浅析具身学习视角下本科化学专业的教学设计研究

孟苏刚，郑秀珍

(淮北师范大学 化学与材料科学学院，安徽 淮北 235000)

随着时代的发展，终身学习的观念逐渐深入人心。而如何培养具有科学思维、创新精神的人才逐渐成为当下教育关注的核心，培养目标的改变必然造成教育理念和教学方法的改革。为了找到适合时代发展的学习模式，大量认知学家、心理学家在研究学习本质以及认知过程中，发现传统教学中将学习活动紧紧局限在大脑，缺乏身体的参与。以传授知识为核心任务的传统教学虽然能在有限的空间(教室)和有限的时间(课堂)上快速传授客观知识，但是却不能引领学生体验知识的生成过程，不利于学生对科学探索方法的理解和掌握，不利于培养学生辩证思维和灵活机变地解决问题的能力，最终无法培养出满足社会需求的富于创造性的人才。因此，具身学习理论应运而生，该学习理论强调学习需要心智大脑和身体共同参与，关注身体在学习过程中起到的重要作用，这为当前的体验式学习、参与式学习、情境式学习等方式提供了理论基础，更对教学的设计与实施产生了显著的影响，因此该学习理论在教育界受到了越来越多的关注[1]。

针对当下本科化学课程拥有不同课型的现状，本文主要是研究在具身学习理论指导下，如何完成化学课程教学设计。具体意义体现在以下两个方面：①在理论上对本科化学教学设计带来全新的思路，探索具身学习理论对化学教学设计的积极影响，为今后的教学设计提供理论基础；②探索如何应用具身学习理论进行教学活动设计，如何使学生积极参与教学活动，从而提高教学效率和教学质量，对学生的学和教师的教产生积极影响，为今后的教学设计提供实践基础，促进具有科学辩证思维和创新精神的本科化学人才的培养。

1 具身认知学习理论

1.1 具身认知理论基本概念

随着对具身认知理论重要性的认识，具身学习理论开始兴起。卡罗琳·克拉克(M. Carolyn Clark)最先明确了具身学习的概念。随后，塔米·J·弗莱雷(Tammy J. Freiler)对具身视角下身体如何对学习产生影响作了深入研究[2-3]。而叶浩生教授则进一步对具身学习理论进行了更深入的研究[1]。总体来说，具身学习理论是当前主流学习理论。

具身学习理论[4]，顾名思义，具身性是其核心。该理论认为学习是通过学习者在特定的学习情境之下或者实际生活环境中，通过身体的各个机能感官与环境发生频繁而有效的交互作用，使学习者在感官、运动、情绪和精神四个维度产生反应的一种新型多模态学习方式。在该学习理论中，认知、身体和环境形成一个统一有机体，共同对学习活动产生影响。

1.2 具身认知理论基本观点

1.2.1 身体之于具身认知的积极作用

具身认知理论认为，身体是知识的容器，知识是生长并承载于身体的。由此可见身体在学习过程中不可替代的作用[4]。特别值得注意的是，这里身体不仅指物理的身体，还包括身体所处的环境。具体而言，具身认知理论认为身体是认知过程的起点，并通过与机体所处的自然、人文环境发生交互作用，从而形成新的认知，达到学习效果。例如人体感官系统以及运动系统对交互作用共同形成了我们对这个世界的认识和感知，并通过神经系统形成情感体验。以上认知过程说明，认知的过程也是依赖于身体的。由此可见身体在认知过程中起到重要作用。

1.2.2 具身视角下学习的过程

具身学习理论认为，学习是在学习者的心智、身体感官以及身体所处外在自然的和人文的环境三者交互作用下产生的[4]。具体来说，在具身视角下，知识指的是身体所处环境中的一切，比如环境中的文字、色彩、符号、感情倾向等都是学习者需要学习的知识[4]。而这些知识可作为信号通过学习者的身体的感官系统和神经系统对学习者的心智产生影响，从而达到学习目的，促进学习者的身心健康发展。

1.3 具身认知理论下的学习方式

具身学习理论将学习过程认为是人的身体与环境之间的不断互动过程。其强调的具身性指的是学习者身体的体验，因此参与式学习方式和体验式学习方式可作为具身理论指导下的新型学习方式[5-6]。参与式学习将学生当作学习的主体，重点关注学生的主动参与，而体验式学习则把学生的体验放在第一位，重点关注学习的过程以及解决问题的能力的培养，这些都与具身学习理论的观点相统一。

具身学习理论还强调环境，把环境里一切自然的、人文的因素都当作知识来与学生身体感官互动。因此，情境式学习可以作为具身学习理论的又一实践行为[6]。情境式学习方式中，对教学情境的创设是相当重要的，它认为良好的情境能引起学生感官的冲动，心灵的共鸣，从而影响学生的身体与学习情境之间积极的互动，对学习过程和目标的达成产生积极的效果。

2 具身学习视角下的本科化学教学设计研究

2.1 结合具身学习理论的本科化学教学设计原则

2.1.1 注重具身性

在现行教育之下，学生已是学习的主体，学生的参与度是评价一个教学设计是否科学的关键因素之一。在具身学习理论的指导下，学生的参与主要是学生的身体感官和内心体验全身心参与到教学活动中[7]。因此，在化学专业教学中，应设计科学合理的活动来调动学生参与学习的积极性，还应将枯燥难懂的知识变得可视化和动态化，以增强学生的感官体验，进而促进知识的内化。

2.1.2 注重情境创设

从前文可知，情境式学习可以创设特定的环境，充分调动学生的身体感官与特定情境发生积极的交互作用，达成学习目标。因此，在化学教学设计中，应该注重创设丰富多彩的情境促进学生身体与环境之间产生不断交互，并产生多样化的体验，促进学生身心健康发展。具体来说，可以从以下几个方面来进行化学教学情境创设：首先要设计容易引起学生兴趣的故事、活动等情境，吸引学生全身心参与到课堂教学；其次，在学习枯燥的化学概念和原理时，注重构建模拟的教学环境，增强学生的感官体验，加深学生对知识的理解。更重要的是，还要关注学习氛围的营造，增强学生之间的相互影响，使学生在身体充分参与的基础上体验学习的乐趣，提高教学效率。

2.1.3 注重身体与环境的交互

具身学习理论强调认知产生于身体与环境之间的相互影响。如果环境与身体不能产生互动影响，环境只能是孤单单的环境，身体只是寄居在环境之中，心智无法得到发展。而交互性是身体与环境之间的纽带，具体是指交互性活动的设计架起身体与社会文化情境和所处环境之间的桥梁[7-8]，它是形成具身认知的关键原则。因此，在具身视角下本科化学教学活动设计中，要尽可能设计师生都能参与的活动(例如实验教学、本科毕业设计)，并且要充分考虑互动形式的多样性(例如：实验室开放、科研课题参与等)，要充分尊重互动过程中不同学生的主观体验，还要注意互动活动设计的多维度，不能仅仅局限于二维的互动。

2.2 结合具身学习理论的本科化学教学设计过程

2.2.1 前端设计阶段

前端分析是进行具身认知教学的基础，是指在教学活动设计之前对学习者的经验和现状、教学内容特点进行分析。并在预设的教学目标指导之下，引导后续设计[7]。

首先，学习者是学习的主体，学习者分析是教学设计的重要一环[7]。对本科化学教学设计而言，学习者是一群心智发展较为成熟，初具化学专业素质的学生，他们对化学知识充满好奇，充满学习激情，但是对比成熟的成年人，他们更有个性，更注重自己的主观感受，注意力仍然容易被影响。因此，针对本科化学专业教学设计，具身学习理论指导下我们应该针对化学学习的特点，设计适合他们的学习方式。

其次，教学内容分析是对教学目标达成的另一要点[7]。本科化学专业有很多不同类别的学科，不同的内容各具特色，难易程度不同，教学目标也各不相同，比如物理化学偏重以物理的理论研究化学的基本规律并需要较好的高等数学基础，有机化学偏重空间结构，分析化学偏重实验仪器分析以及计算。因此，在前端设计阶段，对教学内容进行归类分析，深度加工，可以将教学内容进行优化整合，以确保用最适宜的情境以及方法达到最优的教学效果。

2.2.2 教学设计阶段

具身认知理论强调身体是认知的主体，具身认知的形成依赖于身体及身体与环境的交互。在具身教学活动设计中，身体、环境及二者之间的交互形成了设计的要点。具体而言，就是要尊重学生的主体地位，尤其注重以学生的身体感官体验为基础来进行教学设计。在整个教学设计中，应重点关注学习的过程，关注学习的方式，关注不同学生的主观体验[8]。就如何实现本科化学教学设计的具身性，具体可以采用以下方式：

(1)结合网络技术[9]，如ChemBioOffice、3Dmax等化学相关专业软件，仿真模拟将分子空间结构使之变得可视化，将晦涩难懂的反应原理通过动画动态展示出来，增强学生的感官体验，从而加深学生的理解。

(2)通过实验教学促进化学学习具身性，就本科化学专业而言，物理化学、无机化学、有机化学、分析化学、材料化学等学科都涉及实验教学，实验能够引导学生在实际操作中感知化学原理，而对于像结构化学这些偏重理论的学科，可以利用计算机模拟实验[9]，使学生感知化学原理形成过程，还可以改变实验环境模拟在不同状态下产生的不同实验结果，提高学生的科学思维和创新意识。

(3)设计综合实践活动，除了学生常规的实习和毕业论文设计，还可以开放实验室由学生主持开展相关课题研究或者学生参与教师的科研课题，组织学生参与到实际实践过程中，促进学生反思，学习应该与实际情境相联系，摈弃死读书，有利于培养学生在实际情景之下灵活解决问题的能力，有利于培养符合社会发展的化学人才。

2.3 具身学习理论下的本科化学教学设计评价

2.3.1 对教师教学的意义

相对于传统的离身教学而言，具身教学对教师提出了更高的要求。因此，教师要顺应教育的变革，就必然要学习新的教育理念与教育方法。而具身视角下的本科化学教学设计，能使教师在备课阶段积极利用各种资源对教学进行优化，整合甚至进行再创造，这对于教师本身的发展是有积极意义的[10]。

2.3.2 对学生学习的意义

具身学习方式真正尊重了学生的主体地位，它强调学生个体自身的体验，增强了每一个学生在课堂中的存在感，在具身教学设计中，因为每个人的感受各不相同，产生的学习结果各不相同，开放式的设计使学生更容易体验到学习的乐趣，这有利于学生的辩证思维培养和个性化培养。

2.3.3 对化学教学未来发展的意义

本科化学教育的最终目的是为社会输送具有问题解决能力和创新意识的化学人才，而具身学习方式的教学是目前践行这一目的的主流方式。它尊重学生的个性发展，注重教师与学生在特定情境下互动交流，共同发展，积极创新，这对本科化学教学发展具有重要的意义。

3 结语

具身学习理论倡导的体验式、情境式教学是当前本科化学教学迫切需要的，不仅能够转变教师的传统教学理念，而且能够培养学生的创造性思维；不仅可以协助老师进行教学设计，而且可以帮助学生更高效地学习化学课程。