具身認知視域下高中信息技術學習情境建構策略

摘要：通用技術課程的學習方式以設計學習和操作學習等實踐學習為主，離不開含有技術知識和技術思想方法的真實生活、生產(chǎn)情境?；诰呱碚J知理論的通用技術學習情境，可以有效地激發(fā)學生學習的積極性、持久性和創(chuàng)造力，實現(xiàn)知識技能在抽象與具象之間的互通轉換，提高學生知識技能遷移能力及對已有知識的深度挖掘能力，從而提升學科核心素養(yǎng)。關鍵詞：具身認知理論；高中通用技術學科；學習情境；技術核心素養(yǎng)《普通高中通用技術課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱為課標）指出：“通用技術課程以學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)為導向，倡導以學生為中心、以實踐為核心的多樣化學習方式。立足學生的直接經(jīng)驗和親身參與，精心設計和組織學生的學習活動，注重創(chuàng)設與學生已有經(jīng)驗相聯(lián)系的多樣化學習情境”[1]。當前通用技術課堂教學，普遍存在對學習情境建構重視不足、技術理論與技術實踐學習情境枯澀乏味等現(xiàn)象，極大地影響了學生的參與熱情和學習效果。在此背景下，具身認知理論作為一個新興的跨學科研究領域，為促進學習方式和教學方式的變革提供了新的視角。該理論認為，認知不能脫離情境和身體，學習的過程實質上是保持心智—身體—環(huán)境建立平衡的動態(tài)過程[2]。本文擬通過具身認知理論，對高中通用技術學習情境的建構進行探討，旨在論證如何通過建構技術具身學習情境促進學生技術核心素養(yǎng)的提升。一、當前通用技術學習情境存在的問題通用技術學科文理交融、科工兼?zhèn)涞膶W科特點使得教師在創(chuàng)設學習情境時，往往因為缺乏對某些專業(yè)技術領域方面的研究而顯得力不從心。當前通用技術學習情境普遍存在以下幾個問題：（一）教師建構學習情境的主觀意識不到位據(jù)《某市2021年通用技術學業(yè)水平考試終結性測試數(shù)據(jù)分析報告》顯示：學生在四份試卷中平均得分率最低的核心素養(yǎng)集中到圖樣表達和物化能力兩個核心素養(yǎng)上。具體數(shù)據(jù)是：圖樣表達49%（A卷），物化能力55.38%（B卷），物化能力50.19%（C卷），物化能力70.85%（D卷）。圖樣表達和物化能力得分率低從一定程度上反映了教師的課堂教學在關注學生“動手實踐”方面還有不足，學生缺乏有效的具身參與，很少或者沒有參加過技術實踐活動。在某市級教研部門組織的一次問卷調查中，共有185名教師填寫了問卷。關于學習情境建構方面的問題，有43.57%的教師不清楚什么是學習情境，52.38%的教師沒有認真創(chuàng)設過學習情境。技術類學科的教與學，離不開師生的具身參與。而缺乏良好的、具身的學習情境，導致學生在學習時常常處于“離身”狀態(tài)，不利于技術學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)與提升。（二）學習情境缺乏互動性具身認知理論學者腦神經(jīng)科學家邁克爾·梅策尼希認為，我們的身體和大腦是緊密相連的，我們的身體經(jīng)驗會直接影響我們的認知過程。通用技術課堂教學中，部分教師往往以自我為中心，從而忽視了學生學習的自主性，學生被動地接受知識，導致學習體驗孤立且個體化。這種學習情境因少了教與學的互動、學與學的互動、人與情境的互動而使得技術學科課堂喪失了應有的魅力與價值，學科核心素養(yǎng)也難以落實。（三）學習情境缺乏目標導向目標導向是行為科學中的一個重要概念，它關注個體如何通過設定和追求目標來驅動自己的行為。而在實際的教學過程中，部分教師建構的學習情境并沒有嚴格按照課標要求，缺乏科學具體的目標導向，導致學生在學習過程中無法形成自我驅動，也就無法實現(xiàn)通用技術學科的育人價值和功能。二、具身認知視域下的學習情境學習情境，是指在課堂教學中，為達成學習目標而精心建構的適合學習者的環(huán)境。這種環(huán)境能夠激發(fā)學習者的情感反應，使他們積極主動地融入其中，從而在解決問題、完成任務的過程中學習和掌握知識技能。現(xiàn)代教育理念下，學習情境被視為提高學生主動學習能力和創(chuàng)新思維能力的重要手段。具身認知視域下的學習情境強調學生的學習情境要盡可能接近其真實生活環(huán)境，使學生能夠在實際情境中運用所學知識和技能。良好的學習情境既可以鼓勵學生與教師、同學、教學資源等進行互動，又可以通過合作交流來深化理解和提高技能。同時，良好的學習情境要有明確的導向目標，這些目標應在達成教學目標的過程中與實際生產(chǎn)或生活的需求相一致。具身認知理論強調思維和知識不僅僅局限于大腦的內部過程，而是與人的身體和身體與環(huán)境的相互作用密切相關。認知、身體和環(huán)境之間是相互嵌套、不可分離的。認知存在于大腦中，大腦存在于身體中，認知附著于身體的各種感官所產(chǎn)生的經(jīng)驗，而身體是融入在不同的物理、生理和文化環(huán)境中，這三者都是不可或缺的[3]。因此，基于具身認知理論的學習情境建構，可以更好地創(chuàng)設有利于學習的情境，利用身體活動進行學習，提高學生的學習效果，培養(yǎng)學生的具身思維，使之能夠更好地理解和解決實際問題。三、具身認知視域下高中通用技術學習情境建構策略依據(jù)具身認知身心一體的基本理論，將具身認知理論應用到教學實踐中，教師要以學習者為中心，開展富有涉身性、互動性、真實性、復雜性的情境教學[4]。（一）通用技術學習情境建構要基于學生的生活經(jīng)驗具身認知理論教學的優(yōu)勢在于把學生置身于現(xiàn)實生活和真實世界，讓學生在真實的技術設計活動中建構技術知識、應用技術原理、體悟設計過程、生成技術學習經(jīng)驗[5]。真實學習情境的建構，離不開學生的生活經(jīng)驗。只有在生活化的學習環(huán)境中，學生才能領悟知識技能的實踐價值。教師應特別關注學生的現(xiàn)實生活，從鮮活的認知和生活經(jīng)驗出發(fā)，尋找教學的契合點，挖掘通用技術課程的學習情境資源。良好的學習情境可以自然生成學習目標。具身認知理論認為，生成性目標是一種注重學習過程和解決問題能力的目標設定方式。它強調學生在問題解決過程中通過積極參與和自主學習，通過不斷嘗試、調整和改進來提高解決問題的能力。生成性目標不僅關注學生最終的行為和結果，更注重學生在學習過程中的思考、探索和創(chuàng)新。針對假期時教室里的花草無人澆水的情境，通過課堂調查，學生提出了較為明確的解決方向：一是能否將花草統(tǒng)一集中到學校后勤管理部門，讓后勤的園丁統(tǒng)一澆水；二是能否設計一個可以遠程控制的自動澆花裝置呢？由此可見，基于生活的學習情境，如同春風化雨，可以大大激發(fā)學生學習的積極性、持久性和創(chuàng)造力。通用技術學科的教與學，唯有從學生的生活經(jīng)驗入手，緊密結合其學習、生活真實情境，才能讓所學知識技能內化于心、外化于身，否則便成了紙上談兵，更談不上技術技能的運用、遷移和轉化。（二）通用技術學習情境建構離不開有效的問題設計“問題”是師生之間達成教學互動最直接的途徑。學習情境的建構更離不開有效的問題設計。通用技術課程的教與學，“問題”常常與情境和任務緊密相連。教師根據(jù)教學內容，在特定的學習情境和教學目標下，提出問題并引導學生解決問題，形成了“情境—任務—問題—方案—實施—評價”教學模式。當前，通用技術課堂上，教師設計的問題普遍存在兩種不良傾向：一是問題較為淺顯，缺乏應有的技術思想和方法，不能有效地激發(fā)學生的探究欲望；二是所設計的問題脫離學生已有認知水平，問題設計得過高過大，其中蘊含的技術思想、技術方法已經(jīng)遠遠超過了學生的已有經(jīng)驗和認知范圍，學生難以回答，也難以通過問題將課程繼續(xù)探究下去。教師在建構學習情境時，可以從以下兩個方面來展開問題設計。1.問題設計應緊密貼合學生思維的最近發(fā)展區(qū)，并能夠從思維層面躍升至應用層面教師在問題設計時，要深入分析學生和學情，主動研究學生的思維發(fā)展規(guī)律和已有知識水平。唯有如此，方能設計出符合學生知識背景和思維特點的“錦上添花”的問題。例如，在“簡單的控制系統(tǒng)設計”這節(jié)課中，教師進行學情分析時要考慮到：在進行本節(jié)課教學之前，學生是否已經(jīng)經(jīng)歷過技術設計的一般過程？是否已經(jīng)初步掌握了結構設計、流程管理、系統(tǒng)權衡的方式方法？對于控制理論方面的知識，學生此前的了解有多少？是停留在簡單應用的感性認知層面，還是已經(jīng)達到較為深刻的理性分析層面等等。基于對學情的深入分析，教師設計問題時，才能在充分考慮到學生認知水平的基礎上，選擇學生熟悉的控制裝置作為教學載體。這樣，通過解決學生生活中遇到的真實問題就可以大大激發(fā)學生的探究熱情，從而幫助學生建立控制理論的基本框架，習得控制系統(tǒng)設計的一般思路和步驟，更好地理解控制思想，實現(xiàn)知識的有效學習，為進一步學習和設計比較復雜的控制系統(tǒng)做好理論與實踐準備。2.問題設計要有梯度，且“良構”問題和“劣構”問題并存問題的梯度并不是指問題在難度上所呈現(xiàn)的簡單的難易程度，而是指在學生學習過程中，教師所提出的問題在幫助學生完成任務時所呈現(xiàn)出來的一種遞進關系。這種遞進關系體現(xiàn)在具體的問題設計上，應該是由已知到未知，層層深入并呈現(xiàn)螺旋式上升的，是幫助學生在問題的探究中能不斷獲得成功的。教師設計的具體問題，可以分為“良構”問題和“劣構”問題兩大類。所謂的“良構”問題，指的是問題指向性明確，要素單一，能夠幫助學生在既定的學習情境中理解問題、明確概念。這類問題往往在技術基本理論學習中較為常見。所謂的“劣構”問題，往往是在真實情境中遇到的問題。因為真實情境中產(chǎn)生的問題具有開放性、不確定性以及解決方案不唯一性等特點，所以這類問題的指向性并不十分明確，問題要素也會發(fā)生變化。雖然學生對于這類問題解決起來較為困難，但因為這類問題貼近真實生活，所以更加容易激發(fā)學生的探究欲望，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新能力。例如，在“智能電風扇設計與制作”學習過程中，教師將學習情境中的每個技術活動，都設計成了由“良構”“劣構”問題組成的問題串，幫助學生在解決問題、完成任務的過程中，完成學習目標。這里僅以其中一個學習情境為例，進行簡要說明。學生不在教室時，常常忘記關掉電風扇，浪費了很多電。能否設計一個像“感應電燈”那樣“人在扇轉，人走扇停”的電風扇呢？（“良構”問題）由此，引出學生需要完成的第一個技術活動任務———人體感應電風扇控制系統(tǒng)設計方案。在這個技術活動任務中，教師設計了四個問題，分別是：問題1：請結合人體紅外感應燈的控制系統(tǒng)畫出人體感應電風扇的控制系統(tǒng)方框圖。（“良構”問題）問題2：如果不使用人體紅外傳感器，還有什么方法能檢測到人的存在？（“良構”問題）問題3：哪些傳感器適合用于原理性模型？哪些適合用于真實產(chǎn)品？（“良構”問題）問題4：你的人體感應電風扇控制系統(tǒng)設計方案是什么？（“劣構”問題）以上四個問題良構劣構結合，在認知層面上呈現(xiàn)出一種較為清晰的遞進關系，即由學生的已知遷移到未知，把未知轉化為已知后，再繼續(xù)探索未知。（三）通用技術學習情境建構要選擇有效的具身教學策略具身認知理論指導下的通用技術學科教學，需要教師在學習情境的建構上，靈活建構有效的教學策略，才能使技術課堂的目標導向準確，讓學生在真實或擬真的學習情境中體驗技術與設計過程，才能通過動手實踐、感官體驗和身體參與等具身學習活動，增強學生對技術概念的理解和記憶，提升實際操作和創(chuàng)新解決問題的關鍵能力。課標指出，基于技術學科核心素養(yǎng)的學習情境的設計，應立足技術實踐活動，面向現(xiàn)實生活和真實世界，在學生的日常生活環(huán)境中發(fā)現(xiàn)、挖掘學習情境的資源。教師在學習情境建構時，可以采用“基于問題”“基于任務”“基于項目”的技術學習情境設計策略，按照真實案例導入、具體活動引領、多維評價導向的思路建構學習情境。例如，粵科版教材中《技術與設計2》“經(jīng)典結構賞析”這節(jié)課，教材只是通過文字和圖片對古今中外的幾個經(jīng)典建筑結構進行了介紹。教材內容并不具備具身教學的條件，部分教師在上這節(jié)課時，往往采用的是講授法。實際上，越是簡單的教材內容，越能給教師留下更大的空間去開發(fā)相應的課程資源。針對本節(jié)課，教師可以采取“基于任務”的學習情境策略，結合學校所在地區(qū)的建筑結構，引導學生將身邊的建筑中所蘊含的設計技術與當?shù)氐拿袼罪L情、生產(chǎn)生活有機地聯(lián)系起來，讓學生感受結構設計的功能及藝術美學原理等?？傊ㄟ^真實而具體的問題、任務和項目，為學生提供一個真實的技術學習環(huán)境，使他們能夠全面學習技術知識、領悟技術文化、培養(yǎng)技術意識并提升技術素養(yǎng)。同時，這種學習方式還能夠引導學生改變傳統(tǒng)的學習方式，開展開放性學習和探究性學習，從而促進學生學科核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。再比如，教師在組織《技術與設計1》“制作模型或原型”教學時，可以采用“基于項目”+“基于任務”的學習情境策略。這是因為，這一章節(jié)的教學內容，涉及到許多關于制作模型或原型的材料、加工工藝和工具設備。這些在通用技術課程教學中，雖然都是以“物”的形態(tài)出現(xiàn)的，但它們同樣是學生進行技術學習的重要對象和內容。教師在組織這節(jié)課程時，往往會陷入單純的“工具使用”或者單純的“技能訓練”的模式，學生對工具使用的新鮮勁一過，學習興趣就會大大降低。如果教師將本節(jié)課設計成一個學生可以完成的具體制作項目，再將該項目細分為若干任務，每個任務或進行材料的選擇，或進行工藝學習，或進行工具學習等，這樣，學生就能夠通過完成一個個小“任務”，掌握和“項目”有關的技術技能。當學生把所有“任務”完成后，預先設定的項目也就水到渠成了。這樣的學習情境可以引領學生通過完成一個真實產(chǎn)品的制作，建構技術經(jīng)驗、形成技術思維、感悟技術文化，提升學科核心素養(yǎng)。（四）通用技術學習情境建構離不開教師的專業(yè)努力建構良好的學習情境，是教師專業(yè)性的重要體現(xiàn)。它是教師基于“學生學習”的視角，在深入研究教學內容的基礎上所做出的專業(yè)設計。通用技術課程最大的特點是實踐性和應用性。教師在教學設計之始，就要緊抓這些特點，緊緊圍繞教學目標來設計具有“實踐”特征的具身教學活動，將學生所要學習的技術原理和技術知識對象化，將學生置身于具身的學習情景中，從而使其獲得真實、客觀、精確的知識原理和操作技能。所以，這并不是一朝一夕就可以完成的事情，需要教師在專業(yè)學習方面持續(xù)不斷地努力。教師將一個年級（12個自然班）作為研究樣本，其中6個班級采用以基于具身認知理論建構的通用技術學習情境組織課程教學，6個班級采用普通課堂教學。根據(jù)學習成果評估顯示，實施有效的具身學習情境建構策略，學生在技術理解和項目實踐技能上的表現(xiàn)都有了顯著提高。學生的知