基于具身認(rèn)知理論構(gòu)筑生物學(xué)概念的教學(xué)實(shí)踐

摘 要：具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)感官經(jīng)驗(yàn)的重要性以及感官的解放和回歸，有利于將學(xué)生從課堂的被動(dòng)地位中解放出來，讓其主動(dòng)體驗(yàn)學(xué)習(xí)的過程。本文立足于具身認(rèn)知理論，創(chuàng)設(shè)具身情境，引導(dǎo)學(xué)生通過一系列實(shí)踐體驗(yàn)來獲得具身認(rèn)知，進(jìn)而更好地掌握生物學(xué)知識(shí)并指導(dǎo)生產(chǎn)生活。

關(guān)鍵詞：具身認(rèn)知理論；生物學(xué)概念；蒸騰作用

文章編號(hào)：1003-7586（2024）06-0011-03 中圖分類號(hào)：G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

具身認(rèn)知理論認(rèn)為，認(rèn)知是基于身體，通過各種感知和運(yùn)動(dòng)經(jīng)驗(yàn)所獲得的復(fù)雜體驗(yàn)，身體是認(rèn)知的載體，也是與世界互動(dòng)和溝通的媒介。^［1］具身認(rèn)知理論應(yīng)讓教育者關(guān)注到感官經(jīng)驗(yàn)對(duì)于教學(xué)的重要性，通過感官的解放和回歸，將學(xué)生從課堂的被動(dòng)地位中解放出來，讓其主動(dòng)體驗(yàn)學(xué)習(xí)。學(xué)生通過身體感官獲得經(jīng)驗(yàn)，參與感官越多，獲得的信息就越豐富，與環(huán)境互動(dòng)越多，掌握的知識(shí)就越扎實(shí)。

“綠色植物與生物圈的水循環(huán)”一節(jié)是蘇科版義務(wù)教育教科書《生物學(xué)·八年級(jí)·上冊(cè)》（以下簡稱“教材”）第六單元中的內(nèi)容。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠描述綠色植物的蒸騰作用及綠色植物對(duì)生物圈水循環(huán)過程的重要作用。對(duì)于“蒸騰作用”這一概念，大多數(shù)教師會(huì)以直接講授的形式進(jìn)行教學(xué)，但是過程中缺少學(xué)生的參與和討論，導(dǎo)致學(xué)生的記憶并不深刻，教學(xué)效果并不理想。具身認(rèn)知理論認(rèn)為，認(rèn)知、身體和環(huán)境是一體的，對(duì)于改變學(xué)生“離身”的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式有重要的指導(dǎo)意義，為一線教學(xué)提供了新的啟示。^［2］

1 基于具身認(rèn)知理論的教學(xué)設(shè)計(jì)思路：關(guān)注概念構(gòu)建的關(guān)鍵點(diǎn)

蒸騰作用是指植物體內(nèi)的水分以氣態(tài)形式散發(fā)到植物體外的過程，但學(xué)生對(duì)這一概念的理解并不深入。針對(duì)這一概念的學(xué)習(xí)有幾個(gè)需要關(guān)注的關(guān)鍵點(diǎn)：①水蒸氣從葉片中散發(fā)的過程不可見，需要讓學(xué)生體會(huì)水分從植物體內(nèi)散發(fā)到體外的過程。②如何讓學(xué)生觀察到葉片中與蒸騰作用相關(guān)的生理結(jié)構(gòu)？③葉片中氣孔開閉的原理是什么？這些問題實(shí)際上都可以通過基于具身認(rèn)識(shí)的活動(dòng)設(shè)計(jì)幫助學(xué)生理解。因此，教師在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注重學(xué)生體會(huì)、觀察和參與學(xué)習(xí)的過程，將學(xué)生從封閉、單一且離身化的“灌輸式學(xué)習(xí)”中解放出來，把課程內(nèi)容轉(zhuǎn)移到學(xué)生感官和其所處環(huán)境的對(duì)話與活動(dòng)中。

2 具身認(rèn)知理論下的課程實(shí)踐過程：體會(huì)概念構(gòu)建的動(dòng)態(tài)生成

八年級(jí)學(xué)生具有相對(duì)較強(qiáng)的理解抽象概念和動(dòng)手實(shí)踐能力，但其對(duì)于植物的蒸騰作用這一知識(shí)點(diǎn)相對(duì)陌生，對(duì)于產(chǎn)生蒸騰作用的原因也缺乏認(rèn)知。本節(jié)課基于具身認(rèn)知理論，選取貼近生活的真實(shí)情境，通過對(duì)多組實(shí)驗(yàn)的觀察和現(xiàn)象歸因，引導(dǎo)學(xué)生探究活動(dòng)，構(gòu)建具象化模型，進(jìn)而幫助學(xué)生構(gòu)建核心概念。

2.1 具身情境：引入“蒸騰作用”概念

在具身認(rèn)知理論的指導(dǎo)下，教師通過實(shí)驗(yàn)裝置展現(xiàn)蒸騰作用的現(xiàn)象，從而引導(dǎo)學(xué)生形成真實(shí)的、有實(shí)感的認(rèn)知。

課前教師搭建“植物拔河比賽”裝置（見圖1）。將同種植物的枝段置于試管中，內(nèi)部裝有清水，并用導(dǎo)管和乳膠管連接兩根試管，且密封整個(gè)裝置（見圖2）。乳膠管兩端用止水夾固定，中段注入少量碘液，并將此裝置放于陽光下。學(xué)生在課堂導(dǎo)入階段先觀察裝置結(jié)構(gòu)，當(dāng)教師同時(shí)打開兩端的止水夾，觀察碘液發(fā)生的移動(dòng)。學(xué)生根據(jù)出現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論：葉片多的植物產(chǎn)生的“拉力”更大。

學(xué)生通過對(duì)“植物拔河實(shí)驗(yàn)”的觀察，初步體會(huì)葉片數(shù)量對(duì)植物生存的意義。該實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，為蒸騰作用的學(xué)習(xí)作鋪墊。

2.2 具身認(rèn)知：構(gòu)筑“蒸騰作用”概念

學(xué)生對(duì)“蒸騰作用”這一概念的理解需要把握“植物葉片”“氣體狀態(tài)”“植物內(nèi)外”等關(guān)鍵詞。因此筆者對(duì)教材中的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，準(zhǔn)備了四組實(shí)驗(yàn)裝置（見圖3），實(shí)驗(yàn)過程如下：首先選取容量相同的四個(gè)錐形瓶，分別標(biāo)記為A、B、C、D，選取三枝粗細(xì)相近的同種植物枝條，去掉其中一枝的葉片，分別插入裝水的錐形瓶中，并保持液面高度相同，加入少量食用油后在瓶上標(biāo)記初始液面的高度。再將兩個(gè)枝條（一個(gè)有葉片，一個(gè)沒有葉片）露出瓶外的部分用塑料袋罩住，袋口扎緊（A裝置：無植物，套袋；B裝置：有植物，套袋；C裝置：有植物，不套袋；D裝置：無葉片的植物，套袋）。最后將四組實(shí)驗(yàn)裝置放在陽光下持續(xù)2～3 h。

在蒸騰作用概念的教學(xué)過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生找出符合單一變量原則、能形成對(duì)照的實(shí)驗(yàn)組合，并分別觀察每組實(shí)驗(yàn)的不同現(xiàn)象。學(xué)生會(huì)自然地想到：每組實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的不同是由于單一變量造成的。于是，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與單一變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系得出結(jié)論（見表1）。

學(xué)生通過對(duì)四組對(duì)照實(shí)驗(yàn)的觀察和結(jié)果分析，體會(huì)植物的蒸騰作用并構(gòu)建蒸騰作用的概念。

2.3 具身體驗(yàn)：尋找植物中的“孔洞”

葉片上的氣孔是微觀結(jié)構(gòu)，在實(shí)際操作中學(xué)生可以對(duì)植物結(jié)構(gòu)進(jìn)行探索和觀察，并通過具身的體驗(yàn)進(jìn)一步思考。

學(xué)生將葉片浸入熱水，觀察到葉片的上、下表皮產(chǎn)生許多小氣泡，并且下表皮產(chǎn)生的氣泡數(shù)量明顯多于上表皮。學(xué)生認(rèn)為產(chǎn)生氣泡的原因是由于葉片表面存在許多小孔，但對(duì)于上下表皮氣泡數(shù)量上的差異仍存在疑惑。為了觀察到小孔的結(jié)構(gòu)，學(xué)生在教師指導(dǎo)下利用鴨跖草、吊竹梅等植物的葉片制作上下表皮臨時(shí)裝片，嘗試找到表皮上的孔洞，過程中教師將學(xué)生觀察到的顯微畫面通過多媒體實(shí)時(shí)呈現(xiàn)出來。以上教學(xué)環(huán)節(jié)讓學(xué)生通過具身體驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)照片中孔洞的位置并關(guān)注形態(tài)特征，進(jìn)而了解氣孔的結(jié)構(gòu)組成和功能。

學(xué)生通過對(duì)熱水實(shí)驗(yàn)的觀察，具身體會(huì)葉片氣孔的存在；通過對(duì)鴨跖草等植物葉下表皮臨時(shí)裝片的制作，具身體會(huì)尋找氣孔的過程；通過對(duì)不同植物葉片下表皮臨時(shí)裝片的圖像分析，獲得具身認(rèn)知，認(rèn)同植物體中氣孔存在的普遍性（見圖4）。

2.4 具身模型：揭秘氣孔開閉的原理

當(dāng)學(xué)生在顯微鏡下觀察到氣孔的結(jié)構(gòu)，自然產(chǎn)生疑問：“為什么氣孔具有這樣的結(jié)構(gòu)？該結(jié)構(gòu)有什么功能？”教師引導(dǎo)學(xué)生通過具身認(rèn)知的過程，用觸摸的方式親身感受鴨跖草葉片在不同濃度溶液中發(fā)生的變化，并結(jié)合宏觀和微觀層面觀察到的現(xiàn)象，得出有意義的結(jié)論。

教師展示鴨跖草下表皮臨時(shí)裝片在不同滲透壓溶液中的氣孔狀態(tài)，引導(dǎo)學(xué)生分析氣孔開閉的原因。讓學(xué)生用手感受鴨跖草浸泡在不同濃度溶液中的生理狀態(tài)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)在高滲溶液中的鴨跖草變軟，清水中的鴨跖草硬挺，聯(lián)想七年級(jí)的知識(shí)點(diǎn)“細(xì)胞的吸水和失水”，學(xué)生推斷在清水中葉片細(xì)胞通過吸水導(dǎo)致氣孔張開，在高滲溶液中植物細(xì)胞失水導(dǎo)致氣孔關(guān)閉。教師展示構(gòu)成氣孔的保衛(wèi)細(xì)胞結(jié)構(gòu)，學(xué)生觀察到保衛(wèi)細(xì)胞的細(xì)胞壁兩側(cè)厚度不同，內(nèi)側(cè)細(xì)胞壁較厚。學(xué)生推測(cè)這可能是因?yàn)楸Ｐl(wèi)細(xì)胞在吸水、失水過程中，細(xì)胞形態(tài)發(fā)生的不規(guī)則變化導(dǎo)致氣孔的開閉。

教師選用鴨跖草的莖作為模擬保衛(wèi)細(xì)胞的材料，莖的一側(cè)去皮，中間對(duì)折但不折斷，另外一側(cè)固定。學(xué)生指出模型中分別對(duì)應(yīng)氣孔的各結(jié)構(gòu)，同時(shí)加深對(duì)模型的了解。學(xué)生根據(jù)模型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，將模型材料分別放入清水和濃鹽水中，觀察到氣孔模型在不同溶液中的變化（見圖5、圖6）。學(xué)生通過具身模型的制作和觀察得出結(jié)論：氣孔開閉與保衛(wèi)細(xì)胞的吸水和失水有關(guān)。

學(xué)生通過對(duì)同種植物臨時(shí)裝片進(jìn)行觀察，了解氣孔開閉的狀態(tài)，思考?xì)饪组_閉的原因。教師應(yīng)用科學(xué)的研究方法模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生觀察到保衛(wèi)細(xì)胞的開閉過程，通過模擬裝置的制作，了解模擬實(shí)驗(yàn)的一般操作方法和采用模擬實(shí)驗(yàn)解決問題的方法。

2.5 情境貫穿，學(xué)以致用

教師最后在課堂中給學(xué)生的思維“留白”，鼓勵(lì)學(xué)生走出課堂，在生活中尋找還有哪些植物適合作為觀察葉片氣孔的材料，讓他們?cè)谏钪兄鲃?dòng)尋求問題的答案。對(duì)于影響氣孔開閉的因素，教師沒有局限于水分這一單一因素的影響，而是給學(xué)生留出了猜想和求證的空間。

3 具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下的教學(xué)反思：多元發(fā)展促成長

3.1 知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)生成——概念構(gòu)建層層遞進(jìn)

在具身認(rèn)知理念指導(dǎo)的教學(xué)模式下，教師需要根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和概念層級(jí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。從“植物拔河比賽”的裝置介紹出發(fā)，引發(fā)學(xué)生的直觀感受，后續(xù)在實(shí)驗(yàn)探究中逐步引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)與分析對(duì)照實(shí)驗(yàn)，之后觀察分析顯微鏡下的氣孔結(jié)構(gòu)，最后通過具身模型進(jìn)行科學(xué)探究，依照一定的層次和階段進(jìn)行課程設(shè)計(jì)。^［3］每個(gè)探究活動(dòng)都為學(xué)生深入理解蒸騰作用的概念提供了基礎(chǔ)，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)不僅遵循了學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展規(guī)律，也使得學(xué)生對(duì)于概念的掌握更加牢固和深入。

3.2 基于情境的具身學(xué)習(xí)——學(xué)生主體的體驗(yàn)解放

以具身認(rèn)知理論為核心的課堂應(yīng)注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究中的體驗(yàn)，但講解實(shí)驗(yàn)不等于學(xué)生不參與實(shí)驗(yàn)。教師要充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，給學(xué)生創(chuàng)造參與學(xué)習(xí)過程的機(jī)會(huì)。盡管真實(shí)課堂中的時(shí)間安排較為緊湊，但教師可以提前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料和模型，通過小組合作的方式讓每一位學(xué)生參與課堂體驗(yàn)，分工完成教學(xué)目標(biāo)，提高學(xué)生相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究能力，并在分享中提升科學(xué)表達(dá)能力。

3.3 認(rèn)知與身體的整合——科學(xué)素質(zhì)發(fā)展的路徑

在具身認(rèn)知理論中，知識(shí)的獲得與身體的活動(dòng)是分不開的。在設(shè)計(jì)學(xué)生活動(dòng)的同時(shí)，緊密結(jié)合課堂教學(xué)的目標(biāo)要求，有助于學(xué)生后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)和思維能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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