基于具身认知理论的创客教师实训策略

近年来，创客教育培育学生创新精神与实践能力的育人理念被广为认同，许多学校积极将其引入学校的育人体系之中。创客教育以“创意、整合、实践、分享”等创客精神为指导，主要采用项目学习的方式开展虚实融合的造物学习活动。从本质上来说，它是一种工程教育^[1]，对于其实施者——创客教师而言，他们不仅需要掌握与创客教育相关的理论知识，更需要掌握大量的实践性知识，形成实践能力。可以说，创客教师的实践能力是影响创客教育在学校落地成效的关键，而对其实践能力的培训就变得尤为迫切。但从近年各地开展的创客教育类培训来看，普遍存在理论知识偏多、实践性培训内容不足或培训的实效性偏弱等问题，导致参训者无法通过培训获得直接经验和项目开发的整体认知，实践能力提升缓慢。为解决上述问题，笔者认为参训者需要经历实战培训（以下简称“实训”）过程，才能做到知行合一。这符合具身认知理论“身心一元论”的主旨。因此，笔者在具身认知理论指导下，历经六年不断迭代完善，总结出了创客教师的实训策略。

一、利用具身认知理论指导创客教师实训的必要性

具身认知（embodied cognition）发端于20 世纪80 年代的哲学、心理学、人机交互、认知科学和神经科学等多个学科领域，它是相对于“离身认知”而提出的。传统认知主义认为，认知的本质就是计算，大脑虽然长在身体上，但其功能却不依赖于身体而独立存在^[2]。具身认知则是一种强调身体过程与心智过程同一存在并密切关联的认知，其核心要义包括：认知过程的进行方式和步骤实际上是被身体的物理属性所决定的;认知的内容是由身体提供的;认知、身体、环境是一体的，认知存在于大脑，大脑存在于身体，身体存在于环境。简单来说，具身认知理论认为，人们对世界认知的建立过程植根于身体与周边物理环境的交互之中，从经验到概念等抽象知识的认知过程，都是建立在物理的具身基础之上的^[3]。创客教师的实践能力包括创客技术、创客作品和创客教学。这三种能力都与具身认知密切关联。

首先，从实践活动内容看，创客教育强调在真实项目、真实场域中学习与研究真实问题的解决方法，其学习过程必然要求身体在场，以建立认知主体在符号含义与直接经验层面的统一。同时，创客教育强调的智能造物（即“产品”），具有科学性、技术性和设计性等特征，以工具使用与造物产出进行实践连接，需要眼耳口鼻及身体躯干作为感官与大脑交互，实现外界感知与符号表征的认知同步。

其次，从认知建构过程看，创客实践活动蕴涵了多学科的陈述性知识和程序性知识。有些陈述性知识，如“开源硬件”等概念、“信号传输和干扰”等现象和原理，须通过听看闻摸做等行为进行真实环境感知、体感认知和操作感知，并与操作物（器件、材料、工具和设备）产生互动，经反复刺激形成认知。大量的程序性知识、隐性知识和技能还需要置身于真实的问题情境中，通过师傅点拨示范、观察模仿、动手操作和反复练习等训练才可习得。

最后，从教学转化看，创客教育强调创客精神和创客文化的渗透，强调面向“产品”设计的项目学习，强调造物与开源分享等学习活动。如果创客教师自身缺乏创客实践与学习经历，他是无法想象、难以开展和演绎创客教学工作的，也难以有效指导学生进行项目开发。因此，创客教师需要具身学习创客教学的知识。

由此可见，创客教师实践能力的形成具有“身心一体”“知行合一”的内在需求，与具身认知理论主张的“身心一元论”契合。以具身认知理论指导创客教师实训工作，将有助于消弭创客教育理论与实践的距离。

二、具身认知理论指导下的创客教师实训策略

利用具身认知理论指导创客教师实训工作，可从感官参与、身心统一、身体力行的学习观切入，具体包括以下四种教学策略。

（一）双向视角的融合设计：保障身心统一的实践能力输出

对于创客教师实训工作，从培训构建者（供给侧）视角来看，应让参训者按“技术—作品—教学”的顺序建构形成实践能力;而从教育评价者（需求侧）视角，则会按照“教学—作品—技术”的顺序对创客教师的实践能力进行评价（如图1）。当二者视角及其内容、方式匹配时，就能达到学评融合、以评促学的效果，从而精准定位培训目标。

为实现供给侧与需求侧视角的融合，培训内容及其学习方式也要围绕双向视角进行针对性设计，包括围绕“技术—作品—教学”三个层次细化相应的子能力目标，并设定组成每个子能力的微能力集群。子能力及微能力集群内容选取的详略和深浅，根据目标定位与课时量综合考虑（见表 1）。例如，粗浅入门至少需要 14 课时（即 2 天），从入门到熟悉则最好有 49 课时（即 7 天）。

（二）能力画像描摹：促使整体性认知活动的发生

成年人的学习具有内在动机性、主体参与性和自定步调等特征。培训者若能构建和呈现整体性的知识内容，使参训者可以调用原有知识储备与新知识建立关联，形成可视化图景，知道自己在做什么、对整个项目有什么价值、对学习小组有什么贡献或影响，将有利于其整体感知学习内容、把握学习节奏和调整学习投入。因而，对参训者的实践能力进行画像描摹，可为培训课程内容的构建提供依据。

针对利用开源硬件等智能造物的全流程，笔者进行了关键线索、关键器件和关键能力分析，再根据培训时长，抽取微能力点，并选取与之匹配的知识块和实践案例构建培训课程内容（见表2）。关键抽样点越准确、越精密，项目设计的生活场景与问题解决的关联性越强，越能驱动参训者调动自身的知识储备与学习情感，深度参与培训活动。

（三）线上线下融合的教学场域：提供具身环境促使身体力行

创客空间作为创客教育的实践场，能提供身心合一的具身认知环境，使参训者获得丰富的身心感知。具身学习环境的创设，包括线下创客空间、教学技术环境和线上研修空间，最终形成一个线上线下融合的教学场域。

1. 线下创客空间

不同的空间有不同的文化与配置，但应根据培训的需要补给。器材类可每人一套或两人一套，其他以组为单位配备。以表1安排的培训为例，按照“产品”构建的过程顺序，要配备的工具包括：手绘草图工具（白纸、铅笔、刻度尺和游标卡尺等）、电路搭建工具（开源硬件Arduino，超声波、红外、温湿度传感器等）、作品搭建与封装工具（剪刀、热熔胶枪、瓦楞纸或卡纸、结构件等）、数控制造设备（激光切割机）。

2. 教学技术环境

教师可根据条件部署多技术整合的环境或智慧教室环境，如Wi-Fi、无缝衔接的自动录播—多屏推送—电子投屏技术，以及适用于项目学习与小组合作学习的桌子造型和布局。

3. 线上研修空间

线上研修空间为参训者提供“导师在场”的延伸平台及软件工具包。例如电路搭建仿真软件Linkboy、编程软件Mixly和Arduino驱动程序等。导师讲义、前置问卷、学习测评、微视频、参考项目作品、开源社区资源等，都属于学习交互资源，需要教师提前备好，并以结构化的课程方式呈现（如图2）。

（四）“双导师”模式：支撑具身的设计与操作交互

在培训过程中，电路搭建的顺序、连接的松紧度、元器件的型号选择、结构搭建的承力、材料硬度和耗损等操作，都需要师傅对徒弟进行“现身说法”式指导。毋庸置疑，一对多的大班模式培训效果不佳。“双导师”模式是指设立培训主讲导师和助学导师，二者协同工作。主讲导师主要进行教学、实操示范和作品评价工作;助学导师原则上按组设置，每组1名，进行技术支持、实操答疑、作业批改和学员评价等。这就使得每一组参训者在培训全流程和线上线下双场域都能接受两位导师的指导。培训者还可控制实训班额，增强师徒在作品策划、实验操作和作品制作等阶段的学习交互。

在培训前和培训后，主讲导师与助学导师主要在线上进行教学与评价的协同合作，其协同信息流包括文字或语音互动、文件交换及讲义案例设计;培训中的协同合作则主要体现在线下实体空间，其信息流存在于培训组织的具身场景中，包括注意力与情感投入、眼神和手势、语气和语调等隐性语言，教学陈述与启迪引导等辅导语言。

三、成效与反思

（一）成效

笔者自2015年开始带领团队开展创客教师实训工作，并开发了两大系列实训课程：一是面向智能造物实践能力的“创客种子教师培训”;二是面向创客造物微能力集群的“创客主题工作坊活动”。这两大系列课程现已开展了十余期，培训广州市创客教师超过1 500人次，为广州市创客教育师资的孵化和培育起到了重要作用。上述四种策略广受参训者肯定和喜爱。这不仅表现在培训反馈的好评率上，还表现在实训现场热烈的互动氛围上。大部分参训者不午休、不离场，身心始终在线、在现场;不少参训者纷纷表达“这就是我一直想要的学习方式”“我要将这种模式直接应用在学生身上”。事实证明，不少参训者将培训策略引入学校的创客教学中，取得了良好的进展和效果。同时，周边城市乃至全国各地也逐步引入实训方式开展创客教育培训，取得了显著成效。

（二）反思

由于创客技术的软硬件工具多、生命周期短（更新快、版本多），且涉及技术、工程和产品的设计与制作工艺等跨学科知识，培训导师在开发实训课程时，需要不断学习新技术与新技能，并要熟习技术使用及其相应的“产品”设计方法，这对培训导师团队而言是极大的挑战。对培训组织者而言，综合能力强的培训导师缺乏，也增大了培训组织的难度。此外，由于具身认知理论的发展时间较短，对开展具身教学的研究尚少，针对不同学习起点、学科背景和动手能力的参训对象，如何利用具身认知理论细化创客教师实训策略，有待我们进一步研究。

具身认知作为近年来影响认知科学发展与进化的理论，对追求能力输出的学习活动设计与实施具有重要意义。以具身认知视角去分析和探讨人才培养方式及课程改革，值得我们投入精力和资源深入研究，成果可期。

注：本文系全国教育信息技术研究2018年度重点课题“TPCK视域下的区域性创客教师研训中心的构建与实施”（项目编号：184420027）;2019年度广东省基础教育信息化融合创新示范培育推广项目“有组织教师社群‘互联网+’研修”（项目编号：201902）;2019年教育信息化教学应用创新实践共同体重点项目“红棉创客教育4C模式实践共同体”（项目编号：GDSJGTT307）;2019年广州市教育科学规划重点课题“TPCK视域下创客教师社群研训模式的实证研究”（项目编号：201911994）的研究成果。

参考文献

[1] 钟柏昌.创客教育究竟是什么？[J].电化教育研究，2016（5）： 5-11.

[2][3]杨南昌，刘晓艳.具身学习设计：教学设计研究新取向[J].电化教育研究，2014（7）：24-29，65.

（作者系广东省广州市电化教育馆教研员，中国电子学会创客教育专家委员会委员，广东省教育学会网络教育专业委员会副秘书长）

责任编辑：牟艳娜