淺析具身學習視角下本科化學專業(yè)的教學設(shè)計研究

孟蘇剛，鄭秀珍

(淮北師范大學 化學與材料科學學院，安徽 淮北 235000)

隨著時代的發(fā)展，終身學習的觀念逐漸深入人心。而如何培養(yǎng)具有科學思維、創(chuàng)新精神的人才逐漸成為當下教育關(guān)注的核心，培養(yǎng)目標的改變必然造成教育理念和教學方法的改革。為了找到適合時代發(fā)展的學習模式，大量認知學家、心理學家在研究學習本質(zhì)以及認知過程中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學中將學習活動緊緊局限在大腦，缺乏身體的參與。以傳授知識為核心任務(wù)的傳統(tǒng)教學雖然能在有限的空間(教室)和有限的時間(課堂)上快速傳授客觀知識，但是卻不能引領(lǐng)學生體驗知識的生成過程，不利于學生對科學探索方法的理解和掌握，不利于培養(yǎng)學生辯證思維和靈活機變地解決問題的能力，最終無法培養(yǎng)出滿足社會需求的富于創(chuàng)造性的人才。因此，具身學習理論應(yīng)運而生，該學習理論強調(diào)學習需要心智大腦和身體共同參與，關(guān)注身體在學習過程中起到的重要作用，這為當前的體驗式學習、參與式學習、情境式學習等方式提供了理論基礎(chǔ)，更對教學的設(shè)計與實施產(chǎn)生了顯著的影響，因此該學習理論在教育界受到了越來越多的關(guān)注[1]。

針對當下本科化學課程擁有不同課型的現(xiàn)狀，本文主要是研究在具身學習理論指導下，如何完成化學課程教學設(shè)計。具體意義體現(xiàn)在以下兩個方面：①在理論上對本科化學教學設(shè)計帶來全新的思路，探索具身學習理論對化學教學設(shè)計的積極影響，為今后的教學設(shè)計提供理論基礎(chǔ)；②探索如何應(yīng)用具身學習理論進行教學活動設(shè)計，如何使學生積極參與教學活動，從而提高教學效率和教學質(zhì)量，對學生的學和教師的教產(chǎn)生積極影響，為今后的教學設(shè)計提供實踐基礎(chǔ)，促進具有科學辯證思維和創(chuàng)新精神的本科化學人才的培養(yǎng)。

1 具身認知學習理論

1.1 具身認知理論基本概念

隨著對具身認知理論重要性的認識，具身學習理論開始興起?？_琳·克拉克(M. Carolyn Clark)最先明確了具身學習的概念。隨后，塔米·J·弗萊雷(Tammy J. Freiler)對具身視角下身體如何對學習產(chǎn)生影響作了深入研究[2-3]。而葉浩生教授則進一步對具身學習理論進行了更深入的研究[1]。總體來說，具身學習理論是當前主流學習理論。

具身學習理論[4]，顧名思義，具身性是其核心。該理論認為學習是通過學習者在特定的學習情境之下或者實際生活環(huán)境中，通過身體的各個機能感官與環(huán)境發(fā)生頻繁而有效的交互作用，使學習者在感官、運動、情緒和精神四個維度產(chǎn)生反應(yīng)的一種新型多模態(tài)學習方式。在該學習理論中，認知、身體和環(huán)境形成一個統(tǒng)一有機體，共同對學習活動產(chǎn)生影響。

1.2 具身認知理論基本觀點

1.2.1 身體之于具身認知的積極作用

具身認知理論認為，身體是知識的容器，知識是生長并承載于身體的。由此可見身體在學習過程中不可替代的作用[4]。特別值得注意的是，這里身體不僅指物理的身體，還包括身體所處的環(huán)境。具體而言，具身認知理論認為身體是認知過程的起點，并通過與機體所處的自然、人文環(huán)境發(fā)生交互作用，從而形成新的認知，達到學習效果。例如人體感官系統(tǒng)以及運動系統(tǒng)對交互作用共同形成了我們對這個世界的認識和感知，并通過神經(jīng)系統(tǒng)形成情感體驗。以上認知過程說明，認知的過程也是依賴于身體的。由此可見身體在認知過程中起到重要作用。

1.2.2 具身視角下學習的過程

具身學習理論認為，學習是在學習者的心智、身體感官以及身體所處外在自然的和人文的環(huán)境三者交互作用下產(chǎn)生的[4]。具體來說，在具身視角下，知識指的是身體所處環(huán)境中的一切，比如環(huán)境中的文字、色彩、符號、感情傾向等都是學習者需要學習的知識[4]。而這些知識可作為信號通過學習者的身體的感官系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)對學習者的心智產(chǎn)生影響，從而達到學習目的，促進學習者的身心健康發(fā)展。

1.3 具身認知理論下的學習方式

具身學習理論將學習過程認為是人的身體與環(huán)境之間的不斷互動過程。其強調(diào)的具身性指的是學習者身體的體驗，因此參與式學習方式和體驗式學習方式可作為具身理論指導下的新型學習方式[5-6]。參與式學習將學生當作學習的主體，重點關(guān)注學生的主動參與，而體驗式學習則把學生的體驗放在第一位，重點關(guān)注學習的過程以及解決問題的能力的培養(yǎng)，這些都與具身學習理論的觀點相統(tǒng)一。

具身學習理論還強調(diào)環(huán)境，把環(huán)境里一切自然的、人文的因素都當作知識來與學生身體感官互動。因此，情境式學習可以作為具身學習理論的又一實踐行為[6]。情境式學習方式中，對教學情境的創(chuàng)設(shè)是相當重要的，它認為良好的情境能引起學生感官的沖動，心靈的共鳴，從而影響學生的身體與學習情境之間積極的互動，對學習過程和目標的達成產(chǎn)生積極的效果。

2 具身學習視角下的本科化學教學設(shè)計研究

2.1 結(jié)合具身學習理論的本科化學教學設(shè)計原則

2.1.1 注重具身性

在現(xiàn)行教育之下，學生已是學習的主體，學生的參與度是評價一個教學設(shè)計是否科學的關(guān)鍵因素之一。在具身學習理論的指導下，學生的參與主要是學生的身體感官和內(nèi)心體驗全身心參與到教學活動中[7]。因此，在化學專業(yè)教學中，應(yīng)設(shè)計科學合理的活動來調(diào)動學生參與學習的積極性，還應(yīng)將枯燥難懂的知識變得可視化和動態(tài)化，以增強學生的感官體驗，進而促進知識的內(nèi)化。

2.1.2 注重情境創(chuàng)設(shè)

從前文可知，情境式學習可以創(chuàng)設(shè)特定的環(huán)境，充分調(diào)動學生的身體感官與特定情境發(fā)生積極的交互作用，達成學習目標。因此，在化學教學設(shè)計中，應(yīng)該注重創(chuàng)設(shè)豐富多彩的情境促進學生身體與環(huán)境之間產(chǎn)生不斷交互，并產(chǎn)生多樣化的體驗，促進學生身心健康發(fā)展。具體來說，可以從以下幾個方面來進行化學教學情境創(chuàng)設(shè)：首先要設(shè)計容易引起學生興趣的故事、活動等情境，吸引學生全身心參與到課堂教學；其次，在學習枯燥的化學概念和原理時，注重構(gòu)建模擬的教學環(huán)境，增強學生的感官體驗，加深學生對知識的理解。更重要的是，還要關(guān)注學習氛圍的營造，增強學生之間的相互影響，使學生在身體充分參與的基礎(chǔ)上體驗學習的樂趣，提高教學效率。

2.1.3 注重身體與環(huán)境的交互

具身學習理論強調(diào)認知產(chǎn)生于身體與環(huán)境之間的相互影響。如果環(huán)境與身體不能產(chǎn)生互動影響，環(huán)境只能是孤單單的環(huán)境，身體只是寄居在環(huán)境之中，心智無法得到發(fā)展。而交互性是身體與環(huán)境之間的紐帶，具體是指交互性活動的設(shè)計架起身體與社會文化情境和所處環(huán)境之間的橋梁[7-8]，它是形成具身認知的關(guān)鍵原則。因此，在具身視角下本科化學教學活動設(shè)計中，要盡可能設(shè)計師生都能參與的活動(例如實驗教學、本科畢業(yè)設(shè)計)，并且要充分考慮互動形式的多樣性(例如：實驗室開放、科研課題參與等)，要充分尊重互動過程中不同學生的主觀體驗，還要注意互動活動設(shè)計的多維度，不能僅僅局限于二維的互動。

2.2 結(jié)合具身學習理論的本科化學教學設(shè)計過程

2.2.1 前端設(shè)計階段

前端分析是進行具身認知教學的基礎(chǔ)，是指在教學活動設(shè)計之前對學習者的經(jīng)驗和現(xiàn)狀、教學內(nèi)容特點進行分析。并在預設(shè)的教學目標指導之下，引導后續(xù)設(shè)計[7]。

首先，學習者是學習的主體，學習者分析是教學設(shè)計的重要一環(huán)[7]。對本科化學教學設(shè)計而言，學習者是一群心智發(fā)展較為成熟，初具化學專業(yè)素質(zhì)的學生，他們對化學知識充滿好奇，充滿學習激情，但是對比成熟的成年人，他們更有個性，更注重自己的主觀感受，注意力仍然容易被影響。因此，針對本科化學專業(yè)教學設(shè)計，具身學習理論指導下我們應(yīng)該針對化學學習的特點，設(shè)計適合他們的學習方式。

其次，教學內(nèi)容分析是對教學目標達成的另一要點[7]。本科化學專業(yè)有很多不同類別的學科，不同的內(nèi)容各具特色，難易程度不同，教學目標也各不相同，比如物理化學偏重以物理的理論研究化學的基本規(guī)律并需要較好的高等數(shù)學基礎(chǔ)，有機化學偏重空間結(jié)構(gòu)，分析化學偏重實驗儀器分析以及計算。因此，在前端設(shè)計階段，對教學內(nèi)容進行歸類分析，深度加工，可以將教學內(nèi)容進行優(yōu)化整合，以確保用最適宜的情境以及方法達到最優(yōu)的教學效果。

2.2.2 教學設(shè)計階段

具身認知理論強調(diào)身體是認知的主體，具身認知的形成依賴于身體及身體與環(huán)境的交互。在具身教學活動設(shè)計中，身體、環(huán)境及二者之間的交互形成了設(shè)計的要點。具體而言，就是要尊重學生的主體地位，尤其注重以學生的身體感官體驗為基礎(chǔ)來進行教學設(shè)計。在整個教學設(shè)計中，應(yīng)重點關(guān)注學習的過程，關(guān)注學習的方式，關(guān)注不同學生的主觀體驗[8]。就如何實現(xiàn)本科化學教學設(shè)計的具身性，具體可以采用以下方式：

(1)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[9]，如ChemBioOffice、3Dmax等化學相關(guān)專業(yè)軟件，仿真模擬將分子空間結(jié)構(gòu)使之變得可視化，將晦澀難懂的反應(yīng)原理通過動畫動態(tài)展示出來，增強學生的感官體驗，從而加深學生的理解。

(2)通過實驗教學促進化學學習具身性，就本科化學專業(yè)而言，物理化學、無機化學、有機化學、分析化學、材料化學等學科都涉及實驗教學，實驗能夠引導學生在實際操作中感知化學原理，而對于像結(jié)構(gòu)化學這些偏重理論的學科，可以利用計算機模擬實驗[9]，使學生感知化學原理形成過程，還可以改變實驗環(huán)境模擬在不同狀態(tài)下產(chǎn)生的不同實驗結(jié)果，提高學生的科學思維和創(chuàng)新意識。

(3)設(shè)計綜合實踐活動，除了學生常規(guī)的實習和畢業(yè)論文設(shè)計，還可以開放實驗室由學生主持開展相關(guān)課題研究或者學生參與教師的科研課題，組織學生參與到實際實踐過程中，促進學生反思，學習應(yīng)該與實際情境相聯(lián)系，擯棄死讀書，有利于培養(yǎng)學生在實際情景之下靈活解決問題的能力，有利于培養(yǎng)符合社會發(fā)展的化學人才。

2.3 具身學習理論下的本科化學教學設(shè)計評價

2.3.1 對教師教學的意義

相對于傳統(tǒng)的離身教學而言，具身教學對教師提出了更高的要求。因此，教師要順應(yīng)教育的變革，就必然要學習新的教育理念與教育方法。而具身視角下的本科化學教學設(shè)計，能使教師在備課階段積極利用各種資源對教學進行優(yōu)化，整合甚至進行再創(chuàng)造，這對于教師本身的發(fā)展是有積極意義的[10]。

2.3.2 對學生學習的意義

具身學習方式真正尊重了學生的主體地位，它強調(diào)學生個體自身的體驗，增強了每一個學生在課堂中的存在感，在具身教學設(shè)計中，因為每個人的感受各不相同，產(chǎn)生的學習結(jié)果各不相同，開放式的設(shè)計使學生更容易體驗到學習的樂趣，這有利于學生的辯證思維培養(yǎng)和個性化培養(yǎng)。

2.3.3 對化學教學未來發(fā)展的意義

本科化學教育的最終目的是為社會輸送具有問題解決能力和創(chuàng)新意識的化學人才，而具身學習方式的教學是目前踐行這一目的的主流方式。它尊重學生的個性發(fā)展，注重教師與學生在特定情境下互動交流，共同發(fā)展，積極創(chuàng)新，這對本科化學教學發(fā)展具有重要的意義。

3 結(jié)語

具身學習理論倡導的體驗式、情境式教學是當前本科化學教學迫切需要的，不僅能夠轉(zhuǎn)變教師的傳統(tǒng)教學理念，而且能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維；不僅可以協(xié)助老師進行教學設(shè)計，而且可以幫助學生更高效地學習化學課程。