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“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)系和運算過程具體化和可視化,使學(xué)生對“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)過程中的實踐和體驗,促進(jìn)學(xué)生估測能力的發(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,分析小學(xué)數(shù)學(xué)量感可視化教學(xué)的具身性特點,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具身認(rèn)知理論源于對傳統(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)知過程中的重要性,對心理學(xué)、教育學(xué)、神經(jīng)科學(xué)等多個領(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。其一,身體在認(rèn)知過程中起著核心作用。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)、動作、感覺等直接影響個體的認(rèn)知活動。例如,身體的姿勢、動作和情緒狀態(tài)可以影響個體的思維、決策和記憶。因此,身體的參與對認(rèn)知過程而言至關(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),通過利用和優(yōu)化周圍情境,以促使個體認(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),個體的認(rèn)知并非完全由大腦獨立生成,而是通過與外部世界的交互作用及身體的感知和運動活動逐步構(gòu)建起來的。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),個體的認(rèn)知過程是一個身心一體的活動,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。[4]總之,具身認(rèn)知理論突出了身體、環(huán)境和情境在認(rèn)知過程中的核心地位,為深化個體對認(rèn)知過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(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。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,體驗情緒意志,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?？梢?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。(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)合實際生活,這是其具身性特點的集中體現(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)生在熟悉的生活場景中感知和理解知識。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,引導(dǎo)學(xué)生通過解決生活中“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。(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)”是一種以實踐為主導(dǎo)的教學(xué)方法,強(qiáng)調(diào)學(xué)生通過親身實踐學(xué)習(xí)和掌握知識,具有明顯的具身性特點。具身認(rèn)知理論尤其強(qiáng)調(diào)了身體體驗和身體感受在認(rèn)知過程中的作用,主張在教學(xué)中采用“在做中學(xué)”的教學(xué)方法,關(guān)注學(xué)生的體驗感受。在量感可視化教學(xué)中,教師使用具身教學(xué)方法,通過情境模擬、動手操作、實際感知豐富學(xué)生的量感學(xué)習(xí)體驗,在實際操作如摸、量、掂中感受量,在思考、總結(jié)中內(nèi)化知識,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,教師可以通過設(shè)計特定的教學(xué)情境,啟發(fā)學(xué)生的思考或激發(fā)學(xué)生對知識的探索欲望。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)。通過情境體驗,教師可以引導(dǎo)學(xué)生思考現(xiàn)實生活中“量”的問題,如怎樣測量物體的長度、如何估測物品的重量等。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,而且能發(fā)展學(xué)生的思維能力與問題解決能力,在情境互動中逐漸增強(qiáng)“量”的創(chuàng)造力。(二)操作體驗中提升學(xué)生“量”的實踐力具身認(rèn)知理論非常注重身體參與在認(rèn)知過程中的作用。因此,在量感可視化教學(xué)中,教師通過設(shè)計各種操作活動切實讓學(xué)生實現(xiàn)“在做中學(xué)”,從而有效提升學(xué)生“量”的實踐能力。[5]例如,為了幫助學(xué)生區(qū)分時間單位“分”和“秒”,教師可以設(shè)計“一分鐘能做些什么?”“一秒鐘能做什么?”的活動,讓學(xué)生在活動中直觀感知時間長度,從而加深對時間單位概念的印象。因此,教師在教學(xué)過程中精心設(shè)計豐富多樣的教學(xué)活動,可以幫助學(xué)生在親身操作體驗中增強(qiáng)對“量”的感知,進(jìn)而提升學(xué)生的實踐能力。(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,實現(xiàn)身心統(tǒng)一,即實現(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)對量感的全面認(rèn)知和有效運用,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)和體驗可以影響個體的思維、情感和認(rèn)知過程,而思維、情感和認(rèn)知也可以通過身體的表現(xiàn)和行動體現(xiàn)出來。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,并有意識地運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”的感知力通過多感官通道的具身體驗和感知,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,教師不僅可以通過語言描述幫助學(xué)生理解,還可以通過觸摸實物、鼓勵學(xué)生親身體驗等方式引導(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)驗對理解抽象概念至關(guān)重要。通過創(chuàng)設(shè)具體的情境、設(shè)計操作活動,教師可以引導(dǎo)學(xué)生獲得關(guān)于量感的具身體驗,在想象、反思中將量感知識內(nèi)化為自己的認(rèn)知。(一)實境具身,在可視化場景中激發(fā)量感具身認(rèn)知理論認(rèn)為,知識是在特定的情境活動中產(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)揮其意義和價值。通過利用外部條件創(chuàng)造出一種真實環(huán)境的沉浸感,讓學(xué)生在可視化場景中產(chǎn)生身臨其境的具身效應(yīng)。1.立足于生活實際創(chuàng)設(shè)真實情境在量感可視化教學(xué)時,教師應(yīng)結(jié)合生活實際創(chuàng)設(shè)真實情境,增強(qiáng)學(xué)生代入感,使其在生活化場景中自然培養(yǎng)量感。例如,在教授“認(rèn)識周長”這一課時,教師可以創(chuàng)設(shè)一個“設(shè)計班級菜園”的情境,要求學(xué)生結(jié)合勞動課所積累的生活經(jīng)驗合理規(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,學(xué)生不僅需要準(zhǔn)確理解和運用“圍欄的長度就是菜園的周長”這一知識點,還需要通過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)興趣和主動性,還可以引導(dǎo)學(xué)生在具體的、與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系的問題中深入理解周長,感悟周長大小與形狀之間的關(guān)系,從而培養(yǎng)量感。2.運用多媒體技術(shù)創(chuàng)建模擬情境運用信息技術(shù)構(gòu)建一個具身化、交互性強(qiáng)且虛實結(jié)合的學(xué)習(xí)場景,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,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)驗的“大量”不容易被學(xué)生感知。例如,在教授“1億有多大”時,因?qū)W生無法直觀感受“1億”,所以教師可以先借助多媒體技術(shù)向?qū)W生展示9萬多名觀眾在鳥巢體育場觀看演唱會的情境,然后告知學(xué)生“1億”個人大約是1111個鳥巢里的人數(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”的感受性和體驗性,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)學(xué)生量感的萌生。(二)實感具身,在可視化操作中體驗量感具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過程與身體感知、動作和體驗的緊密聯(lián)系。教師在教學(xué)中應(yīng)重視學(xué)生的實感具身,通過操作、實驗、模擬、體驗等可視化方式,引導(dǎo)學(xué)生親身參與,實際感知,從而獲得對量感的直觀體驗。1.實物操作活動中精準(zhǔn)量感具身認(rèn)知理論認(rèn)為,身體的感知和活動對內(nèi)化量感知識非常重要,因此,教師要注重開展實物教學(xué)。通過對真實物體的接觸,學(xué)生可以更直觀地理解“量”的概念,提高對數(shù)量和量級的感知和理解能力。例如,在教學(xué)中,教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過觸摸1米的直尺,形成對1米的直觀認(rèn)知;通過掂量1包500克的鹽,感受500克的重量;通過使用秒表,感受1分鐘的時長……在觸覺、感覺、視覺等多感官作用下,學(xué)生對長度、重量、時長形成了初步的認(rèn)知。借助實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。2.數(shù)學(xué)實驗活動中建立量感通過開展數(shù)學(xué)實驗,能夠幫助學(xué)生在多次估測中感受量感的建立和發(fā)展,從實驗的角度增強(qiáng)對“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)實驗操作活動,通過設(shè)計一個測量桌面長度的數(shù)學(xué)微實驗,引導(dǎo)學(xué)生先根據(jù)已有量感經(jīng)驗進(jìn)行實驗探索。實驗時,學(xué)生暫時不用尺子進(jìn)行測量,而是運用原有的量感認(rèn)知進(jìn)行估測和對比,例如用“一拃”估測、用數(shù)學(xué)書估測、用鉛筆估測等,最后再用尺子測量實際大小,看誰估測的數(shù)據(jù)誤差最小。在這一實驗中,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.角色扮演活動中夯實量感在量感教學(xué)中,通過開展角色扮演活動,學(xué)生不僅可以感受數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的趣味性,還可以在實際活動中感受量的概念,夯實他們的量感。比如,在教授“貨幣的數(shù)量關(guān)系”時,教師可以模擬一個購物場景,讓學(xué)生扮演買家和賣家的角色,通過實際的交易活動理解貨幣的數(shù)量關(guān)系。在模擬購物過程中,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)所購物品的總價。學(xué)生在活動中直觀感受了重量,理解了貨幣的數(shù)量關(guān)系,培養(yǎng)了他們的量感意識和解決實際問題的能力,在操作活動中夯實了量感,發(fā)展了量感。4.跨學(xué)科教學(xué)活動中充實量感在具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下,跨學(xué)科教學(xué)活動可以更深入地充實量感。量感作為數(shù)學(xué)和科學(xué)等學(xué)科的基本概念,可以通過身體的感知和活動加深理解和體驗。例如,在教授時間單位“秒”時,教師可以開展一些室外教學(xué)活動,設(shè)置一個簡單的斜坡滑行實驗,先讓學(xué)生估測小球從斜坡上滑下的時間,再讓學(xué)生使用秒表記錄真實的時間,進(jìn)一步感受速度的量感,或者讓學(xué)生估測規(guī)定秒數(shù)內(nèi)小球劃過的距離,最后通過卷尺驗證結(jié)果,促進(jìn)距離量感的培養(yǎng)。通過開展數(shù)學(xué)與科學(xué)的跨學(xué)科教學(xué)活動,學(xué)生在實際操作中充實量感,理解量在運動學(xué)中的應(yīng)用,意識到數(shù)學(xué)和科學(xué)在生活中的應(yīng)用價值。(三)離線具身,在可視化描述中重構(gòu)量感離線具身指個體在不受身體和環(huán)境限制時,借助經(jīng)驗、語言描述或心理想象產(chǎn)生具身效應(yīng),以理解和感知知識。[8]離線具身教學(xué)鼓勵學(xué)生發(fā)揮想象力,脫離實物進(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)生個人經(jīng)驗,在可視化描述中為學(xué)生提供豐富想象、推理的機(jī)會,幫助學(xué)生間接獲得學(xué)習(xí)體驗。1.借助情感化語言展開想象教師可以巧妙地運用多媒體技術(shù)并結(jié)合飽含情感的語言描述為學(xué)生構(gòu)建一個想象空間,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,教師可以利用多媒體展示不同物品的重量對比,如輕飄飄的羽毛和沉甸甸的石頭等。教師輔以情感化的語言描述:“同學(xué)們,你們感受到了嗎?在我們的生活中,每個物品都有它獨特的重量。重量就像是一種魔法,讓物品有了不同的質(zhì)感和手感。請大家閉眼想象一下橡皮、汽車、大象的重量……”在這個想象的過程中,學(xué)生結(jié)合已有經(jīng)驗進(jìn)一步形成對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,鼓勵學(xué)生主動展開想象,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,請閉上眼睛,想象你手里有一個完整的披薩,你要怎么把它平均分給四個朋友呢?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,逐步加深對分?jǐn)?shù)概念的理解。教師在教學(xué)中運用可視化的語言描述幫助學(xué)生對量感進(jìn)行遷移與重構(gòu),提升了學(xué)習(xí)效果。(四)反思具身,在可視化評價中發(fā)展量感為了將感性的認(rèn)識上升為理性的思考,學(xué)生還需要在具身體驗的基礎(chǔ)上反思。這就需要教師幫助學(xué)生梳理體驗過程中的感受、發(fā)現(xiàn)和問題,從而將具身體驗轉(zhuǎn)化為對“量”的深刻理解。1.關(guān)注身體,開展表現(xiàn)性評價學(xué)生身體的參