探寻具身视域下的初中物理概念教学策略

姚蕊 荣争辉 夏欢 蔡武德

摘 要：随着教育学、心理学以及学科教学的不断发展，具身认知理论已成为认知科学主要的研究方向之一。具身认知理论将认知、身体与情境三者进行了统一，并强调了身体在认知过程中的重要影响作用，将具身认知理论用以指导物理教学，对物理教学发展有着深远意义。本文将运用具身认知理论，以光的折射概念教学为例来探寻初中物理概念教学策略。

关键词：具身认知;物理概念;教学策略

1 具身认知理论概述

1.1 具身认知理论

身心二元论的第一代认知认为：人的身体和其认知是完全独立的两个存在，而与形成概念、推断事物等一系列活动有直接关系的仅仅只有人的认知，人的身体则与这些活动没有关系，这就是所谓的“离身认知”[1]。随着教育学、心理学以及认知科学不断发展，人们渐渐发现淡化人的身体部分并不利于知识的获取，于是具身、情境等概念逐渐出现在了认知科学中，到了20世纪80年代，具身认知理论成为认知科学中新兴的研究方向。

在国外对于具身认知理论的研究较为丰富，其中具有代表性的是认知语言学创始人莱考夫和约翰逊的研究，他们以隐喻研究出发，收集了大量的实例用来证明身体能力和身体经验产生了认知的表征，提出了具身认知的特征：心智是具身的;认知是无意识的;隐喻是思维的核心[1]。而在我国，叶浩生教授对具身认知理论做了较为系统和完备的研究，他认为具身认知突出反映了身体在认知过程中有重要作用，并强调了认知、身体、情境应当有机地统一起来，他从三个方面对其做了说明：①身体的限制作用：我们所能认知的内容和认知的程度取决于自己身体的内外部构造，只有当身体处在特定的环境中才会出现与之对应的认知;②身体的分配作用：完成认知过程的方式和步骤需要身体的各种物理属性来加工整合;③身体的调节作用：行动作为认知的目的，两者之间的联系与结合需要身体来完成，身体的调节作用能够使认知与行动保持一种和谐的状态[2]。

综上所述，具身认知是以反对身心二元论为基础发展的，具身观强调了认知并不是一种纯粹的精神活动，它有赖于身体、环境不间断的相互生成。这一理论对整个认知科学领域产生了巨大影响，对教育学、心理学、学科教学的发展起到了促进作用。

1.2 具身认知与初中物理教学

物理是一门探究物质的基本结构、相互作用和运动规律的自然科学，它的知识和研究方法被广泛地应用于其他自然学科，为社会的发展进步打下了坚实的基础，这使得物理学科成为学生学习过程中的必修课。在义务教育阶段，物理知识大多是定性分析，而定量研究较少，对于数学方面的知识运用也比较简单，学生不需要克服烦琐的理论推演。处于这个阶段的学生刚刚接触物理，对其有极强的好奇心，但他们的认知和思维发展并不全面，需要有具体的实物作为支撑。因此，为了使初中生能够有意义地进行物理学习，重点是要激发并保持学生的学习兴趣。

将具身认知运用于初中物理教学，需要在教学过程中考虑学生个体对身边环境的感知程度，除了关注视觉、听觉、触觉、嗅觉等的直接感知，还应该注意语言对感受的形容，让学生通过身体对现实环境的感知来掌握物理知识。这样不仅能够提高学生的学习效率，培养其物理核心素养，也为初中物理教学开辟了新的道路[3]。

2 具身化的初中物理概念教学策略

具身认知的观点认为认知有具身性，是以周围环境和动力学系统为基础的，而物理的概念教学也应当如此。虽然在初中阶段学生所接触到的物理概念大多比较简单，但仍然具有较高的概括性和抽象性，会对学生的掌握造成困难。因此，用具身认知理论指导初中物理概念教学，应当充分利用学生身边熟悉的材料，创设有趣的教学情境，让学生的身体最大限度地参与到物理概念的认知过程中，这样才能够充分调动学生的积极性，激发学生的想象力和创造能力，使概念学习达到事半功倍的效果。下面将以光的折射概念教学为例，对具身化的概念教学策略进行探寻。

2.1 巧设具身情境

创设情境是概念引入至关重要的环节，精妙的物理情境可以很好地激发学生的学习兴趣，使学生自发主动地去感知概念。在“光的折射概念”的教学中，教师可以利用自制教具——黑屋子亮了，让学生亲身感知光的折射现象。在密封纸箱的顶部中间位置开一个能刚好放下矿泉水瓶的圆形小孔;在纸箱一面中间偏下的位置开一个方形小窗，通过小窗学生能观察到箱内的明暗变化;并用支架在纸箱左侧固定一个电筒作为光源，调节电筒位置，使得当电筒开启时，光线不能直射入纸箱，这时纸箱内部比较暗，如图1（a）所示。保持电筒的位置不变，将装满水的矿泉水瓶放在纸箱顶部的开口处，纸箱内部变得亮了起来，如图1（b）所示。为了让所有学生都能清楚感受到纸箱内亮度变化，特意在纸箱内安装了光敏报警器，如图1（c）所示，当纸箱光线较暗时报警器不会发出声音，当纸箱亮起来时报警器发出声响。之后引导学生思考黑屋子为什么会亮起来。

利用自制教具寓教于乐，以现象为基础设置悬念，不仅能引起学生的注意，使学生对光的折射现象有一个清楚具体的感知，还能够让学生对要学习的内容保有较高的兴趣，为接下来的学习活动做了良好的铺垫。

2.2 丰富具身体验

学生在教室中学习，教师和同学自然也是这个学习环境中不可或缺的一部分，所以学生在认知的过程中师生的沟通和同学的交流就显得尤为重要。师生的沟通以教师的讲授与提问为主，同学间的讨论是将自己所获取的信息分享交流，这两方面都能增加学生的具身体验，从而在环境的相互作用下获取更多新的认知。在教授“光的折射概念”的过程中，除了单纯的讲授外，教师还需要设置一些有意义的问题，例如：教师可以提问：“我们之前学过了光的傳播，同学们回顾一下光在水中或空气中是怎样传播的？”这个问题能让学生回顾已有认知，加深对该内容的印象;待学生做出回答后，继续提出第二个问题：“那如果光从空气射入水中还会沿直线传播吗？”在第一个问题的基础上提出的第二个问题能够引发学生的认知冲突，为接下来的演示实验埋下伏笔。紧接着，教师分别演示光从空气射入水中，如图2（a）所示，光从玻璃射入空气中，如图2（b）所示。并在实验完成后组织学生进行小组讨论，得出这两个实验现象的相同之处，即：光都是从一种介质射入另一种介质且光路都发生了改变。以此结论为基础，进一步总结得出光的折射概念：当光从一种介质斜射入另一种介质中时，光的传播方向会发生偏折，在物理学中我们将这种现象称为光的折射[4]。通过学生交流讨论后总结出的概念更容易使学生接受，相较于学生的单独思考，同学间的交流更有助于培养学生的合作意识和表达能力，促进学生思维、行为等方面协调发展。

2.3 剖析概念外延

反映某一概念本质属性的对象被称为概念的外延，而在一般情况下，概念的外延就是指概念的适用范围，它说明概念反映的是哪些对象[5]。停留于概念本身的教学不利于学生对概念的深化和扩展，因此在教学过程中应当让学生逐步了解概念的外延，使其对概念有全面深刻的认识。在光的折射概念教学中让学生了解在什么情况下会产生折射现象是很有必要的，教师可以在总结完折射概念后向学生提问：“是不是在任何条件下都会发生光的折射呢？”大多数学生会基于之前的实验现象做出否定回答，理由是需要不同介质，这时教师继续设问：“是不是只要有两种不同的介质就一定会发生折射呢？”为了解决这一问题，教师需要演示光垂直入射不同介质，如图3所示，让学生清楚当光垂直入射时，虽然有两种不同介质，但并不会发生折射。最后归纳总结得出并不是在任何条件下光都会发生折射，只有当光斜射入两种不同介质时才会发生光的折射。

2.4 引导概念运用

教学的最终目的是学以致用，这也是概念教学的基本要求。通过运用概念，可以检验学生掌握概念的情况，及时发现存在的不足，以便后续有针对性地强化学生对概念的理解[5]。在引导学生运用概念时，尽可能不要选择用大量习题机械训练，应当为学生提供多样且详尽的物理情境，给予学生分析概念、判断物理现象以及解决物理问题的机会。在学习光的折射概念后，可以引导学生对“黑屋子亮了”这一现象做出解释，另外还可以用视频和图片让学生明白海市蜃楼、池水看起来比实际浅、铅笔弯折等现象都与光的折射有关，这样使所学的概念与生活紧密联系起来，有利于学生对光的折射概念深入理解。

3 结语

在实际的概念教学过程中，应当针对不同的概念，从不同角度出发，选择能够让学生亲身参与的具身化教学策略进行教学，尽可能地激发学生的学习积极性，发挥其独特个性，这样不仅有利于学生深入透彻地理解概念，还能提高学生的综合能力和物理核心素养，为学生的终身发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]叶浩生.具身认知的原理与应用[M].北京：商务印书馆，2017：1326.

[2]叶浩生.具身认知：认知心理学的新取向[J].心理科学进展，2010，18（5）：705710.

[3]叶成林.具身认知视野下的初中物理课堂教学策略——以苏科版8年级物理“力弹力”课堂教学为例[J].物理教师，2018，039（006）：4041.

[4]廖伯琴.《义务教育教科书（物理）》（八年级全一册）[M].上海：科学技术出版社，2018.

[5]闫金铎，郭玉英.中学物理教学概论[M].北京：高等教育出版社，2009，12：148151.

作者簡介：姚蕊（1994— ），女，云南曲靖人，云南师范大学物理与电子信息学院在读研究生，主要从事学科教学（物理）研究。

*通讯作者：蔡武德（1966— ），男，云南人，云南师范大学物理与电子信息学院副教授，主要从事课程与教学论研究。