具身認(rèn)知理論下小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)策略研究

量感是一種感性認(rèn)知,是對(duì)“量”的一種敏感度,在不依靠任何工具手段下能夠大致把握“量”的大小,對(duì)數(shù)量有直觀的感知能力等。[1]量感可視化教學(xué)是將抽象的數(shù)學(xué)概念、數(shù)量關(guān)系和運(yùn)算過(guò)程具體化和可視化,使學(xué)生對(duì)“量”有深刻的理解、直觀的把握,它強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的實(shí)踐和體驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生估測(cè)能力的發(fā)展。[2]具身認(rèn)知理論與量感可視化教學(xué)聯(lián)系密切。本文基于具身認(rèn)知理論及其主要觀點(diǎn),分析小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)的具身性特點(diǎn),以及具身認(rèn)知理論引入量感可視化教學(xué)的意義,探討具身認(rèn)知理論下小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)策略。一、具身認(rèn)知理論及其主要觀點(diǎn)具身認(rèn)知理論源于對(duì)傳統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)的反思與批判,逐漸嶄露頭角,成為一種新興的認(rèn)知科學(xué)理論。它強(qiáng)調(diào)身體、環(huán)境及情境在認(rèn)知過(guò)程中的重要性,對(duì)心理學(xué)、教育學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著研究推進(jìn),具身認(rèn)知理論建立了自己的框架和觀點(diǎn)。其一,身體在認(rèn)知過(guò)程中起著核心作用。具身認(rèn)知理論主張身體與認(rèn)知緊密相聯(lián),身體的狀態(tài)、動(dòng)作、感覺等直接影響個(gè)體的認(rèn)知活動(dòng)。例如,身體的姿勢(shì)、動(dòng)作和情緒狀態(tài)可以影響個(gè)體的思維、決策和記憶。因此,身體的參與對(duì)認(rèn)知過(guò)程而言至關(guān)重要。其二,身體嵌于環(huán)境等外部世界之中。具身認(rèn)知理論認(rèn)為,人的認(rèn)知活動(dòng)與人的生存空間息息相關(guān),且在具體情境中發(fā)生人的學(xué)習(xí),通過(guò)利用和優(yōu)化周圍情境,以促使個(gè)體認(rèn)知、行為等全面發(fā)展。[3]其三,身體及其與環(huán)境的交互塑造了認(rèn)知內(nèi)容。具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào),個(gè)體的認(rèn)知并非完全由大腦獨(dú)立生成,而是通過(guò)與外部世界的交互作用及身體的感知和運(yùn)動(dòng)活動(dòng)逐步構(gòu)建起來(lái)的。其四,認(rèn)知是身體、心智和環(huán)境三者交織而成的結(jié)果。具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào),個(gè)體的認(rèn)知過(guò)程是一個(gè)身心一體的活動(dòng),身體、心智和環(huán)境相互作用,共同構(gòu)建我們的認(rèn)知體驗(yàn)。[4]總之,具身認(rèn)知理論突出了身體、環(huán)境和情境在認(rèn)知過(guò)程中的核心地位,為深化個(gè)體對(duì)認(rèn)知過(guò)程的理解提供了新的視角和啟示。二、小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)的具身性特點(diǎn)(一)教學(xué)觀念秉持身心統(tǒng)一,彰顯具身性量感可視化教學(xué)的教學(xué)觀念不僅秉持身心統(tǒng)一的理念,還體現(xiàn)具身認(rèn)知理論的具身性特點(diǎn)。傳統(tǒng)身心二元論下的離身教學(xué)割裂了身與心,忽視了學(xué)生的主體地位。而量感可視化教學(xué)摒棄了傳統(tǒng)身心分離的教學(xué)模式,力圖通過(guò)一系列可視化教學(xué)手段促進(jìn)學(xué)生多感官參與,講究在真實(shí)情境中發(fā)展學(xué)生的量感,并且關(guān)注到學(xué)生的情感變化和情感需求。在身心一體的量感可視化教學(xué)中,學(xué)生能夠高效地參與具身認(rèn)知活動(dòng),體驗(yàn)情緒意志,展現(xiàn)出情境化的行為反應(yīng),從而促進(jìn)身心全面發(fā)展。可見,量感可視化教學(xué)的教學(xué)觀念深刻體現(xiàn)了具身認(rèn)知理論的核心要義,具有明顯的具身性特點(diǎn)。(二)教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)生活樣態(tài),體現(xiàn)具身性小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化的教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合實(shí)際生活,這是其具身性特點(diǎn)的集中體現(xiàn)。具身認(rèn)知理論認(rèn)為,人的身體與認(rèn)知始終根植于真實(shí)情境中,與之相互作用并不斷發(fā)展。為了增強(qiáng)學(xué)生與情境的交互效果,教師需要依托學(xué)生的實(shí)際生活,積累生活素材,并以此為載體,讓學(xué)生在熟悉的生活場(chǎng)景中感知和理解知識(shí)。在量感可視化教學(xué)中,教師格外重視尋找生活中的素材作為教學(xué)內(nèi)容,力圖在學(xué)生熟悉的環(huán)境中激活學(xué)生已有的量感經(jīng)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)解決生活中“量”的問題逐漸形成量的感知能力,促進(jìn)量感的具身學(xué)習(xí)?？梢?量感可視化教學(xué)講究在生活情境中發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知,具有明顯的具身性特點(diǎn)。(三)教學(xué)方法強(qiáng)調(diào)“在做中學(xué)”,突出具身性“在做中學(xué)”是一種以實(shí)踐為主導(dǎo)的教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過(guò)親身實(shí)踐學(xué)習(xí)和掌握知識(shí),具有明顯的具身性特點(diǎn)。具身認(rèn)知理論尤其強(qiáng)調(diào)了身體體驗(yàn)和身體感受在認(rèn)知過(guò)程中的作用,主張?jiān)诮虒W(xué)中采用“在做中學(xué)”的教學(xué)方法,關(guān)注學(xué)生的體驗(yàn)感受。在量感可視化教學(xué)中,教師使用具身教學(xué)方法,通過(guò)情境模擬、動(dòng)手操作、實(shí)際感知豐富學(xué)生的量感學(xué)習(xí)體驗(yàn),在實(shí)際操作如摸、量、掂中感受量,在思考、總結(jié)中內(nèi)化知識(shí),從而形成理性的量感。因此,量感可視化教學(xué)與具身認(rèn)知理論具有密切的內(nèi)在聯(lián)系,二者在教學(xué)方法的主張上相得益彰。三、具身認(rèn)知理論引入量感可視化教學(xué)的意義(一)情境互動(dòng)中增強(qiáng)學(xué)生“量”的創(chuàng)造力在具身認(rèn)知指導(dǎo)下的教學(xué)中,教師可以通過(guò)設(shè)計(jì)特定的教學(xué)情境,啟發(fā)學(xué)生的思考或激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的探索欲望。具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知環(huán)境的嵌入性,因此具身認(rèn)知理論下的量感可視化教學(xué)非常注重教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)。通過(guò)情境體驗(yàn),教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)實(shí)生活中“量”的問題,如怎樣測(cè)量物體的長(zhǎng)度、如何估測(cè)物品的重量等。這樣不僅可以幫助學(xué)生進(jìn)行角色代入,在情境中豐富學(xué)生“量”的體驗(yàn),而且能發(fā)展學(xué)生的思維能力與問題解決能力,在情境互動(dòng)中逐漸增強(qiáng)“量”的創(chuàng)造力。(二)操作體驗(yàn)中提升學(xué)生“量”的實(shí)踐力具身認(rèn)知理論非常注重身體參與在認(rèn)知過(guò)程中的作用。因此,在量感可視化教學(xué)中,教師通過(guò)設(shè)計(jì)各種操作活動(dòng)切實(shí)讓學(xué)生實(shí)現(xiàn)“在做中學(xué)”,從而有效提升學(xué)生“量”的實(shí)踐能力。[5]例如,為了幫助學(xué)生區(qū)分時(shí)間單位“分”和“秒”,教師可以設(shè)計(jì)“一分鐘能做些什么?”“一秒鐘能做什么?”的活動(dòng),讓學(xué)生在活動(dòng)中直觀感知時(shí)間長(zhǎng)度,從而加深對(duì)時(shí)間單位概念的印象。因此,教師在教學(xué)過(guò)程中精心設(shè)計(jì)豐富多樣的教學(xué)活動(dòng),可以幫助學(xué)生在親身操作體驗(yàn)中增強(qiáng)對(duì)“量”的感知,進(jìn)而提升學(xué)生的實(shí)踐能力。(三)身心融合間發(fā)展學(xué)生“量”的思維力身心融合是指身體認(rèn)知和頭腦思考相互融合,實(shí)現(xiàn)身心統(tǒng)一,即實(shí)現(xiàn)“做”與“思”的有機(jī)結(jié)合。[6]在身心融合期間,學(xué)生能促進(jìn)對(duì)量感的全面認(rèn)知和有效運(yùn)用,發(fā)展“量”的思維力。在具身認(rèn)知理論框架下,身體和心靈是相互依存、相互影響的整體。身體的狀態(tài)和體驗(yàn)可以影響個(gè)體的思維、情感和認(rèn)知過(guò)程,而思維、情感和認(rèn)知也可以通過(guò)身體的表現(xiàn)和行動(dòng)體現(xiàn)出來(lái)。因此,在量感可視化教學(xué)中,教師不僅關(guān)心學(xué)生的知識(shí)掌握情況,還關(guān)注他們情感和態(tài)度的發(fā)展。教師從情感層面引導(dǎo)學(xué)生全身心地投入量感學(xué)習(xí),可以幫助學(xué)生形成量感思維,并有意識(shí)地運(yùn)用量感思維解決生活中的問題。(四)多感官通道豐富學(xué)生“量”的感知力通過(guò)多感官通道的具身體驗(yàn)和感知,學(xué)生可以更好地理解和掌握數(shù)學(xué)中的“量”,從而豐富“量”的感知力。具身認(rèn)知尤其注重學(xué)生的感知,不僅是眼睛觀察,還包括身體接觸、耳朵傾聽、嘴巴表達(dá)等。在小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)中,學(xué)生的學(xué)習(xí)融合了諸多感知覺活動(dòng),教師不僅可以通過(guò)語(yǔ)言描述幫助學(xué)生理解,還可以通過(guò)觸摸實(shí)物、鼓勵(lì)學(xué)生親身體驗(yàn)等方式引導(dǎo)學(xué)生直觀感知“量”。此外,教師還可以借助多媒體技術(shù),從感覺、視覺、聽覺等多感官通道豐富學(xué)生“量”的感知力,幫助他們更全面、深入地理解量的概念。四、具身認(rèn)知理論下小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)策略在小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)中,學(xué)生的身體參與和感知經(jīng)驗(yàn)對(duì)理解抽象概念至關(guān)重要。通過(guò)創(chuàng)設(shè)具體的情境、設(shè)計(jì)操作活動(dòng),教師可以引導(dǎo)學(xué)生獲得關(guān)于量感的具身體驗(yàn),在想象、反思中將量感知識(shí)內(nèi)化為自己的認(rèn)知。(一)實(shí)境具身,在可視化場(chǎng)景中激發(fā)量感具身認(rèn)知理論認(rèn)為,知識(shí)是在特定的情境活動(dòng)中產(chǎn)生的認(rèn)知產(chǎn)物,只有將其置于特定的情境中,才能真正發(fā)揮其意義和價(jià)值。通過(guò)利用外部條件創(chuàng)造出一種真實(shí)環(huán)境的沉浸感,讓學(xué)生在可視化場(chǎng)景中產(chǎn)生身臨其境的具身效應(yīng)。1.立足于生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境在量感可視化教學(xué)時(shí),教師應(yīng)結(jié)合生活實(shí)際創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,增強(qiáng)學(xué)生代入感,使其在生活化場(chǎng)景中自然培養(yǎng)量感。例如,在教授“認(rèn)識(shí)周長(zhǎng)”這一課時(shí),教師可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)“設(shè)計(jì)班級(jí)菜園”的情境,要求學(xué)生結(jié)合勞動(dòng)課所積累的生活經(jīng)驗(yàn)合理規(guī)劃菜園的大小,然后提出“如何使用最少的圍欄圍起更大的菜園呢?”等數(shù)學(xué)問題。在解決如何用最少的圍欄材料圍繞菜園的問題時(shí),學(xué)生不僅需要準(zhǔn)確理解和運(yùn)用“圍欄的長(zhǎng)度就是菜園的周長(zhǎng)”這一知識(shí)點(diǎn),還需要通過(guò)比較不同形狀的菜園,找出節(jié)省圍欄材料的最佳方案。這種教學(xué)方式不僅可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性,還可以引導(dǎo)學(xué)生在具體的、與現(xiàn)實(shí)生活緊密聯(lián)系的問題中深入理解周長(zhǎng),感悟周長(zhǎng)大小與形狀之間的關(guān)系,從而培養(yǎng)量感。2.運(yùn)用多媒體技術(shù)創(chuàng)建模擬情境運(yùn)用信息技術(shù)構(gòu)建一個(gè)具身化、交互性強(qiáng)且虛實(shí)結(jié)合的學(xué)習(xí)場(chǎng)景,不僅能夠有效呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容,還能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn),促進(jìn)學(xué)生多感官參與。[7]在量感學(xué)習(xí)中,并非所有“量”都能被學(xué)生直接感知,遠(yuǎn)離學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)的“大量”不容易被學(xué)生感知。例如,在教授“1億有多大”時(shí),因?qū)W生無(wú)法直觀感受“1億”,所以教師可以先借助多媒體技術(shù)向?qū)W生展示9萬(wàn)多名觀眾在鳥巢體育場(chǎng)觀看演唱會(huì)的情境,然后告知學(xué)生“1億”個(gè)人大約是1111個(gè)鳥巢里的人數(shù)。教師利用視覺上的沖擊,可以幫助學(xué)生更加直觀地感受和理解“1億”。信息技術(shù)的融入充實(shí)了課堂教學(xué)內(nèi)容,教師則需要靈活借助信息技術(shù)增加“量”的感受性和體驗(yàn)性,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)學(xué)生量感的萌生。(二)實(shí)感具身,在可視化操作中體驗(yàn)量感具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過(guò)程與身體感知、動(dòng)作和體驗(yàn)的緊密聯(lián)系。教師在教學(xué)中應(yīng)重視學(xué)生的實(shí)感具身,通過(guò)操作、實(shí)驗(yàn)、模擬、體驗(yàn)等可視化方式,引導(dǎo)學(xué)生親身參與,實(shí)際感知,從而獲得對(duì)量感的直觀體驗(yàn)。1.實(shí)物操作活動(dòng)中精準(zhǔn)量感具身認(rèn)知理論認(rèn)為,身體的感知和活動(dòng)對(duì)內(nèi)化量感知識(shí)非常重要,因此,教師要注重開展實(shí)物教學(xué)。通過(guò)對(duì)真實(shí)物體的接觸,學(xué)生可以更直觀地理解“量”的概念,提高對(duì)數(shù)量和量級(jí)的感知和理解能力。例如,在教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)觸摸1米的直尺,形成對(duì)1米的直觀認(rèn)知;通過(guò)掂量1包500克的鹽,感受500克的重量;通過(guò)使用秒表,感受1分鐘的時(shí)長(zhǎng)……在觸覺、感覺、視覺等多感官作用下,學(xué)生對(duì)長(zhǎng)度、重量、時(shí)長(zhǎng)形成了初步的認(rèn)知。借助實(shí)物輔助量感可視化教學(xué),可以有效幫助學(xué)生精準(zhǔn)把握“量”,積累學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。2.數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中建立量感通過(guò)開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn),能夠幫助學(xué)生在多次估測(cè)中感受量感的建立和發(fā)展,從實(shí)驗(yàn)的角度增強(qiáng)對(duì)“量”的感受,逐漸建立并精準(zhǔn)量感。在“厘米”一課的教學(xué)中,教師可以開展數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng),通過(guò)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量桌面長(zhǎng)度的數(shù)學(xué)微實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)學(xué)生先根據(jù)已有量感經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)生暫時(shí)不用尺子進(jìn)行測(cè)量,而是運(yùn)用原有的量感認(rèn)知進(jìn)行估測(cè)和對(duì)比,例如用“一拃”估測(cè)、用數(shù)學(xué)書估測(cè)、用鉛筆估測(cè)等,最后再用尺子測(cè)量實(shí)際大小,看誰(shuí)估測(cè)的數(shù)據(jù)誤差最小。在這一實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以更加深刻地把握“厘米”的概念,在操作中建立量感。3.角色扮演活動(dòng)中夯實(shí)量感在量感教學(xué)中,通過(guò)開展角色扮演活動(dòng),學(xué)生不僅可以感受數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性,還可以在實(shí)際活動(dòng)中感受量的概念,夯實(shí)他們的量感。比如,在教授“貨幣的數(shù)量關(guān)系”時(shí),教師可以模擬一個(gè)購(gòu)物場(chǎng)景,讓學(xué)生扮演買家和賣家的角色,通過(guò)實(shí)際的交易活動(dòng)理解貨幣的數(shù)量關(guān)系。在模擬購(gòu)物過(guò)程中,學(xué)生不僅需要根據(jù)目標(biāo)拿取一定數(shù)量的物品,還需要確認(rèn)所購(gòu)物品的總價(jià)。學(xué)生在活動(dòng)中直觀感受了重量,理解了貨幣的數(shù)量關(guān)系,培養(yǎng)了他們的量感意識(shí)和解決實(shí)際問題的能力,在操作活動(dòng)中夯實(shí)了量感,發(fā)展了量感。4.跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)中充實(shí)量感在具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下,跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng)可以更深入地充實(shí)量感。量感作為數(shù)學(xué)和科學(xué)等學(xué)科的基本概念,可以通過(guò)身體的感知和活動(dòng)加深理解和體驗(yàn)。例如,在教授時(shí)間單位“秒”時(shí),教師可以開展一些室外教學(xué)活動(dòng),設(shè)置一個(gè)簡(jiǎn)單的斜坡滑行實(shí)驗(yàn),先讓學(xué)生估測(cè)小球從斜坡上滑下的時(shí)間,再讓學(xué)生使用秒表記錄真實(shí)的時(shí)間,進(jìn)一步感受速度的量感,或者讓學(xué)生估測(cè)規(guī)定秒數(shù)內(nèi)小球劃過(guò)的距離,最后通過(guò)卷尺驗(yàn)證結(jié)果,促進(jìn)距離量感的培養(yǎng)。通過(guò)開展數(shù)學(xué)與科學(xué)的跨學(xué)科教學(xué)活動(dòng),學(xué)生在實(shí)際操作中充實(shí)量感,理解量在運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用,意識(shí)到數(shù)學(xué)和科學(xué)在生活中的應(yīng)用價(jià)值。(三)離線具身,在可視化描述中重構(gòu)量感離線具身指?jìng)€(gè)體在不受身體和環(huán)境限制時(shí),借助經(jīng)驗(yàn)、語(yǔ)言描述或心理想象產(chǎn)生具身效應(yīng),以理解和感知知識(shí)。[8]離線具身教學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)揮想象力,脫離實(shí)物進(jìn)行深入思考,因此,在量感可視化教學(xué)中,教師可以開展描述式學(xué)習(xí),回歸學(xué)生個(gè)人經(jīng)驗(yàn),在可視化描述中為學(xué)生提供豐富想象、推理的機(jī)會(huì),幫助學(xué)生間接獲得學(xué)習(xí)體驗(yàn)。1.借助情感化語(yǔ)言展開想象教師可以巧妙地運(yùn)用多媒體技術(shù)并結(jié)合飽含情感的語(yǔ)言描述為學(xué)生構(gòu)建一個(gè)想象空間,引導(dǎo)學(xué)生自由地展開想象,進(jìn)而產(chǎn)生強(qiáng)烈的離線具身效應(yīng)。例如,在教授重量單位時(shí),教師可以利用多媒體展示不同物品的重量對(duì)比,如輕飄飄的羽毛和沉甸甸的石頭等。教師輔以情感化的語(yǔ)言描述:“同學(xué)們,你們感受到了嗎?在我們的生活中,每個(gè)物品都有它獨(dú)特的重量。重量就像是一種魔法,讓物品有了不同的質(zhì)感和手感。請(qǐng)大家閉眼想象一下橡皮、汽車、大象的重量……”在這個(gè)想象的過(guò)程中,學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步形成對(duì)物體重量的初步感知,從而奠定了教學(xué)基礎(chǔ)。2.巧用描述性提問展開想象教師可以通過(guò)描述性提問的方式故意留下一些疑惑并追加一些思考性的問題,鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)展開想象,進(jìn)而自覺地形成離線具身效應(yīng)。例如,教師可以引導(dǎo)學(xué)生閉眼想象:“現(xiàn)在,請(qǐng)閉上眼睛,想象你手里有一個(gè)完整的披薩,你要怎么把它平均分給四個(gè)朋友呢?你能感受到手中的披薩被分成了幾份嗎?”學(xué)生在問題情境中展開想象,逐步加深對(duì)分?jǐn)?shù)概念的理解。教師在教學(xué)中運(yùn)用可視化的語(yǔ)言描述幫助學(xué)生對(duì)量感進(jìn)行遷移與重構(gòu),提升了學(xué)習(xí)效果。(四)反思具身,在可視化評(píng)價(jià)中發(fā)展量感為了將感性的認(rèn)識(shí)上升為理性的思考,學(xué)生還需要在具身體驗(yàn)的基礎(chǔ)上反思。這就需要教師幫助學(xué)生梳理體驗(yàn)過(guò)程中的感受、發(fā)現(xiàn)和問題,從而將具身體驗(yàn)轉(zhuǎn)化為對(duì)“量”的深刻理解。1.關(guān)注身體,開展表現(xiàn)性評(píng)價(jià)學(xué)生身體的參