具身學(xué)習(xí)視域下化學(xué)教學(xué)情境設(shè)計(jì)研究

劉 碩，劉 翠

(1.江蘇師范大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，江蘇 徐州 221116；2.江蘇師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

1 具身學(xué)習(xí)

教學(xué)設(shè)計(jì)理論研究是建立在心理學(xué)對(duì)于人類(lèi)認(rèn)知、學(xué)習(xí)研究的基礎(chǔ)之上，心理學(xué)對(duì)于教學(xué)實(shí)踐有著重要影響。在對(duì)腦與心理關(guān)系的研究上，20世紀(jì)50～70年代第一代傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)的符號(hào)范式和聯(lián)接主義范式，由于受制于自然式與分析式認(rèn)識(shí)論的偏見(jiàn)，忽略了所有人類(lèi)參與的即時(shí)現(xiàn)實(shí)和特有的鮮活經(jīng)驗(yàn)，因而不可避免地陷入離身心智的局限與困境[1-2]。到20世紀(jì)80年代，以具身性和情境性為重要特征的第二代認(rèn)知科學(xué)開(kāi)始興起，認(rèn)知科學(xué)研究的第三代范式——“具身范式或生成論(Enactivism)”應(yīng)運(yùn)而生[3]。對(duì)于具身學(xué)習(xí)，學(xué)界目前還沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義。但是以下幾個(gè)主題一直貫穿于具身學(xué)習(xí)的思潮之中。

首先，具身認(rèn)知強(qiáng)調(diào)“認(rèn)知根植于身體行動(dòng)”，認(rèn)知不是獨(dú)立于身體而存在的抽象符號(hào)運(yùn)算。其次，具身學(xué)習(xí)視身體和心智為一個(gè)整體，在人與環(huán)境的互動(dòng)中發(fā)揮著統(tǒng)一的作用[4]。最后，認(rèn)知學(xué)習(xí)的活動(dòng)需要以一定情境為介質(zhì)，將周?chē)畔⒓庸ぬ幚韮?nèi)化到自身知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)中。

2 化學(xué)教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)

在教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)過(guò)程中可以融入以下幾點(diǎn)主題：生動(dòng)真實(shí)的問(wèn)題情境、交互的具身體驗(yàn)、意義的主體整合、批判的自我反思和真實(shí)的問(wèn)題解決[5]。即通過(guò)“沉浸式”教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)使學(xué)生進(jìn)入到真實(shí)情景中，在身體—情境—認(rèn)知的有機(jī)整體中獲得交互式具身體驗(yàn)，問(wèn)題驅(qū)動(dòng)引發(fā)學(xué)生深度思考，自主整合舊知實(shí)現(xiàn)意義學(xué)習(xí)，在知識(shí)建構(gòu)的過(guò)程中及時(shí)反思，將知識(shí)有效遷移學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

2.1 生動(dòng)真實(shí)的問(wèn)題情境

具身學(xué)習(xí)認(rèn)為，認(rèn)知是情景化的，它發(fā)生在現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)場(chǎng)景中[6]。在教學(xué)過(guò)程中，化學(xué)教師可以借助多種手段進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，力求問(wèn)題情境生動(dòng)、真實(shí)。

【教學(xué)情境】《化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量變化》

教師：17世紀(jì)初，科學(xué)家們一直被一個(gè)問(wèn)題所困擾：化學(xué)變化中物質(zhì)的質(zhì)量是否發(fā)生變化？

投影展示波義爾和拉瓦錫的相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

教師：你支持哪一位科學(xué)家的結(jié)論？現(xiàn)在分組模擬辯論賽，支持波義耳的同學(xué)為正方，支持拉瓦錫的為反方，其他同學(xué)為觀(guān)眾，通過(guò)模擬辯論來(lái)探究化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量變化的情況(詳見(jiàn)表1)。

表1 模擬辯論概況

結(jié)論：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。

[學(xué)生活動(dòng)]正反雙方有三分鐘的陳述時(shí)間，之后雙方小組討論，闡述設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)步驟，正反雙方派代表上臺(tái)講演。

本節(jié)課創(chuàng)設(shè)了一個(gè)模擬辯論賽的課堂情境，學(xué)生在辯論中嘗試以科學(xué)家的角度探究質(zhì)量變化的秘密，在頭腦風(fēng)暴后將腦海中的想法通過(guò)身體表達(dá)出來(lái)，在模擬情境中獲得具身體驗(yàn)。

2.2 交互的具身體驗(yàn)

從具身學(xué)習(xí)的視角來(lái)看，學(xué)生參與課堂的活動(dòng)方式、內(nèi)容會(huì)直接影響著認(rèn)知方式、認(rèn)知內(nèi)容的不同。在完整的實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)中，師生互動(dòng)是十分必要的，教師適時(shí)的引導(dǎo)、反饋是推動(dòng)學(xué)生繼續(xù)思考的助力，應(yīng)及時(shí)強(qiáng)化師生間的交互性，給予學(xué)生具身體驗(yàn)的空間和時(shí)間。

[教學(xué)情境]以生活中常見(jiàn)的物質(zhì)——牙膏入手，組織學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的實(shí)驗(yàn)探究，幫助學(xué)生掌握科學(xué)探究的方法和思路。

[實(shí)驗(yàn)探究]牙膏成分的探究。

教師：閱讀表格中牙膏的主要成分并找出你熟悉的物質(zhì)(展示牙膏主要成分表)。

教師：你是否能從牙膏中檢驗(yàn)出你熟悉的成分呢？

[學(xué)生活動(dòng)]檢驗(yàn)牙膏中的水和碳酸鈣。(詳見(jiàn)表2)。

表2 檢驗(yàn)牙膏中的水和碳酸鈣

思考：牙膏中的碳酸鈣可以用普通的石灰石研磨而成嗎？牙膏中碳酸鈣應(yīng)有什么要求？假如你要生產(chǎn)牙膏，需要考慮哪些因素？(留下疑問(wèn)，引發(fā)學(xué)生繼續(xù)探究的欲望。)出于對(duì)生活中常見(jiàn)物質(zhì)——牙膏的探究欲望，學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下協(xié)作討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作，在教學(xué)情境中領(lǐng)會(huì)科學(xué)的研究方法和思路，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展。

2.3 意義的主體整合

新知識(shí)的建構(gòu)離不開(kāi)對(duì)舊知識(shí)的意義整合，在具身學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，學(xué)生在自己的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)中搜尋相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，初步建立起其與具身體驗(yàn)的橋梁。通過(guò)自主整合、知識(shí)建構(gòu)，把握新知識(shí)背后蘊(yùn)含的邏輯、方法、思想，將具身的體驗(yàn)不斷內(nèi)化到自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)中去。由此幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)建構(gòu)，促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的產(chǎn)生。

【教學(xué)情境】在《氧化還原反應(yīng)》復(fù)習(xí)課的教學(xué)時(shí)，上課開(kāi)始教師拿出一瓶水，說(shuō)道“課前老師從學(xué)校周?chē)暮又腥?lái)了水樣，請(qǐng)同學(xué)們靜距離觀(guān)察，你眼中的水樣是怎樣的？”

學(xué)生A：水里面好多黑的東西，水的味道比較腥臭。

教師：據(jù)你觀(guān)察這個(gè)水有沒(méi)有受污染？

學(xué)生A:受污染了。

教師：污水一般分為四大類(lèi)：生活污水、農(nóng)業(yè)污水、工業(yè)廢水、雨水。大家推測(cè)它屬于哪一種？

學(xué)生A：工業(yè)廢水。

學(xué)生B：學(xué)校周?chē)孟駴](méi)有工廠(chǎng)，更多的是生活廢水，因?yàn)檫@邊住宅比較多。

教師：你們知道這里面的主要污染物是什么嗎？課前老師將水樣寄到了水質(zhì)檢測(cè)公司，并且出具了一份水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)告。

實(shí)物結(jié)合投影，展示水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告。

教師：大家可以看到水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中有一項(xiàng)是關(guān)于溶解氧的測(cè)定。為什么要測(cè)定溶解氧？在用化學(xué)方法測(cè)定溶解氧的過(guò)程中可能會(huì)用到什么性質(zhì)的物質(zhì)？

投影展示涉及到的化學(xué)反應(yīng)類(lèi)型。

教師：這三個(gè)反應(yīng)屬于什么反應(yīng)類(lèi)型？

學(xué)生：氧化還原反應(yīng)。

教師：讓我們運(yùn)用氧化還原反應(yīng)的有關(guān)知識(shí)來(lái)解釋溶解氧的測(cè)定方法。

本節(jié)課以身邊河水作為情境創(chuàng)設(shè)的素材，學(xué)生一邊從腦海中提取氧化還原反應(yīng)的相關(guān)知識(shí)，一邊努力將舊知與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題聯(lián)系，在教師的引導(dǎo)下層層遞進(jìn)不斷朝著新的問(wèn)題靠近，在整合舊知的同時(shí)建構(gòu)了新的知識(shí)體系，促進(jìn)了有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生。

2.4 批判的自我反思

自我反思是一種有效的糾錯(cuò)改正，在具身學(xué)習(xí)的環(huán)節(jié)中引導(dǎo)學(xué)生對(duì)情境體驗(yàn)的方式、內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行總結(jié)、反思、改進(jìn)，這本身就是一種具身體驗(yàn)的過(guò)程，不僅能使學(xué)生深入理解知識(shí)的內(nèi)在邏輯加強(qiáng)記憶，還有助于學(xué)生的批判性思維能力的發(fā)展。

【教學(xué)情境】在《人工合成有機(jī)化合物》教學(xué)時(shí)，以屠呦呦榮獲2015年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)為背景獎(jiǎng)創(chuàng)設(shè)情境。

教師：屠呦呦從青蒿中發(fā)現(xiàn)青蒿素可有效降低瘧疾的死亡率，并人工合成了青蒿素。但是，自然條件的限制天然有機(jī)物很有限，那么我們?nèi)绾斡没瘜W(xué)方法來(lái)合成有機(jī)化合物呢？

[方案設(shè)計(jì)]C2H4→CH3COOC2H5

[學(xué)生活動(dòng)]交流討論，設(shè)計(jì)合成路線(xiàn)，如圖1所示。

圖1 設(shè)計(jì)合成路線(xiàn)

[教師活動(dòng)]布置任務(wù)設(shè)計(jì)合成路線(xiàn)，在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生思考其他可能的合成路線(xiàn)并注意反應(yīng)條件等細(xì)節(jié)，使合成路線(xiàn)趨向完整化、結(jié)構(gòu)化、網(wǎng)絡(luò)化。

通過(guò)學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、闡述設(shè)計(jì)思路，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)并反思自己的設(shè)計(jì)過(guò)程，有助于多角度把握有機(jī)合成的一般思路，促進(jìn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、批判性思維的提升。

2.5 真實(shí)的問(wèn)題解決

創(chuàng)設(shè)有待挑戰(zhàn)的真實(shí)化學(xué)學(xué)習(xí)情境，將學(xué)生置于真實(shí)的問(wèn)題情境中去探究解決問(wèn)題的方法，有助于知識(shí)的遷移應(yīng)用。從日常生活中尋找創(chuàng)設(shè)情境的素材，引導(dǎo)學(xué)生在“平凡”中發(fā)現(xiàn)“不平凡”，在體驗(yàn)和理解的基礎(chǔ)上運(yùn)用多種方法解決問(wèn)題。

【教學(xué)情境】在《二氧化硫的性質(zhì)和作用》教學(xué)時(shí)，教師以酸雨的危害、產(chǎn)生及防治為明線(xiàn)，以二氧化硫的性質(zhì)為暗線(xiàn)，進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。

[投影]展示遭受酸雨腐蝕地區(qū)的森林、建筑物、雕塑等圖片，以及近年酸雨的分布情況。

教師：酸雨的危害十分嚴(yán)重，它可以使水質(zhì)酸化、毒害水生動(dòng)植，可以使土壤酸化、破壞農(nóng)田、損害農(nóng)作物、森林，酸雨還會(huì)使建筑物、金屬制品、名勝古跡等遭受損壞。

教師：你們知道酸雨從何而來(lái)嗎？

學(xué)生：大氣污染物中的二氧化硫。[教學(xué)活動(dòng)]酸雨的形成及二氧化硫的性質(zhì)教學(xué)。教師：我們可以從哪些方面來(lái)防治酸雨呢？

[學(xué)生活動(dòng)]分組討論，完成學(xué)案并交流分享。學(xué)案展示如圖2所示。

圖2 學(xué)案展示

將我們生活中具有挑戰(zhàn)性、亟待解決的問(wèn)題作為真實(shí)的化學(xué)情境，引導(dǎo)鼓勵(lì)學(xué)生在體驗(yàn)理解的基礎(chǔ)上整合多學(xué)科知識(shí)和多種問(wèn)題解決方法，嘗試合作探究解決實(shí)際問(wèn)題，從而提升自身解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

3 討論

教學(xué)研究，尤其是基于具身認(rèn)知教學(xué)研究的持續(xù)進(jìn)步不斷推動(dòng)著教學(xué)環(huán)境觀(guān)念的變遷與發(fā)展。這種基于具身學(xué)習(xí)的課堂導(dǎo)入將機(jī)械、靜態(tài)的課堂學(xué)習(xí)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)。將“具身性”融入課堂導(dǎo)入中對(duì)于化學(xué)教師而言也有更高的要求，教師在課堂中的一舉一動(dòng)都是情境中的一部分，如手勢(shì)、體態(tài)動(dòng)作、面部表情和教學(xué)語(yǔ)言等等，在追求為學(xué)生創(chuàng)設(shè)“具身性”學(xué)習(xí)情景的同時(shí)，也應(yīng)強(qiáng)調(diào)化學(xué)教師教學(xué)過(guò)程的“具身性”，使得“教”與“學(xué)”相互配合，營(yíng)造出一種“交響樂(lè)”般的化學(xué)課堂。