具身认知在中职数学活力课堂中的应用研究

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　　摘要：具身认知是诠释个体如何获取知识的一种新视角。具身认知理论认为身体在认知过程中发挥着关键作用。文章分析了具身认知理论与中职数学活力课堂之间的联系，研究了应用具身认知构建中职数学活力课堂的策略与途径。
　　关键词：中职数学;具身认知;活力课堂
　　 中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2019）07C/08C-0038-04
　　中职数学课堂沉闷乏味、缺少活力，固然有学生基础先天不足的因素，但教师理念滞后、未根据学生数学基础与学习经验采取适当的教学方法，才是根本原因。具身认知理论认为身体在认知过程中发挥着关键作用，认知是学生身体与环境互动的整体活动。这一理论适用于擅长身体动作的中职学生的数学学习。应用具身认知可以激发中职学生的学习兴趣，促进学生理解性与创新性学习，因而是构建中职数学活力课堂的一种有效策略。
　　一、具身认知与中职数学活力课堂的联系
　　（一）具身认知的涵义
　　具身认知（embodied cognition）是继信息加工理论、联结主义等认知理论之后诠释个体如何获取知识的一种新视角。具身认知理论的中心含义是指身体在认知过程中发挥着关键作用，认知是通过身体的体验及其活动方式而形成的。具身认知反对过去理论忽视、摒弃认知者身体、经验、所处环境在认知过程中的作用，只认为认知活动是抽象、理性的智力操作，身体仅为刺激的感受器和行为的效应器。具身认知理论认为个体的认知是被身体及其活动方式塑造出来的，身体在认知的塑造中赋以了一种枢轴的作用和决定性的意义。经验源于身体，知觉是身体与环境相互作用的产物。杜威“从做中学”以及洛克、卢梭“儿童身体力行”的教育思想都体现了具身认知理论。杜威指出，把经验和理性截然分开是错误的，一切理性思维都是以身体经验为基础的。杜威的“从做中学”要求学生身体力行、亲身经历和体验隐藏于知识背后的奥秘，充分体现了他对身体的青睐，他相信一切学习和思维都始于身体经验。
　　（二）中职数学活力课堂的涵义
　　中职数学活力课堂是以建构主义等理论为基础，创设以学生为中心的学习环境，有机综合运用自主学习、合作探究等多种教学方法，实现多向交互、多元生成，促进学生深度学习，并以此激发师生的生命活力的一种创新教学模式。师生的生命活力，主要体现在学生主体地位的确认、兴趣情感的激发、思维智慧的升华、创新精神的彰显，以及教师职业情怀的形成、品格魅力的彰显、教学能力的提升、人生价值的实现。
　　（三）应用具身认知可以激发中职数学课堂教学活力
　　中职学生早已习惯了在数学学习中被动灌输的教学方式，失去了基于包括头脑在内的身体所经历的实践经验在自己的数学思维和知识建构过程中应有的作用，学生在教学过程中缺乏身心一体、心智一体的“边缘性参与”，不能激发基于身体经验的认知潜能，造成中职数学课堂教学沉闷低效、缺乏活力。因此，具身认知对于促进学生深度学习、激发课堂师生生命活力，具有十分重要的意义。
　　1.具身认知突出了学生学习的主体地位。现有中职数学教学过程中，学生总是被动地接受知识，教师只需把事先准备好的知识灌输给学生，而后学生经过机械的练习加以强化即可。这样的教学方式忽视了学生理性的存在，学生的主体作用得不到发挥，学生的学习只能是浅层性学习。具身认知认为人的认知是身体与外部环境相互作用的结果，而认知的获得可以影响个体与环境的相互作用。因此，应用具身认知，中职数学课堂教学中学生身心一体参与认知活动，學生学习的积极性得到充分调动，学生的主体地位得到充分充分体现。
　　2.具身认知可以促进多向交互、多元生成，激发课堂活力。应用具身认知，中职数学课堂教学中的教师角色发生了根本性转变，教师从灌输者变成了引导者、帮助者、协作者，教师必须时刻注意观察和倾听，留神学生在合作探究学习过程中的讨论和生成，关心学生的需要，帮助他们切实解决难题。与此同时，学生的角色也发生了根本性转变，他们成为了学习的主体，在教师创设的学习情境中，通过具身学习，在做中学，让身体与环境发生相互作用，形成身体经验，促进有效认知。学生在合作探究的学习过程中课堂氛围是民主和谐的，学生们在目标驱动下学习心情是紧张有序的、积极向上的。在尊重学生主体地位的具身学习过程中，由于教与学角色的合理回归，师生之间的关系变得更为融洽，师生之间的情感、认知、活动持续交互，师生的教学活力得到极大的激发，学生在全身心投入学习中收获成果，教师在全程指导协作下教学目标有效达成时收获成就感。
　　3.具身认知可以促进深度学习。应用具身认知，学生的身体及其活动方式影响了他们的认知，塑造了思维、判断、态度和情绪，而认知和情绪等心智过程也影响了身体，这种身体与心智过程的双向互动作用有利于学生形成良好的学习品质与学习能力，有利于促进学生深度学习。例如在中职数学教学中，我们常常发现学生的数学概念建立起来似乎很容易，然而在运用到问题解决的时候就产生了困惑，这是困扰中职数学教学的一个常见问题。究其原因，学生在建立数学概念时由于没有运用身体经验进行意义建构，这种概念的形成是“离身”的，是没有扎根的，是未能经历和体验隐藏于知识背后的奥秘的，从而没有掌握概念的真谛，导致难以运用解决问题。应用具身认知，教师在教学过程中应当充分让学生的大脑、身体与环境发生相互作用，促进学生的经验参与，加深对概念的深入理解和深层建构，进而能灵活运用其解决不同情境中的问题，实现深度学习。
　　二、应用具身认知构建中职数学活力课堂的策略
　　（一）遵循根植原则
　　具身认知理论认为，学习过程不是脱离情境、孤立于大脑的抽象符号运算，而是发生于一定文化环境中，并且受到情境因素的制约。具身认知主张把心智根植于身体，把身体根植于环境，从身体与环境互动的视角看待学习，这就是具身认知的根植原则。因此，在中职数学课堂教学中，坚持根植原则，就是要科学创设学习情境，让学生在这样的情境中开展实践，使身体的经验在情境的展开中得以积累，在这样的情境中体验到身体的意志和归属、认知的快乐，其情感与心智获得成长，生命活力得到绽放。 　　（二）具身与离身相统一
　　基于具身认知的学习路径为：由具身为起源，经由内在表征达到高级阶段，到了高级阶段，神经系统为认知提供了一个非实时的环境，认知主体不再非要处于实时的环境中，因此认知是一个“具身——离身”相统一的过程，这也表明了身心一体化的认知属性。因此，中职数学教学中，坚持具身与离身相统一，就是既要设计学生通过身体作用于环境中的实践这样的学习活动，又要及时让学生在非实时的环境中进行抽象思维，使其有效获得知识意义的建构，以此促进学生对数学知识本质的理解与应用，实现深度学习。
　　（三）认知与工具、技术相结合
　　研究表明，通过操纵外在于大脑的工具经历概念转变工具会影响我们的认知，这种影响是通过我们发展操作工具技能时不断增强的适应性体验而起作用。也就是说，学习者应当与各种物质的、认知的工具或技术以最优的方式结合而促进学习。通过工具发展了我们控制和解释世界的能力，而当工具消失时，它潜在的结构和隐含的功能会变得透明。我们使用技术拓展了自己的知觉运动和认知能力，通过技术的中介结构，我们内化了与世界交互的身体和思维习惯。因此，在中职数学教学中，我们要加强研究运用什么样的工具与技术可以帮助学生开展具身认知，使学生一方面通过与工具及技术结合来降低对知识的抽象度及获得难度，另一方面当工具及技术消失后，其潜在的结构和隐含的功能会使学生的认知变得清晰透明。通过将认知与工具及技术进行结合，如空间几何中的立体模型、解析几何中的几何画板软件等，能使隐蔽的数学问题直观化、可视化，学生能深入理解隐藏在数学知识背后的奥秘，从而在体验成功的快乐和喜悦中，实现智慧的升华与生命活力的迸发。
　　三、应用具身认知构建中职数学活力课堂的途径
　　（一）将认知置于问题情境中
　　具身认知的根植原则强调了认知的情境性，即认知是学生身体与环境交互作用的产物。中职数学教学中，学生对相关数学知识的认知水平如何，与其所在的环境密切相关。中职数学课堂上的这种教学环境常常是教师创设的问题情境，因为问题情境能贴近学生的生活，易于激发他们的认知兴趣，激活学生已有的知识与经验，促进其对新知识的理解与应用。
　　例如，建筑专业学生在学习直线与平面垂直的定义时，改变传统的教师通过讲解、演示直接给出直线与平面垂直的定义，而是通过创设问题情境，将认知问题置于情境中，使学生在亲身体验与思考交流的过程中发现直线与平面垂直的本质。具体问题情境如下：一是让学生观察建筑物的墙角线与地面之间的位置关系;二是借助建筑制图CAD，演示建筑上线面垂直的实例;三是让学生将书打开竖放在桌面上，引导学生观察书脊和各页与桌面的交线有什么位置关系。学生通过观察、思考、讨论，回答以上情境中的问题，接着教师要求各小组学生经过研究讨论后给出直线与平面垂直的定义并上传教学平台，师生对各小组给出的定义逐一进行点评，教师最后归纳出直线与平面垂直的定义。
　　（二）从做中学
　　从做中学源于杜威的“教学做合一”基本教学原则，是指从活动中学、从经验中学，它使得学校里知识的获得与生活过程中的获得联系起来。具身认知认为学习是发生于身体作用于环境的实践活动，因此，从做中学是具身认知的典型形式，是构建中职数学活力课堂的基本途径。具身认知视域下的“做”并不囿于学生的生活实践，还应包括基于动手、动脑的数学实验和探究活动，强调在动手做的学习过程中让学生建构数学知识意义和认知图式。从做中学主要有兩种方式，一是DIY，即“do it by yourself”，指在教师创设的教学情境中，学生借助于工具，运用一定的技术，通过动手学习，会通过动作形成脑联结和知识。二是DIC，即“do it by compute”，指通过操作计算机应用软件拓展自己的知觉运动和认知能力，学生通过与工具及技术的结合使学生产生具身经验，从而积极参与到意义建构的过程中来。
　　例如，在学习中职数学抛物线标准方程时，教师可以让学生用三角板、细绳、图钉、铅笔等工具按其定义画图，当这些工具撤除后，其潜在的知识信息、结构要素会在学生头脑中保留下来，并且使学生对抛物线概念的内涵十分清晰透明，从而帮助学生有效地建构了相关知识，这便是所谓的DIY。此外，如果教师让学生利用计算机操纵几何画板软件，在绘制各种不同抛物线的过程中，通过几何画板软件技术这一中介结构，使学生内化了抛物线概念并逐步形成了数学思维习惯，这就是所谓的DIC。
　　（三）运用概念隐喻机制
　　具身认知发展了概念隐喻理论，亦称为认知隐喻理论（Cognitive metaphor theory）。隐喻的本质是人们利用熟悉、具体的经验去构造陌生、抽象的概念，概念隐喻就是从一个具体的概念域向一个抽象的概念域的系统映射。这里的映射受我们的日常经验尤其是身体经验的支配，而不是随意的、主观的。数学概念是数学知识体系的“细胞”，正确理解和运用数学概念是学生学好数学的前提。与任何类型的教育一样，数学概念教学在中职数学教学中具有十分重要的地位与作用。然而由于数学概念的抽象性，中职学生认知水平的局限性，教学方法的不恰当性，常常使数学概念成为教学的难点，他们的畏难情绪与分化现象往往始于对数学概念的认知。概念的抽象性、学生认知水平的局限性属于客观因素，而教学方法的选择却具有主观性。运用恰当的教学方法，可以降低数学概念的抽象性、贴近学生的经验、引起学生思维情感的共鸣，对于学生理解与应用概念具有很大的促进作用，势必能提升中职数学课堂的活力。因此，运用基于具身认知理论的概念隐喻机制，是有效突破数学概念教学难点、构建中职数学活力课堂的重要途径。
　　运用概念隐喻机制进行教学设计要把握好以下几点：一是确定数学概念的目标域并分析目标域中的各个对象;二是寻找学生已有认知结构中能与目标域产生映射的本源域，并分析学生对于本源域中各个对象的理解的正确性;三是对学生认知结构中原有的不准确理解进行修正，并引导学生在本源域和目标域之间建立映射，实现对新知的理解与融合。 　　例如，学生在认知椭圆概念时，目标域是椭圆的概念，目标域中的对象是动点到两个定点之间的距离之和为定值、动点到两个定点之间的距离和大于两定点之间距离、椭圆的标准方程。本源域涉及的知识有圆的概念、三角形三边之间的关系、圆的标准方程，与目标域中的“动点到两个定点之间的距离的和为定值”对应的本源域中的对象为“动点到定点之间的距离为定值”，与目标域中的“动点到两个定点之间的距离和大于两定点之间距离”对应的本源域中的对象为“三角形的任意两边之和大于第三边”，与目标域中的 “椭圆的标准方程”对应的本源域中的对象为“圆的标准方程”。学生虽然已经学过了本源域中圆及三角形边之间关系等知识，但由于其认知水平的局限性，学生对这些知识的理解仍然有不准确之处，对于圆的概念的理解，学生不能用运动、变化的思维方式理解方程中动点坐标所满足的关系，对圆（曲线）与方程之间所满足的关系认识不清，对构成三角形的三条边应满足的必要条件仍有模糊。教师在教学之前，应该清楚把握学生的这些认知问题，以便在实际教学时，首先对不准确理解进行修正从而完善本源域，对于修正这一环节，可以采用练习展示的方式，让学生暴露错误的理解偏向，并及时进行纠正。在学生确定了椭圆概念的本源域与目标域以及各自的对象，修正了自己已有认知结构中的不准确理解之后，教师引导学生在本源域与目标域之间建立关系（映射），促进学生用已有的知识理解椭圆的概念。关于椭圆动点应满足的条件关系，可从圆入手，让学生将一端固定，另一端自由且保持拉直的绳子在平面上旋转一周形成圆，然后将另一端也固定在不同的固定点，绷紧后形成的三角形异于两固定点的顶点运动一周后形成椭圆。由此引导学生建立这样的对应关系：椭圆是由圆演变而来的，圆只有一个中心，而椭圆有两个中心;圆到一个定点的距离为常数，而椭圆则演变为到两个定点的距离之和是常数。目标域中“动点到两个定点之间的距离和大于两定点之间距离”说明了椭圆形成的条件，与本源域中学生已有的知识“三角形的任意两边之和大于第三边”亦即“两边之和小于第三边的三角形是不存在的”相对应。椭圆的标准方程中具有两坐标变量的平方项，这与圆的标准方程中也具有两坐标变量的平方项是相对应的，同时两者也有不同之处，即二者的平方项系数不相等。这里我们运用了概念隐喻理论，在教师的引导下，学生通过自己的认知经验与方式，将原有认知结构中已有的关于圆及其标准方程等知识（本源域），映射到了椭圆及其标准方程的认知中（目标域），从而使学生利用熟悉、具体的经验构造了陌生、抽象的概念。学生在这样的学习中，将新知学习扎根于已有知识和经验中，既有效降低了新知学习的难度，增强了新舊知识间的联系，同时，由于学生主动、自觉地参与知识建构的全过程，所以激发了学习兴趣、充满了生命活力。
　　责任编辑：冯志军
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