具身認(rèn)知理論下的物理概念教學(xué)
——以“動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能”為例

葉 玲

(青劍湖學(xué)校,江蘇 蘇州 215000)

概念是反映事物本質(zhì)屬性與共同特征的思維形式,物理概念是物理知識(shí)的核心．當(dāng)前,新課程改革進(jìn)入到深化階段,概念教學(xué)已經(jīng)發(fā)生了可喜的改變: 教學(xué)中不再直接定義、機(jī)械訓(xùn)練,關(guān)注到了情景鋪墊、重視概念學(xué)習(xí)中的認(rèn)知過(guò)程．但是,面對(duì)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的新要求,概念教學(xué)需要在具身認(rèn)知理論的指引下進(jìn)一步發(fā)展,才能突破瓶頸,發(fā)生根本性的轉(zhuǎn)向．

1 具身認(rèn)知理論下的物理概念教學(xué)轉(zhuǎn)向

1.1 從“離身”到“具身”的理論轉(zhuǎn)向

經(jīng)典的心理學(xué)研究認(rèn)為，心智是一種計(jì)算性的機(jī)械裝置,而認(rèn)知過(guò)程與計(jì)算機(jī)的符號(hào)加工過(guò)程類(lèi)似, 是一種大腦中的信息處理過(guò)程,認(rèn)知由“運(yùn)算”組成．這種認(rèn)知理論是建立在笛卡爾身心分離的二元論之上的,它把認(rèn)知看作心理獨(dú)有的功能,認(rèn)為人智慧的展現(xiàn)是一個(gè)單純的理性過(guò)程,剝奪了身體對(duì)認(rèn)知的參與．在經(jīng)典心理學(xué)的影響下,課改中的物理概念教學(xué)已經(jīng)發(fā)生了很大的變化:教師避免了對(duì)概念直接進(jìn)行定義、表述和灌輸,不會(huì)再用大量重復(fù)的習(xí)題去機(jī)械訓(xùn)練、鞏固概念;教師能關(guān)注到學(xué)生在概念獲得中的認(rèn)知過(guò)程,把物理概念的習(xí)得視為個(gè)體進(jìn)行信息處理的心理過(guò)程,以感覺(jué)、知覺(jué)為基礎(chǔ),以記憶、思維、想象為發(fā)展,幫助學(xué)生更好地掌握物理概念．

隨著認(rèn)知領(lǐng)域研究的發(fā)展,“后認(rèn)知主義”學(xué)派提出了具身認(rèn)知理論,這給物理概念教學(xué)帶來(lái)新的轉(zhuǎn)機(jī)．具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)身體在認(rèn)知活動(dòng)中的重要作用,從身體與認(rèn)知的關(guān)系出發(fā),提出身體與心智是一體化的,心智是具身的．他們認(rèn)為，個(gè)體認(rèn)知是大腦、身體和身體經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合體,主張人的身體經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知的形成和發(fā)展有著重要影響．物理概念的教學(xué)必然將接受具身認(rèn)知理論的指引,從“離身”走向“具身”．

1.2 從“關(guān)注教”到“關(guān)注學(xué)”的教學(xué)轉(zhuǎn)向

在新課改眾多成功的案例中,我們發(fā)現(xiàn),教學(xué)已然發(fā)生悄悄的轉(zhuǎn)向:從以往關(guān)注教師的教,現(xiàn)在更多的關(guān)注學(xué)生的學(xué),物理概念教學(xué)也是如此．雖然教學(xué)中教師的引領(lǐng)作用是非常重要的,但學(xué)生主體地位的實(shí)現(xiàn)仍然需要教師的“放手”,只有在課堂上給予學(xué)生更多的機(jī)會(huì),學(xué)生的身體才能得到解放,心智才能真正得到發(fā)展．

物理概念教學(xué)應(yīng)當(dāng)糾正學(xué)生的錯(cuò)誤概念、實(shí)現(xiàn)前概念向科學(xué)概念的轉(zhuǎn)化,但教學(xué)中我們經(jīng)常將所有學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程都統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化,這種去身心化的離身教學(xué)行為,便是由于過(guò)度“關(guān)注教”造成的．以具身認(rèn)知的視角重新審視,物理概念教學(xué)不能停留在簡(jiǎn)單的知識(shí)傳遞、定義表達(dá),而應(yīng)在恰當(dāng)?shù)那榫持?，在大腦、身體與環(huán)境的相互作用過(guò)程中建立概念，實(shí)現(xiàn)心智和情感發(fā)展．情境設(shè)定、腦體參與、身心共鳴,這些都是由概念學(xué)習(xí)的具身性特征所決定的．

“離身”指導(dǎo)下的“教”,偏向機(jī)械、預(yù)設(shè);“具身”指引下的“學(xué)”傾向靈活、生成．這種具身的形式轉(zhuǎn)向,建構(gòu)主義學(xué)者也曾做出闡釋:新經(jīng)驗(yàn)的獲得是建立在已有經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的,學(xué)生不是空著腦袋走進(jìn)教室的,學(xué)生頭腦中已經(jīng)有了屬于自己的、獨(dú)特的、鮮活的經(jīng)驗(yàn)．面對(duì)相同的物理概念,基于自身不同的經(jīng)驗(yàn),一定會(huì)帶來(lái)不同認(rèn)知過(guò)程,教師應(yīng)該允許并尊重學(xué)生各自的理解方式、情感體驗(yàn),這也是為什么課改中會(huì)出現(xiàn)“先學(xué)后教”模式的原因之一．

1.3 從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的主體轉(zhuǎn)向

如果說(shuō)從“關(guān)注教”到“關(guān)注學(xué)”只是形式上的變化,那么具身認(rèn)知帶來(lái)的更深層次的變化,則是從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的主體轉(zhuǎn)向．從本質(zhì)上來(lái)講,新課程倡導(dǎo)新的學(xué)習(xí)方式是以弘揚(yáng)人的主體性為宗旨的,現(xiàn)在看來(lái),這些學(xué)習(xí)方式都有具身認(rèn)知的體驗(yàn)性和參與性．

體驗(yàn),是指在實(shí)踐中認(rèn)識(shí)事物、在經(jīng)歷中獲得情感;參與,則更加強(qiáng)調(diào)身體性活動(dòng)帶來(lái)的直接經(jīng)驗(yàn)和感情意識(shí)．物理概念的學(xué)習(xí),不光要用腦子思考,而且要用自己的眼睛看、耳朵聽(tīng)、嘴巴說(shuō)、手操作,這些身體的參與,不僅是理解知識(shí)的需要,更是激發(fā)學(xué)生生命活力,促進(jìn)學(xué)生生命成長(zhǎng)的需要．基于此,課改中特別強(qiáng)調(diào)“實(shí)驗(yàn)”、“活動(dòng)”、“探究”和“實(shí)踐”．

“要我學(xué)”是教師給予學(xué)習(xí)客體間接經(jīng)驗(yàn),“我要學(xué)”則是學(xué)習(xí)主體希望獲得直接經(jīng)驗(yàn)．教師要把直接經(jīng)驗(yàn)看成課程資源,更要把直接經(jīng)驗(yàn)的改造、豐富和發(fā)展作為重要的學(xué)習(xí)目的,才能激發(fā)起學(xué)習(xí)主體的內(nèi)在需求．具身認(rèn)知使學(xué)習(xí)進(jìn)入生命領(lǐng)域,知識(shí)的學(xué)習(xí)不再是僅僅屬于認(rèn)知、理性范疇,它已擴(kuò)展到生理、情感和人格．從課改前的“觀察者”、“模仿者”到當(dāng)前課改中的“體驗(yàn)者”、“參與者”,身體的加入、語(yǔ)言的表達(dá)、情感的投入,這種積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)狀態(tài),真正讓學(xué)習(xí)主體實(shí)現(xiàn)了徹底的具身轉(zhuǎn)向．

2 具身認(rèn)知理論下的物理概念教學(xué)策略

具身認(rèn)知理論對(duì)當(dāng)前物理概念教學(xué)有重要的指導(dǎo)作用,這里以九年級(jí)“動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能”(蘇教版)為例具體談?wù)劷虒W(xué)策略,這也是筆者參加2016年江蘇省物理優(yōu)質(zhì)課評(píng)比獲得一等獎(jiǎng)的課例．

2.1 身臨其境,感知形成概念

心理學(xué)家威爾遜對(duì)具身認(rèn)知的首要觀點(diǎn)就是:認(rèn)知是情境化的,它是發(fā)生在真實(shí)世界的真實(shí)場(chǎng)景之中的．本節(jié)中“能量”的概念比較抽象,一般情況下教師會(huì)舉出一個(gè)實(shí)例,再直接給出概念,這樣的教學(xué)概念既不完整,感性認(rèn)識(shí)也不夠充分．筆者結(jié)合初中生的認(rèn)知特點(diǎn),采用了下面的教學(xué)策略,創(chuàng)設(shè)3個(gè)與“動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能”有關(guān)的游戲情境: (1) 請(qǐng)學(xué)生拿起玩具水槍,噴射出的水流沖擊木塊; (2) 讓學(xué)生舉高鉛球,放手將木塊砸進(jìn)了花泥上; (3) 請(qǐng)學(xué)生先擰緊鬧鐘發(fā)條、再放開(kāi),發(fā)條連著的繩子拉動(dòng)了木塊．在這3個(gè)不同的情境中,學(xué)生找出了共同特點(diǎn):木塊都運(yùn)動(dòng)了,物體對(duì)木塊都做了功．進(jìn)一步得出，一個(gè)物體能對(duì)另一個(gè)物體做功,我們就認(rèn)為這個(gè)物體具有了“能量”．

游戲情境將“能量”這一抽象的概念形象化、具體化、生動(dòng)化．在動(dòng)手的過(guò)程中,學(xué)生體驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)概念的本質(zhì)特征;在實(shí)驗(yàn)情境中,學(xué)生從功和能的關(guān)系去思考并歸納形成“能量”的概念．有了這樣的認(rèn)知過(guò)程作為支架,學(xué)生的深層思維才能繼續(xù),“能量”概念的內(nèi)涵和外延才能得到進(jìn)一步深化:“能量有大小嗎?能量的大小和做功有沒(méi)有關(guān)系呢?是不是做功越多,能量越大呢?生活中類(lèi)似于以上3種形式的能量又有哪些呢?” 概念的形成需要物理情境的支撐,情境的教學(xué)功能不能停留在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的層面,要讓學(xué)生身臨其境、獲得感知、動(dòng)手體驗(yàn)、啟發(fā)思維、形成概念,實(shí)現(xiàn)由情景到情境教學(xué)的提升．

2.2 具身參與,探究建立概念

“身體”是具身認(rèn)知理論的重要內(nèi)容,它主張“身體”對(duì)主體的認(rèn)知活動(dòng)有重要影響．我國(guó)心理學(xué)家葉浩生認(rèn)為，人的認(rèn)知來(lái)源于大腦,大腦嵌于身體之中,身體又一直處于環(huán)境中．因此,認(rèn)知是建立在身體與環(huán)境相互作用產(chǎn)生的經(jīng)驗(yàn)之上的,人們正是用自己的身體以合適的方式與環(huán)境互動(dòng),在互動(dòng)探究的過(guò)程中獲得對(duì)事物的認(rèn)識(shí),認(rèn)知是具身的．學(xué)生在形成了“能量”的概念、初步認(rèn)識(shí)到3種不同形式的能量之后,教學(xué)環(huán)境中需要提供更多的實(shí)驗(yàn)器材,讓學(xué)生展開(kāi)猜想、親身參與、動(dòng)手操作,通過(guò)探究進(jìn)一步建立概念．

科學(xué)探究的前提是進(jìn)行有依據(jù)猜想,在探究“動(dòng)能大小的影響因素”時(shí),教材中提供的圖片“限速牌” 缺乏具身性,不太適合作為猜想的依據(jù)．為了讓學(xué)生能展開(kāi)對(duì)比性的猜想,筆者提供了大小不同的兩輛玩具車(chē)，“哪輛車(chē)的動(dòng)能大?”“怎樣才能反映出動(dòng)能的大小呢?”“如何運(yùn)用控制變量法對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行構(gòu)思和設(shè)計(jì)呢?”在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生一定會(huì)遇到各種問(wèn)題和狀況:斜面的使用、小車(chē)的位置、木塊的擺放、怎樣觀察、測(cè)量的參照位置、怎樣用表格記錄數(shù)據(jù),這些都需要學(xué)生充分利用各種實(shí)驗(yàn)器材、綜合觀察現(xiàn)場(chǎng)．身體參與、動(dòng)手操作、自主實(shí)驗(yàn)、協(xié)作交流、總結(jié)歸納、得出結(jié)論,這樣的探究有具身性的特點(diǎn),釋放了孩子好動(dòng)的天性、滿(mǎn)足了學(xué)生好奇的心理,任何演示都難以達(dá)到如此的教學(xué)效果．

在探究“勢(shì)能大小的影響因素”時(shí),學(xué)生提出猜想:重力勢(shì)能的大小與球的質(zhì)量有關(guān)．但是,“小球的重力勢(shì)能一定小嗎?”恐怕沒(méi)有親身體驗(yàn)是難以作出進(jìn)一步猜想的．于是,筆者提供了一塊2 cm厚的玻璃和一個(gè)小梯子,請(qǐng)學(xué)生站在梯子的不同高度上,將小球落下．在較低的高度時(shí),玻璃都完好無(wú)損,當(dāng)學(xué)生站在一個(gè)很高的高度時(shí),玻璃“咣”的一聲被小鐵球擊碎了．課堂中“小球砸玻璃”帶給學(xué)生的感官刺激非常震撼,這種親身參與讓人信服,比頭腦風(fēng)暴式的純思維假設(shè)要更有說(shuō)服力．

學(xué)生只有在感知了豐富的物理現(xiàn)象之后,才能抓住本質(zhì)、初步形成概念;只有在深入的實(shí)驗(yàn)探究之后,才能更加立體地建立概念．表面上看,通過(guò)實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生建立概念的教學(xué),經(jīng)歷了從“演示”到“驗(yàn)證”和“探究”的發(fā)展,實(shí)質(zhì)上,這是一種由“側(cè)目旁觀”到“親身體驗(yàn)”、“具身參與”的飛躍．

2.3 身心共鳴,情智升華概念

“動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能”的概念教學(xué),貫穿的主線是“感知現(xiàn)象——形成概念、實(shí)驗(yàn)探究——建立概念”．其實(shí),概念教學(xué)中還有一條承載科學(xué)方法和情感教育的“暗線”:觀察、猜想、設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)、分析、推理等都是科學(xué)探究必備的方法,生命意識(shí)、安全教育、情感培育、社會(huì)責(zé)任,也是物理教學(xué)培養(yǎng)核心素養(yǎng)的重要使命．

教學(xué)環(huán)境上做一些精心設(shè)計(jì),可以幫助學(xué)生在身心共鳴中發(fā)展情智、升華概念．譬如“跳跳人”游戲:小小的跳跳人被學(xué)生壓下,松手后在自己的桌子上蹦起來(lái)有1m多高,學(xué)生的興趣瞬時(shí)被點(diǎn)燃,不斷嘗試、比賽，不但真切地認(rèn)識(shí)到彈性形變對(duì)彈性勢(shì)能帶來(lái)的影響,孩子們的童真在游戲中被釋放、同學(xué)間的友誼在無(wú)形中聯(lián)結(jié)．用“飛速行駛的汽車(chē)”、“高空墜落的雞蛋”新聞報(bào)道,讓學(xué)生用知識(shí)解釋現(xiàn)象,并滲透安全教育、社會(huì)責(zé)任;用“小猴砸堅(jiān)果”的視頻讓學(xué)生感知物理知識(shí)在生命世界的作用．最后,筆者巧妙地用純凈水的水桶制作了一個(gè)“大魔罐”,實(shí)現(xiàn)了在斜面上自動(dòng)向上滾動(dòng),放大了器材、可視性更高、增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)效果,克服了通常用小易拉罐做成“魔罐”的缺點(diǎn),學(xué)生圍著神奇“大魔罐”一起解密,達(dá)到了學(xué)習(xí)狀態(tài)的高潮,物理概念學(xué)習(xí)中身體和情感發(fā)生了共鳴．

理論和實(shí)踐都在不斷推動(dòng)著物理概念教學(xué)的發(fā)展,具身認(rèn)知理論不僅僅強(qiáng)調(diào)身體經(jīng)驗(yàn)對(duì)認(rèn)知形成起到的重要作用,它是將人的生理狀態(tài)、心理狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)關(guān)聯(lián)了起來(lái),用身體、心理與環(huán)境3者間的交互作用取代了單純的心理表征,實(shí)現(xiàn)了對(duì)經(jīng)典認(rèn)知研究的超越．在這個(gè)持續(xù)交互作用的過(guò)程中,經(jīng)驗(yàn)不斷得到改造、重組、豐富和再生,感受到探究的樂(lè)趣和成功的喜悅,學(xué)習(xí)主體歷經(jīng)了概念的形成、建立和升華．

參考文獻(xiàn)：

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