué)是行為產(chǎn)生的基礎(chǔ)，我們關(guān)于世界的認(rèn)識(shí)是通過(guò)身體這一中介實(shí)現(xiàn)的[4]。第二，貝特森和瓦雷拉認(rèn)為認(rèn)知依賴于主體經(jīng)驗(yàn)的種類，而這些經(jīng)驗(yàn)?zāi)耸浅鲎杂诰哂懈鞣N感覺(jué)運(yùn)動(dòng)能力的身體，這些感覺(jué)運(yùn)動(dòng)能力本身植根于或嵌入于（Embodied in）一個(gè)更廣泛的生物的、心理的和文化的情境中[5]。具身認(rèn)知本質(zhì)是強(qiáng)調(diào)身體在認(rèn)知活動(dòng)中關(guān)鍵和基礎(chǔ)作用，并強(qiáng)調(diào)了認(rèn)知、身體與環(huán)境動(dòng)態(tài)交互過(guò)程的重要作用。

2.2 具身認(rèn)知觀點(diǎn)

關(guān)于學(xué)習(xí)，具身認(rèn)知主張把心智根植于身體，把身體根植于環(huán)境，認(rèn)為學(xué)習(xí)既不是孤立于中樞的信息加工過(guò)程，也不是外部環(huán)境條件對(duì)行為的機(jī)械作用，具身學(xué)習(xí)是個(gè)體最大限度地利用內(nèi)部心理資源和外部環(huán)境條件，以達(dá)到心智、身體和環(huán)境之間動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，是一種身心一體的整合訓(xùn)練過(guò)程、在一定情境中的體驗(yàn)過(guò)程、一種交互的動(dòng)態(tài)生成過(guò)程[6]。關(guān)于知識(shí)，該觀點(diǎn)認(rèn)為知識(shí)來(lái)自認(rèn)知主體與其所處的環(huán)境之間發(fā)生有機(jī)性、創(chuàng)造性、生成性的交互作用，是基于個(gè)人的身體、經(jīng)驗(yàn)、實(shí)踐、行動(dòng)的參與，以及情境、生活等互動(dòng)基礎(chǔ)上生成知識(shí)的過(guò)程，知識(shí)與知識(shí)的建構(gòu)者融為一體，知識(shí)具有具身性、理解性、情境性、生成性等形態(tài)，同時(shí)，具身認(rèn)知的知識(shí)觀主張構(gòu)建學(xué)科知識(shí)與個(gè)人經(jīng)驗(yàn)互融、學(xué)科知識(shí)與生活世界共在的課程知識(shí)觀[7]。關(guān)于環(huán)境，具身認(rèn)知理論秉持身體及其所處環(huán)境共同作為認(rèn)知活動(dòng)發(fā)生的基礎(chǔ)，認(rèn)知發(fā)生在身體、心智和環(huán)境三者構(gòu)成認(rèn)知系統(tǒng)中[8]。

2.3 具身認(rèn)知意義

具身認(rèn)知的上述內(nèi)涵與觀點(diǎn)符合杜威“做中學(xué)”的觀點(diǎn)，學(xué)生利用身體進(jìn)行學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)過(guò)程中將隱性知識(shí)轉(zhuǎn)換為顯性知識(shí)，由于學(xué)生調(diào)用了各種感觀，因而促進(jìn)了其全面發(fā)展。教育軟件的作用是讓學(xué)生愉悅、高效的學(xué)習(xí)，該理論恰為該軟件實(shí)現(xiàn)該作用提供支撐，并為該軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供新思路。

3 基于具身認(rèn)知理論的教育軟件開(kāi)發(fā)框架

3.1 教育軟件開(kāi)發(fā)框架構(gòu)建的理論依據(jù)

具身認(rèn)知的核心思想是：人通過(guò)身體上的感官，結(jié)合已有的經(jīng)驗(yàn)與外部環(huán)境進(jìn)行互動(dòng)、交流，對(duì)外部環(huán)境進(jìn)行了解，并在腦海形成對(duì)外部世界的認(rèn)知。具身認(rèn)知認(rèn)為學(xué)習(xí)既不是刺激-反應(yīng)-強(qiáng)化的過(guò)程，也不是類似于電腦的信息加工模式，學(xué)習(xí)是身體、認(rèn)知與環(huán)境的交互作用。環(huán)境是認(rèn)識(shí)的來(lái)源，也是身體直接感觸的對(duì)象，個(gè)體根據(jù)已有的自身經(jīng)驗(yàn)來(lái)了解外部世界，而身體是個(gè)體自身認(rèn)知與外界環(huán)境連接的橋梁，個(gè)體通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等感覺(jué)器官來(lái)與外界環(huán)境接觸，當(dāng)外界環(huán)境的知識(shí)與已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)相矛盾時(shí)，認(rèn)知結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)的調(diào)整，反之，知識(shí)將整合到已有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)當(dāng)中。在教育軟件的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)中，如何構(gòu)建多元的環(huán)境將影響著學(xué)生認(rèn)識(shí)的深度與廣度，因此有必要應(yīng)用多種形式呈現(xiàn)教育內(nèi)容，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的多種感官，發(fā)揮其主動(dòng)性，使其獲得成就感和愉悅感。

3.2 基于具身認(rèn)知理論教育軟件的開(kāi)發(fā)框架

基于具身認(rèn)知理論構(gòu)建教育軟件開(kāi)發(fā)框架時(shí)必須充分考慮認(rèn)知與心智、身體、環(huán)境的交互過(guò)程，學(xué)習(xí)者的認(rèn)知結(jié)構(gòu)、身體結(jié)構(gòu)與感覺(jué)器官既是認(rèn)知內(nèi)容的輸入渠道，又是學(xué)習(xí)者與外部環(huán)境交互的途徑。具身認(rèn)知視野下構(gòu)建校園安全APP開(kāi)發(fā)框架時(shí)必須考慮到認(rèn)知、身體、環(huán)境的互動(dòng)過(guò)程，安全知識(shí)可分為記憶、理解、運(yùn)用、評(píng)價(jià)四個(gè)層次，學(xué)習(xí)者可以依據(jù)不同的認(rèn)知層次調(diào)用不同的感官，同時(shí)該軟件提供不同的呈現(xiàn)方式。以具身認(rèn)知理論為基礎(chǔ)，以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，構(gòu)建出校園安全教育軟件開(kāi)發(fā)框架，如圖1所示。

該模式包含三層，由內(nèi)到外分別是認(rèn)知層、感知層、環(huán)境層。認(rèn)知層主要是依據(jù)布魯布的教學(xué)目標(biāo)分類理論，將知識(shí)分為記憶、理解、運(yùn)用、評(píng)價(jià)四個(gè)維度。感知層是將學(xué)習(xí)知識(shí)按照需要主要的器官，分為視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、動(dòng)覺(jué)。環(huán)境層是依據(jù)學(xué)習(xí)知識(shí)的主要呈現(xiàn)形式，分為圖文、視頻、實(shí)操、游戲。該模式依據(jù)具身認(rèn)知理論中的認(rèn)知依賴于身體并需要外界環(huán)境支持，其中認(rèn)知層相當(dāng)于學(xué)習(xí)者的認(rèn)知與心智，感知層相當(dāng)于學(xué)習(xí)者的身體，環(huán)境層相當(dāng)于外部環(huán)境，只有完全具備了這三個(gè)條件才能使學(xué)習(xí)者達(dá)到最佳的認(rèn)知水平。在認(rèn)知層上，依據(jù)不同的教學(xué)目標(biāo)和知識(shí)的難度，將知識(shí)分為記憶性知識(shí)、理解性知識(shí)、應(yīng)用性與評(píng)價(jià)性知識(shí)，后一種知識(shí)的學(xué)習(xí)需要以前一種知識(shí)做基礎(chǔ)，所以箭頭順時(shí)針從記憶到評(píng)價(jià)。如果經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)后的學(xué)習(xí)效果不理想，學(xué)習(xí)者可以從基本的記憶性知識(shí)開(kāi)始學(xué)起。由于記憶性知識(shí)只需了解即可，所以采用了圖文的形式來(lái)呈現(xiàn)，調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)者的視覺(jué)器官；理解性知識(shí)需要學(xué)習(xí)者掌握，因而采用了視頻的形式來(lái)幫助學(xué)習(xí)者，主要使用了學(xué)習(xí)者的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)器官；運(yùn)用性知識(shí)需要學(xué)習(xí)者依據(jù)不同的情境來(lái)靈活使用，故主要采用了虛擬操作的方式，使學(xué)習(xí)者的視、聽(tīng)、觸感官充分參與其中；評(píng)價(jià)性知識(shí)需要學(xué)習(xí)者根據(jù)已有的知識(shí)對(duì)相關(guān)案例的做法進(jìn)行評(píng)價(jià)，因而主要采用了游戲的形式來(lái)呈現(xiàn)，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)習(xí)者的各種感覺(jué)器官。在感知層中，學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的知識(shí)水平，隨意調(diào)用適合自己的器官，所以本層無(wú)明確的方向，學(xué)習(xí)者可以從任何感官開(kāi)始學(xué)習(xí)。在環(huán)境層中，由于學(xué)習(xí)者使用的感官不同，所以資源的呈現(xiàn)形式也不同，因此也無(wú)明確的起始點(diǎn)和方向。

4 基于教育軟件開(kāi)發(fā)框架的高校校園安全APP設(shè)計(jì)

4.1 學(xué)習(xí)者分析

高校安全APP的學(xué)習(xí)者為受過(guò)高等教育的大學(xué)生，學(xué)習(xí)內(nèi)容為科普類知識(shí)，學(xué)習(xí)的目的是為了讓學(xué)生了解基本的安全知識(shí)，識(shí)別安全事件并在遇到危險(xiǎn)時(shí)學(xué)會(huì)逃生與自救。他們理解力強(qiáng)，善于動(dòng)腦動(dòng)手，所以可以通過(guò)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景并結(jié)合教育游戲，培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的動(dòng)手動(dòng)腦能力，同時(shí)以學(xué)習(xí)者喜聞樂(lè)見(jiàn)的動(dòng)畫(huà)形式來(lái)激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。

4.2 教學(xué)目標(biāo)分析

為了讓學(xué)習(xí)者提高安全自救能力，本文設(shè)計(jì)虛擬自救場(chǎng)景，學(xué)習(xí)者可以在其中切身體會(huì)如何辨別和解決危險(xiǎn)情境。對(duì)于學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，本文設(shè)計(jì)了教育游戲，學(xué)習(xí)者可以在娛樂(lè)中檢測(cè)自己的知識(shí)水平。通過(guò)校園APP的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者能夠了解常見(jiàn)的安全知識(shí)，在遇到安全事件時(shí)能迅速逃生自救，在生活中善于發(fā)現(xiàn)安全隱患并熟練解決。

4.3 教育內(nèi)容詳細(xì)設(shè)計(jì)

對(duì)校園安全內(nèi)容，從四大類、三個(gè)角度進(jìn)行了從學(xué)習(xí)環(huán)境、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)的詳細(xì)設(shè)計(jì)，詳見(jiàn)表1。

4.4 高校校園安全APP設(shè)計(jì)

依據(jù)高校校園安全APP開(kāi)發(fā)框架圖將安全APP劃分為五個(gè)模塊，即常識(shí)介紹模塊、視頻演示模塊、虛擬操作模塊與版本說(shuō)明模塊，如圖2所示。

常識(shí)介紹模塊：主要以卡通化的形式介紹高校安全知識(shí)，主要包括消防、人身、交通等安全常識(shí)。財(cái)產(chǎn)安全知識(shí)中介紹了如何防范詐騙與盜竊、如何識(shí)別傳銷隱患、如何在搶劫中保護(hù)自己的財(cái)產(chǎn)安全；人身安全中主要介紹了如何預(yù)防溺水、踩踏與雷擊事件、如何安全乘坐電梯與自動(dòng)扶梯、地震時(shí)如何快速逃生；在消防安全中主要介紹了校園中常見(jiàn)的火災(zāi)隱患、火災(zāi)初起時(shí)如何應(yīng)對(duì)、火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)如何逃生、火災(zāi)逃生時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)、常見(jiàn)的消防標(biāo)志等；在交通安全中主要介紹了在校園行走、校園騎車、校園行車與乘車等安全事項(xiàng)，以卡通形式呈現(xiàn)安全知識(shí)，能激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)習(xí)者主動(dòng)與安全知識(shí)環(huán)境接觸，從而擴(kuò)充學(xué)習(xí)者的知識(shí)量。

視頻模塊：以動(dòng)畫(huà)的形式來(lái)呈現(xiàn)諸如二氧化碳、干粉、清水滅火器的使用方法、如何成功撲救一些常見(jiàn)的小火、發(fā)生大火時(shí)如何尋找正確的路徑快速逃生等。常見(jiàn)的校園詐騙案件、傳銷事件、溺水時(shí)如何自救、在校園內(nèi)騎車時(shí)應(yīng)注意哪些事項(xiàng)等，用動(dòng)畫(huà)的形式呈現(xiàn)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)通道，使其可以愉快地學(xué)習(xí)并理解安全知識(shí)。

虛擬操作模塊：讓學(xué)生通過(guò)對(duì)虛擬場(chǎng)景中常見(jiàn)的安全器材進(jìn)行操作，如滅火器，學(xué)習(xí)者可以手動(dòng)操縱保險(xiǎn)銷和按下壓把對(duì)準(zhǔn)火焰根部滅火，由于學(xué)習(xí)者親身參與了消防器材的使用，所以提高了學(xué)習(xí)者解決安全問(wèn)題的能力。本模塊中學(xué)習(xí)者調(diào)用了視、聽(tīng)、觸等器官，學(xué)生沉浸在真實(shí)的安全案例當(dāng)中，提高了安全應(yīng)用能力。

游戲模塊：以游戲的形式來(lái)呈現(xiàn)諸如盜竊、詐騙等案件，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的多種感官，使學(xué)習(xí)者牢固地掌握安全知識(shí)。游戲具有趣味性，使其樂(lè)于學(xué)習(xí)的同時(shí)檢測(cè)了學(xué)生的安全知識(shí)水平。

版本說(shuō)明模塊：主要用來(lái)幫助學(xué)生解決技術(shù)性問(wèn)題，使其能流暢地使用該軟件。

通過(guò)這幾個(gè)模塊的學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者不但掌握了基本的安全知識(shí)，在他們遇到安全事件時(shí)會(huì)主動(dòng)應(yīng)用已學(xué)的知識(shí)和已有的技能來(lái)進(jìn)行自救，充分保證了高校學(xué)生的健康成長(zhǎng)。

5 結(jié)論（Conclusion）

本文采用具身認(rèn)知的視角設(shè)計(jì)了校園安全APP，不僅使學(xué)習(xí)者學(xué)會(huì)了安全知識(shí)，還使學(xué)習(xí)者能主動(dòng)地學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。其中，教育軟件開(kāi)發(fā)框架將具身認(rèn)知中的身體、認(rèn)知與心智、環(huán)境與校園安全知識(shí)有機(jī)融起來(lái)，為APP的設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)。在該框架下進(jìn)行的教學(xué)分析為APP的設(shè)計(jì)提供指南，該APP包含的知識(shí)點(diǎn)相對(duì)全面，形式多樣，能為學(xué)生學(xué)習(xí)安全知識(shí)提供較好的幫助，提高他們的安全意識(shí)與自救能力。同時(shí)，該研究發(fā)揮了教育軟件調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性的功能，為具身認(rèn)知在實(shí)踐方面的研究提供了參考，也為教育軟件的設(shè)計(jì)研究提供了新的研究視角。在未來(lái)教育軟件的研究中，將進(jìn)一步完善教育軟件開(kāi)發(fā)框架的內(nèi)涵和外延，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

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作者簡(jiǎn)介：

張 露（1991-），女，碩士.研究領(lǐng)域：教育軟件.

石連栓（1964-），男，博士，教授.研究領(lǐng)域：教育軟件工程.