摘要:教育部頒布的《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》,明確了物理學(xué)科核心素養(yǎng)的核心目標(biāo)地位,如何在課堂教學(xué)中培育物理學(xué)科核心素養(yǎng)?是擺在廣大一線物理教師面前的重要課題.基于具身認知理論的“沉浸式體驗”教學(xué)是落實學(xué)科核心素養(yǎng)的有效路徑.“沉浸式體驗”教學(xué)倡導(dǎo)生動的問題情景、交互的具身體驗、意義的自主整合、批判的自我反思和真實的問題解決.
關(guān)鍵詞:具身認知;具身學(xué)習(xí);具身體驗;沉浸式體驗;物理學(xué)科核心素養(yǎng)
基金項目:蘇州市教育科學(xué)“十三五”立項課題“學(xué)習(xí)科學(xué)理論視閾下,培育高中生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的‘思維型課堂的實踐研究”(項目編號:16012041).
作者簡介:任虎虎(1989-),男,江蘇太倉人,教育碩士,中學(xué)二級教師,研究方向:物理課程與教學(xué).
1具身認知與具身學(xué)習(xí)的內(nèi)涵
基于對身心二元論的批判和反思,引發(fā)了將主體身體體驗引入認知過程的身心一元論的第二代認知科學(xué)產(chǎn)生,即具身認知.“第二代認知科學(xué)”的概念源自美國知名認知語言學(xué)家拉考夫(G.Lakoff)和約翰森(M.Johnson)的經(jīng)典著作《肉身的哲學(xué):具身心智及其對西方思想的挑戰(zhàn)》.第二代認知科學(xué)最重要的特征就是心智的具身性,
指的是心智、理性能力有賴于身體的生理、神經(jīng)結(jié)構(gòu)及活動體驗,根植于人的身體以及身體與世界的相互作用中.這為教學(xué)設(shè)計提供了全新的視角,基于具身認知的具身學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)學(xué)習(xí)方式截然不同,傳統(tǒng)認知認為學(xué)習(xí)過程僅是在大腦內(nèi)進行的,有人稱這種學(xué)習(xí)為 “脖子以上的學(xué)習(xí)”,而具身認知認為學(xué)習(xí)是全身心參與的過程,新知識是心智、身體和環(huán)境三者相互作用的結(jié)果,它們的關(guān)系如圖1所示.具身學(xué)習(xí)具有涉身性、體驗性和情景性三大主要特征,其中體驗性是核心特征.
2高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)的內(nèi)涵
物理學(xué)科以實驗為基礎(chǔ)、以理性思維為中心,相應(yīng)的注重體驗探究過程和發(fā)展高階思維能力.高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)是通過對各種情境的親身體驗,引發(fā)深度思考,促進高階思維發(fā)展的有意義學(xué)習(xí)過程.其倡導(dǎo)生動的問題情景、交互的具身體驗、意義的自主整合、批判的自我反思和真實的問題解決.即教學(xué)中創(chuàng)設(shè)生動、逼真的問題情景,讓學(xué)生獲得與環(huán)境交互的具身體驗,通過問題驅(qū)動促進學(xué)生深度沉浸思考、自主整合建構(gòu)新知識的意義,引導(dǎo)學(xué)生對新知識形成的過程進行批判性的自我反思,把握知識背后蘊含的科學(xué)思想方法和科學(xué)精神,然后靈活遷移新知識、新方法解決復(fù)雜的實際問題,從而實現(xiàn)知識、自我和環(huán)境的整合建構(gòu),落實物理學(xué)科核心素養(yǎng).
3高中物理“沉浸式體驗”教學(xué)策略與實踐
31生動的問題情境
問題情境是認知不可缺少的條件,根據(jù)具身認知理論:認知的內(nèi)容、認知的過程、認知的方式都與主體身體緊密相關(guān),而身體是處于環(huán)境中的身體.問題情境越生動、越逼真就越能引發(fā)個體的身體體驗,特別是在學(xué)習(xí)抽象概念時或者學(xué)生缺乏已有感性經(jīng)驗時,情境的再造與渲染至關(guān)重要.高中物理可以借助實驗創(chuàng)設(shè)真實的問題情境,也可以借助其它手段對現(xiàn)實情境再現(xiàn),如視頻、圖片、語言或文字描述等.
教學(xué)案例:在“磁場對通電導(dǎo)線的作用力”的教學(xué)中,磁場和電流都是看不見、摸不著,為了幫助學(xué)生獲得具身效應(yīng),可以設(shè)置“旋轉(zhuǎn)的磁鋼”趣味實驗情境,小組內(nèi)體驗探究.磁鋼的磁性和條形磁鐵差不多.實驗裝置如圖2所示,當(dāng)電路連通后鐵釘和磁鋼會轉(zhuǎn)動起來(由于短路,導(dǎo)線和磁鋼接觸的時間不宜過長).
引出問題:(1)磁鋼和鐵釘為什么會旋轉(zhuǎn)起來?(2)請通過嘗試和體驗判斷磁鋼和鐵釘?shù)男D(zhuǎn)方向與哪些因素有關(guān)系?
32交互的具身體驗
由于課時的限制,目前一些課堂教學(xué)教師代替或縮短了學(xué)生對知識感悟、體驗的過程,從具身認知角度而言,學(xué)生體驗的方式、內(nèi)容、結(jié)果的不同造成不同的認知方式、認知內(nèi)容與認知結(jié)果,即主體的認知結(jié)構(gòu)由主體與外界的互動具身體驗所左右.這一特征給教學(xué)很大的啟發(fā):即教師應(yīng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容,創(chuàng)設(shè)多種能引發(fā)具身效應(yīng)產(chǎn)生的情境,大大增強或者延長感受、體驗的環(huán)節(jié),使學(xué)生能夠產(chǎn)生身心融入的具身學(xué)習(xí).
案例1在自感教學(xué)中斷電自感現(xiàn)象可作為一個“有驚無險”的具身體驗案例,讓學(xué)生用身體參與體驗和學(xué)習(xí),引發(fā)學(xué)生深度學(xué)習(xí).
實驗裝置:組成如圖3所示電路,電感線圈用日光燈中的鎮(zhèn)流器,引出兩導(dǎo)線,讓幾位同學(xué)“串聯(lián)”在電路中,供電電源只須1節(jié)干電池即可.
體驗過程:閉合開關(guān)S前,學(xué)生談體驗——“無感覺”;閉合開關(guān)后,學(xué)生再談體驗——“無感覺”;在斷開開關(guān)S瞬間,同學(xué)突然受到電擊——“迅速收回雙手”.換一批學(xué)生重復(fù)實驗,最好讓所有學(xué)生都有所體驗.學(xué)生自己會提出問題:一節(jié)干電池何以能使這么多同學(xué)同時受到電擊?從而引發(fā)學(xué)生深度思考、深度學(xué)習(xí).
33意義的自主整合
在具身體驗的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生將自已的感知、體驗與自己的生活背景或已有的經(jīng)驗建立聯(lián)系,促進學(xué)生自主地、能動地整合建構(gòu)新知識,把握知識背后的思想方法、邏輯、意義和價值.新知識建立的過程也是新意義生成的過程,只有生成新意義的學(xué)習(xí)才是有價值的學(xué)習(xí).
教學(xué)案例:在學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的內(nèi)容后,可以設(shè)置依存學(xué)生生活背景的問題情境:一汽車質(zhì)量為m,行駛速度為v0,汽車安裝有防抱死剎車系統(tǒng)(ABS),制動力恒為f,設(shè)駕駛員的反應(yīng)時間為t0,從駕駛員發(fā)現(xiàn)情況到安全停車共經(jīng)過多少距離?
不難解出行駛距離為:S=mv20/2f+v0t0,引導(dǎo)學(xué)生回答:公共交通安全有“三禁”,大家能不能根據(jù)剛才得到的這個結(jié)論概括出來?
根據(jù)結(jié)論:質(zhì)量m越大、v0越大、t0越大都會導(dǎo)致剎車的距離越長,越容易發(fā)生交通事故,所以對應(yīng)的“三禁”是:禁超載、禁超速、禁酒后駕駛.
課堂教學(xué)應(yīng)聯(lián)系學(xué)生的生活背景,豐富意義系統(tǒng),實現(xiàn)知識的意義建構(gòu),同時進行生命安全教育,提升公民素養(yǎng).
34批判的自我反思
在“沉浸式體驗”教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生對自己體驗的方式、內(nèi)容和結(jié)果進行總結(jié)、反思、評價和批判,不僅能增強具身效應(yīng),而且能促進學(xué)生理清知識的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和邏輯,更好地把握學(xué)科思想方法,并且批判性的自我反思也是提升高階思維能力和思維品質(zhì)的有效途徑.
案例2磁感應(yīng)強度是電磁學(xué)中的重要概念,同時也是一個抽象的概念,在教學(xué)中可以通過下面幾個環(huán)節(jié)進行批判性的反思幫助學(xué)生深度理解其本質(zhì).
問題1:大家回顧一下剛才經(jīng)歷了哪些關(guān)鍵步驟才得出磁感應(yīng)強度這一概念的?這些步驟在以前的學(xué)習(xí)過程中有沒有經(jīng)歷過?
設(shè)計意圖:引導(dǎo)學(xué)生反思,理清自己的學(xué)習(xí)過程和認知過程,把握思維的關(guān)鍵點.
問題2:磁感應(yīng)強度是采用什么方法定義的?還有哪些物理量的定義也采用這種方法?
設(shè)計意圖:幫助學(xué)生進一步理解“比值定義法”這一物理科學(xué)方法.
問題3:大家可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)“磁感應(yīng)強度”和“電場強度”有很多相似的地方,請自己設(shè)計表格并進行比較.
35真實的問題解決
創(chuàng)設(shè)待解決有挑戰(zhàn)性的真實物理情景,將學(xué)生置于實際問題情境中去體驗、去學(xué)習(xí)是具身認知的基本要求.物理學(xué)與生活息息相關(guān),生活中許多復(fù)雜的實際問題都可以作為教學(xué)材料,引導(dǎo)和鼓勵學(xué)生在體驗和理解的基礎(chǔ)上,綜合運用多種知識和方法解決問題,是提升學(xué)生應(yīng)用跨學(xué)科知識解決問題能力的主要途徑.
案例3在學(xué)習(xí)了新課標(biāo)的“電路及其應(yīng)用”后,可以引導(dǎo)學(xué)生靈活遷移解決實際問題,布置這樣有挑戰(zhàn)性的學(xué)習(xí)任務(wù):請同學(xué)們查看自己家的電器設(shè)施,根據(jù)用電器的功率和自己家的用電情況,估算自己家里電路中所需導(dǎo)線的規(guī)格,與實際所用導(dǎo)線比較,檢查是否存在安全隱患,要求每人就此問題撰寫一份研究報告.
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