编译：盛立莉 东南大学脑与学习科学系
导师：柏毅
作者：Jennifer M. B. Fugatea, Sheila L. Macrineb, and Christina Cipriano
【摘要】：认知心理学在我们理解边缘知识是如何在大脑中获得和表现的方式上发生了范式转变，但这并未充分利用到学习材料对学生跨学科学习的影响。在这篇文章中，我们对具体认知进行了全面的回顾，并展示了它与之前所持有的知识理论的区别，这些理论仍然影响着课堂上许多科目的学习方式。在这样做的过程中，我们回顾了阅读教学、写作、物理和数学领域的相关文献。此外，我们还讨论了这些研究如何引导开发利用具身认知原则的新学习策略。
【关键词】：具身认知、具身学习、基于身体的课堂学习
心理学中体现认知的前因可追溯到威廉·詹姆斯和约翰德维的作品。然而，直到詹姆斯·吉布森开创概念性工作，心理学才明白大脑可以直接接触到粗糙的分布式网络。根据吉布森的“生态理论”，环境为行动提供了多种选择，称为“启示”。这一概念融合了感知、认知和运动功能。
本文的目的有两个。首先，我们回顾了实验室中具身认知的重要行为和神经科学发现。其次，我们详细说明具身学习策略是如何利用具身认知原则来提升学生在各种课堂内容中学习的能力。为此，我们回顾了课堂上阅读、写作、物理和数学领域的具体学习策略。最后，我们将讨论具身方法如何以及为什么能够改进学生的学习，以及如何将其纳入现有课程。
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方法
本文采用了综合审查法，该方法允许多种方法（即实验和非实验研究）的结合，并有可能在循证实践中发挥更大的作用。数据收集涉及对电子数据库的关键词搜索，包括2016年10月至11月的PsycINFO、NCBI、PubMED、MEDLINE、EBM Reviews和谷歌学术，以及2017年5月至6月的后续搜索。有趣的是，谷歌学术（Google Scholar）上使用“具体认知”进行的关键词搜索仅显示了自2000年以来出版的超过两万本书和文章。本综述的第一部分集中于实证行为以及运用于具身认知的神经科学证据，主要来自心理学（课堂外）。第二部分侧重于在阅读、写作、物理和数学等内容领域展示课堂上的具体学习。
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第一部分：具身认知理论
具身认知在过去的20年里获得了很大的关注，并得到了行为和神经层面的大量经验研究的支持。这里我们简要强调了具身认知在概念理解和阅读中的一些重要体现，但请读者参考广泛的评论，以进一步深入了解这些领域。其目的不是对具体化表现进行全面的审查，而是为那些对具身认知领域不熟悉的读者提供从心理学的特定领域获得经验支持，这些领域对课堂中的具身学习具有重要意义。
2.1具身概念的表象
具身认知理论通常表明，概念是通过感觉运动模拟来理解的。特征验证通常用于测试一个人对概念的理解。例如，一个参与者被问到某个物理特性是否是一个群体的特征（例如，鸟类有翅膀吗？）。在一项关于图像缩放的经典研究中，当猫被想象在大象旁边时，参与者验证猫眼睛转动的速度较慢，而当猫被想像在跳蚤旁边时，验证猫眼睛转动的速度更快。这一经典发现表明，对想象物体大小的判断取决于视觉系统所经历的（至少是想象的）物体的实际大小。如果现实世界的大小不是概念本身的一部分（如传统观点所预测的），那么在一个人的脑海中操纵猫相对大小的物体将不会影响参与者使用这些信息的速度。同样，当参与者阅读提到飞行中的鸟的内容时，相比于同一只鸟翅膀折叠的时候，他们能够更快地识别出张开翅膀的鸟的结构。结果表明，可以通过模拟具有相似性的先前知识来验证新信息。
具身认知的另一个体现来自神经科学研究。例如，当人们谈论某物体时，他们通常会想物体的用途或功能（即“动作特征”）。为了支持这一假设，在接受神经成像时观看工具
的参与者显示，参与运动的大脑部分发生了活动。因此，当参与者思考工具时，他们认为，如果你真的在使用它们，他们会对它们进行物理操作。研究发现，运动皮层自然发生损伤的患者对动作相关动词的概念加工有选择性地受损，但不会对名词（通常不会激活动作特征；见Martin，2007）。
2.2 具身语言的表象
大量的实证研究表明，一个人理解语言的部分能力涉及到他或她模仿动作的能力。在一项研究中，当句子中的动作与文本向前移动所需的动作相匹配时，参与者能够更快地推进在计算机屏幕上呈现的句子。例如，逆时针转动旋钮以推进句子“当他走进房间时，约翰关掉了收音机”的参与者比被要求顺时针转动旋钮的参与者做得更快。因此，与书面内容一致的身体运动有助于阅读。根据索引假设，这些经验成分对语言理解至关重要。因此，理解语言包括将单词索引到感知符号，从这些符号中推导出启示（或结构关系），并将这些启示联系起来，以创建描述情境的模拟。
神经影像学研究也与语言理解一致。例如，读或听关于特定身体动作的单词或短语的参与者显示，大脑内的激活与身体的那部分运动一致。
甚至可以体现语法规则。例如，Glenberg和Gallese（2012）提出句法从对身体的动作控制中融合而来。他们认为，运动系统在功能上是按照目标导向的动作来组织的，而不仅仅是运动动作，这样大脑就可以使用上下文适当的动作来解决句法意义。在早期的语言习得中，儿童的句法知识受到他或她所经历的句法结构的限制，因此不太可能与成人相同。
2.3 结论
在本文的第一部分中，我们确定了心理学是如何在理解大脑工作方面发生范式转变的。具身认知不是将知识从最初的感官和运动体验中重新编码和移除，而是假设大脑模拟在回忆和使用通过该体验获得的知识时测试这些细节。因此，编码越丰富、越细微，对该信息的模拟就越丰富、更细微（即在使用或回忆该信息时）。一种语言中的单个单词通常被映射到具体实例，并为类别学习设置阶段。因此，单词在后来的模拟中被视为捷径。语言也可以通过语言隐喻来帮助研读抽象信息。
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第二部分：具身认知课堂
具身学习作为具身认知的延伸，与第1部分中描述的传统认知观点不同。许多教育者已经注意到基于身体的学习在课堂上的有效性，但在教师中，对于这些策略为什么有效以及它们如何与体现认知相关，常常存在困惑。此外，具身学习和基于技术的学习之间经常混淆。尽管有许多利用技术的具体学习策略（我们将在下面回顾一些），但仅仅让学生使用技术或移动身体并不构成具体学习。
3.1 阅读和指导
第1部分中引入的索引假设表明，通过激发感觉运动系统来模拟语言描述的情境或行动意图，可以学习和理解语言。因此，根据具身学习观点，在开始指导阅读时，身体和感官的物理移动或接触方式应与情境的行为和情境所提供的内容相一致。
Glenberg及其同事创建了“移动阅读”方法，该方法将具身学习融入到儿童阅读理解中，并分两个阶段教授模拟或“表演”阅读。在第一阶段，被称为物理操纵，孩子们操纵玩具来模拟他们正在阅读的故事。该方法旨在通过将主要内容词索引为图像或对象，以逐字为基础，不需要理解整个句子，从而提高理解能力。它还通过缩小单词索引中的对象来做到这一点。孩子在这个阶段取得成功后，他们可以相对容易地过渡到想象中的操纵阶段。现在，孩子们可以在阅读时想象或心理模拟自己做这些动作。Glenberg和同事们发现，接受这种方法的一年级和二年级学生回忆的信息要多33%（与那些有玩具或物体但不允许操纵它们的学生相比）。
Glenberg（2011）的研究结果也支持了几十年来的多感官-多模式阅读方法，特别是针对学习障碍学生的阅读方法。1943年，Grace Fernald博士开发了一种多感官干预，称为VAKT视觉、听觉、运动和触觉的Fernald方法。今天的VAKT继续作为一种成功针对学习障碍和认知障碍学生的阅读干预方法。这种方法使用了语言和听觉输入的组合，同时追踪学生背部或砂纸上的字母，以在大脑上形成一个“动觉图像”。今天，我们可以将该方法的成功归因于具身认知的基本原理。
3.2 书写
Kiefer及其同事（2015年）研究了与物理书写相比，主要从事数字书写模式（如电脑、平板电脑或手机）的儿童的手写和阅读理解是否不同。他们发现，物理写作改善了字母识别、命名和写作的过程，并提高了阅读理解能力。他们认为，物理写作将形式与概念联系起来，这促进了心理表征在更高、更具象征意义的层面上理解书写和语言。
具体地说，我们认为收益来自于信息获取的本质。与打字相比，手写需要更多的运动。这些增加的运动提供了更丰富的信息编码，这使得他们可以更好地表示，以便以后可以从中提取更多的信息。我们建议未来的实证研究专门检验这一观点。
3.3 数学和物理
具身学习已被证明对提高学生的STEM成绩非常有效，尤其是数学。从历史上看，在正统教育中，手指计数是不被认可的，公众对此感到羞耻。然而，目前的证据表明，手和手指表征对儿童和成人的数字处理都有积极影响。
其他结论表明，一年级学生用手指的知识越好，二年级的时候学生的数字比较和估计能力就越好。这些知识甚至可以预测学生在大学的微积分成绩。最后，当学生被告知在解决数学问题时使用手势（包括手指计数）时，他们对问题解决产生了新的、新颖的见解，并且与不使用手势的学生相比，他们从正式教学中受益更多。这表明，基于手指的数字表示有利于以后的数字发展。此外，具身的数学认知被认为可以扩大作为数学的活动和新兴技术的范围，并帮助学生设想与数学思想互动的其他形式。
除了数学，STEM领域也出现了体现学习策略的新应用。一个成功的案例来源于大学物理。学生们在实际感受到力（通过旋转轮子）或观察其他人做出相同动作后，测试了他们对角动量的知识。短暂接触实际感受到的力量（具体的操纵）使测验得分提高了约10%。
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跨文化因素对具身认知
和学习的重要性
具身认知方法可以帮助教育者思考他们的教育，并考虑兼顾个人和文化视角的学习方式。某种程度上，只要人们与世界的互动是个体化的（通过他们自己的运动和感知系统获得），并且这些立场通过之前的互动变得有意义，他们就会受到文化的影响（见Leung等人，2011）。简单地说，一个人的认知结构，由他或她自己的经历以及文化形式和语言所支持的经历来定义，决定了信息是如何经历的，其次再模拟。这意味着两层含义：其一，随着不同个体大脑中存在差异，相似的行为会被整合，因为他们的感知和运动系统将有一套不同的经验来告知电流。第二，对于不同的文化，这些信息的表达会有所不同，它们有不同的优先级、规则、词汇和语言隐喻来解释周围的世界。举例说明：考虑到西方人倾向于采用第一人称视角，其中社会互动经常以自我为中心，而东方人倾向于采用第三人称视角。欧洲裔美国人倾向于将行为描述为朝向他人，而亚裔美国人则更倾向于描述朝向他人的行为。身体不仅会在每种情况下以不同的方式表示动作，而且这些隐喻还会进一步影响信息的表示和理解。
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设计具身课程的结论与意义
本文回顾了传统认知功能理论中的认知条件是如何体现的，同时总结了概念学习和阅读中一些基于经验和实验的关键演示。我们还展示了这些原则如何在课堂上应用，以促进阅读、写作、数学和物理领域的学习。具体来说，我们提出编码越细微（包括感官和身体参与的越多，以及编码的次数越多），信息的回忆和使用就越好。
提高教育者对具身认知的理解可能会提升学生课堂学习成绩。例如，为教师提供神经科学和认知功能方面的指导，有可能直接改变教师对专业发展，并最终影响学生对自己学习的看法。然后，当教师与学生分享这些知识时，学生对自己表现的元认知意识就会增强。
总之，当代认知科学必须继续研究具身认知的含义，包括在课堂上测试新开发的基于身体的学习策略是否成功。还应理解并强调，来自不同文化、具有不同文化规范和习惯、使用不同语言的不同个人在大脑中的表现可能有很大不同，因为任何新的经验都是基于以前的经验。因此，需要进行更多的跨文化研究，以解决文化内部和跨文化的个人差异，即在认识到当地文化差异的同时，如何体现具身认知。总之，具身认知有助于提高学习效率，这种认识可以进一步促进课堂和教师教育中具身教学的实施。
本文是Jennifer M. B. Fugate, Sheila L. Macrine & Christina Cipriano学者于2019年发表于INTERNATIONAL JOURNAL OF SCHOOL & EDUCATIONAL PSYCHOLOGY的论文。
DOI: 10.1080/21683603.2018.1443856
转自：“百研工坊”微信公众号
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