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初中物理中CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型的構(gòu)建與應(yīng)用的論文
摘要：該文運用二階診斷測試法對8年級學(xué)生在“光現(xiàn)象”單元學(xué)習(xí)之前的認(rèn)知起點進(jìn)行了測查。在借助具身認(rèn)知理論對學(xué)習(xí)內(nèi)容與學(xué)習(xí)者的認(rèn)知狀況進(jìn)行綜合分析后發(fā)現(xiàn)：由于學(xué)習(xí)者的視覺感知在明暗分辨能力、空間分辨能力和時間分辨能力等方面存在局限，學(xué)習(xí)者可能通過視覺獲得不準(zhǔn)確或不全面的信息，并以這些信息為依據(jù)形成對“光現(xiàn)象”內(nèi)容的偏差認(rèn)知。為了從源頭上修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知，該文提出了以借助技術(shù)對視覺局限進(jìn)行補償為核心，以改善學(xué)習(xí)、促進(jìn)學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知的轉(zhuǎn)變?yōu)槟康�，以綜合運用生理補償和心理補償為手段的微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型，開發(fā)了“光現(xiàn)象”系列微視頻學(xué)習(xí)資源，并通過等組準(zhǔn)實驗研究對模型及微視頻學(xué)習(xí)資源的效果進(jìn)行了檢驗。教學(xué)實驗結(jié)果顯示，運用微視頻學(xué)習(xí)資源進(jìn)行教學(xué)的實驗組在促進(jìn)學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知轉(zhuǎn)變方面顯著優(yōu)于對照組。
關(guān)鍵詞：CTCL;具身認(rèn)知；中學(xué)物理；視覺局限；微視頻；光現(xiàn)象。
近年來逐步興起的學(xué)習(xí)技術(shù)研究范式（簡稱CTCL）[1]主張在文化視域下，將學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)內(nèi)容和技術(shù)相統(tǒng)合，逐步形成以深入學(xué)科、關(guān)注學(xué)習(xí)者和技術(shù)改善學(xué)習(xí)等為特點的研究取向[2],為教育技術(shù)領(lǐng)域的研究提供了新的思路。面對“如何通過技術(shù)來改善學(xué)習(xí)”這一教育技術(shù)研究所關(guān)注的重要問題，CTCL研究范式認(rèn)為“技術(shù)的運用應(yīng)與學(xué)習(xí)者狀況以及學(xué)習(xí)內(nèi)容相適應(yīng)以期有效改善學(xué)習(xí)”[3].也就是說，有效運用技術(shù)的前提是深入學(xué)科、關(guān)注學(xué)習(xí)者，必須根據(jù)學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)內(nèi)容的具體情況，選擇適合的技術(shù)以及技術(shù)的用法，才能有效改善學(xué)習(xí)。
本研究運用CTCL研究范式，以微視頻學(xué)習(xí)資源開發(fā)作為切入點，以初中物理課程中“光現(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)為例，根據(jù)具身認(rèn)知理論和對學(xué)習(xí)者認(rèn)知起點的分析，提出了以借助技術(shù)對視覺局限進(jìn)行補償為核心，以改善學(xué)習(xí)、促進(jìn)學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知[4][5]的轉(zhuǎn)變?yōu)槟康�，以生理補償和心理補償相結(jié)合為手段的微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型。為驗證該模型的可行性與有效性，研究還運用該模型設(shè)計、制作了“光現(xiàn)象”系列微視頻學(xué)習(xí)資源，并通過教學(xué)實驗對其效果進(jìn)行了檢驗。
一、具身認(rèn)知理論與人的視覺局限。
具身認(rèn)知（Embodied Cognition）[6][7]是近年來認(rèn)知心理研究的新取向。傳統(tǒng)的認(rèn)知主義傾向于認(rèn)為認(rèn)知與人自身的知覺運動經(jīng)驗是相分離的，而具身認(rèn)知理論則認(rèn)為認(rèn)知活動不僅離不開生物的大腦，而且與人類身體及其所處的環(huán)境密切相關(guān)[8].然而，人的生理機(jī)能并不完美。以人的視覺為例，人類所感知的信息中大約有80%是通過視覺獲得的，但人的視覺在光譜分辨能力、明暗分辨能力、空間分辨能力和時間分辨能力等方面存在局限[9].例如人的視覺只能感知特定頻段的電磁波、在強光環(huán)境下看不清弱光的變化、分辨不清遠(yuǎn)處影像的細(xì)節(jié)、只能分辨靜止或運動速度較慢的目標(biāo)等。
具身認(rèn)知理論認(rèn)為“心智之所以從根本上是具身的，并非僅僅因為心智的所有過程必須以神經(jīng)活動為基礎(chǔ)，而是因為我們的知覺和運動系統(tǒng)在概念形成和理性推理中扮演了一種基礎(chǔ)性的角色”[10].視覺作為人體最重要的感覺之一，也會影響人的認(rèn)知，而視覺的局限則有可能干擾科學(xué)知識的建構(gòu)[11],對認(rèn)知的過程和結(jié)果造成影響。
二、視覺局限影響學(xué)習(xí)者的認(rèn)知起點。
為了了解視覺局限會對學(xué)習(xí)者產(chǎn)生哪些具體的影響，我們以初中物理“光現(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)為例，對學(xué)習(xí)者與“光現(xiàn)象”有關(guān)的認(rèn)知起點進(jìn)行了測查。
�。ㄒ唬⿲W(xué)習(xí)者認(rèn)知起點的測查。
本研究所關(guān)注的認(rèn)知起點主要指學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)物理課程前對相關(guān)概念、現(xiàn)象的認(rèn)知，也就是通常意義上的前概念[12].前概念中的“概念”并不是嚴(yán)格意義上的狹義的概念，而是更接近于觀念，是頭腦中對某一對象（事物、現(xiàn)象、過程等）的觀點、看法[13].與初中生光學(xué)學(xué)習(xí)相關(guān)的前概念測查在國際上有比較成熟的研究可供借鑒[14-16],但對于這些前概念的本土化研究并不多見。因此，本研究一方面對國內(nèi)外與光學(xué)內(nèi)容相關(guān)的前概念研究進(jìn)行了綜述，對常見的前概念、尤其是與科學(xué)觀念相悖的前概念進(jìn)行了梳理，并將其作為認(rèn)知起點的主要內(nèi)容；另一方面，選取本土樣本，運用二階診斷測試[17]對學(xué)生進(jìn)行相關(guān)前概念的測查，對綜述的結(jié)果進(jìn)行驗證和補充，以保證認(rèn)知起點的可靠性。
�。ǘ┮曈X局限對認(rèn)知起點的具體影響。
通過綜述、測查與分析，我們發(fā)現(xiàn)視覺局限對學(xué)習(xí)者的部分認(rèn)知起點確實有影響。在對“光現(xiàn)象”的理解上，學(xué)習(xí)者把通過有局限的視覺所獲取的信息作為對“光現(xiàn)象”進(jìn)行解讀的依據(jù)。這些信息未必能完整、真實地反映客觀世界，但卻能支持相關(guān)前概念，促使學(xué)習(xí)者形成難以轉(zhuǎn)變的偏差認(rèn)知。如下表所示，對“光現(xiàn)象”內(nèi)容的理解產(chǎn)生較為明顯影響的是視覺在明暗分辨能力、空間分辨能力和時間分辨能力方面存在的局限。
例如，學(xué)生認(rèn)為“有的物體能夠反射光，有的物體不能反射光”,他們的判斷依據(jù)主要分為兩類：一類是根據(jù)物體的視覺效果進(jìn)行判斷，例如“明亮”“影子（虛像）”“反照（反光）”等，能明顯觀察到上述現(xiàn)象的物體就被認(rèn)為是能反射光的，現(xiàn)象不明顯的、不易被觀察到的物體就會被認(rèn)為不能反射光；另一類是將一些能反射光的物體的特性提取出來作為判斷依據(jù)的。不論是哪種判斷依據(jù)，都和人的視覺感知有關(guān)，但人的視覺在明暗分辨能力方面是有局限的，當(dāng)周圍環(huán)境比較明亮?xí)r，那些較弱的反射現(xiàn)象就不容易被人察覺，一些物體因此就被認(rèn)為不能反射光。
在判斷一個物體是不是光源時，也有類似的情況。例如，有些學(xué)生認(rèn)為“星星都是光源”,因為他們看起來都差不多，都很明亮，這是由于人的視覺在空間分辨能力方面的局限，當(dāng)物體距離較遠(yuǎn)時，僅憑視覺我們無法分辨這些星體中哪些是自身發(fā)光的，哪些是反射其他星體發(fā)出的光，在缺乏足夠信息的情況下，也容易產(chǎn)生有偏差的認(rèn)知。再如，有些學(xué)生認(rèn)為“光的傳播不需要時間”“ 可以瞬間到達(dá)”,但他們還認(rèn)為光有速度，而且速度極快。即便是小學(xué)生，在已知速度和路程的情況下也可以計算出光的傳播是需要花費時間的，但為什么這些中學(xué)生會認(rèn)為“光的傳播不需要時間”呢？一種可能的解釋是，在生活中，學(xué)習(xí)者聽說過“光速”一詞，或許也知道真空中光速的數(shù)值，但由于人的視覺在時間分辨能力方面存在局限，不能直接通過肉眼觀察到正在高速、穩(wěn)定運動著的光，所以感覺不到光是運動的。在這種情況下，學(xué)習(xí)者為了調(diào)和科學(xué)知識與感性認(rèn)識之間的沖突，便產(chǎn)生了上述有偏差的認(rèn)知。
三、CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型的理論建構(gòu)。
�。ㄒ唬┮曈X局限補償（Compensation for Visual Limitations）的機(jī)理。
通過前述研究，我們發(fā)現(xiàn)有局限的視覺可能會為“光現(xiàn)象”學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解提供不準(zhǔn)確或不完整的信息，促使學(xué)習(xí)者形成與科學(xué)觀念相左的偏差認(rèn)知。如何消除視覺局限對學(xué)習(xí)者的負(fù)面影響呢？我們不妨先來打個比方，有局限的視覺就像是“近視眼”,它讓我們看不清視力表上字母“E”的開口方向。為了消除“近視眼”的影響，最簡便的方法就是帶上一副針對“近視”量身打造的“眼鏡”,補償“近視”對信息獲取造成的負(fù)面影響。同理，要消除有局限的視覺對學(xué)習(xí)者所造成的負(fù)面影響，也需要一副“眼鏡”對視覺局限進(jìn)行補償。
由于視覺局限存在于學(xué)習(xí)者的生理層面，所以視覺局限補償也理應(yīng)針對生理層面來進(jìn)行。例如，在觀察月球?qū)μ柟獾姆瓷鋾r，可以借助長焦攝影等視覺增強技術(shù)來進(jìn)行拍攝，對視覺在空間分辨能力上的局限進(jìn)行補償，使學(xué)習(xí)者獲得更為全面和準(zhǔn)確的信息。但學(xué)習(xí)者多年來一直是以有局限的視覺作為信息的來源，他們已經(jīng)獲得的那些不可靠的視覺信息容易促使學(xué)習(xí)者形成有偏差的認(rèn)知，而這些有偏差的認(rèn)知又會被用來解讀新獲得的視覺信息，進(jìn)一步形成新的偏差認(rèn)知。因此，單純從生理層面對視覺局限進(jìn)行補償是不夠的，還需要對心理層面進(jìn)行補償，修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知。我們可以將這種視覺局限補償?shù)臋C(jī)理概括為“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”.
�。ǘ〤VL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型的構(gòu)成。
為實現(xiàn)視覺局限補償，開發(fā)能切實有效地修正學(xué)習(xí)者偏差認(rèn)知的微視頻學(xué)習(xí)資源，本文運用“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”的視覺局限補償機(jī)理，提出了以借助技術(shù)進(jìn)行視覺局限補償為核心的微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型（簡稱CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型）。
如圖1所示，模型由三個層次和六種功能組成。三個層次由外向內(nèi)依次是技術(shù)層、生理層和心理層。這是因為，技術(shù)為生理上的視覺局限補償提供直接的技術(shù)支持；而心理上的視覺局限補償也需要技術(shù)的支持，但由于視覺局限對心理層的影響源于生理層，技術(shù)只能通過生理層的中介作用為心理層提供間接的技術(shù)支持，所以在模型中技術(shù)層在最外層、生理層在中間、心理層在內(nèi)層。六種功能分別是在生理層上對視覺的空間分辨能力進(jìn)行補償?shù)墓δ�、對時間分辨能力進(jìn)行補償?shù)墓δ芎蛯γ靼捣直婺芰M(jìn)行補償?shù)墓δ埽约霸谛睦韺用鎲拘褜W(xué)習(xí)者視覺經(jīng)驗的功能、獲取新的視覺經(jīng)驗的功能和修正偏差認(rèn)知的功能。
�。ㄈ⿲VL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型中六種功能的解析。
模型中的六種功能是指需要借助技術(shù)實現(xiàn)的六種有助于視覺局限補償?shù)墓δ�。其中三種生理層面的功能屬于直接補償，另外三種心理層面的功能屬于間接補償。
在生理層面，借助各種技術(shù)，以視頻的形式提供“技術(shù)增強后”的視覺信息。例如，采用變焦技術(shù)，借助長焦或微距，使學(xué)習(xí)者能夠獲得距離較遠(yuǎn)的物體或是微小物體的細(xì)節(jié)，實現(xiàn)空間分辨能力的補償；采用控制環(huán)境光線、展示局部細(xì)節(jié)、數(shù)字濾鏡增強等方式，讓學(xué)習(xí)者能夠感知到平時不易察覺的光影變化，實現(xiàn)明暗分辨能力的補償；采用超高速攝影和延時攝影技術(shù)，幫助學(xué)習(xí)者了解光現(xiàn)象的發(fā)生過程，實現(xiàn)時間分辨能力的補償。
在心理層面，需要對與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的視覺經(jīng)驗進(jìn)行一系列的操作，使學(xué)習(xí)者意識到視覺局限的存在及其危害，獲得對光現(xiàn)象的正確認(rèn)識，修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知。為實現(xiàn)這些目標(biāo)，需要微視頻學(xué)習(xí)資源具備以下三種功能：
其一，喚醒學(xué)習(xí)者的視覺經(jīng)驗，讓學(xué)習(xí)者意識到自身視覺是存在局限的，促使他們對從視覺獲得的信息進(jìn)行重新評估。大多數(shù)情況下，學(xué)習(xí)者通過視覺獲取的信息都能為學(xué)習(xí)者的各種活動提供積極的支持，因此，在學(xué)習(xí)者頭腦中“眼見為實”的觀念仍然占主導(dǎo)地位。在學(xué)習(xí)者的實際生活中，由視覺局限造成的偏差認(rèn)知同樣存在，只是這些偏差認(rèn)知并沒有給學(xué)習(xí)者的生活帶來多大困擾。為了讓學(xué)習(xí)者意識到視覺局限的存在，可以幫助學(xué)習(xí)者喚醒記憶中已經(jīng)存在的、由視覺局限造成的偏差認(rèn)知，使其意識到“眼見未必為實”.
其二，獲取豐富、客觀的視覺信息，形成符合客觀實際的視覺認(rèn)知。由于視覺局限的存在，學(xué)習(xí)者所獲取的關(guān)于客觀世界的信息往往是不全面的，例如，不能獲得足夠的細(xì)節(jié)來判斷金星是不是自身發(fā)光；不能捕捉光的運動過程來判斷光的運動到底需不需要花費時間。微視頻學(xué)習(xí)資源需要借助前述的各種技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供更為豐富的、蘊含事物細(xì)節(jié)的信息，為他們進(jìn)行分析、判斷提供足夠的依據(jù)。
其三，修正偏差認(rèn)知，形成科學(xué)認(rèn)知。學(xué)習(xí)者頭腦中存在很多有偏差的認(rèn)知，這些認(rèn)知相互支撐形成網(wǎng)狀的結(jié)構(gòu)，因此針對個別偏差逐一進(jìn)行修正的方式既不經(jīng)濟(jì)也未必有效。應(yīng)當(dāng)尋找這些偏差認(rèn)知中的上位觀念，重新評估其可靠性，并通過“技術(shù)增強后的視覺”獲取豐富、客觀的視覺信息以修正這類上位的認(rèn)知，再根據(jù)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，逐級修正有偏差的認(rèn)知。
需要說明的是，在運用該模型設(shè)計微視頻學(xué)習(xí)資源時，往往需要綜合運用生理補償與心理補償，使其相互配合以達(dá)到補償視覺局限、修正偏差認(rèn)知的目的，最終促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。
四、CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型的實踐檢驗。
為了檢驗CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型的可行性和有效性，本研究運用該模型，針對“光現(xiàn)象”單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容開發(fā)了一組微視頻學(xué)習(xí)資源，并運用這組學(xué)習(xí)資源在C市某普通初級中學(xué)的兩個平行班中進(jìn)行了等組前、后測準(zhǔn)實驗研究。
為保證實驗組和對照組基本滿足同質(zhì)性的要求，實驗選取的A、B班均為中等水平的平行班，兩個班級前測結(jié)果無顯著性差異；所有學(xué)生均未在課內(nèi)或課外輔導(dǎo)班學(xué)習(xí)過“光現(xiàn)象”部分的相關(guān)內(nèi)容；物理課由同一位教師任教。我們將A班作為實驗組，運用微視頻學(xué)習(xí)資源進(jìn)行教學(xué)；B班作為對照組，運用常規(guī)教學(xué)資源進(jìn)行教學(xué)。教學(xué)實驗結(jié)果顯示，運用微視頻學(xué)習(xí)資源的實驗組在促進(jìn)學(xué)習(xí)者概念轉(zhuǎn)變的效果上顯著優(yōu)于使用常規(guī)教學(xué)的對照組[18].下面將以針對明暗分辨能力和時間分辨能力進(jìn)行補償?shù)牟糠治⒁曨l學(xué)習(xí)資源的設(shè)計機(jī)理與教學(xué)效果的實踐檢驗為例，說明如何運用該模型來設(shè)計有效的微視頻學(xué)習(xí)資源。
（一）“反射的普遍性”微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計解析與教學(xué)效果的實踐檢驗。
部分學(xué)習(xí)者認(rèn)為“有的物體能夠反射光，有的物體不能反射光”.物體反射光線的能力與物體表面的形狀、粗糙程度、顏色等諸多因素相關(guān)，與鏡子、水面等物體表面對光的反射能力相比，大部分物體反射光的能力都比較弱，而人眼在明暗分辨能力方面又存在局限，因此在日常較為明亮的環(huán)境中不易覺察到由于物體對光的反射而產(chǎn)生的微弱的明暗變化，從而形成有偏差的認(rèn)知。
針對這一偏差認(rèn)知，研究設(shè)計了一條名為“反射的普遍性”的微視頻學(xué)習(xí)資源。在微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計中，我們通過選用高亮度光源、降低背景環(huán)境亮度、縮短反射距離、調(diào)節(jié)視頻圖像的對比度等技術(shù)手段使學(xué)習(xí)者更容易觀察到反射現(xiàn)象，彌補視覺在生理方面的局限。而在心理層面，則以學(xué)習(xí)者熟悉的經(jīng)驗作為起點，通過觀察光線經(jīng)表面光滑的物體反射后在背景墻上形成明亮的“光斑”這一現(xiàn)象，喚醒學(xué)習(xí)者關(guān)于有些物體能夠反射光線的經(jīng)驗。接著利用相同的場景，依次將表面光滑的物體換成不同顏色的布料、不同種類的紙板、人的皮膚、動物毛皮、黑色的皮革等不同材質(zhì)、顏色的物體，讓光線照射這些物體的表面，仍然通過觀察背景墻上的反射“光斑”來證明這類物體也能反射光，從而幫助學(xué)習(xí)者獲得“生活中常見的物體都能反射光”這一視覺經(jīng)驗，修正自身有偏差的認(rèn)知。
如圖2、圖3所示，在對“衣服、水泥地面、墻壁、小狗”這些物體能否反射光的測查中，前測數(shù)據(jù)顯示，不論是實驗組還是對照組，認(rèn)為這些物體能夠反射光的學(xué)生比例均較低；而后測數(shù)據(jù)顯示，實驗組與對照組中認(rèn)為這些物體能夠反射光的學(xué)生比例均有所增長，實驗組的增長量明顯高于對照組。也就是說，實驗組中有更多的學(xué)習(xí)者修正了原有的有偏差的認(rèn)知，形成了科學(xué)的認(rèn)知。
�。ǘ拔铱吹搅斯獾倪\動”微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計解析與教學(xué)效果的實踐檢驗。
有部分學(xué)習(xí)者認(rèn)為“光的傳播不需要花費時間”,這是由于光的運動速度極快，人的視覺在時間分辨能力方面存在局限，無法捕捉到光的運動過程，所以形成有偏差的認(rèn)知。針對這一偏差認(rèn)知，研究設(shè)計了一條名為“我看到了光的運動”的微視頻學(xué)習(xí)資源。在微視頻學(xué)習(xí)資源的設(shè)計中，我們借助由MIT媒體實驗室Camera Culture小組所開發(fā)的超高速攝影技術(shù)[19]展示光的運動過程，以彌補視覺在生理方面的局限。在心理層面，則先通過讓學(xué)習(xí)者“犯錯誤”的方式--即錯誤地判斷穩(wěn)定流動水流的運動狀態(tài)，使其意識到視覺局限可能會讓人做出錯誤的判斷；接著將水流與光束進(jìn)行類比，提出檢驗光是否運動的實驗方案與技術(shù)；最后，運用前述的超高速攝影技術(shù)，展示光的真實運動情況，修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知。
如下頁圖4所示，在對“光的運動是否需要花費時間”這一觀念進(jìn)行測查的試題中，前測數(shù)據(jù)顯示，實驗組和對照組均有約50%的學(xué)習(xí)者認(rèn)為光的運動需要花費時間，而后測數(shù)據(jù)顯示，實驗組中認(rèn)為“光的傳播需要花費時間”的比例上升至68.8%,對照組不但沒有提升還略有下降，在轉(zhuǎn)變學(xué)生這一偏差認(rèn)知方面，實驗組比對照組效果好。
五、研究結(jié)論。
教學(xué)實驗的研究結(jié)果顯示，根據(jù)CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型所開發(fā)的初中物理“光現(xiàn)象”微視頻學(xué)習(xí)資源能夠有效修正學(xué)習(xí)者的偏差認(rèn)知，提升學(xué)業(yè)水平，這說明CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型具有引導(dǎo)資源開發(fā)者設(shè)計優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)資源的潛質(zhì)。通過對CVL微視頻學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型的建構(gòu)與應(yīng)用歷程的反思，我們可以將這個過程中的主要研究思想概括為以下四點：
�。ㄒ唬捌钫J(rèn)知的形成與自身經(jīng)驗有關(guān)”的研究論斷。
模型的建構(gòu)始于對學(xué)習(xí)者與初中物理“光現(xiàn)象”內(nèi)容相關(guān)的認(rèn)知起點的測查，測查結(jié)果顯示在學(xué)習(xí)者的前概念中存在一些與科學(xué)事實不符的偏差認(rèn)知。這些偏差認(rèn)知的成因比較復(fù)雜，一些學(xué)者曾嘗試從不同的角度建構(gòu)理論來解釋偏差認(rèn)知的成因[20-22],但都沒有獲得學(xué)界的廣泛認(rèn)同，但有一點是比較明確的，那就是這些偏差認(rèn)知跟學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗有關(guān)，學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗常為偏差認(rèn)知提供支持[23].
（二）“視覺局限可能促使偏差認(rèn)知的生成”的理論假設(shè)。
本研究引入學(xué)習(xí)科學(xué)中的具身認(rèn)知理論，對這些偏差認(rèn)知的成因進(jìn)行分析。根據(jù)“人的生理因素會影響人的心理”這一理念，我們認(rèn)為使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生偏差認(rèn)知的生理因素很可能是學(xué)習(xí)者存在局限的視覺感知能力。視覺是學(xué)習(xí)者獲取信息的重要渠道，但有局限的視覺可能使學(xué)習(xí)者獲得不準(zhǔn)確的信息，而這些不準(zhǔn)確的信息又會形成不準(zhǔn)確的經(jīng)驗，最終形成有偏差的認(rèn)知。這一理論假設(shè)也能在一定程度上解釋“有些偏差認(rèn)知難以轉(zhuǎn)變”“概念轉(zhuǎn)變的效果難以持久”[24]等現(xiàn)象。以經(jīng)典的波斯納的概念轉(zhuǎn)變策略為例，其核心是使學(xué)習(xí)者懷疑偏差認(rèn)知的可靠性、相信科學(xué)認(rèn)知的合理性[25],從而實現(xiàn)偏差認(rèn)知的轉(zhuǎn)變，但由于視覺局限的存在，學(xué)習(xí)者幾乎每天都會從視覺渠道獲得支持偏差認(rèn)知的視覺經(jīng)驗，這種日積月累的強化是科學(xué)認(rèn)知和經(jīng)典概念轉(zhuǎn)變策略所不具備的，因此概念轉(zhuǎn)變難以實現(xiàn)，其效果也難以長期保持。
�。ㄈ皬纳淼叫睦�，從感知到認(rèn)知”的設(shè)計機(jī)理。
本研究的學(xué)習(xí)資源設(shè)計模型提出了一條？“從生理到心理，從感知到認(rèn)知”的偏差認(rèn)知轉(zhuǎn)變路徑，一方面通過技術(shù)彌補學(xué)習(xí)者在視覺上的局限，使學(xué)習(xí)者意識到“眼見未必為實”,阻斷偏差認(rèn)知的強化途徑；另一方面，通過“技術(shù)增強后的視覺”提供豐富、客觀的視覺經(jīng)驗，并對原有的視覺經(jīng)驗重新進(jìn)行科學(xué)的解讀，化“敵”為“友”,使其轉(zhuǎn)變?yōu)橹С挚茖W(xué)觀念的經(jīng)驗，最終使偏差認(rèn)知得以修正，科學(xué)認(rèn)知得以保持。
�。ㄋ模凹夹g(shù)改善學(xué)習(xí)”的適切機(jī)遇。
這一路徑的提出得益于具身認(rèn)知理論的觀點，而這一路徑的實現(xiàn)則得益于技術(shù)的發(fā)展，尤其是各類感覺增強技術(shù)的發(fā)展。例如，本研究使用了一段通過超高速攝影技術(shù)所拍攝的、用以展示光運動情況的視頻素材設(shè)計了一條微視頻學(xué)習(xí)資源，并通過這條微視頻學(xué)習(xí)資源使學(xué)習(xí)者意識到光是運動的、光的運動需要花費時間，只是由于光的運動速度極快，我們的視覺捕捉不到而已。在超高速攝影技術(shù)出現(xiàn)之前，我們只能通過精密的物理儀器和復(fù)雜的實驗設(shè)計證明光是運動的，但這種方式與簡潔、直觀的超高速攝影技術(shù)相比顯然要遜色不少，而這類與學(xué)習(xí)文化、學(xué)習(xí)者需求以及具體學(xué)習(xí)內(nèi)容都適切的、能夠使學(xué)習(xí)者更容易理解和接受科學(xué)事實的新技術(shù)或許正是我們在技術(shù)的海洋中苦苦追尋的“能夠改變教育的技術(shù)”,而本研究剛好處在這類技術(shù)不斷涌現(xiàn)的時代，趕上了這一機(jī)遇。
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