沈夏林 鄧倩 劉勉

[摘? ?要] 智慧課堂模擬但又超越自然的富技術人為環(huán)境，帶來了學習體驗的新問題。具身認知理論將基本身體圖式的激活及其之上的復雜圖式建構(gòu)作為學習體驗的內(nèi)在機制，基本圖式的有限性、共享性與投射性，給予了人們組織無限經(jīng)驗、不言而喻地理解他人、與他人交互的能力?；旧眢w圖式自發(fā)地形成于兒童早期發(fā)展階段，課堂體驗的主要目的在于喚起學習者已存圖式。課堂中存在真實情境、模擬情境、觀察體驗、文字語言四種激活身體圖式的途徑。技術賦予學習者增強對象知覺和圖式喚起能力的同時，也具有負面的限制作用，但技術限制也能被利用而促進學習。最后，通過課堂教學案例，分析了利用技術的賦能與限制喚起學習者身體圖式，以建構(gòu)數(shù)學圖式的過程。以基本身體圖式的喚起建構(gòu)符合科學原理的復雜圖式，是富技術智慧課堂學習體驗設計的核心所在。

[關鍵詞] 經(jīng)驗喚起; 身體圖式; 具身認知; 技術賦能; 技術限制

[中圖分類號] G434? ? ? ? ? ? [文獻標志碼] A

[作者簡介] 沈夏林（1979—），男，浙江嵊州人。高級實驗師，博士研究生，主要從事虛擬環(huán)境下的具身學習研究。E-mail：sxl@zjnu.cn。

一、引? ?言

學習體驗是教學的一貫追求，學校教育每一階段的課堂，從不存在學習體驗的缺位，盡管從經(jīng)典體驗式學習理論看，作為限制性環(huán)境的課堂本身缺乏直接經(jīng)驗的來源，教育者借助實物、模型、圖像以及文字語言等工具，構(gòu)建模擬情境，以間接經(jīng)驗替代直接經(jīng)驗[1]。智慧課堂——包括移動終端、可穿戴設備、虛擬現(xiàn)實、數(shù)據(jù)分析、數(shù)字傳感器等在內(nèi)的智能技術，被用于構(gòu)建逼真程度和作用范圍不同的虛擬學習環(huán)境，為學習體驗帶來了新的途徑。技術具備放大或縮小現(xiàn)實結(jié)構(gòu)、增強人類知覺的能力，賦予了學習者對現(xiàn)實世界模擬和增強體驗的能力。但同時，由于現(xiàn)實世界的復雜性和技術發(fā)展的限度，難以真實還原客觀世界，增強對象某方面感知而忽略其他方面是常用的技術性手段。模擬自然但又超越自然情境的人為構(gòu)建，對學習體驗既帶來機遇，也提出了新的挑戰(zhàn)，并且，這種挑戰(zhàn)將隨著技術智能程度的提高而越發(fā)凸顯。

二、學習體驗與身體圖式

體驗式學習在直接經(jīng)驗基礎上經(jīng)過反思而達成概念的抽象化，使學習者從感性經(jīng)驗上升到理性認識，其中情節(jié)記憶和默會認知發(fā)揮了重要作用[2]。但是，直接經(jīng)驗到概念轉(zhuǎn)變的內(nèi)部機理究竟是什么？情節(jié)記憶和默會認知如何作用于概念生成？對此，認知科學將圖式（Schema）作為一個關鍵過程來描述——人類基于事物原型，對范疇內(nèi)成員進行歸納，從不同結(jié)構(gòu)中抽象出共性的認知能力。認識論意義上的圖式一詞最早出現(xiàn)于康德的著作中，他認為知性的范疇與感性的直觀對象具有質(zhì)的區(qū)別，而圖式是兩者轉(zhuǎn)化的中介。格式塔心理學的心理完型案例，是圖式存在的直觀解釋。皮亞杰以圖式概念為基礎建立了發(fā)生認識論，將個體圖式發(fā)展分為感知運動、前運算、具體運算和形式運算四個階段，圖式的建立意味著個體心理的發(fā)展，同化和順應是圖式發(fā)展的兩個機制。20世紀80年代，喬治·拉考夫（George Lakoff）和馬克·約翰遜（Mark Johnson）總結(jié)了認知科學的三大發(fā)現(xiàn)——“心智的具身性”“思維大多無意識”和“抽象概念的隱喻性”，其中使用身體意象和身體圖式作為重要概念，闡述它們在意義建構(gòu)和推理中的基礎性作用：正是圖式的身體性，決定了心智的具身性，進而使從中發(fā)展起來的抽象概念充滿了具身隱喻性，決定了占據(jù)人類心智活動70%以上的基本認知活動能在知覺層面展開，這個過程很少耗費心理資源，也即“思維大多無意識”[3]。由此，形成了他們具身認知理論的基礎，同時，也為包括體驗式學習在內(nèi)的實踐性、默會認知等形式的學習機制提供了解釋——由基本身體圖式到復雜圖式的建構(gòu)過程?；旧眢w圖式具有動靜態(tài)、有限性兩種特征。

首先，身體圖式既能表示狀態(tài)又表示過程，同時具有靜態(tài)和動態(tài)兩種屬性。如有關“平衡”的身體圖式，表示狀態(tài)時是靜態(tài)的，表示過程時則是一系列不斷調(diào)整的動作，呈現(xiàn)出動態(tài)的特征。認知語言學家羅納德·蘭艾克（Ronald Langacker）用動體（Trajector，簡稱TR）、界標（Landmark，簡稱LM）和路徑（PATH）三個參數(shù)來描述圖式的動態(tài)過程[4]。其中TR是投射的主體，LM是參照體，PATH是投射體運動路徑。與此相關，圖式的另一個特征是轉(zhuǎn)變性，指人們在利用圖式進行概念化的過程中注意焦點的變化，如當個體看到草地上滾動的足球時，利用的是動態(tài)的路徑圖式，而當足球停止運動后，觀察者的注意力則停留在了球上，整個過程中，觀察者遵循的是“路徑焦點到靜止焦點”（Path-Focus-to-End-Focus）的圖式轉(zhuǎn)變。除此之外，圖式還有另外三種轉(zhuǎn)變[5]：聚集到分散（Mutiplex-to-Mass）——想象聚集在某處的物體，逐漸向四周移動，直至每一個都成為獨立的對象;軌跡追蹤（Trajectory）——想象跟隨一個不斷移動的物體;嵌套（Superimposition）——想象一個球體和管子，管子逐漸變大直至能把球體裝進;管子再逐漸縮小直到能裝入球體中。

其次，基本身體圖式是有限的。約翰遜最初列舉了20余種基本圖式，經(jīng)后來學者補充，形成表1的人類認知基本圖式表。在基本圖式之上組合成復雜圖式，抽象成概念結(jié)構(gòu)，從而構(gòu)筑起人類龐大的認知體系，皮亞杰的“結(jié)構(gòu)主義”和“建構(gòu)主義”兩個名詞恰如其分地描述了認知的結(jié)構(gòu)特性和建構(gòu)過程。認知語言學家蘇珊·林德納（Susan Lindner）曾分析600例“Verb+out”和1100多例“Verb+up”動詞短語的意義，發(fā)現(xiàn)都可以歸結(jié)為為數(shù)不多的基本圖式[6]。如從“Verb+out”結(jié)構(gòu)中找出了三種圖式：容器到追蹤跟隨的圖式、容器到追蹤停止的圖式、路徑追蹤的圖式。基本身體圖式源于身體與環(huán)境的交互，由于人體相同的生物結(jié)構(gòu)，所處環(huán)境遵循相同的物理法則，以及基本身體圖式的有限性，人類的基本圖式具備了共享和理解的條件。但是，由于個體發(fā)展和社會文化環(huán)境的差異，引起個體復雜圖式或群體社會性相關圖式的差別，以及圖式對信息篩選和過濾的差異，導致對同樣一種知識產(chǎn)生不同的理解。

三、身體圖式的生成與激活

身體圖式生成于后天主體與外界的交互，但建基于先天的生物性遺傳，皮亞杰認為最初的圖式在由包括吮吸、抓握、踏步、定向等本能反射行為的基礎上構(gòu)建，隨著身體自身發(fā)展以及身體與外界反復的互動形成身體圖式，在身體圖式基礎上進一步構(gòu)建復雜圖式。身心發(fā)展正常的兒童可以在日常生活中自發(fā)形成基本的身體圖式，蒙臺梭利主張根據(jù)兒童成長敏感期有目的地實施感官教育，有助于基本身體圖式的生成，已被證明有利于兒童的智力發(fā)展。

個體在對陌生事物開展認知時，首先對潛在的圖式結(jié)構(gòu)進行匹配，試圖激活相關圖式。致力于為心理學構(gòu)建數(shù)學框架的認知心理學家大衛(wèi)·魯姆哈特（David Rumelhart）將圖式的結(jié)構(gòu)視為按一定關系聯(lián)系起來的“槽”——類似于格子，槽接受賦值，其值可能是固定的常量，也可能是受其他槽所賦值影響而改變的變量;如果認知對象的特征參數(shù)在槽的接受范圍內(nèi)，則圖式得以激活[7]。蘭艾克則使用認知域（Cognitive Domain）概念描述圖式激活的特征，認知域指描寫語義結(jié)構(gòu)時所涉及的概念領域，也即語境，針對同一對象的認知，所處語境的差異會導致不同圖式的激活[4]。比如，有關樹的基本認知域包括空間域、性狀域、生物域、色彩域、用途域等，當小學生被要求畫一棵樹時，首先激活的是包含樹干、樹枝、樹葉等與主體結(jié)構(gòu)有關的空間域圖式，而被要求畫一棵秋天的樹時，則同時還激活了色彩域。

個體如何在身體圖式基礎上擴展對于非身體他者的認識？拉考夫使用了身體投射（Bodily Projections）這個術語——通過將身體參照系的圖式投射到對象而建立跨概念域的映射。[5]如空間關系中，將類似于身體前、后關系的空間圖式投射于對象，就使對象有類似于身體的參照性——相對于對象的前、后方位，以此，基于身體的空間定向就推而廣之于物與物之間的空間關系。身體投射遵循恒定性原則（Invariance Principle）——源域的圖式結(jié)構(gòu)與目標域必須相一致，如果目標域中不存在和源域相一致的圖式結(jié)構(gòu)，源域的特點就無法映射到目標域中。如“理論就是建筑”這一隱喻：建筑中的地基、支柱、穩(wěn)固性、可能倒塌等用法能映射到“理論”中，是因為目標域“理論”的特點適合用這些詞匯來描寫，兩者的圖式結(jié)構(gòu)相一致，而建筑中的門、窗戶則不能映射到“理論”中。不僅與身體直接相關的“低級”認知活動建基于身體圖式，作為高級認知象征的抽象概念也建基于身體圖式，如抽象的“熱情”與“冷淡”概念來源于身體對“熱”和“冷”的知覺，拉考夫用“隱喻”術語來描述這種廣泛存在于人類語言結(jié)構(gòu)中的現(xiàn)象。

正是由于基本圖式的有限性、共享性，以及圖式的投射性，使人們能以此組織和理解無限的經(jīng)驗，不言而喻地理解他人、與他人交互，也使得利用圖式開展意義學習成為可能。由于人類知識的龐雜性，教育脫離生產(chǎn)成為獨立的社會領域，專門開展人類知識的傳承和創(chuàng)造，知識也就主要以間接經(jīng)驗方式習得，直接經(jīng)驗在課堂中是難得的途徑。根據(jù)經(jīng)典體驗式學習理論，完整的體驗式學習包括具體體驗、反思回顧、形成抽象概念以及新情境中檢驗四個階段[8]。常規(guī)課堂并不具備具體體驗和新情境中檢驗的條件，但是，體驗仍然是教學的追求，學校教育每一階段的課堂也從不存在學習體驗的缺位。有別于完整的體驗式學習，課堂中的體驗通常跳過了構(gòu)筑直接經(jīng)驗的階段，而代之為喚起（Evocation）學習者已經(jīng)存在的經(jīng)驗[9]。當然，這首先要求個體經(jīng)歷過該體驗，已經(jīng)生成了目標圖式。事實上，絕大多數(shù)體驗來源于個體日常活動，盡管根據(jù)學生發(fā)展階段和學科教學需要，學校教育也會安排有限的體驗活動，如幼兒園的玩具、小學階段的肢體性活動，以及實地觀察、實驗室的學科實驗等。

四、課堂中激活身體圖式的途徑

基于實驗和心理現(xiàn)象，斯坦福大學的杰里米·拜倫森（Jeremy Bailenson）教授認為，人類大腦具有適合喚起虛擬體驗的機制，借助語言文字、繪畫圖像、影音視頻、虛擬場景等媒介均可喚起經(jīng)驗[10]。融合了技術元素的課堂教學中，可將喚起學生經(jīng)驗的途徑分為真實情境、模擬情境、觀察學習和語言描述四類：

（1）真實情境。指在與教學內(nèi)容相關的自然或社會環(huán)境中開展學習所帶給學習者的體驗感知，比如到商場中體驗“折扣”的概念，到野外開展地質(zhì)教學，利用青蛙開展生物解剖教學。真實情境下的教學，在時間、組織和管理等成本上要求高昂，盡管通常學習效果好、學習滿意度高，但沒有很多的機會開展，大多數(shù)課堂需限制在教室或?qū)嶒炇曳秶鷥?nèi)，并且考慮到相對其他教學形式需要更多的時間，效率也不見得最高。

（2）模擬情境。是課堂中在模擬的自然或社會情境中學習所帶來的體驗，模擬情境的適用范圍廣泛，可以是在高仿真度情境中開展的學習，如模擬法庭實驗室中的庭審體驗;也可以是簡易的模擬環(huán)境，如用英語角構(gòu)造英語交流情境，甚至課堂中的角色扮演對話。虛擬現(xiàn)實技術的成熟，為課堂構(gòu)建不同逼真度的模擬情境提供了便利的條件。

（3）觀察體驗。指通過觀察事物或他人經(jīng)歷獲得替代性的經(jīng)驗，個體無法通過直接經(jīng)驗獲得其全部知識，替代性經(jīng)驗是學習的重要來源。20世紀發(fā)現(xiàn)的存在于靈長類動物的鏡像神經(jīng)元，揭示了人類具備理解他人經(jīng)驗的神經(jīng)機制——僅僅通過觀察別人的動作就能產(chǎn)生感同身受的體驗[11]。課堂無法為許多復雜的知識提供真實或模擬情境，通過觀察圖像、視頻、模型等途徑是獲取替代性經(jīng)驗的一種方法：如播放紀錄片體驗殘酷戰(zhàn)爭場景;觀看榜樣人物的感人事跡體驗高尚行為帶來的道德感。

（4）語言描述。通過恰當?shù)恼Z言和文字描述，也可以喚起學生的經(jīng)驗，引發(fā)體驗活動。在約翰·布萊克（John Black）的語言加工實驗中，分別以“John was working in the front yard then he went inside.”和“John was working in the front yard then he came inside.”為材料對被試加工時間進行了測試，兩個句子僅有“Went”和“Came”一個單詞的差別，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，后者需要花費更長的加工時間[12]。在解釋原因時認為，被試在加工前者時只在意識中呈現(xiàn)了“院子中的人”一個場景，但在加工后者時，除了前半句“院子中人”的場景，后半句進行了視角轉(zhuǎn)換，再次建立了“從房子內(nèi)看到人走進”的場景，如圖1所示。語言可以在課堂中隨時運用，適用于課堂運用包括體驗在內(nèi)的多種微觀教學過程，但該方法要求教師具備較高的語言組織水平。

以上四種途徑中，真實情境對環(huán)境和教學內(nèi)容切合度的要求很高;模擬情境和觀察學習由于數(shù)字資源的豐富以及虛擬現(xiàn)實技術的成熟，使得課堂應用大為擴展;語言描述對環(huán)境要求最少，僅依賴于教師的言語表達。因此，課堂應用的頻率，由高到低分別是語言描述、觀察學習、模擬情境和真實情境，如圖2所示。當然，這種分類并非嚴格地相互分離，實際運用中通常結(jié)合使用，如觀察依賴于切適的語言提示，而提供恰當?shù)牟牧蟿t有助于減少語言描述的難度。

真實情境和模擬情境中的學習，都是一種“沉浸式”參與，既能喚起已經(jīng)存在的經(jīng)驗，也具有生成新經(jīng)驗的功能;觀察學習和語言描述則僅具備經(jīng)驗的喚起功能，不能形成目標內(nèi)容所指向的經(jīng)驗。技術的融入擴展了喚起經(jīng)驗的來源，但需要注意的是，虛擬現(xiàn)實構(gòu)建的是一種模擬的情境，無論多么完美的設計，與真實情境提供的感知總是存在差異，需要教師對其引發(fā)目標經(jīng)驗的科學性進行非常嚴格的檢查，因為一旦發(fā)生科學性問題，反而使學習者形成錯誤的經(jīng)驗，鑒于體驗的深刻性，將對其產(chǎn)生長期的影響。利茲大學的研究者發(fā)現(xiàn)，由于虛擬現(xiàn)實內(nèi)容以成人認知視角制作，對于兒童使用者存在平衡和空間感知的風險[13]。

就喚起經(jīng)驗的深刻程度，或者對于學習效果的影響而言，由于人類強大的鏡像神經(jīng)機制，四種類型不一定遵循媒體的直觀性原則，布萊克的實驗已經(jīng)給出啟示，以恰當語言組織喚起的經(jīng)驗未必不如其他方式。并且，媒體逼真程度與學習效果并非是簡單的正相關，機器人學家孫政弘發(fā)現(xiàn)，人類存在一個特殊的“恐怖谷現(xiàn)象”[14]，如圖3所示，人類對仿真人的好感度隨著外觀相似程度的提高而增加，但是當相似性達到一定程度后——極相似但還有差別時，好感度驟然下降，隨著相似程度進一步提高，好感度又快速回升。影視形象設計有意利用了這個原理，為避免落入恐怖谷，動畫角色通常設計為與真人形象大相徑庭，卻易受人們喜愛;相反，以僵尸或尸體畫面展現(xiàn)，則容易達成引起恐懼的目的。因此，教學媒體的選用，不能簡單地以直觀和逼真程度為標準。

五、技術對學習體驗的賦能與限制

盡管課堂中不同技術均具有激活身體圖式的潛力，但是，技術作為探索與改造自然的人造物和中介物，并非價值中立，具有放大或縮小結(jié)構(gòu)、增強信息本身或個體知覺、調(diào)節(jié)人類建構(gòu)客觀實在的功能，給予學習者以自然人身體所不具備的認知能力：攝影技術利用人類空間感知近大遠小的圖式特征，增強二維畫面的三維空間感知能力;通過聚焦方法虛化背景或前景，突顯主體，增強畫面情境中對目標對象的選擇性注意力。影音與動畫技術將宏觀或微觀場景以縮小放大的方式，賦予學習者觀察宏觀或微觀對象的能力;并且，多個圖像或場景的不同組合序列，將產(chǎn)生與單個圖像截然不同的圖式知覺結(jié)果，如影視作用中經(jīng)典的蒙太奇效應;多媒體技術予以學習者以多重感官信息的聯(lián)合刺激，獲得優(yōu)于單一媒體呈現(xiàn)的教學效果[15]。可穿戴技術將專門化的信息終端和命令式操作轉(zhuǎn)變?yōu)樽匀唤换サ脑O備，終端操作由認知中介（Cognitively Mediated）重新變?yōu)楦兄薪椋≒erceptually Mediated）[16]，將費力的心智操作卸載到自動化的知覺圖式上來減少心智需求，使技術成為“人體功能的延伸”，也就是說，由知覺而不是認知完成技術操作，釋放的認知資源可以被重新分配以改善學習。

虛擬現(xiàn)實技術則針對人類多重感官信息聯(lián)合環(huán)境中對自主感（Sense of Agency）和歸屬感（Sense of Ownership）的模擬，產(chǎn)生親臨現(xiàn)場的體驗，自主感即“那個動作是我發(fā)起的”感覺，如感覺到虛擬現(xiàn)實中是“我”在操縱賽車行駛，歸屬感指“那個正在經(jīng)歷體驗的人是我”的感覺[17]。虛擬現(xiàn)實技術本身大量利用了身體圖式的投射特征，如考慮技術難度與成本控制，僅以物理環(huán)境下有限的原始動作——如通過手柄、運動傳感器、鼠標、鍵盤等控制接口的推、拉、搖、移、按鍵等簡單動作，映射到虛擬環(huán)境中復雜的模擬真實的感知動作，也即動作映射（Action Mapped）[18]。原始動作與感知動作存在巨大差別，體驗者卻由于自主感和歸屬感而沉浸其中。然而，不同于圖像、影音動畫等媒體僅激活已存圖式，虛擬環(huán)境如同真實環(huán)境，還具有生成新的身體圖式的功能，而這種新圖式有可能是由于技術原因而錯誤構(gòu)建的，這是虛擬現(xiàn)實沉浸環(huán)境下學習體驗存在風險的原因。

技術在賦予學習者增強的認知能力的同時，也存在限制學習者認知的功能。一方面，由于現(xiàn)實世界信息的復雜性和技術發(fā)展的有限性，作為人造物或模擬對象，不可能是對真實世界完整信息的重現(xiàn);另一方面，技術經(jīng)常只增強某一方面的功能，而有意丟棄其他方面的信息展現(xiàn)，這種手段占據(jù)了人造物的絕大部分。人造物潛在信息的缺乏，影響借此展開的認知活動，也即技術帶來認知的限制，這種影響在空間領域更為明顯。在虛擬和真實環(huán)境中學習空間布局的基礎研究發(fā)現(xiàn)，當虛擬環(huán)境不能提供物理導航中固有的感知線索時，學習就會受到損害，包括來自主體運動的前庭和本體感受線索。由于互動和感知差異，使用鍵盤或鼠標與虛擬解剖模型或分子模型交互，不會產(chǎn)生與操縱真實模型相同的學習成果[19]。由于技術限制性，以及諸如虛擬現(xiàn)實等技術所生成圖式的深刻性，如果使用不佳，不僅起不到應有認知作用，甚至還可能造成負面的科學性問題。因此，“能實不虛”作為一個保守的安全原則經(jīng)常被提及。

但是，并非所有的技術限制對學習都是負面的。巴雷特發(fā)現(xiàn)，將虛擬模型的交互性能限制為與任務相關的行為時，能發(fā)揮比實物更有價值的作用，在其有關化學分子鍵學習的實驗中，使用受限于圍繞水平軸和垂直軸旋轉(zhuǎn)的虛擬模型，比能圍繞任何軸自由旋轉(zhuǎn)的實物模型觀察到更高的學習效率，這種效率優(yōu)勢超過了實物模型提供觸覺形狀信息的潛在優(yōu)點[19]。也即，技術的限制性也可成為約束交互性而減少學習中的認知需求。虛擬模型的限制性優(yōu)勢在數(shù)學和醫(yī)學教學中也被證實。此外，在使用虛擬模型之后，在具體模型上觀察到的改進性能表明，在使用傳統(tǒng)具體模型進行指導之前，使用受約束的虛擬交互進行練習可用于訓練或腳手架學習。課堂是一個限制性環(huán)境，多數(shù)時候無法為學習提供真實情境，通過喚起學習者已有經(jīng)驗作為一種彌補，技術在此具有賦能和限制的作用，技術的限制與賦能一樣，應該予以關注和利用。

六、案例分析：打地鼠學坐標

以典型的智慧課堂教學案例——由杭州市某小學F老師設計的《打地鼠，學坐標》為例進行課堂學習體驗的分析。該課例以小學四年級學生為教學對象，使用移動終端互動教學平臺，以小組合作開展學習，每組4位學生并配備一臺平板電腦，每位學生一只答題器。課例的核心工具是一個簡單的模擬打地鼠小游戲，如圖4所示，模擬了小學生所熟悉的打地鼠游戲，將規(guī)律排序的5×5個地鼠洞映射為坐標元素，以打地鼠活動為工具展開對“坐標”特征和概念的探索，安排了兩個前后銜接的任務：任務一是探索坐標要素——組、個和方向，任務二是探索坐標表示法。以下將分析任務一的體驗過程。

圖4? ?打地鼠學坐標活動示意圖

打地鼠是幼兒教育中一個廣為使用的游戲素材，常出現(xiàn)于幼兒園、商場、動畫片、電子游戲等場景，小學四年級的學生通常有過這種直接或間接的體驗，對游戲場景有一定的熟悉度;同時，在更早的年齡階段就建立起了所涉及的基本身體圖式——移動圖式和空間圖式。其中移動圖式是游戲本身所利用的一個要素，要求快速尋找“源—路徑—目標”圖式中的“目標”，找到目標后，學習者以相對于自身及由此擴展的空間圖式進行定位。因此，可以通過熟悉的游戲場景激活這兩種已經(jīng)存在心智的簡單圖式，但是，由于個體建構(gòu)的差異，這種相對于身體的簡單空間圖式不宜于個體相互間的交流，由此建構(gòu)起更高級的、符合數(shù)學規(guī)定的、適宜于交流的坐標圖式，正是該課程教學的目標。

“坐標要素探索”任務的環(huán)節(jié)及活動見表2。在準備環(huán)節(jié)，教師首先了解學生對打地鼠游戲的熟悉程度，對游戲內(nèi)容進行介紹和演示，并讓相對不熟悉的學生體驗該模擬游戲，以充分營造激活圖式的條件。并且，教師提示學生可使用“組”和“個”兩個早操排隊中使用過的、熟悉的概念來描述地鼠出現(xiàn)的位置，使學生能依據(jù)生活經(jīng)驗，從以相對于身體定位的最基本空間圖式轉(zhuǎn)化到具備初步絕對定位能力的復雜空間圖式原型，但其中有意地未指定組、個的序列和方向規(guī)定，并將其預設為活動中引發(fā)個體空間圖式?jīng)_突的關鍵。由此，在打地鼠環(huán)節(jié)，由于不同學生所建構(gòu)空間圖式中“組”“個”和方向的差異，指示人指出的位置不容易被打鼠人所定位（實際授課過程中，打鼠人第3次才打中地鼠）。在第3步，指示人和打鼠人陳述定位方法時，認知沖突的原因——個體空間圖式不一致的現(xiàn)象得以顯現(xiàn);與第4步一起，教師讓全體學生對個體空間圖式不一致進行了細致的體會。從而，在第5步的小組活動中，兩個被抽樣小組在組內(nèi)就序列和方向立即達成一致，一次就完成打鼠任務。在小結(jié)中，教師在上述活動基礎上引出了數(shù)學中關于坐標“方向”的規(guī)定，達成從個體空間圖式到數(shù)學圖式的轉(zhuǎn)換。

在此，技術賦予了學習者激活身體圖式的能力，通過模擬的打地鼠游戲喚起學習者空間圖式，并構(gòu)建有關坐標方向的數(shù)學圖式。同時，通過對技術工具的配置也限制了所激活圖式的性質(zhì)：一是地鼠洞的有序而非隨意排列，使構(gòu)建的空間圖式能投射到坐標;二是地鼠停留的時間，設定為1秒鐘，具有合適的難度又足以使學生形成空間記憶;三是地鼠出現(xiàn)的位置，并不是真正的隨機，尤其避免在邊緣位置和最中心位置出現(xiàn)，以保證有一定的難度，確保只有在理解位置的基礎上才能正確定位。因此，在課例中，并不需要開發(fā)一個真正的游戲，真實游戲中不受限制的“隨機”反而不利于教學;同時，也降低了教學材料制作的難度，用簡單的預設動作替代復雜的隨機事件，甚至僅以PPT動畫就達到了要求。此外，由于該課程不是對生物學內(nèi)容進行的學習，在材料上存在有悖生物學事實的現(xiàn)象，盡管模擬的是打地鼠游戲而非地鼠的真實環(huán)境，但是，仍然需要教師在課后對材料進行補充說明，告知有關地鼠的正確生物學知識，以消除學生可能引起的對地鼠這種動物的錯誤認知。

七、結(jié)? ?語

學習體驗是課堂一以貫之的追求，無論在傳統(tǒng)課堂還是技術豐富的智慧課堂。具身認知理論揭示了學習體驗的內(nèi)在機制是基本身體圖式的生成和激活，以及在此之上的復雜圖式建構(gòu)，圖式是一種自動化、近于無意識的知覺過程，很少耗費心智資源?；旧眢w圖式的生成主要在兒童早期發(fā)展階段中自發(fā)完成，課堂教學中的體驗式學習主要是激活學習者已經(jīng)存在的圖式，用以建構(gòu)符合科學規(guī)定的高級圖式?；旧眢w圖式同時具有靜態(tài)和動態(tài)兩種屬性，并且其類型是有限的，個體以身體投射的方式將擴展對于非身體他者的認知。由于人體相同的生物結(jié)構(gòu)，并處于相同物理法則的環(huán)境，基本身體圖式具有可共享、可理解的條件;個體發(fā)展和社會文化環(huán)境的差別，則會導致圖式建構(gòu)的差異。正是基本圖式的有限性、共享性、投射性，使人們能以此組織和理解無限的經(jīng)驗、不言而喻地理解他人、與他人交互，也使利用圖式開展意義學習成為可能。課堂中存在真實情境、模擬情境、觀察體驗和語言描述四種激活身體圖式的途徑，其中模擬情境隨當前智能技術發(fā)展，應用范圍和逼真程度正在增加;四種途徑形象程度和材料難度逐級遞減，但并不意味著形象程度越高的工具，其教學價值越完美，語言描述也能以更便捷有效的方式喚起圖式。技術對學習體驗同時具有賦能和限制作用，賦予了學習者增強對象知覺和激活圖式的能力，技術自身發(fā)展水平與應用目的是體驗限制的原因，這種限制有可能導致科學性問題，使學習者形成難以消除的錯誤圖式。但是，技術限制也能被利用而促進學習。利用智能技術的賦能與限制作用，喚起學習者目標圖式，建構(gòu)符合科學規(guī)定的高級認知圖式，將知識以自動化圖式的方式存儲，是技術豐富的智慧課堂學習體驗設計的核心所在。

[參考文獻]

[1] 許亞鋒，王周秀，馬健.基于體驗學習的未來課堂的設計與應用[J].電化教育研究， 2013（5）：73-79.

[2] 龐維國.論體驗式學習[J].全球教育展望，2011（6）：9-15.

[3] 李其維.“認知革命”與“第二代認知科學”芻議[J].心理學報，2008（12）：1306-1327.

[4] 羅納德·蘭艾克.認知語法導論（上卷）[M].黃蓓，譯.北京：商務印書館，2016.

[5] LAKOFF G， JOHNSON M. Philosophy in the flesh： the embodied mind and its challenge to western thought[M]. New York： Basic Books， 1999.

[6] LINDNER S J. A lexico-semantic analysis of English verb particle constructions with OUT and UP[D]. San Diego： University of California， 1981.

[7] RUMELHART D E， MCCLELLAND J L， et al. Parallel distributed processing： explorations in the microstructure of cognition， volume 1： foundations[M]. Cambridge， Massachusetts： MIT Press， 1986.

[8] 大衛(wèi)·庫伯.體驗學習：讓體驗作為學習與發(fā)展的源泉[M].王燦明，朱水萍，譯.上海：華東師范大學出版社， 2008.

[9] CHAROENYING T. The evocation and enactment of conceptual schemes： understanding the micro genesis of mathematical cognition through embodied， artifact-mediated activity[C]// Proceedings of the 33rd Annual Meeting of the North-American Chapter of the International Group for the Psychology of Mathematics Education. Reno， Nevada： University of Nevada， Reno， 2011.

[10] 杰里米·拜倫森，吉姆·布拉斯科維奇.虛擬現(xiàn)實：從阿凡達到永生[M].辛江，譯.北京：科學出版社， 2015.

[11] 格雷戈里·希科克.神秘的鏡像神經(jīng)元[M].李婷燕，譯.杭州：浙江人民出版社， 2016.

[12] BLACK J B， SEGAL A， VITALE J， et al. Embodied cognition and learning environment design[C]// Theoretical foundations of student-centered learning environments. New York： Routledge， 2012.

[13] DigiLitEY. Children and virtual reality： emerging possibilities and challenges[R/OL]. [2018-12-01]. http：//digilitey.eu/wp-content/uploads/2015/09/CVR-Final-PDF-reduced-size.pdf.

[14] HOWARD M C. Investigating the simulation elements of environment and control： extending the uncanny valley theory to simulations[J]. Computers & education， 2017（109）： 216-232.

[15] MAYER R E. Multimedia learning[M]. New York： Cambridge University Press， 2009.

[16] WU B， KLATZKY R L， SHELTON D， et al. Psychophysical evaluation of in-situ ultrasound visualization[J]. IEEE transactions on visualization & computer graphics， 2005（6）：684-693.

[17] 張靜， 陳巍， 李恒威. 我的身體是“我”的嗎？——從橡膠手錯覺看自主感和擁有感[J]. 自然辯證法通訊， 2017（2）： 51-57.

[18] GREGERSEN A L. Generic structures， generic experiences： a cognitive experientialist approach to video game analysis[J]. Philosophy & technology， 2014（2）：159-175.

[19] BARRETT T J， ANDREW T S， TED M H， et al. Constrained interactivity for relating multiple representations in science： when virtual is better than real[J]. Computers & education， 2015（81）： 69-81.

[Abstract] Smart classroom， the artificial environment with rich technology， which simulates but transcends nature， brings new problems to the learning experience. According to embodied cognitive theory， it is the activation of basic body schema and the construction of complex schema that constitute the internal mechanism of learning experience. The finiteness， sharing and projection of basic schemas enable people to organize infinite experience， understand and communicate with others. Basic body schema is formed spontaneously in the early development stage of children， and the main purpose of classroom experience is to activate learners' existing schema. There are four ways to activate body schema in class， including the real-world situation， the simulated scene， observation and experience， and verbal language. While technology enables learners to enhance object perception and activate their schema， it also has negative constrains. However， technology constrains could be used to facilitate learning. Finally， through a classroom instructional case， this paper analyzes the process of using technology to activate learners' body schema to construct mathematical schema. Constructing complex schema in accordance with scientific principles by evoking basic body schema is the core of learning experience design of technology-rich smart classroom.

[Keywords] Experience Activation; Body Schema; Embodied Cognition; Technology Enabling; Technology Constraining