具身認(rèn)知視角下的物理教學(xué)轉(zhuǎn)向

摘?要：具身認(rèn)知為物理教學(xué)提供了全新的視角，以“曲線運動”一課為例，闡述物理教學(xué)向“身心融合”的具身學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)向的三種策略：從“離身”到“具身”的實踐轉(zhuǎn)向，從“低階”到“高階”的思維轉(zhuǎn)向，從“淺層”到“深度”的素養(yǎng)轉(zhuǎn)向.

關(guān)鍵詞：具身認(rèn)知;實踐;思維;素養(yǎng);轉(zhuǎn)向

文章編號：1008-4134（2019）21-0018?中圖分類號：G633.7?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

作者簡介：浦建軍（1978-），男，江蘇無錫人，本科，中學(xué)高級教師，研究方向：中學(xué)物理學(xué)科教學(xué).

在一般的認(rèn)識中，我們通常認(rèn)為學(xué)習(xí)（心理學(xué)研究主要指認(rèn)知）是人腦對信息的加工、存儲和提取，與“身體”基本無關(guān)，即學(xué)習(xí)是“離身”的，是“脖子以上的學(xué)習(xí)”.從傳統(tǒng)的認(rèn)知理論框架看，建構(gòu)主義關(guān)注認(rèn)知結(jié)構(gòu)而忽視身體本身，行為主義雖研究身體，但卻把身體肢解化，其共同的觀點是：身體為認(rèn)知服務(wù)，身體是對象，身體不是主體.現(xiàn)代腦科學(xué)研究表明：“大腦本身并不能獨立完成高級的認(rèn)知功能，大腦通過身體與外部世界的互動對于高級認(rèn)知過程的理解起著關(guān)鍵作用.”認(rèn)知是通過身體的體驗及活動方式而形成的，即認(rèn)知的內(nèi)容是身體提供的，學(xué)習(xí)是“具身性”的.學(xué)習(xí)應(yīng)該是由完整的學(xué)習(xí)活動系統(tǒng)構(gòu)成，且任何學(xué)習(xí)都與身體有關(guān)，這種身體并不是簡單的物理身體的在場，而是“具身”所涉及的身體經(jīng)驗，身體的感知覺，身體運動系統(tǒng)及個體的情緒體驗等多重維度.

具身認(rèn)知為物理教學(xué)提供了全新的視角，“身心融合”的具身學(xué)習(xí)，要求傳統(tǒng)的物理教學(xué)必須轉(zhuǎn)向.為探索“具身認(rèn)知視角下的物理教學(xué)如何轉(zhuǎn)向”這一課題，筆者以高中物理“曲線運動”一課為例，與大家分享課堂教學(xué)的實踐與思考.

1?從“離身”到“具身”的實踐轉(zhuǎn)向

具身認(rèn)知強調(diào)認(rèn)知基于身體，具有實踐性、活動性等特征，它將“身體”置于認(rèn)知實踐的中心地位，強調(diào)認(rèn)知是通過身體體驗及其活動方式形成的，體驗是一種在親身經(jīng)歷和實踐過程中獲得的獨特感受，身體力行的實踐經(jīng)驗是學(xué)習(xí)能否成功的關(guān)鍵.物理學(xué)科的特點決定了物理學(xué)習(xí)是學(xué)生主動參與動手動腦的活動，通過豐富的實踐體驗，促進(jìn)對學(xué)科知識的加工、消化、吸收，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)化、轉(zhuǎn)化、升華.

【教學(xué)片段1】?曲線運動速度的方向

活動1：請兩位學(xué)生現(xiàn)場進(jìn)行投擲飛鏢比賽，教師用手機拍攝投擲飛鏢視頻，通過技術(shù)處理顯示飛鏢的頻閃軌跡（如圖1）.

設(shè)計意圖：飛鏢是學(xué)生感興趣的活動，讓學(xué)生動一動、比一比、看一看、想一想，激活學(xué)生的身體、刺激學(xué)生的感官和激發(fā)大腦的思考.尤其是飛鏢的頻閃軌跡，將不易觀察的運動變得直觀可視，在帶給學(xué)生震撼的同時感受技術(shù)的力量，自然會聯(lián)想到飛鏢的速度方向是沿著軌跡中某點邊沿飛出的.

活動2：利用電光花、簽字筆芯、鋼絲等制作旋轉(zhuǎn)光圈.觀察飛濺出的煙花火星的運動方向（如圖2）.

活動3：學(xué)生分組實驗，利用自制實驗器材模擬投擲鏈球（如圖3）.

活動4：將幾段磁性封條連接成曲線軌道放在光滑薄鐵板上，蘸有紅色墨水的鼠標(biāo)球緊貼著支架軌道滾下.改變軌道，重復(fù)實驗（如圖4）.

活動5：請學(xué)生利用已學(xué)知識從理論上推理論證.

活動6：請學(xué)生設(shè)計自行車的擋泥板.

設(shè)計意圖：討論曲線運動速度方向時要明確一個數(shù)學(xué)概念：曲線的切線.在初中數(shù)學(xué)里學(xué)生已經(jīng)知道圓的切線，但對于一般曲線的切線含義還不了解.《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出：物理概念的建立需要創(chuàng)設(shè)情境.學(xué)習(xí)是個體在與情境的互動中創(chuàng)生意義的過程.為促進(jìn)學(xué)生對“切線”的深刻理解，活動2讓學(xué)生在光與影中看到煙花火星沿著圓周的切線飛出，與原有的認(rèn)知經(jīng)驗發(fā)生聯(lián)系;活動3讓學(xué)生在動手操作中體驗小球沿著圓周的切線飛出，以具身的方式強化體驗;活動4中，通過鼠標(biāo)球的軌跡驗證學(xué)生活動1中的猜想：沿著軌跡中某點邊沿飛出，引出切線的概念，從特殊到一般，逐步推進(jìn)認(rèn)知的層次性;活動5讓學(xué)生聯(lián)系平均速度到瞬時速度概念建立中的極限思想，從理論上推理論證“沿著軌跡中某點邊沿飛出”實質(zhì)是沿著切線飛出;活動6，回歸生活，將實際情境轉(zhuǎn)化為解決問題的物理情境，形成把情境與知識相關(guān)聯(lián)的意識和能力，達(dá)到學(xué)以致用.

六個學(xué)習(xí)活動的設(shè)計，以學(xué)生生活經(jīng)驗中形成的經(jīng)驗性常識為基礎(chǔ)設(shè)置問題情境，在大量生活事例中喚醒身體，充分調(diào)動學(xué)生的視覺、聽覺、觸覺、動作等多種感官參與，學(xué)生在活動中將大腦、身體、環(huán)境充分耦合成一個復(fù)雜的動態(tài)的自組織系統(tǒng)，對所觀察的現(xiàn)象重新加工，在諸多客觀情境中概括出事物的共同屬性和抽象事物的本質(zhì)特征，完成從經(jīng)驗性常識向物理概念的轉(zhuǎn)變，在多層次、多維度的具身認(rèn)知方式中“以身體之，以心驗之”，達(dá)成體悟.

2?從“低階”到“高階”的思維轉(zhuǎn)向

讓思維躍上高階的物理教學(xué)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的高階思維.高階思維是指發(fā)生在較高認(rèn)知水平層次上的心智活動或認(rèn)知能力，表現(xiàn)為問題解決、推理與決策、批判性思維、創(chuàng)造性思維和反思性思維等方面，它要求能夠開展嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶骄炕顒樱羁汤斫鈫栴}，采用新穎方式整合或重組已有知識，創(chuàng)造新的知識.華東師大鐘啟泉教授指出：發(fā)展高階思維，需要高階學(xué)習(xí)活動予以支持.實踐表明強調(diào)“身心合一”的具身認(rèn)知理論是支持高階學(xué)習(xí)活動的理論之一.具身認(rèn)知在強調(diào)身體參與體驗的同時，更強調(diào)把身體作為幫助自己思考的工具，提升思維的品質(zhì).學(xué)習(xí)需要借助身體活動，將身體經(jīng)驗與學(xué)習(xí)經(jīng)驗結(jié)合，發(fā)揮學(xué)生的能動性，促進(jìn)學(xué)習(xí)的深度探究，實現(xiàn)思維的跨越與升級.

【教學(xué)片段2】?探究物體做曲線運動的條件

1.學(xué)生自主探究：利用乒乓球探究物體做曲線運動的條件.

學(xué)生探究方案①：將乒乓球放在水平桌面上，輕推小球，小球在桌面上運動一段距離后離開桌面，在空中做曲線運動.

學(xué)生探究方案②：將乒乓球放在水平桌面上，輕推小球，從不同方向?qū)ζ古仪虼禋?，使其在桌面做曲線運動.

學(xué)生探究方案③：用不同方式將乒乓球拋出，上拋、下拋、斜向上拋、斜向下拋、水平拋出等，觀察乒乓球在空中的運動軌跡及經(jīng)地面反彈后的運動軌跡.

學(xué)生探究方案④：讓乒乓球沿傾斜的書本上滾下，用書本、鉛筆等作彎曲的圍擋，乒乓球沿著圍擋做曲線運動.

設(shè)計意圖 ： 《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中指出：通過實驗，了解曲線運動，知道曲線運動的條件.人教版物理教材給出的實驗探究方案是用磁鐵改變小鐵球的運動方向，但是學(xué)生在具體操作中最大的問題是磁鐵擺放位置的不當(dāng)，易使小鐵球被磁鐵吸住，無法看到小鐵球受到磁鐵吸引力作用下的運動情況.學(xué)習(xí)活動的可視性不強、體驗性不深，也就無法有效激活思維.為此，在實驗改進(jìn)中，將小鐵球換成乒乓球，使其運動的方式多樣化：吹、推、拋等，使其運動的空間多層次：水平面內(nèi)、豎直平面內(nèi)等.讓學(xué)生利用乒乓球在“玩”中學(xué).有任務(wù)情境，學(xué)生必須自覺將分析、評價、綜合、創(chuàng)造運用到問題解決中;有問題解決，學(xué)生能根據(jù)已有經(jīng)驗，對外部信息進(jìn)行主動選擇、加工和處理，進(jìn)行積極的、有意義的、雙向的相互作用過程的建構(gòu).通過實驗方案的設(shè)計與操作，學(xué)生的設(shè)計思維、發(fā)散思維也得到很好的鍛煉.

2.交流評價

生1：給靜止在桌面上的乒乓球吹氣，乒乓球沿直線運動.

生2：乒乓球運動時，只要在其運動方向的兩側(cè)吹氣，乒乓球就能做曲線運動.

生3：除豎直方向拋出的乒乓球做直線運動外，其余均可做曲線運動.

生4：我仿照前面的實驗（教學(xué)片段1中活動4），用書本在乒乓球運動的左前方遮擋，乒乓球可以做曲線運動.

師：結(jié)合你的操作與現(xiàn)象，我們可以從什么角度分析物體做曲線運動的條件？

生5：從牛頓第一定律可以知道，可以從力與運動的關(guān)系分析.

師：請用簡潔的物理語言表述在怎樣的情況下物體做曲線運動？

生6：合力方向與運動方向不在一條直線上.

師生對不同實驗方案中乒乓球的速度方向、受力情況進(jìn)行分析，得出結(jié)論.

師：從以上分析中，你還有哪些新的發(fā)現(xiàn)？

生：┉

設(shè)計意圖 ：培養(yǎng)高階思維能力的教學(xué)轉(zhuǎn)向需要明晰思維能力指標(biāo)下的教學(xué)要求，見表1.

杜威說，思維的發(fā)生就是反思——問題與生成——探究與批判——解決問題的過程.學(xué)習(xí)的自我轉(zhuǎn)化，即學(xué)生接受信息后的自我加工的過程，是實現(xiàn)學(xué)生由“學(xué)了”到“學(xué)會”再到“會學(xué)”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，要實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化，離不開通過學(xué)生體悟過程和提升思維品質(zhì).具身性的學(xué)習(xí)活動，既要外在的身體活動，看學(xué)生實際“做”什么，“做”得怎么樣;又要內(nèi)在的理性活動，主體在大腦中進(jìn)行的建構(gòu)與思考，看學(xué)生“想”了什么，“想”得怎樣，還要聽學(xué)生“說”了什么，“說”得怎樣.學(xué)生在多元化的觀點中，有追問、有思辨、有基于自己的觀點陳述和傾聽、理解他人陳述后的觀點表達(dá)與闡述.學(xué)生對力與運動的關(guān)系有了更深的理解與體會，從而實現(xiàn)概念建構(gòu)與具身認(rèn)知的糅合，在思維的不斷深化中向高階思維跨越.

3?從“淺層”到“深度”的素養(yǎng)轉(zhuǎn)向

淺層學(xué)習(xí)就是學(xué)習(xí)比較低端的知識、記憶性的知識和簡單的理解.深度學(xué)習(xí)是指在教師引領(lǐng)下，學(xué)生圍繞具有挑戰(zhàn)性的主題，全身心積極參與、體驗成功、獲得發(fā)展的有意義的學(xué)習(xí)過程.深度學(xué)習(xí)的過程是在多樣化深度探究活動中層層深入的過程，在不斷解決問題的過程中，實現(xiàn)知識技能、思考能力、綜合素養(yǎng)三個維度的核心目標(biāo).

【教學(xué)片段3】?運動的合成與分解

教師演示并提出問題：如圖5蠟塊（插有適量鐵絲）釋放后能在注滿水的玻璃管內(nèi)豎直向上運動.蠟塊做什么運動？依據(jù)是什么？

學(xué)生：看起來像勻速運動.可以通過測算蠟塊上升的位移、時間，求解其速度大小來證明.

師生合作：教師用磁鐵吸住插有鐵絲的蠟塊，讓其在不同位置開始上升，待蠟塊運動穩(wěn)定后測定其時間與位移并計算速度大小.

教師：如圖6，將玻璃管固定在氣墊導(dǎo)軌的滑塊上，要求滑塊也做勻速運動，應(yīng)該怎樣操作？

學(xué)生：利用水平儀檢驗氣墊導(dǎo)軌是否水平，若滑塊經(jīng)過兩個光電門的時間相等，則滑塊做勻速運動.學(xué)生進(jìn)行實驗演示.

教師提問：蠟塊勻速上升的同時，沿水平勻速運動，蠟塊實際做什么運動？

學(xué)生猜想，并合作進(jìn)行實驗：一位同學(xué)輕推滑塊，一位同學(xué)迅速將磁鐵拿走，還有一位同學(xué)用記號筆在有機玻璃板上描點記錄蠟塊在任意時刻的位置.

學(xué)生：將點跡連接起來，差不多是一條直線.

教師追問：真的是直線嗎？

學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識表述蠟塊的軌跡方程，證明連線是一條直線，得出蠟塊的實際運動是勻速直線運動.

教師提出運動的合成與分解的思想，復(fù)雜的曲線運動可以在分解中“化曲為直”.

實驗驗證：用細(xì)線將滑塊與小砝碼相連，同時釋放砝碼和蠟塊，記錄蠟塊任意時刻的位置，描點連線成曲線.

設(shè)計意圖 ：“運動的合成與分解”在現(xiàn)有的人教版教材中，并沒有單獨列出來，而是作為一種思想方法穿插在本節(jié)內(nèi)容中.思想方法的教育，不能“淺”在表面，應(yīng)該“深”在內(nèi)心.物理教學(xué)中的深度學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)者深入理解知識，在主動建構(gòu)知識意義的基礎(chǔ)上進(jìn)行反思式學(xué)習(xí).通過實驗創(chuàng)新，以認(rèn)知思路的可視化，讓思維可視可鑒，從看、描、連、證等不同層次引發(fā)學(xué)生的深度思考和深層質(zhì)疑，實現(xiàn)思維水平從單點結(jié)構(gòu)、多點結(jié)構(gòu)到關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，突出了學(xué)習(xí)目標(biāo)的“深層”：對學(xué)習(xí)者產(chǎn)生長遠(yuǎn)而持久的影響——運動的合成與分解是解決后續(xù)平拋運動、斜拋運動以及更為復(fù)雜平面運動問題的一般方法;凸顯了學(xué)習(xí)過程的“深入”：學(xué)習(xí)者認(rèn)知、情感、實踐、意志、思維等相互作用并產(chǎn)生“化學(xué)反應(yīng)”的過程——在實踐與理論結(jié)合中，“看透”蠟塊的運動本質(zhì)，理解運動的合成與分解思想;彰顯了學(xué)習(xí)結(jié)果的“深刻”：運動的合成與分解同力的合成與分解一樣，都遵循矢量的平行四邊形定則，完善了學(xué)生的認(rèn)識結(jié)構(gòu).

瑪利亞蒙特梭利說：身體是學(xué)習(xí)過程的重要組成部分，如果你知道如何利用身體的話.具身認(rèn)知視角下的物理教學(xué)轉(zhuǎn)向，就是要充分發(fā)揮身體、心理、環(huán)境的持續(xù)交互作用，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中收獲真正寶貴的東西：經(jīng)歷、體驗、感悟和狀態(tài)，思維、思想、見解、眼光和境界等.

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（收稿日期：2019-08-24）