基于具身認知的課程學習環(huán)境構(gòu)建研究
——以創(chuàng)客課程為例

范晨晨 陶 佳

（安徽師范大學 教育科學學院，安徽 蕪湖 241000）

隨著學習者對學習環(huán)境的要求不斷提高，越來越多的學者開始關(guān)注教育進程中的學習環(huán)境構(gòu)建研究。虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等一系列新興的技術(shù)產(chǎn)品進入教育行業(yè)，學習者在學習過程中體驗的教育元素不斷增多，教學不再是簡單的知識傳授的過程，從知識傳授到環(huán)境建構(gòu)，學習環(huán)境與學習者學習效果的聯(lián)系越來越明顯。與此同時，學習環(huán)境硬件不斷增加，教學環(huán)境不斷更新，傳統(tǒng)的認知理論不再能支撐學習環(huán)境下教學進程的推進和拓展。因此，厘清學習者與學習環(huán)境之間的交互作用成為了新的研究重點?；诖?，本研究從具身認知理論的視角出發(fā)，審視學習環(huán)境建構(gòu)的本質(zhì)，重構(gòu)具有高具身化的學習環(huán)境理論體系，并以創(chuàng)客教育課程為例提出了基于具身認知的學習環(huán)境構(gòu)建策略，力求針對當前教育教學中學習與環(huán)境之間存在的問題提供解決問題的思路與參考。

一、基于具身認知重構(gòu)學習環(huán)境的必要性

（一）從具身認知到具身學習環(huán)境

認知，指的是通過復(fù)雜的心理活動獲取知識的過程，認知功能是機體認識和獲取知識的智能加工過程（李其維，2008）。在心理學中，心理活動即為腦的內(nèi)部活動，而人的心理是人腦對客觀世界的主觀反應(yīng)，其中包括語言、思維、感情等多方面的認知過程，形成了多種認知方式。具身認知就是其中一種，它是利用身體和環(huán)境認知世界的過程（葉浩生，2010）。按照傳統(tǒng)的認知理論，學習主要發(fā)生在人的“脖頸以上”，與身體無關(guān)，大腦完成信息的輸入、加工與輸出（葉浩生，2015）。而現(xiàn)代認知科學認為，心靈是脫離現(xiàn)實的，雖然它體現(xiàn)在身體上，但它只是依賴于人體，具有獨特的功能（葉浩生，2011）。有學者把它命名為“基于身心二元論的第一代認知科學”，其基本假設(shè)是：人的行為可以被形式化，這個世界可以分解成與身體、環(huán)境無關(guān)的數(shù)據(jù)或原子，這意味著腦被認為是信息的機械處理設(shè)備。雖然研究者已經(jīng)證實認知的發(fā)生、發(fā)展與身體有關(guān)，但其依舊認為外部環(huán)境對于認知而言只承擔著輸入的過程，認知結(jié)構(gòu)與環(huán)境是可以剝離的（陳波，陳巍，丁峻，2010）。

與傳統(tǒng)認知理論或現(xiàn)代認知科學不同，具身認知理論認為認知不能離身存在，必須具身的，它源于大腦與感知覺運動系統(tǒng)，以及身體與外界環(huán)境之間的互動，在學習的過程中注重非思維部分的參與（范文翔，趙瑞斌，2020），強調(diào)學習環(huán)境在學生個體認知結(jié)構(gòu)變化過程中的重要作用。具身認知研究者認為，學生在環(huán)境中通過身體與環(huán)境的交互過程，得到淺層認知，逐步推進認知內(nèi)容，形成思維認知（殷明，劉電芝，2013）。研究發(fā)現(xiàn)，學生處在一定的學習環(huán)境中開展具身學習活動，可以有效地將課程主體落到學生身上，促進學生的深度學習，但實踐證明，基于具身認知理論的具身學習環(huán)境有別于常規(guī)教學環(huán)境，不能只針對顯性環(huán)境，還應(yīng)包括學習內(nèi)容、學習角色等要素，需要按照學生的具身認知發(fā)展進行整體設(shè)計（馮佳，安建強，2020）。

（二）具身認知的研究啟示

有關(guān)具身認知的研究主要集中于心理學與教育學領(lǐng)域。從心理學理論探索看，眾多研究以不同的視角闡述了具身認知中的認知是通過身體與主體在實時的環(huán)境中的相互作用活動而產(chǎn)生的。陳波等（2010）從交互作用發(fā)展的過程視角提出，具身認知觀中的身體與環(huán)境等概念與通常意義的身體與環(huán)境概念有所不同；殷融、曲方炳和葉浩生（2012）從概念表征的視角提出，通過具身認知獲得心智發(fā)展的過程，需要通過身體的神經(jīng)記錄與經(jīng)驗的模擬還原；李恒威和盛曉明（2006）在分析具身認知具有具身性、情境性、生成性的基礎(chǔ)上提出，具身認知的心智發(fā)展并不是一個先驗邏輯能力，而是在動態(tài)進化的情景發(fā)展中逐漸生成的；丁峻和陳巍（2009）從人類高級心理過程具身性的角度提出，具身認知過程中還存在語言、情緒等具身心理，注重具身認知過程中產(chǎn)生的情緒體驗。盡管研究者對于具身認知的起點認識具有統(tǒng)一性，但對于相互作用活動中的身體與環(huán)境的理解有所不同。葉浩生（2014）的研究證明，具身認知雖然強調(diào)心智或認知依賴于身體與環(huán)境的交互，但并不能直接將具身認知過程等同于物理交互過程，除了身體與環(huán)境在物質(zhì)世界中的交互，還存在情緒、語言、關(guān)系等非物質(zhì)層面的交互。

從教育學實踐探索看，研究輸出了基于具身認知理論的課程知識觀、學習觀、教學觀等多個領(lǐng)域的成果。張良（2013）從課程知識觀的角度提出具身學習需要從學科知識與個人經(jīng)驗、生活世界的共在關(guān)系中重構(gòu)課程的知識觀；張志禎（2016）從VR技術(shù)營造的具身學習實踐中提出，利用VR技術(shù)強化課堂具身性，能提供有效的學習機會，幫助學習者獲得學習經(jīng)驗，但學習經(jīng)驗有別于有效經(jīng)驗，在具身學習的環(huán)境構(gòu)造中還需要通過學習環(huán)節(jié)的設(shè)計為學習者提供反思經(jīng)驗的機會；陳柏華（2011）從教學觀視角提出，具身認知的教學觀需要從教學內(nèi)容、教學方式、學習方式、師生關(guān)系和教學評價五個環(huán)節(jié)進行課程的教學設(shè)計。從教與學實踐的不同環(huán)節(jié)出發(fā)，雖然研究者提出了不同的研究范式和模型，但眾多研究中都包含對于物質(zhì)層面的學習環(huán)境和非物質(zhì)層面社交關(guān)系的具身化設(shè)計。李志河、李鵬媛、周娜娜和劉芷秀（2018）通過實證研究證明，有效的具身認知環(huán)境下發(fā)生的具身學習能夠有效提升學習者的學習效果。

綜上所述，具身認知中認知的發(fā)展是通過身體與環(huán)境的交互生成的，但身體與環(huán)境均包含物質(zhì)和非物質(zhì)兩個層面。因此，在具身學習環(huán)境的構(gòu)建中，對于學習環(huán)境的設(shè)計首先應(yīng)將物質(zhì)學習環(huán)境和非物質(zhì)學習環(huán)境作為邏輯的起點。

（三）具身學習環(huán)境的研究啟示

具身認知的生成是身體與環(huán)境的交互產(chǎn)物。因此，有關(guān)具身認知的研究脫離不了對于具身學習環(huán)境的研究。從現(xiàn)有文獻看，針對具身學習環(huán)境的研究起點有著明顯的從物質(zhì)環(huán)境設(shè)計向非物質(zhì)環(huán)境設(shè)計的發(fā)展傾向。楊南昌和劉曉艷（2014）通過設(shè)計技術(shù)環(huán)境下的具身學習，提出可以通過基于SMALLab等技術(shù)手段形成課堂的增強具身，調(diào)動學習者的身體參與學習；譚支軍（2015）提出在智慧學習環(huán)境下，教師可以通過網(wǎng)絡(luò)手段進入具身學習，促進自身的隱形知識轉(zhuǎn)化；王美倩和鄭旭東（2016）提出以具身技術(shù)為中介，可以營造學習者的具身感，從而建立學習者與環(huán)境的“在場”關(guān)系，早期眾多研究表明具身學習環(huán)境的設(shè)計關(guān)鍵在于物質(zhì)環(huán)境的改造或技術(shù)手段的利用。而王辭曉（2018）調(diào)研了國內(nèi)外文獻和學習實踐后提出，在現(xiàn)實具身學習指導(dǎo)的教學過程中，除了物質(zhì)環(huán)境的設(shè)計外，還應(yīng)具有教學設(shè)計、關(guān)系設(shè)計等非物質(zhì)環(huán)境的設(shè)計；宋耀武和崔佳（2021）提出，具身學習不僅表征了身體與認知的環(huán)境中介作用，還表征著不同學習者的互動價值，因此在進行具身學習環(huán)境的設(shè)計與構(gòu)建時，應(yīng)有意識地進行統(tǒng)一設(shè)計。研究從物質(zhì)環(huán)境轉(zhuǎn)向關(guān)注非物質(zhì)環(huán)境的過程，是具身認知與具身學習逐漸落地實踐中的產(chǎn)物。

從具身學習環(huán)境的研究結(jié)構(gòu)內(nèi)容看，現(xiàn)有具身學習環(huán)境的研究大多數(shù)從具身認知出發(fā)，提出具身學習環(huán)境是一種基于具身認知理論的心智、身體、環(huán)境相互作用的內(nèi)嵌型學習環(huán)境（鄭旭東，王美倩，2014）。這樣的定義很好地闡明了具身學習環(huán)境的功用和意義，但從現(xiàn)實操作上看，難以讓設(shè)計者真正上手；王美倩和鄭旭東（2016）提出，具身學習環(huán)境是眾多學習環(huán)境構(gòu)建范式的一種，從學習環(huán)境構(gòu)建的視角考量具身學習環(huán)境的構(gòu)建過程才更有可操作性。國內(nèi)外認可度較高的學習環(huán)境定義主要有二個：一是何克抗和李文光（2002）提出的，學習環(huán)境是學習資源和人際關(guān)系的組合，其中學習資源包括工具資源、材料資源、空間資源等，人際關(guān)系包括學生與學生之間的人際關(guān)系以及學生與教師之間的人際關(guān)系；二是Jonassen和Rohrer-Murphy（1999）提出的，學習環(huán)境是學習者共同體共同學習或相互支持的空間。綜上所述學習環(huán)境是學習空間、學習資源、技術(shù)工具、社會環(huán)境等的綜合，因此我們認為具身學習環(huán)境是基于具身認知理論身心內(nèi)嵌的學習空間、學習內(nèi)容、學習角色的綜合。

（四）具身學習環(huán)境的構(gòu)建要素

具身學習環(huán)境是為了促進學習者的具身學習而構(gòu)建的，其環(huán)境是動態(tài)的，包含著“身—心”的互利共生（尹睿，2012），其中包括了物質(zhì)學習環(huán)境和非物質(zhì)學習環(huán)境兩個邏輯起點。每個學習環(huán)境中都具有學習空間、學習內(nèi)容、學習角色三個構(gòu)建要素，從而使學習者在具身學習環(huán)境中可以探索、學習和反思，達到心智的動態(tài)發(fā)展。具身學習環(huán)境分為物質(zhì)部分和非物質(zhì)部分，包括學習空間、學習內(nèi)容、學習角色三個要素（見圖1）。

圖1 具身學習環(huán)境構(gòu)建要素

在物質(zhì)層面，學習空間可分為現(xiàn)實學習空間和虛擬學習空間，包含實驗室、教室、線上交流社區(qū)等教學場所，學習內(nèi)容主要包含書本、教具等物質(zhì)工具，學習角色主要是指承擔的學習任務(wù)。在現(xiàn)實的學習空間中，學習者進行課程學習內(nèi)容的初步選擇，決定個體的初步學習內(nèi)容，對提供的學習內(nèi)容進行排序，安排個體的學習進程；其次學習者根據(jù)學習內(nèi)容和自身的學習情況選擇個體的學習角色，匹配個體在學習進程中承擔的任務(wù)，行動與學習內(nèi)容一旦匹配，會刺激個體選擇更適合個體能力的學習內(nèi)容。

在非物質(zhì)層面，學習空間主要指向社會關(guān)系，學習內(nèi)容包含技能、知識、經(jīng)驗等隱性學習內(nèi)容，學習角色是指在學習者交互過程中形成的“領(lǐng)導(dǎo)者—追隨者”等相對關(guān)系。其中指向社會關(guān)系的學習空間可分為學習者個體的獨立場域空間和學習者之間的交叉場域空間，在社會關(guān)系組成的學習空間中，學習者首先在個體的獨立場域空間中完成針對課程學習內(nèi)容的偏好性選擇與現(xiàn)有課程內(nèi)容的排序，其次通過與不同學習者之間的交往，形成合作、競爭等關(guān)系，從而完成依照課程內(nèi)容的學習角色的再分配。學習角色一旦形成，會刺激學習者之間社交關(guān)系的穩(wěn)定性，從而形成共有的學習內(nèi)容選擇與排序。身體通過與學習環(huán)境之中的學習空間與學習角色的交互，達到認知的輸入、轉(zhuǎn)化與輸出，而學習內(nèi)容的選擇、排序、分配、生成過程就是推動具身學習走向深層的推動力。

二、具身認知視角下的學習環(huán)境特征及構(gòu)建過程

（一）具身認知視角下的學習環(huán)境特征

基于具身認知視角下學習環(huán)境的構(gòu)建主要包含物質(zhì)與非物質(zhì)兩個部分，學習空間、學習內(nèi)容、學習角色三個要素（見圖2）。具身認知提出的身體先于大腦得到學習體驗啟示了在構(gòu)建具身學習環(huán)境的過程中，逐漸形成了具身學習環(huán)境的特征：雙重交互、動態(tài)輔助和虛擬沉浸。

圖2 基于具身認知視角下學習環(huán)境的建構(gòu)圖

1. 雙重交互：學習空間與學習角色的生成性

學習空間和學習角色要素是具身學習環(huán)境構(gòu)建的兩端，物質(zhì)部分和非物質(zhì)部分在二者之間相互轉(zhuǎn)化，促進新空間、新角色的生成。從物質(zhì)層面看，具身學習環(huán)境為學習者提供了一個增強的表征系統(tǒng)，在情境空間里，學生不再遠離現(xiàn)實而是通過表征的化身進行學習。物質(zhì)環(huán)境是具身認知過程中十分重要的組成部分。對于教學場所的選擇，需要實驗解決問題的課程可以選擇實驗室，要認知一種新事物可以選擇自然界或人工條件下具有相應(yīng)事物的環(huán)境，要檢索某些課程延伸的知識可以選擇多媒體教室等。在認知過程中，需要用到的教學設(shè)施要完善，如觀察細胞需要用到顯微鏡，學習模擬電路需要用到電路板等。從非物質(zhì)層面看，學習者在課程學習過程中相互接觸，會產(chǎn)生各種各樣的社會關(guān)系，如合作、競爭等，這些社會關(guān)系也會對他們在學習空間中的認知行為產(chǎn)生對應(yīng)的影響。除了學習者的社會關(guān)系，學習環(huán)境中還包含著學習者與教室的社會關(guān)系，教師需要和學生建立良好的社會關(guān)系，能根據(jù)學生學習狀態(tài)，調(diào)整教學方法和速度，引導(dǎo)學生進行探究學習等，教師在動態(tài)的學習環(huán)境中發(fā)揮著重要的作用。除此以外，教師還要關(guān)注學習者的社會關(guān)系問題，在學生人際交往出現(xiàn)問題時，根據(jù)適當?shù)臅r機進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)與幫助。

學習空間和學習角色的雙重交互，物質(zhì)部分和非物質(zhì)部分的相互轉(zhuǎn)化，新空間和新角色的主動生成，三者意味著學習者具身認知的進一步發(fā)展和具身學習的深入推進。

2. 動態(tài)輔助：學習空間與學習內(nèi)容的動態(tài)性

具身學習環(huán)境不是靜態(tài)的，而是動態(tài)的，在具身學習環(huán)境中學習者在學習空間中可以選擇、調(diào)整并設(shè)計學習內(nèi)容，依據(jù)學習內(nèi)容學習者可以重新選擇、分配學習空間類型、占比等。具身認知強調(diào)認知的復(fù)雜性，認為如果承認心理是具身的大腦與環(huán)境交互而生成的一種功能，那么對認知的探索就需要采取一種復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的方法來進行（鄭旭東，王美倩，饒景陽，2019）。如果要達到良好的具身認知發(fā)展和具身學習的效果，學習環(huán)境必須由相應(yīng)的動態(tài)元素構(gòu)建而成。物質(zhì)層面和非物質(zhì)層面的元素都應(yīng)是動態(tài)的而非一成不變的，不同的學習者在不同的場所和不同的舒適程度下學習的效率和效果是不同的，要根據(jù)學習情況選用最合適的學習內(nèi)容包括學習材料、教學工具等。一個好的具身學習環(huán)境不僅需要在物質(zhì)層面進行調(diào)整，更需要在教學材料、教學方法、教學策略上進行相應(yīng)的調(diào)整。根據(jù)具身認知理論并結(jié)合實際情況進行相應(yīng)的調(diào)整，才能從教師的角度實現(xiàn)學習環(huán)境的動態(tài)化，這不僅是從技術(shù)上提出了更苛刻的條件，也對教師的素質(zhì)以及職業(yè)水平提出了更高的要求。

學習環(huán)境的動態(tài)性還應(yīng)該體現(xiàn)在不同元素的相互影響和相互組合上，不同的學習材料、學習工具、物理環(huán)境等元素都應(yīng)該通過相應(yīng)的技術(shù)和人工輔助使他們相互有機結(jié)合，在整個具身認知和具身學習的過程中進行動態(tài)調(diào)整，才能使整個學習環(huán)境中的學習空間和學習內(nèi)容成為一個動態(tài)且有機的環(huán)境，從而實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)的生態(tài)構(gòu)建。

3. 虛擬沉浸：學習內(nèi)容與學習角色的具身性

學習內(nèi)容與學習角色要素之間的相互作用，可以幫助學習者形成參與感，學習者選擇學習內(nèi)容（物質(zhì)部分），支持、引導(dǎo)、補充形成個體的學習角色。而在學習者形成學習角色后，通過社交關(guān)系對個體的學習角色進行調(diào)整，形成社交關(guān)系中的群體學習角色，從而補充、調(diào)整學習內(nèi)容。學習角色的形成過程與參與虛擬沉浸式游戲形成的游戲角色的過程類似，技術(shù)手段使得具身認知和學習者的有機結(jié)合成為可能，虛擬沉浸環(huán)境已被確認可以為學習者提供一個具身的學習體驗（張淑萍，權(quán)國龍，王晶晶，姜巧麗，2021）。隨著科技的發(fā)展，物理環(huán)境良好、學習資源豐富并且可以動態(tài)調(diào)節(jié)的沉浸式學習環(huán)境在技術(shù)上已經(jīng)可以做到，通過這樣的技術(shù)不僅可以彌補現(xiàn)實環(huán)境中無法實現(xiàn)的條件，作為良好的教學輔助工具，也為教學環(huán)境以及教學系統(tǒng)設(shè)計提供了更大的發(fā)展空間。在學習內(nèi)容上通過技術(shù)手段形成學習者的強在場感已經(jīng)不是技術(shù)難題，但如何使學習者從強在場感的學習內(nèi)容中剝離，進入新的學習角色并促進新學習內(nèi)容的生成，成為具身學習環(huán)境構(gòu)建的一大難題。如在VRChat虛擬現(xiàn)實游戲中，游戲者自發(fā)形成了名為“烏干達勇士”的人物模型，隨著游戲社區(qū)的形成，逐漸在游戲社區(qū)中又形成了“烏干達勇士文化”。圍繞著新角色形成了獨特的人物模型、文化內(nèi)容，這就是典型的具身學習環(huán)境下由現(xiàn)有的學習內(nèi)容形成學習角色，通過群體社交學習強化新角色，新角色最終促進新內(nèi)容的生成過程。

因此，在具身學習環(huán)境中幫助學習者在學習內(nèi)容的選擇、排序、生成與學習角色選擇、創(chuàng)造、形成過程中，逐漸形成“具身學習文化”，營造一種濃厚的學習氛圍，幫助學習者進入虛擬沉浸的狀態(tài)，同樣也是良好的具身學習環(huán)境所應(yīng)該具備的特征。

（二）具身認知視角下的學習環(huán)境構(gòu)建過程

基于具身認知理論對課程學習環(huán)境進行重構(gòu)的過程，歸根到底，依舊還是對課程學習活動進行的重構(gòu)，構(gòu)建的過程必須遵循相應(yīng)的教育原理——從學情和課程內(nèi)容分析開始（見圖3）。

圖3 具身認知視角下的學習環(huán)境構(gòu)建過程圖

課程內(nèi)容分析主要影響了課程學習空間的選擇，不同的課程內(nèi)容要求的課程學習空間不同，對教學場所、設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)等教育資源的需求量差異較大，而學習空間的選擇決定了具身學習環(huán)境中存在環(huán)境元素的選擇，如創(chuàng)客課程學習環(huán)境中實驗室、教學工具等的選擇。學情分析往往影響了學習內(nèi)容，不同年級、不同基礎(chǔ)的學生的原有認知水平、認知結(jié)構(gòu)本身就有所不同，學習內(nèi)容的選擇，更應(yīng)該遵循學習者的認知發(fā)展規(guī)律，為學習者提供最近發(fā)展區(qū)內(nèi)的學習內(nèi)容，而學習內(nèi)容的選擇往往指向了學習活動中學習者對學習策略的選擇。不同的知識體系，課程設(shè)計者要根據(jù)選擇的學習內(nèi)容設(shè)計相應(yīng)的學習策略，引導(dǎo)學生進行學習，同時也要尊重學生自主的選擇，根據(jù)學生的學習情況動態(tài)調(diào)整學習空間和學習內(nèi)容。在學習過程中，學習者應(yīng)對不同的知識、不同的人際關(guān)系等，主動生成不同的學習角色，它指向了學習者個體獨特的學習活動。對于課程設(shè)計者而言，在學習空間和學習內(nèi)容構(gòu)建完成之后，要關(guān)注起始學習角色的建立，例如：在創(chuàng)客課程學習環(huán)境中，設(shè)置小組合作機制，合理搭配學生群體中已有知識經(jīng)驗學習者與零經(jīng)驗學習者，通過學習角色的起始設(shè)立，幫助學習者快速完成知識的習得，進入認知學習階段。

學習空間、學習內(nèi)容、學習角色構(gòu)建完成之后，具身認知視角還強調(diào)學習者的交互過程設(shè)計，設(shè)計者在環(huán)境構(gòu)建過程中提示學生的交互原因，例如：在創(chuàng)客課程學習環(huán)境中設(shè)置拓展作品板塊、開放式學習板塊，并提供交互方法與交互平臺。交互過程的設(shè)計是復(fù)雜而多樣的，它包含課前、課中、課后等多個環(huán)節(jié)，同時，學習空間、學習內(nèi)容、學習角色等多個因素都會對交互過程產(chǎn)生直接的影響。

三、具身認知視角下創(chuàng)客課程學習環(huán)境設(shè)計應(yīng)用案例

創(chuàng)客教育強調(diào)體驗和實踐，注重培養(yǎng)學生的動手實踐能力、創(chuàng)新思維能力和團隊協(xié)作能力，形成獨立思考和開拓創(chuàng)新的良好習慣。有研究表明，創(chuàng)客課程的開設(shè)比常規(guī)課程更依賴于學習環(huán)境的設(shè)計（胡翰林，沈書生，2019）。

（一）學情分析

本研究以W市A校的創(chuàng)客課程為例進行課程學習環(huán)境設(shè)計。學校以下午三點半后的課程為載體，開設(shè)創(chuàng)客課程，按照學校要求招收小學二年級和五年級學生共104人，分為兩個班級。為了做好學習環(huán)境設(shè)計，在實踐開始前，對104名學生做了前期的學情分析（見表1）。

表1 學情分析

（二）內(nèi)容分析

統(tǒng)籌考慮低年級和高年級學生的情況，研究組選用了mblock作為教學工具，mblock相對于其他平臺而言，具有較好的兼容性，編程的可視化和交互性強，編程門檻低，對于沒有學過編程的中小學學生而言適用性強。在物理學習空間的選擇上，創(chuàng)客課程必須兼具實驗室環(huán)境與線上學習平臺兩種。

（三）學習空間設(shè)計

進行空間設(shè)計時充分融入“自由、開放”的理念，配有空調(diào)、微型計算機等基礎(chǔ)設(shè)施；布局方面，采用分類型的塊狀結(jié)構(gòu)，突出“以學生為中心”的設(shè)計理念，加大學生實踐操作的空間，布局見圖4和圖5。

低年級學生強調(diào)以學習者與物質(zhì)環(huán)境的交互推動學習的進行。低年級實驗室設(shè)計將工作臺與學生機區(qū)域分開，將硬件學習與軟件學習分層，以硬件搭建為主要教學環(huán)節(jié)，軟件編程為輔助教學環(huán)節(jié)，教師引導(dǎo)學生制作統(tǒng)一性的課程案例與作品，重點以實物環(huán)境為主，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的教學內(nèi)容主要以展示、分享、拓展為主。將具身學習環(huán)境的物質(zhì)部分（工作臺和學生機）放置在實驗室的中心位置，重點關(guān)注學習者學習活動中的學習平臺、學習材料、教學工具、個體學習角色預(yù)設(shè)等設(shè)計。

小學高年級學生強調(diào)以非物質(zhì)層面環(huán)境的教學引導(dǎo)學習的進行。高年級實驗室設(shè)計將工作臺與學生機區(qū)域合并，學生在硬件搭建的過程中完成軟件編程的學習和代碼的編寫，以軟件編程為主要教學環(huán)節(jié)，硬件搭建為輔助教學環(huán)節(jié)，不設(shè)置統(tǒng)一的作品內(nèi)容，以任務(wù)驅(qū)動課程推進，讓學生在自主交流、相互學習、網(wǎng)絡(luò)輔助等交互方式下，完成面向任務(wù)的開放式制作與編程。在實驗室整體布局中，將學習環(huán)境中的物質(zhì)部分（工作臺和學生機）呈凹字型布置，空余中心位置用于完成展示、交流、競賽等社交活動，重點關(guān)注學習者學習活動中的社交關(guān)系、學習材料、群體學習角色引導(dǎo)等設(shè)計。

圖4 低年級實驗室整體布局

圖5 高年級實驗室整體布局

（四）學習內(nèi)容設(shè)計

為了幫助學生更好地進入角色環(huán)境，在創(chuàng)設(shè)實驗室環(huán)境的同時，也要兼顧創(chuàng)客課程的內(nèi)容，為了驗證創(chuàng)設(shè)具身學習環(huán)境對于學習者認知發(fā)展的影響，研究組針對兩個班的創(chuàng)客課程進行了具身學習內(nèi)容的重構(gòu)。學習內(nèi)容選擇了“節(jié)能臺燈”的項目式學習，與常規(guī)教學不同，具身學習環(huán)境中的學習內(nèi)容要素要具有可選擇、可排序、可生成等動態(tài)性特點，在進行學習內(nèi)容設(shè)計時，研究組打破了常規(guī)教學內(nèi)容的程序性特點，將學習內(nèi)容以命題的形式進行劃分，形成完整的命題網(wǎng)絡(luò)（見圖6）。

圖6 “節(jié)能臺燈”具身學習內(nèi)容設(shè)計

將操作步驟轉(zhuǎn)化為完整的命題網(wǎng)絡(luò)，命題式的學習內(nèi)容能最大程度地幫助學習者依照學習情況完成學習角色選擇，同時也方便學習者進行學習內(nèi)容的選擇、排序、分配、生成。學習者可以根據(jù)自身的學習情況進行命題內(nèi)容的學習，在自身學習情況與學習內(nèi)容的匹配過程中，選擇個體的學習角色，在群體中逐漸形成社交關(guān)系，在組合搭配的過程中，形成群體內(nèi)部的學習角色，調(diào)整學習內(nèi)容。

（五）學習角色設(shè)計

對于創(chuàng)客課程的具身學習環(huán)境中的學習角色預(yù)設(shè)，存在物質(zhì)和非物質(zhì)兩個部分的學習角色設(shè)計，物質(zhì)部分的學習角色主要是指個體學習角色，而非物質(zhì)部分的學習角色主要是指由社交關(guān)系形成的群體內(nèi)部學習角色。在預(yù)設(shè)個體學習角色時，充分考慮學生的已有經(jīng)驗，設(shè)置模仿者和創(chuàng)造者兩種個體學習角色，其中模仿者是指按照工作坊中教師角色的要求和演示過程，根據(jù)課程內(nèi)容，能完成模仿搭建編程；創(chuàng)造者是指對照教師布置的任務(wù)，思考使用的硬件和編程過程，能自主選取適合的工具完成最終作品原型。

在預(yù)設(shè)課程學習小組原始合作表時，班級1采用有經(jīng)驗與零經(jīng)驗1:1成組的方式，班級2采用硬件與軟件兩種學習經(jīng)歷兼有的學習者優(yōu)先搭配零經(jīng)驗學習者，其余采用隨機配對的方式，幫助學習者個體形成初期社交角色，主要形成決策者與執(zhí)行者的角色定位。

（六）實驗結(jié)果與反思

在進行分班授課時，學習空間提供了線上學習平臺和實驗室學習環(huán)境，允許自行成組，以小組競賽的形式進行教學；學習內(nèi)容提供了微課視頻、搭建說明書、學習課程包、創(chuàng)客實驗工具包等；邀請了三位觀察者進入課堂教學過程中，從學生的學習空間選擇情況、學習內(nèi)容使用情況、角色形成情況三個要素入手，分別觀察兩個班級的學生學習情況（見上頁表2）。

表2 課堂觀察結(jié)果

在創(chuàng)客課程中構(gòu)建具身學習環(huán)境進行授課，對比于常規(guī)課堂的課后自行觀察結(jié)果，學生作品的創(chuàng)新程度明顯高于常規(guī)課程。學習者在學習過程中，將課堂還給學生讓其自行選擇學習空間、學習內(nèi)容、學習角色有助于激活課程的活力。同時，從社交關(guān)系來看，低年級與高年級學生出現(xiàn)了明顯差異，低年級學習者的社交關(guān)系相對離散，形成了穩(wěn)定的群體，而高年級學生有明顯的群體喜好，形成了穩(wěn)定的合作關(guān)系，對于交換合作小組較為排斥；從學習內(nèi)容來看，低年級學生偏好從硬件搭建開始，而高年級學生有一定的學習經(jīng)驗，學習內(nèi)容的取向難以控制，隨機性較大，因此在高年級的學習內(nèi)容構(gòu)建時，可以在一定范圍內(nèi)增大難度并拓展范圍；從學習角色來看，低年級學生更依賴于個體學習而高年級學生則依賴于合作關(guān)系形成的群體學習。

從實驗結(jié)果看，具身學習環(huán)境對于學習者有效學習的促進作用是值得肯定的，但同時不難發(fā)現(xiàn)，具身學習環(huán)境下不同學情的學習者認知發(fā)展過程路徑差異較為明顯，低年級學習者更依賴于物質(zhì)部分的學習環(huán)境而高年級學習者則偏向于非物質(zhì)部分的學習環(huán)境。因此，為了探究具身學習環(huán)境對于學習者認知路徑的影響，研究組針對課程進行了不同年級相同內(nèi)容同課異構(gòu)，同時將兩個班級的實驗室也同時調(diào)換，在保證學習者對創(chuàng)客課程有一定的了解并參與一段時間的課程學習的基礎(chǔ)上進行實踐，為了保證低年級的學習者能自主完成課程實踐，實驗前在班級1中進行了前期知識學習，實驗結(jié)果見表3。

表3 同課異構(gòu)課程實踐結(jié)果

實驗將班級1和班級2的學習角色通過學習環(huán)境互換的方式進行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)班級1的學習者進入班級2的學習環(huán)境之后，仍會保持原始的角色定位；將課程材料抽離，學習者會產(chǎn)生迷茫、難以適應(yīng)的情況，且依舊保持先做硬件搭建再完成軟件編程的學習過程。而將班級2的學習者放入班級1的學習環(huán)境之中，在課程前期，高年級學習者對于獨立工作臺接受程度差，在課程中顯示出了坐立難安的現(xiàn)象。課后對部分表現(xiàn)明顯的學習者進行了詢問，其表明原因主要有二：一是從面對計算機可以硬件搭建與軟件編程同步進行，到只能先進行硬件搭建然后進行軟件編程的過程難以適應(yīng)；二是對每個人都能面對面的聽課形式表示尷尬，且沒有隱私感。除此以外，課程內(nèi)容在原有模糊課程計劃的基礎(chǔ)上，提供了詳細的課程內(nèi)容計劃步驟，其中74%（40/54）的學習者在搭建過程中沒有選擇現(xiàn)有的材料內(nèi)容，但作品完成速度明顯提升，創(chuàng)新程度上也維持了原有水平。實驗證明：在長期連續(xù)的具身認知環(huán)境中，學習者對自身角色的認同感不斷加深。但從某種程度上看，具身學習環(huán)境也固化了學習者的認知結(jié)構(gòu)，兩個班級的學生進入新的學習環(huán)境后都出現(xiàn)了難以適應(yīng)的情況，總體而言，高年級比低年級學習者在認知上的調(diào)整更快，且接受程度更好。在物質(zhì)環(huán)境和非物質(zhì)環(huán)境雙層次交互的影響下，能幫助學生進入角色環(huán)境，但這種雙重交互需要在學習者的認知范圍以內(nèi)，一旦超過學習者認知范圍或者能力范圍，強具身環(huán)境會在一定程度上打亂學生的學習環(huán)節(jié)和學習步驟，造成認知負擔和認知障礙，影響最終的成果。

四、結(jié)語

具身認知給人們提供了一個全新的認知理論，即認知存在于大腦中，大腦存在于身體中，身體存在于環(huán)境中，而無論是身體還是認知，具身學習環(huán)境的構(gòu)建都要考慮角色體驗的優(yōu)化程度，對人友好的學習環(huán)境才是學習過程要求且追求的學習環(huán)境。一個良好的具身學習環(huán)境包括物質(zhì)和非物質(zhì)兩個層面，學習空間、學習內(nèi)容、學習角色三個要素，具有雙重交互、動態(tài)輔助、虛擬沉浸三個特征，學習環(huán)境內(nèi)部的各個組成部分相互聯(lián)系，相互作用，相互共生。在這種學習環(huán)境中，對于物質(zhì)環(huán)境、課程資源建設(shè)等提出了較高的要求。同時，教師在其中也承擔著重要的教學分析、教學決策、教學管理等工作，對其個人的素養(yǎng)和專業(yè)技能也提出了較高的要求。這也給教學系統(tǒng)設(shè)計提供了新的思路和方向，本研究在具身認知的理論核心中把環(huán)境作為一個重要要素進行設(shè)計，旨在幫助教學系統(tǒng)中的設(shè)計者，可以參照具身認知理論來構(gòu)建一個良好的具身學習環(huán)境。