田樂同 黃茜雯 賈雨鑫 譚嫩 萬敏 張利敏

摘 要：以具身認(rèn)知理論為引領(lǐng)，探究地理演示教具的合理開發(fā)，有利于發(fā)揮地理教具在教學(xué)中的重要作用?；诰呱碚J(rèn)知理論，以地理演示教具“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”的開發(fā)和演示為例，探討具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下地理演示教具的制作原則、設(shè)計(jì)制作過程、教學(xué)演示及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為合理開發(fā)地理演示教具，更好地服務(wù)于地理課堂教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞：教具開發(fā)；具身認(rèn)知理論；地理演示教具

中圖分類號(hào)：G633.55? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：1005-5207（2023）07-0030-06

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）中指出，地方和學(xué)校應(yīng)注重地理教具的開發(fā)，以完善地理課程資源建設(shè)［1］。地理演示教具是開展模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的恰適工具［2］，強(qiáng)調(diào)通過感性認(rèn)知培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。但目前用于教學(xué)實(shí)踐的多數(shù)實(shí)體教具制作未考慮身體、環(huán)境與認(rèn)知三要素的綜合作用，難以充分體現(xiàn)教具的交互性，且由于操作對(duì)象單一、教學(xué)成效有限等問題，實(shí)體教具未能在課堂中得到廣泛使用。具身認(rèn)知理論的關(guān)注點(diǎn)聚焦于身體感受與情境交互［3］，運(yùn)用具身認(rèn)知理論開發(fā)地理演示教具，有利于在課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)學(xué)生的“身境交互”，更好地落實(shí)地理實(shí)踐力等地理核心素養(yǎng)。筆者以具身認(rèn)知理論下地理演示教具的開發(fā)為研究方向，針對(duì)“地球的運(yùn)動(dòng)”課題設(shè)計(jì)了地理演示教具——“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”，以期通過創(chuàng)設(shè)具身學(xué)習(xí)環(huán)境，深化學(xué)生地理核心素養(yǎng)，落實(shí)立德樹人根本任務(wù)。

一、具身認(rèn)知理論與地理演示教具

“具身認(rèn)知”一詞源于英文“embodied cognition”，主張認(rèn)知根植于身體、環(huán)境及二者的互動(dòng)之中［4］，身體在認(rèn)知過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，認(rèn)知是通過身體的體驗(yàn)及其活動(dòng)方式而形成的?！熬呱怼笔且环N新視角，不同于傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)中的“身體”只是將心智帶到課堂的“容器”，它以一種全新的方式看待學(xué)生怎樣學(xué)習(xí)、教師怎樣教學(xué)、學(xué)校怎樣組織。具身認(rèn)知理論對(duì)教育領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，在教具開發(fā)領(lǐng)域已有一定影響力。

教具在《中國(guó)大百科全書》中的定義是：為學(xué)生提供感知材料的實(shí)物、模型、圖表等教學(xué)用具［5］。綜合多種相關(guān)概念界定，筆者認(rèn)為地理演示教具即教師或?qū)W生運(yùn)用于地理教學(xué)中以展開地理學(xué)習(xí)情境、傳遞地理知識(shí)的地理教學(xué)工具，具有支持操作、方便演示等特點(diǎn)，在教學(xué)應(yīng)用中能夠把抽象知識(shí)形象化、具體化，使學(xué)生比較容易領(lǐng)會(huì)和掌握教學(xué)中的重難點(diǎn)，形成對(duì)相關(guān)地理知識(shí)的正確認(rèn)知。

具身認(rèn)知理論強(qiáng)調(diào)身體、環(huán)境和認(rèn)知三者的交互作用，相關(guān)研究也表明，具有交互特征的教具能夠幫助學(xué)生有效進(jìn)行認(rèn)知投入，從而提高學(xué)習(xí)成效［6］，因此，具身認(rèn)知理論指導(dǎo)下的地理演示教具開發(fā)具有一定的實(shí)踐意義。

二、基于具身認(rèn)知理論的地理演示教具制作原則

以具身認(rèn)知理論對(duì)地理演示教具的制作加以實(shí)踐指導(dǎo)，有利于制作出符合地理教學(xué)需求的新時(shí)代教具，更有利于引導(dǎo)學(xué)生通過使用教具，與外部世界交互，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。對(duì)具身認(rèn)知三要素，即認(rèn)知、身體和環(huán)境的綜合作用進(jìn)行分析（圖1）可知，基于具身認(rèn)知理論的地理演示教具制作實(shí)踐應(yīng)符合主體性、涉身性、生成性和情境性原則。

具體而言，主體性主要體現(xiàn)在學(xué)生是教具的使用主體；涉身性主要體現(xiàn)在教具的使用需多感官參與，主體性與涉身性搭建了身體與認(rèn)知的橋梁，因此，教具的制作應(yīng)充分考慮學(xué)生的身心發(fā)展特征，根據(jù)其認(rèn)知水平與身體活動(dòng)需要設(shè)計(jì)教具的功能與配套的學(xué)習(xí)活動(dòng)；生成性主要體現(xiàn)在“探究—認(rèn)知”過程中有充足的空間，因此，制作的教具不能太死板，要保證學(xué)生擁有自主探究的空間，才能連接認(rèn)知與環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“預(yù)設(shè)—生成”的良性循環(huán)。情境性主要體現(xiàn)在教具能夠協(xié)助使用者解決情境問題，使其身體與環(huán)境產(chǎn)生交互，教學(xué)在情境中自然發(fā)生，因此，制作的教具應(yīng)能夠模擬地理過程、解決情境問題。

基于具身認(rèn)知理論制作地理演示教具，有利于使用者實(shí)現(xiàn)認(rèn)知、身體、環(huán)境三要素的平衡與交互，但要制作出符合地理教學(xué)需求的教具，還需要在此基礎(chǔ)上把握地理教具制作的基本原則，即科學(xué)性、教育性、直觀性和經(jīng)濟(jì)性（圖2）。

科學(xué)性的核心在于教具需要準(zhǔn)確揭示地理原理，以免使用者形成錯(cuò)誤認(rèn)知；教育性的關(guān)鍵在于響應(yīng)課標(biāo)內(nèi)容要求，契合教學(xué)使用需求；直觀性的重心在于教具呈現(xiàn)直觀、易于觀察；經(jīng)濟(jì)性則主要體現(xiàn)在教具的制作成本低廉。

在保證具身認(rèn)知原則（以下稱為“具身原則”）引領(lǐng)性的基礎(chǔ)上，把握地理教具制作的基本原則，綜合二者進(jìn)行教具制作，有利于使教具從傳統(tǒng)的觀看式教具轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅伢w驗(yàn)的操作式教具，讓學(xué)生擁有更多操作空間，化“被動(dòng)觀察”為“主動(dòng)探究”，更好地提升其地理核心素養(yǎng)。

三、基于具身認(rèn)知理論的地理演示教具制作過程——以“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”為例

1.教具對(duì)制作原則的落實(shí)途徑

基于具身認(rèn)知理論的制作原則為地理演示教具的制作提供了宏觀引領(lǐng)，但還需聚焦于特定教具的功能，構(gòu)建相應(yīng)教具落實(shí)制作原則的具體途徑（以下簡(jiǎn)稱“落實(shí)途徑”）。以制作原則為高位引領(lǐng)，以落實(shí)途徑為實(shí)踐指南，針對(duì)“地球的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)板塊，筆者設(shè)計(jì)了地理演示教具——地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀，用以揭示地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的地理意義。該教具具備以下功能：模擬晝夜交替、輔助時(shí)間計(jì)算、演示正午太陽高度變化、驗(yàn)證晝夜長(zhǎng)短變化等，此設(shè)計(jì)決定了該教具對(duì)制作原則的落實(shí)途徑（表1）。

[原則屬性 制作原則 落實(shí)途徑 具身原則 主體性 主要使用對(duì)象為學(xué)生 涉身性 支持學(xué)生手動(dòng)操作 生成性 共4大部件、7大功能，探索空間大 情境性 能夠模擬地理過程以解決情境問題 基本原則 科學(xué)性 以天球模型、時(shí)區(qū)、太陽直射示意為理論支撐 教育性 響應(yīng)課標(biāo)要求“結(jié)合實(shí)例，說明地球運(yùn)動(dòng)的地理意義” 直觀性 演示結(jié)果瞬時(shí)呈現(xiàn) 經(jīng)濟(jì)性 制作原料便宜易得 ][表1 “地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”教具對(duì)制作原則的落實(shí)途徑]

2.教具的制作流程

通過“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”教具的制作，梳理“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”的具體制作流程（表2）并輔以主要制作環(huán)節(jié)照片（圖3～圖6）。“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”教具成體如圖7所示。

四、“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”教學(xué)演示分析

1.教具功能與教材相對(duì)應(yīng)

“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”能夠準(zhǔn)確反映地理教材中“地球的運(yùn)動(dòng)”相關(guān)知識(shí)，并輔助創(chuàng)設(shè)具身學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可在操作教具的過程中解決情境問題，提升地理實(shí)踐力、綜合思維等地理核心素養(yǎng)。以湘教版（2019）高中地理選擇性必修1為例，梳理出教具部件及功能與教材第一章“地球的運(yùn)動(dòng)”中知識(shí)的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表3）。

2.教具輔助的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)

“地球的運(yùn)動(dòng)”教學(xué)內(nèi)容對(duì)應(yīng)的課標(biāo)要求為：結(jié)合實(shí)例，說明地球運(yùn)動(dòng)的地理意義。

在湘教版高中地理選擇性必修1中，時(shí)間計(jì)算、

[部件 功能 教材知識(shí)鏈接 晝夜交替部件 模擬晝夜交替現(xiàn)象 第一節(jié)：晝夜交替現(xiàn)象部分 演示晝夜長(zhǎng)短的變化 第二節(jié)：晝夜長(zhǎng)短變化部分 時(shí)間計(jì)算部件 輔助計(jì)算區(qū)時(shí)、地方時(shí)、新舊一天等問題 第一節(jié)：時(shí)差部分 太陽視運(yùn)動(dòng)部件 演示正午太陽高度的變化 第二節(jié)：正午太陽高度的變化部分 演示晝夜長(zhǎng)短的變化 第二節(jié)：晝夜長(zhǎng)短變化部分 演示不同緯度、不同日期的太陽周日視運(yùn)動(dòng) 以“地球的運(yùn)動(dòng)”全章知識(shí)為基礎(chǔ) 太陽直射部件 將太陽光照?qǐng)D立體化，演示二分二至日太陽直射情況 第二節(jié)：晝夜長(zhǎng)短變化部分 ][表3 教具部件及功能與教材知識(shí)對(duì)應(yīng)情況]晝夜長(zhǎng)短變化和正午太陽高度變化對(duì)學(xué)生來說難度較大，同時(shí)也是教學(xué)重點(diǎn)。以課標(biāo)要求為導(dǎo)向，為突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)，借助“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”進(jìn)行以下教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)。

（1）活動(dòng)一：新舊一天問題的探究

【教師活動(dòng)】講授地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生時(shí)差的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，引出探究問題：為何北京冬奧會(huì)開幕式要在北京時(shí)間20∶00舉行。將學(xué)生分為若干小組，每組配備一個(gè)教具，引導(dǎo)學(xué)生借助教具解決問題。

【學(xué)生活動(dòng)】小組合作，使用“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”探究問題、尋求答案。通過旋轉(zhuǎn)時(shí)間計(jì)算部件，發(fā)現(xiàn)在北京時(shí)間20∶00，理論日界線與0點(diǎn)經(jīng)線重合（圖8），說明此時(shí)全球?yàn)橥惶?，因此，北京冬奧會(huì)開幕式選擇在20∶00舉行。

【設(shè)計(jì)意圖】以北京冬奧會(huì)開幕式為背景，創(chuàng)設(shè)真實(shí)問題情境，激發(fā)學(xué)生探究熱情。通過教具實(shí)操解決開幕式時(shí)間問題，符合具身認(rèn)知理念，有助于深化學(xué)生地理實(shí)踐力，提升運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，學(xué)習(xí)對(duì)生活有用的地理。

（2）活動(dòng)二：晝夜長(zhǎng)短的變化演示

【教師活動(dòng)】將學(xué)生分為若干小組，引導(dǎo)每小組自行選擇南北半球地點(diǎn)各一個(gè)，使用教具探究該地點(diǎn)一年中晝夜長(zhǎng)短的變化規(guī)律，并填寫圖9。

【學(xué)生活動(dòng)】小組合作，選擇模擬緯度，將“天軸”上端指向刻度盤左上部該緯度，由下至上（模擬冬至到次年夏至）和由上至下（模擬夏至到冬至）旋轉(zhuǎn)太陽轉(zhuǎn)動(dòng)桿，觀察晝弧、夜弧的比例關(guān)系變化，模擬該緯度的晝夜變化情況（圖9），進(jìn)而總結(jié)出晝夜長(zhǎng)短變化規(guī)律，完成圖4的晝夜長(zhǎng)短變化規(guī)律總結(jié)。

【設(shè)計(jì)意圖】在使用教具探究不同緯度的晝夜長(zhǎng)短變化規(guī)律的過程中，學(xué)生通過視覺、觸覺等感官獲取感性信息，并進(jìn)一步形成理性認(rèn)知，提升地理實(shí)踐力與時(shí)空綜合思維。

（3）活動(dòng)三：正午太陽高度角的變化規(guī)律驗(yàn)證

【教師活動(dòng)】將學(xué)生分為4大組，分別對(duì)應(yīng)北回歸線以北、北回歸線與赤道之間、赤道與南回歸線之間、南回歸線以南四個(gè)區(qū)間，大組內(nèi)4人為1小組。要求學(xué)生在各自緯度區(qū)間內(nèi)任選兩個(gè)不同緯度地點(diǎn)，利用教具探究相應(yīng)地點(diǎn)正午太陽高度最高與最低的對(duì)應(yīng)日期，進(jìn)而總結(jié)正午太陽高度的變化規(guī)律。

【學(xué)生活動(dòng)】小組合作，選擇模擬緯度，將“天軸”上端指向刻度盤左上部該緯度，旋轉(zhuǎn)太陽轉(zhuǎn)動(dòng)桿，觀察太陽所指示數(shù)的變化，獲知正午太陽高度極大值和極小值對(duì)應(yīng)的日期（圖10），完成圖10中正午太陽高度變化規(guī)律示意部分的填寫，進(jìn)而總結(jié)正午太陽高度的變化規(guī)律。

【設(shè)計(jì)意圖】小組合作利用教具解決問題，提升地理實(shí)踐力，增強(qiáng)合作能力。探究過程符合具身認(rèn)知理念，使學(xué)生更好地內(nèi)化相關(guān)知識(shí)。

五、地理演示教具開發(fā)評(píng)價(jià)

教具制作完成后，為得到教具使用效果反饋，以進(jìn)一步完善教具性能，筆者依據(jù)具身認(rèn)知理論下地理演示教具制作原則設(shè)計(jì)了三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，構(gòu)建了教具開發(fā)評(píng)價(jià)體系。為保證多角度評(píng)價(jià)，教具的評(píng)價(jià)由教具使用者，即學(xué)生與教師共同完成，師生評(píng)分各占教具總得分的50%。具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表4所示。

在全國(guó)范圍內(nèi)，不同學(xué)校的學(xué)生存在較大的學(xué)情差異，因而會(huì)形成對(duì)教具功能與特性的不同需求。教師在制作并運(yùn)用“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”開展教學(xué)活動(dòng)后，可根據(jù)實(shí)際學(xué)情對(duì)該教具進(jìn)行“二次開發(fā)”，以獲得最佳教學(xué)輔助效果。

除“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”外，該評(píng)價(jià)體系可廣泛用于基于具身認(rèn)知理論自制的地理演示教具的評(píng)價(jià)。教師依據(jù)教具總得分宏觀評(píng)判教具的優(yōu)劣，并具體分析各項(xiàng)三級(jí)指標(biāo)的師生評(píng)分，完善教具的“短板”，以提升教具的教學(xué)輔助性能，優(yōu)化學(xué)生學(xué)習(xí)效果，深化落實(shí)學(xué)生核心素養(yǎng)。

六、總結(jié)與展望

1.總結(jié)

“地球運(yùn)動(dòng)解構(gòu)儀”教具的開發(fā)與應(yīng)用，透射出具身認(rèn)知理論統(tǒng)攝下地理演示教具開發(fā)的優(yōu)勢(shì)。在具身認(rèn)知理論的引領(lǐng)下，地理演示教具在制作上更注重學(xué)生的可操作性，有助于學(xué)生通過教具使用實(shí)現(xiàn)“身境交互”，進(jìn)而更好地內(nèi)化相關(guān)知識(shí)?；诰呱碚J(rèn)知理論的地理演示教具使用也更加注重學(xué)生的主體性，變傳統(tǒng)教具教學(xué)的“師授生看”為“生研師引”，使學(xué)生在運(yùn)用教具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究與問題解決的過程中提升地理實(shí)踐力與綜合思維，讓立德樹人的教育價(jià)值在學(xué)生身上真正彰顯。

2.展望

為更好地深化具身認(rèn)知理論的引領(lǐng)，賦能地理演示教具的開發(fā)應(yīng)用，在未來研發(fā)中應(yīng)加強(qiáng)教具與學(xué)生的多感官交互，在視覺、觸覺基礎(chǔ)上，適當(dāng)融入嗅覺、聽覺等元素，使教具更為生動(dòng)形象地反映地理事象特征；在教具制作方面，可引導(dǎo)學(xué)生參與制作過程，使其在視覺與觸覺同時(shí)參與下初步構(gòu)建知識(shí)框架；在教具應(yīng)用方面，可鼓勵(lì)小組合作運(yùn)用教具解決情境問題，在情境中實(shí)現(xiàn)“生—具”“生—生”和“師—生”的交互，在交互中形成更深的具身體驗(yàn)，賦予傳統(tǒng)自制地理教具更加多元的教育意義，從而與新興技術(shù)在地理課堂中協(xié)同并進(jìn)，共同豐富地理課程資源，協(xié)力創(chuàng)設(shè)交互性學(xué)習(xí)環(huán)境，助力學(xué)生全面發(fā)展，煥發(fā)傳統(tǒng)地理教具的時(shí)代價(jià)值。

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通信作者：張利敏