基于具身认知促进课堂深度学习的实践与思考*——以人教版“曲线运动”教学为例

□任虎虎

（江苏省太仓高级中学，江苏太仓 215411）

教育部长陈宝生指出：“深化基础教育人才培养模式改革，掀起‘课堂革命’，努力培养学生的创新精神和实践能力.”陈部长的话掀起了一股“课堂革命”的热潮，从课堂的战略地位出发，确定课堂教学改革是教育改革的核心.课堂是人才培养的主渠道，在某种程度上说，课堂模式基本决定人才培养模式.

不久前，有幸参加江苏省天一中学的“聚焦课堂 生长课堂”研讨活动，聆听了两位教师有关“曲线运动”的同课异构，深有感触，笔者将所看所学所思进行“异构重组”和改进，并进行了实践尝试，现与各位同仁一起分享.

一、具身认知和深度学习的内涵

（一）具身认知的内涵

基于对身心二元论的批判和反思，引发了将主体身体体验纳入认知过程的身心一元论的第二代认知科学产生，即具身认知.“第二代认知科学”的概念源自美国知名认知语言学家拉考夫（G.Lakoff）和约翰森（M.Johnson）的经典著作《肉身的哲学：具身心智及其对西方思想的挑战》.传统认知认为学习过程仅是在大脑内进行的，有人称这种学习为“脖子以上的学习”，而具身认知认为学习是全身心参与的过程，新知识是心智、身体和环境三者相互作用的结果，具身学习具有涉身性、体验性和情景性三大主要特征.

（二）课堂深度学习的内涵

深度学习被视为落实学科核心素养的必然路径，有学者指出，深度学习是一种基于理解的学习，积极主动地、批判性地学习新的知识和思想，并将它们融入原有的认知结构中，且能将已有的知识迁移到新的情境中的一种学习.还有学者认为深度学习就是指在教师引领下，学生围绕着具有挑战性的学习主题，全身心积极参与、体验成功、获得发展的有意义的学习过程.[1]

课堂深度学习是对课堂上学生的学习状态、学习过程以及学习结果的一种质性描述.强调学习者认知、情感、态度的高投入性、学习过程的沉浸性，[2]不仅要了解和记忆事实性的知识，还要在此基础上深入知识发生的过程；强调学习者能够在众多知识与思想间建立关联，把握学科的核心思想、意义与本质,并灵活迁移应用解决实际问题.[3]

二、基于具身认知促进课堂深度学习的有效途径

身体作为学习的起点，是主体获取新知的“高速公路”，所以在教学过程中应将交互的具身体验和各种感知觉作为一个重要维度纳入其中，促进学生课堂上深度学习核心知识，发展核心概念.

（一）贯彻具身认知的基本理念促进学生体验性学习

只是依靠“言传”的方式有时很难帮助学生深刻把握核心知识，需要基于具身认知的“身学”，让学生亲身交互的深度体验问题情景，从而引导学生从中发现问题，激发深度思考.

案例1：教学引入环节设置“飞镖比赛”的小游戏.如图1所示，在教室前面固定一飞镖盘，班级两名自告奋勇的同学每人3只飞镖进行比赛，老师在旁边将飞镖的运动过程利用苹果手机视频的“慢动作”功能进行拍摄.然后将

视频通过投屏功能进行播放，让学生观察飞镖的运动轨迹.

图1

设计意图：通过游戏比赛增加教学的趣味性和情境性，慢动作播放视频让学生发现问题.

案例2：在探究曲线运动速度方向时，通常采用砂轮打磨工件进行说明，但是观察到的是“一簇火星”，这是由于工件与砂轮接触的是面，而不是点.可以用“留迹法”通过学生分组实验具身感知曲线运动的速度方向.在一木板背面固定一小电动机和电池盒，连接开关，构成如图2所示电路.如图3，在木板正面固定一张白纸，在电动机转轴上固定可随转轴一起转动的塑料钩，在钩子的末端凹槽可放入一塑料小球，将塑料小球蘸上墨汁后放在凹槽中，按下开关（手不松开），塑料钩和和塑料球一起转动起来，在纸上留下黑色墨迹，松手后电路断开，塑料钩立即停止转动，小球由于惯性飞出，在白纸上留下一条直线轨迹，可以多次实验.将小球离开轨道的点和圆心连接，即半径，用量角器量出轨迹直线与半径的夹角，发现在实验误差范围内为90°角.

图2

图3

设计意图：通过学生分组实验，让学生亲自感知，利用“留迹法”和量角器相结合定量探究曲线运动的速度方向.

（二）明晰高阶思维的教学目标促进学生理解性学习

高阶思维是发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，它在教学目标分类中表现为分析、综合、评价和创造，主要包括创新能力、问题解决能力、决策力和批判性思维能力.[4]在教学中应确立发展学生高阶思维的教学目标，通过具身学习内化思维方法，深度理解知识的内涵.

案例3：在帮助学生内化“化曲为直”物理思想方法教学中，设置让学生进行真实体验的情境，如图4，将气垫导轨放在桌面上并调平，进行红蜡块实验，在后面放置一块大的有机玻璃板.打开气源，将红蜡块由玻璃管底部释放，第一次让一名学生向右轻推玻璃管，另一名同学用黑色记号笔在玻璃背面每隔一定时间记录红蜡块的位置，记录7、8个点，并进行连线，然后在玻璃板后面放置一块同样大小的白色KT板，便于学生观察轨迹；第二次将玻璃管底座用一细线通过右端的定滑轮与一钩码相连，一学生释放钩码，另一名同学用黑色记号笔在玻璃背面每隔一定时间记录红蜡块的位置，记录7、8个点，并进行连线，如图5所示.两次实验发现两个互相垂直的匀速直线运动合成的结果仍为匀速直线运动，一个匀速直线运动和另一个垂直的匀变速直线运动合成为曲线运动，那么现在要研究一个曲线运动就很容易想到可以将其分解为两个方向的直线运动进行研究.

图4

图5

设计意图：先创设实验情境体验两个直线运动可以合成为曲线运动，借助运动的合成与分解互逆的思想，让学生理解“化曲为直”的物理思想方法.

（三）追寻新旧知识的内在关联促进学生整合性学习

为促进学生深度学习，所学知识要有充分的广度、充分的深度和充分的关联度，也就是需要建立新旧知识间的内在逻辑关联、意义关联和文化关联，进行整合性的学习，发展认知网络.[5]

案例4：在理论探究曲线运动速度方向时，利用平均速度的定义和数学极限思想.如图6所示，A位置到B位置的平均速度可以表示为Δx/Δt，方向为A到B，当时间Δt缩小时，B位置向A逐渐靠近，当Δt趋近0时，瞬时速度方向将沿A点的切线方向，教学过程中可以用几何画板进行动态演示.

图6

设计意图：基于平均速度的定义这一“旧知识”，借助极限的数学思想和几何画板实现思维可视化，批判性的理解曲线运动的速度方向.

（四）营造和谐平等的对话氛围促进学生交互性学习

课堂是学生和老师间的“对话场”，通过营造和谐平等的对话氛围让师生、生生间深度对话，促进思维碰撞来诊断学生的思维发展层次，适时进行引导，以进行交互性学习达到深度学习层次.

案例5：在研究物体做曲线运动的条件时，通过对话驱动和活动体验帮助学生把握问题本质.

师：前面已经得出了曲线运动的速度方向，同学们对于曲线运动还有什么想知道的？生：物体在什么条件下才会做曲线运动？师：回顾一下物体做直线运动的条件是什么？

生：合外力与速度方向同向时做加速直线运动，合外力与速度方向反向时做减速直线运动.

师：物体做曲线运动呢？

利用所给的器材进行分组实验探究.

如图7所示，实验器材：一个浅的方形盘子，一个“滑滑梯”塑料模型，一块磁铁和一个钢球，一个水平仪，一张白纸，墨汁.

利用水平仪将盘子调平，先不放入磁铁，从“滑滑梯”顶端释放蘸了墨汁的小钢球，发现在白纸上运动轨迹为直线.在“滑滑梯”下面左侧某位置放入磁铁，继续释放蘸了墨汁的小钢球，发现向左偏转做曲线运动，在“滑滑梯”下面右侧某位置放入磁铁，发现小钢球向右偏转做曲线运动.

图7

设计意图：通过具身观察和归纳总结，得出物体做曲线运动的条件，以及合外力与曲线轨迹的位置关系.

（五）创设任务导向的真实情景促进学生迁移性学习

深度学习需要将知识情境化、情境问题化、问题任务化、任务活动化.[6]创设有挑战性的学习任务和真实情境让学生应用所学知识进行迁移解决，同时在问题解决中学习新知识，这是深度学习持续发生的保障，也能让教学落在学生的“最近发展区”内.

案例6：在理解曲线运动的速度方向后，让学生观看体育项目——链球运动比赛视频，设置挑战性学习任务：如图8所示为链球运动的俯视图，现链球逆时针转动，为了有效得分，链球应在图中哪个区域内释放？请在图中画出.

设计意图：通过创设链球运动这一真实情境联结学生的已有经验，帮助学生灵活迁移应用所学知识解决实际问题.

图8

（六）注重及时反馈的持续评价促进学生反思性学习

课堂上应及时地设置一些小问题让学生解决，了解学生的思维发展情况，进行评价反馈.指向课堂深度学习的评价应该注重“质性”评价，注重反映学生的思维过程和思维品质，以便教师适时地调整自己的教学路径和节奏，引导学生对学习的内容和学习过程进行自我反思.

案例7：如图9所示，红蜡块竖直向上以v0做匀速直线运动，同时玻璃管水平向右以v1做匀速直线运动；如图10所示，红蜡块竖直向上以v0做匀速直线运动，同时玻璃管水平向右以加速度a做匀加速直线运动.若t时刻红蜡块运动到P点，求出各自OP的位移和P点的速度？

图9

图10

设计意图：通过这个抽象和综合问题的解决，一方面可以了解学生的思维发展层次，另一方面可以了解学生对“化曲为直”思想的掌握情况，决定接下来是否需要进一步的跟进.同时也为后面平抛运动的学习打好基础.

三、结语

具身认知深刻地反映了杜威的“做中学”教育思想，通过对“曲线运动”的具身化教学研究，发现从具身认知理念出发进行课堂教学设计和教学实践一方面能很好地激发学生的学习主动性，实现“全身心”学习，唤醒学生的主体意识；[7]另一方面能链接学生的生活经验，优化学习路径,促进学生从感性认识上升到理性认识，从“浅表学习”走向深度学习.□◢