数学渐进式概念具身-符号动态循环与认知生态位协同演化教学法
字数 1970 2025-12-12 21:18:03
数学渐进式概念具身-符号动态循环与认知生态位协同演化教学法
我将为您循序渐进地讲解这个词条,这是一个融合了具身认知、符号认知、动态循环与生态位理论的教学方法。请跟随以下步骤逐步理解:
第一步:核心理念的起源与融合
这个教学法的核心理念是将两个看似不同的认知过程——“具身认知”与“符号认知”——进行动态整合,并将学习者所处的“认知生态位”作为协同演化的环境。
- 具身认知:指学习者的数学理解和思维源于身体与环境的互动。例如,通过操作实物、肢体动作、空间位置来感受“数量”、“形状”、“对称”等概念。
- 符号认知:指学习者运用抽象的数学符号、公式、术语进行推理和表达,这是数学形式化思维的核心。
- 动态循环:意味着这两种认知方式不是孤立的阶段,而是在学习过程中不断循环、相互促进。具身经验为符号抽象提供基础和意义,符号抽象又反过来深化和拓展对具身经验的理解。
- 认知生态位:指学习者在特定学习环境(包括同伴、教师、工具、文化规范、任务等)中所占据的、可以进行数学思维和行动的“位置”或“角色”。它强调学习是在一个复杂系统中发生的。
第二步:教学流程的“渐进式”循环结构
该方法的教学流程是一个精心设计的、循序渐进的循环,通常包含以下阶段:
- 具身锚定阶段:教师设计需要学生身体(包括感知、动作、操作)直接参与的学习活动。例如,学习“分数”时,让学生用纸张折叠、用绳子截取、或与同伴分组站队,来亲身体验“整体”被“等分”以及“部分”与“整体”的关系。这是概念的“锚”,让学生获得具体、可感的经验。
- 符号化引导阶段:在具身经验之后,教师引导学生用数学语言(口头或书面)描述他们的活动和发现。然后,逐步引入规范的数学符号和表征。例如,将折叠的纸片用阴影表示,并标记为1/2、1/4等。这个过程是“渐进式”的,从个人描述到社会协商,再到规范符号。
- 符号-具身反馈循环阶段:当学生初步掌握符号后,教师设计新的任务,要求他们运用这些符号来指导或预测一个新的具身活动。例如,给出1/3 + 1/6的算式,让学生先预测结果,再通过折纸或分实物来验证。这个过程完成了“具身→符号→具身”的一次循环,符号从经验的结果,变成了指导新经验的工具。
- 生态位协同演化阶段:这是关键环节。在整个循环过程中,教师不仅要关注个体学生的认知变化,更要关注“认知生态位”的演化:
- 工具与表征的演化:学生使用的工具(从实物到图形再到符号)在不断抽象化。
- 社会互动的演化:学生的对话从描述具体现象,逐步转向使用数学语言进行论证和解释。
- 角色与规则的演化:学生在问题解决中的角色(如操作者、记录者、解释者)和课堂对话的数学规范在动态调整。
- 教师通过搭建脚手架、组织协作、调整任务难度,促使整个学习“生态系统”(生态位)向着更支持抽象数学思维的方向“协同演化”。
第三步:动态循环的深化与扩展
随着学习的深入,这个循环会螺旋上升:
- 微观循环:在一个课时或一个概念点内部,可能多次经历快速的“具身-符号”小循环,不断巩固联系。
- 宏观循环:在一个单元或主题的学习中,前期获得的符号知识,会成为后期更复杂概念的“新具身基础”。例如,掌握了分数的符号运算后,这些符号操作本身又成为学习“比率”或“代数式”时可以操作和感知的“新对象”。这体现了认知的递归性。
- 生态位的适应与拓展:随着学生符号能力的增强,他们能够在认知生态位中承担更复杂的角色(如提出猜想、构建模型),所使用的工具也更多样化(如图形计算器、动态几何软件),从而拓展了自身和整个班级的数学实践空间。
第四步:教师的角色与策略
教师是此方法的“设计师”和“催化师”:
- 设计渐进式循环任务:精心设计从具体操作到符号表达再回到操作验证的系列任务链。
- 搭建多元表征桥梁:明确帮助学生建立身体体验、图形图像、语言叙述、符号表达之间的多重联系。
- 营造与调整生态位:
- 创设安全、鼓励具身尝试和符号冒险的环境。
- 观察并干预小组互动,促进数学话语的规范化。
- 适时引入新的工具或挑战,推动生态位(学习共同体能力)向前发展。
- 促进反思性对话:在循环的关键节点,引导学生反思“刚才我们做了什么动作?”、“这个符号代表了什么动作或关系?”,强化具身与符号的联结。
总结来说,数学渐进式概念具身-符号动态循环与认知生态位协同演化教学法是一种系统性的教学观。它强调数学概念的学习应始于身体与世界的互动,通过“做”来理解,进而通过“符号”来概括和推理,并能用符号指导新的“做”,形成良性循环。同时,它把学习看作不仅是个人头脑中的事,更是个人在与不断进化的学习环境(生态位)互动中,实现自身认知能力与所处环境共同升级的协同演化过程。其最终目标是培养既能进行抽象符号思维,又理解其现实根基,并能适应复杂数学实践环境的灵活思考者。