劉哲雨 周繼慧 周加仙

教育神經(jīng)科學(xué)視角下促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計*

劉哲雨1周繼慧1周加仙2

（1．天津師范大學(xué) 教育學(xué)部，天津 300387；2．華東師范大學(xué) 教育學(xué)部，上海 200062）

智慧教學(xué)是新時代智慧教育發(fā)展的主陣地，而智慧教學(xué)活動設(shè)計是智慧教學(xué)的核心組成。缺少底層理論機(jī)制指導(dǎo)的智慧教學(xué)活動設(shè)計，往往可移植性較差、實踐應(yīng)用價值有限?；诖?，文章首先探討了教育神經(jīng)科學(xué)、心流理論與智慧教學(xué)之間的背景關(guān)聯(lián)；隨后，從教育神經(jīng)科學(xué)視角下剖析了心流體驗的促發(fā)條件；最后，針對不同心流理論層次，從積極滿足心流前兆、高效維持心流體驗、科學(xué)評估心流結(jié)果三個方面展開智慧教學(xué)活動設(shè)計。文章為促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計提供了理論參考，并為智慧教學(xué)活動設(shè)計提供了教育神經(jīng)科學(xué)方面的證據(jù)。

心流體驗；智慧教學(xué)；教學(xué)活動；教育神經(jīng)科學(xué)

一 研究背景

1 智慧教學(xué)與教育神經(jīng)科學(xué)

以智慧教育為先導(dǎo)、以智能技術(shù)為手段，是教育信息化2.0提出的新理念。智慧教育是未來教育的一種重要模式[1]，催生了課堂環(huán)境、教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式的新思考與新設(shè)計。與傳統(tǒng)信息技術(shù)與教育教學(xué)的創(chuàng)新融合相比，智慧教學(xué)的深層設(shè)計更需要考慮學(xué)習(xí)者的腦與認(rèn)知規(guī)律[2]。有研究者主張借鑒腦科學(xué)和教育神經(jīng)科學(xué)的相關(guān)研究成果來提升智慧教學(xué)環(huán)境的建設(shè)，采用循證理念改善智慧教學(xué)的水平[3]。在教育神經(jīng)科學(xué)的指導(dǎo)下，從人類學(xué)習(xí)的腦與認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，合理使用大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、虛擬現(xiàn)實、增強(qiáng)現(xiàn)實等技術(shù)，為腦與認(rèn)知活動、情感活動提供豐富的表征方式與參與方式，不僅可為智慧教學(xué)活動創(chuàng)設(shè)智能化的教學(xué)環(huán)境，而且能在一定程度上滿足學(xué)習(xí)者個性化的發(fā)展需求和新時代對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)需求。

2 心流體驗與智慧教學(xué)活動設(shè)計

1975年，匈牙利美籍心理學(xué)家、積極心理學(xué)奠基人Csikszentmihalyi首次提出心流概念，隨后發(fā)展出心流理論。該理論主張，心流是個體對某一活動表現(xiàn)出濃厚的興趣，并由此推動個體完全投入某項活動的一種情緒體驗，是一種當(dāng)個體完全沉浸在某項事物或情境中的整體感受[4]。當(dāng)個體處于心流體驗時，他們完全被當(dāng)前的任務(wù)吸引，認(rèn)真且專注于正在做的事情，時間感知能力減弱，忽略其他事情且心情愉悅[5]。心流理論將心流分為三個層次，即心流前兆、心流體驗和心流結(jié)果[6]。其中，心流前兆是指心流的引發(fā)條件，包括明確的目標(biāo)、技能與挑戰(zhàn)的平衡、及時的反饋；心流體驗是心流的主要狀態(tài)，包括注意力高度集中、行為與意識融合、控制感較強(qiáng)；而心流結(jié)果是心流的獲得程度，包括自我意識喪失、時間體驗失真、體驗活動本身的價值。

心流體驗是一種“最佳”的情緒體驗。在心流狀態(tài)下，學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)維持較高的興趣，積極投入學(xué)習(xí)，并有較好的學(xué)習(xí)表現(xiàn)。經(jīng)歷心流體驗后，學(xué)習(xí)者會為了再次獲得心流體驗而主動投入到下一次學(xué)習(xí)活動中，持續(xù)學(xué)習(xí)的意愿由此產(chǎn)生。象棋、體育運(yùn)動、視覺藝術(shù)等多領(lǐng)域的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，心流狀態(tài)和績效表現(xiàn)有正相關(guān)關(guān)系[7][8][9]。隨后，更多學(xué)者注意到了心流體驗與學(xué)習(xí)的關(guān)系，如Nadelson[10]結(jié)合心流理論與學(xué)習(xí)理論優(yōu)化教學(xué)活動設(shè)計，改善了學(xué)習(xí)體驗；Buil等[11]關(guān)注心流與學(xué)習(xí)效果的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)處于心流狀態(tài)的人能學(xué)到更多的內(nèi)容，提升了學(xué)習(xí)效果；Mulik等[12]關(guān)注心流體驗對學(xué)習(xí)意愿的影響，發(fā)現(xiàn)心流體驗有助于形成持續(xù)學(xué)習(xí)的意愿。由此可見，將心流理論應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域不僅是可行的，而且具有重要的實踐指導(dǎo)意義。

當(dāng)前，研究者已從不同的研究角度提出了多種智慧教學(xué)活動，這些智慧教學(xué)活動更關(guān)注學(xué)習(xí)者的認(rèn)知加工結(jié)果（如學(xué)業(yè)成績），不僅有助于實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)[13]，而且還可以遷移應(yīng)用到與之相同或相近的教學(xué)場景中。然而，在教學(xué)背景相差較大的情況下，很難推廣、應(yīng)用這些智慧教學(xué)活動方案。鑒于此，本研究從教育神經(jīng)科學(xué)視角出發(fā)，在心流理論的指導(dǎo)下，以支持心流的促生、監(jiān)控與評估為底層機(jī)制設(shè)計智慧教學(xué)活動，試圖打破教學(xué)背景的局限或?qū)W科內(nèi)容的壁壘，探索促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計的通用規(guī)則。

二 心流體驗促發(fā)條件的教育神經(jīng)科學(xué)分析奠定研究基礎(chǔ)

心流理論可用于指導(dǎo)數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計，以及數(shù)字化學(xué)習(xí)活動設(shè)計效果研究。心流理論指出，引發(fā)心流體驗的條件包括明確的目標(biāo)、技能與挑戰(zhàn)的平衡、及時的反饋，只要滿足心流促發(fā)條件，就可能引發(fā)心流體驗。剖析心流促發(fā)條件的教育神經(jīng)機(jī)制，以腦加工機(jī)制為實踐指導(dǎo)，能夠更好地促進(jìn)心流體驗發(fā)生，從而提升學(xué)習(xí)效果。因此本研究從教育神經(jīng)科學(xué)視域分析心流體驗的促發(fā)條件，為開展促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計奠定研究基礎(chǔ)。

1 明確的目標(biāo)

明確的目標(biāo)設(shè)置可以發(fā)揮期望效應(yīng)功能、導(dǎo)向功能、激勵功能等，從而影響學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)。目標(biāo)理論指出，動機(jī)是個體對目標(biāo)進(jìn)行認(rèn)知處理的結(jié)果；而動機(jī)系統(tǒng)理論更是強(qiáng)調(diào)，目標(biāo)是學(xué)習(xí)動機(jī)的核心。在智慧教學(xué)環(huán)境中，設(shè)計含有明確學(xué)習(xí)內(nèi)容的目標(biāo)可以激發(fā)學(xué)習(xí)者內(nèi)在的學(xué)習(xí)興趣和積極的學(xué)習(xí)態(tài)度，強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)動機(jī)會促發(fā)心流體驗[14]。

在大腦中，動機(jī)環(huán)路與情緒環(huán)路緊密聯(lián)系。針對動機(jī)的腦研究發(fā)現(xiàn)，左側(cè)前額葉與趨近動機(jī)緊密相關(guān)，而右側(cè)前額葉與回避動機(jī)緊密相關(guān)[15]。在情緒加工的腦研究中，前額葉也被認(rèn)為是關(guān)鍵的腦區(qū)，心流與前額葉皮層的活動相關(guān)[16]。因此，明確的目標(biāo)調(diào)動學(xué)習(xí)者的深層次學(xué)習(xí)動機(jī)，可以激發(fā)前額葉的作用，從而促發(fā)心流體驗。

此外，在情緒處理與動機(jī)環(huán)路的關(guān)系研究中，杏仁核被認(rèn)為是與兩者聯(lián)系的關(guān)鍵腦區(qū)之一。相關(guān)腦研究表明，負(fù)面情緒與杏仁核活動的增加有關(guān)，而積極情緒與杏仁活動的減少有關(guān)[17]。如果學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)動機(jī)總是與回避動機(jī)有關(guān)，那么其杏仁核就會長期處于激活狀態(tài)，容易造成情緒問題，學(xué)習(xí)者也就難以獲得心流體驗。因此，研究結(jié)果支持盡可能引發(fā)趨近動機(jī)，增加積極情緒，促進(jìn)心流體驗。

值得一提的是，學(xué)習(xí)者的目標(biāo)導(dǎo)向?qū)W習(xí)系統(tǒng)與腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層密切相關(guān)[18]。腹內(nèi)側(cè)前額葉皮層由大腦中許多相互關(guān)聯(lián)的區(qū)域構(gòu)成，參與處理獎勵、懲罰和調(diào)節(jié)情緒，與維持內(nèi)部目標(biāo)功能、控制沖動行為等自我調(diào)節(jié)行為相關(guān)，也會影響心流體驗的發(fā)生。

綜上可知，在設(shè)計教學(xué)目標(biāo)時應(yīng)強(qiáng)調(diào)明確目標(biāo)，激發(fā)積極情緒，從而引發(fā)趨近動機(jī)，控制杏仁核的活躍度，進(jìn)而促發(fā)心流體驗?；诖?，在智慧教學(xué)環(huán)境中，教師需設(shè)置明確的目標(biāo)，并將其清晰、多通道、個性化地呈現(xiàn)給學(xué)習(xí)者，以促發(fā)學(xué)習(xí)者的心流體驗。

2 技能與挑戰(zhàn)的平衡

有研究證明，學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)活動中技能和挑戰(zhàn)的認(rèn)知是決定心流體驗水平的關(guān)鍵[19]。在智慧教學(xué)環(huán)境中，當(dāng)學(xué)習(xí)者認(rèn)為自己的能力不足、難以完成任務(wù)挑戰(zhàn)時，會產(chǎn)生焦慮的情緒；而當(dāng)學(xué)習(xí)者認(rèn)為其技能水平顯著高于任務(wù)復(fù)雜度、容易完成任務(wù)挑戰(zhàn)時，會產(chǎn)生無聊的情緒——以上兩種情緒都屬于消極情緒。只有當(dāng)學(xué)習(xí)者認(rèn)為面對的挑戰(zhàn)與自身能力水平相當(dāng)時，才更容易獲得心流體驗。

當(dāng)個體主觀感覺自身能力水平與任務(wù)挑戰(zhàn)相匹配時，中腦結(jié)構(gòu)、小腦、丘腦、上頂葉皮層等區(qū)域便易被激活。在心流狀態(tài)下，這些腦結(jié)構(gòu)中的殼核區(qū)域顯示神經(jīng)活動增加[20]，這可能與挑戰(zhàn)激發(fā)的注意力促進(jìn)了心流體驗有關(guān)。針對任務(wù)難度和腦區(qū)的交互作用的研究認(rèn)為，心流體驗與注意力水平關(guān)系密切，難度適中的挑戰(zhàn)任務(wù)會促使學(xué)習(xí)者集中注意力，從而影響與之聯(lián)系緊密的情緒腦區(qū)活動，促進(jìn)心流體驗的發(fā)生。

能力與挑戰(zhàn)的平衡更有利于完成任務(wù)挑戰(zhàn)，完成任務(wù)挑戰(zhàn)會使人獲得成功體驗的獎賞，而神經(jīng)科學(xué)的相關(guān)研究成果證實了獎賞系統(tǒng)對情緒的積極影響——能力與挑戰(zhàn)之間的平衡關(guān)系會使獎賞系統(tǒng)被激活[21]，繼而激活積極情緒，從而引發(fā)心流體驗。也就是說，當(dāng)學(xué)習(xí)者認(rèn)為自己有能力完成那些挑戰(zhàn)任務(wù)時，會獲得因有信心收獲成功而引發(fā)的積極情感體驗，故愿意持續(xù)投入并沉浸在挑戰(zhàn)活動中，獲得心流體驗。

綜上可知，教師可以利用智慧教學(xué)環(huán)境中的學(xué)習(xí)分析功能，對學(xué)習(xí)者進(jìn)行精準(zhǔn)化學(xué)習(xí)分析，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者選擇知識挑戰(zhàn)策略，并綜合參考學(xué)習(xí)內(nèi)容的結(jié)構(gòu)和難度，設(shè)計匹配不同能力水平的挑戰(zhàn)任務(wù)，以幫助學(xué)習(xí)者達(dá)到技能與挑戰(zhàn)的平衡，激發(fā)學(xué)習(xí)者的注意力，讓學(xué)習(xí)者獲得成功體驗的獎賞，從而促發(fā)學(xué)習(xí)者的心流體驗。

3 及時的反饋

在智慧教學(xué)環(huán)境中，反饋是提升學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)[22]。提供詳細(xì)、及時的反饋，有助于學(xué)習(xí)者提升自我認(rèn)知、提高感知能力[23]，并調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)行為，從而獲得心流體驗。

反饋在學(xué)習(xí)過程中會使學(xué)習(xí)者產(chǎn)生積極情緒或消極情緒：及時反饋可以激發(fā)積極情緒，激勵學(xué)習(xí)者實現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，故有利于心流體驗的產(chǎn)生；而延時反饋會導(dǎo)致學(xué)習(xí)者抗拒反饋結(jié)果，產(chǎn)生消極情緒[24]，故會抑制心流體驗的產(chǎn)生。大腦中有多個與反饋相關(guān)的腦區(qū)，如社交大腦、快樂和獎賞系統(tǒng)等[25]。有研究表明，心流體驗對處理外在獎勵的多巴胺系統(tǒng)更加依賴[26]。學(xué)習(xí)者對及時反饋的滿意體驗會刺激多巴胺的釋放，而多巴胺會刺激學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)活動的渴望[27]，大腦也愿意重復(fù)體驗?zāi)茉黾佣喟桶丰尫诺慕虒W(xué)活動，這些都會激發(fā)并維持學(xué)習(xí)者的心流體驗。

反饋也與情感大腦有關(guān)，及時、積極的互動反饋會激活情感大腦產(chǎn)生積極情緒。基于此，教師要注意在智慧教學(xué)環(huán)境中與學(xué)習(xí)者積極互動，對學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行及時評價與反饋，以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者使用情感大腦觸發(fā)移情反應(yīng)并產(chǎn)生積極情緒[28]，提高學(xué)習(xí)者的滿意度，獲得心流體驗。

綜上可知，教師進(jìn)行智慧教學(xué)活動設(shè)計時可以按照及時反饋的原則，借助情感大腦和獎賞系統(tǒng)促進(jìn)心流體驗的產(chǎn)生。針對學(xué)習(xí)者外顯的學(xué)習(xí)行為和內(nèi)隱的學(xué)習(xí)品質(zhì)，教師既可以基于智慧教學(xué)環(huán)境的多模態(tài)數(shù)據(jù)與精準(zhǔn)診斷提供書面反饋，也可以提供語音評論或視頻反饋等非書面反饋[29]，通過這兩種反饋共同促進(jìn)心流體驗的產(chǎn)生。

上文的分析表明，促發(fā)心流體驗的條件主要包括明確的目標(biāo)、技能與挑戰(zhàn)的平衡、及時的反饋。從教育神經(jīng)科學(xué)視角進(jìn)行分析，本研究認(rèn)為智慧教學(xué)環(huán)境為促發(fā)心流體驗提供了保障，也說明進(jìn)行智慧教學(xué)環(huán)境下促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計是可行的。

三 促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計

在促進(jìn)心流體驗的環(huán)境資源設(shè)計方面，Csikszentmihalyi指出：通過空間的創(chuàng)意化布局、場地的合理化設(shè)計、內(nèi)容的可視化呈現(xiàn)、參與者的差異化分析等方法，實踐者可以創(chuàng)建引發(fā)心流體驗的空間環(huán)境[30]。智慧課堂作為智慧教學(xué)的主要場所[31]，通過提供自由組合的位置空間、多模態(tài)互動的硬件資源、數(shù)據(jù)聯(lián)通的軟件資源、個性化的學(xué)習(xí)分析功能等，創(chuàng)建了滿足心流體驗的空間條件，在支持心流體驗的獲得方面具有優(yōu)勢。但為了更好地將環(huán)境技術(shù)與教學(xué)活動相結(jié)合以促進(jìn)心流體驗，還需全面考慮心流理論的三個層次，即積極滿足心流前兆、高效維持心流體驗、科學(xué)評估心流結(jié)果。本研究將借助智慧教學(xué)環(huán)境，針對不同心流層次，為促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計提出相應(yīng)建議。

1 滿足心流前兆的智慧教學(xué)活動設(shè)計

在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中，難以對學(xué)習(xí)者的能力水平進(jìn)行實時評估，難以因材施教地布置教學(xué)活動任務(wù)，難以完成學(xué)習(xí)者的能力與任務(wù)挑戰(zhàn)，且難以實現(xiàn)同步、多向、及時的交流。而在智慧教學(xué)環(huán)境中，通過滿足心流前兆的智慧教學(xué)活動設(shè)計，即從明確的目標(biāo)、技能與挑戰(zhàn)的平衡、及時的反饋三個條件出發(fā)設(shè)計智慧教學(xué)活動，這些問題將得到有效解決。

①實現(xiàn)明確的目標(biāo)：這是引發(fā)心流的第一個條件。首先，教學(xué)系統(tǒng)要面向具體的課程目標(biāo)和核心素養(yǎng)目標(biāo)，多通道獲取學(xué)習(xí)軌跡、學(xué)科測驗等學(xué)業(yè)數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)化分析學(xué)情，個性化推薦目標(biāo)內(nèi)容；然后，教師要將目標(biāo)內(nèi)容具體化為學(xué)習(xí)任務(wù)卡，面向不同的學(xué)情進(jìn)行差異化教學(xué)目標(biāo)的設(shè)計，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)的內(nèi)驅(qū)力[32]；最后，教師借助移動云平臺實時發(fā)布并回收學(xué)習(xí)目標(biāo)信息，實現(xiàn)目標(biāo)信息流轉(zhuǎn)[33]。此外，教師也可借助智慧教室環(huán)境，進(jìn)行教學(xué)目標(biāo)的多模態(tài)表征；還可借助智能虛擬助手、導(dǎo)學(xué)系統(tǒng)等工具，幫助學(xué)習(xí)者主動感知目標(biāo)情境，明確目標(biāo)內(nèi)容，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)習(xí)者自主規(guī)劃任務(wù)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)習(xí)動機(jī)，促進(jìn)心流體驗的產(chǎn)生。

②實現(xiàn)技能與挑戰(zhàn)的平衡：這是引發(fā)心流的第二個條件。教師可以通過多模態(tài)學(xué)習(xí)分析技術(shù)，掌握學(xué)習(xí)者能力水平的基本情況[34]，據(jù)此調(diào)整教學(xué)任務(wù)和教學(xué)進(jìn)度。在呈現(xiàn)挑戰(zhàn)任務(wù)時，教師可以利用多媒體畫面中的視覺線索，引起學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)注意。在學(xué)習(xí)者知識掌握困難的情況下，教師可以通過布置分梯度、分層次的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者由淺入深地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容，實現(xiàn)初階、進(jìn)階、高階教學(xué)目標(biāo)；而在學(xué)習(xí)者知識掌握良好的情況下，教師可以設(shè)置更具挑戰(zhàn)性的任務(wù)，以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的高階能力、問題解決能力等。考慮到學(xué)習(xí)者群體的能力水平異質(zhì)度較大，教師在進(jìn)行智慧教學(xué)活動設(shè)計時可以借助學(xué)習(xí)分析技術(shù)精準(zhǔn)評估學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)能力，并設(shè)置與能力平衡的挑戰(zhàn)任務(wù)，使學(xué)習(xí)者在提升學(xué)業(yè)水平的同時體會成功的愉悅，從而維持心流體驗。

③實現(xiàn)及時的反饋：這是引發(fā)心流的第三個條件。智慧教學(xué)活動的設(shè)計，離不開數(shù)智融合技術(shù)的支持。借助智慧云、智學(xué)網(wǎng)站等智慧教學(xué)環(huán)境，教師及時開展監(jiān)測學(xué)習(xí)過程、評估學(xué)習(xí)結(jié)果、反饋認(rèn)知行為與學(xué)業(yè)體驗的教學(xué)活動。教師向?qū)W習(xí)者推送評估結(jié)果、反饋建議，其內(nèi)容的呈現(xiàn)形式遵循色彩信號設(shè)計規(guī)則的理論指導(dǎo)，以引導(dǎo)學(xué)習(xí)者及時處理評估反饋報告，建構(gòu)深度的互動交流機(jī)制[35]。此外，5G、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的應(yīng)用，可實現(xiàn)人、機(jī)、物互聯(lián)，智能分析學(xué)習(xí)者的探究與決策行為狀況[36]，即時采集、查看學(xué)習(xí)者在反饋過程中的數(shù)據(jù)，并將反饋結(jié)果可視化，從而實現(xiàn)教師與學(xué)習(xí)者的積極、雙向互動交流，促進(jìn)學(xué)習(xí)者心流體驗的產(chǎn)生。

2 維持心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計

在傳統(tǒng)課堂教學(xué)過程中，無法檢測學(xué)習(xí)者的注意力狀態(tài)，幫助學(xué)習(xí)者全身心投入活動或沉浸學(xué)習(xí)的技術(shù)水平不高，且缺乏幫助學(xué)習(xí)者自主控制學(xué)習(xí)活動的交互環(huán)境。而借助智慧教學(xué)環(huán)境，可在一定程度上解決這些問題。注意力高度集中、行為與意識融合、較強(qiáng)控制感這三個要素屬于心流理論的第二個層次，具體表現(xiàn)為：處在心流體驗中的學(xué)習(xí)者注意力高度集中于其正在從事的活動，無暇顧及與活動無關(guān)的信息；行為自然發(fā)生，與意識融為一體，不需要有意識地進(jìn)行控制；對所從事的活動有較強(qiáng)的控制感，對活動任務(wù)的完成和環(huán)節(jié)的進(jìn)展充滿信心。

①維持注意力高度集中的技術(shù)資源：教學(xué)系統(tǒng)基于計算機(jī)視覺技術(shù)，采集學(xué)習(xí)者的表情、動作等圖像信息，并綜合其他多模態(tài)信息，智能分析學(xué)習(xí)者的課堂學(xué)習(xí)行為表現(xiàn)[37]。將行為表現(xiàn)具化為對學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)過程中專注度、注意力水平等多方面的評估，可以為教師提供學(xué)習(xí)狀態(tài)診斷[38]。教師根據(jù)診斷結(jié)果，設(shè)計符合學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)風(fēng)格與學(xué)習(xí)需求的學(xué)習(xí)資源，合理調(diào)整資源媒體布局[39]，以維持學(xué)習(xí)者的注意力水平。相關(guān)實證研究表明，設(shè)計與使用圖像、視頻等學(xué)習(xí)材料，可以增加相關(guān)認(rèn)知負(fù)荷，加快知識建構(gòu)進(jìn)度，提高注意力的保持時長[40]。在智慧教學(xué)中使用智能教學(xué)系統(tǒng)，篩選、推薦符合學(xué)習(xí)者特征的資源，有助于學(xué)習(xí)者保持學(xué)習(xí)注意力、維持心流體驗。

②維持行為與意識融合的技術(shù)資源：不同的環(huán)境會帶給學(xué)生不同的身心體驗，使學(xué)生獲得對相關(guān)內(nèi)容的不同理解與不同認(rèn)識，因此要重視教學(xué)環(huán)境的建構(gòu)。具體來說，可以使用虛擬現(xiàn)實技術(shù)搭建智慧教學(xué)環(huán)境，提供具身模擬功能，并引導(dǎo)學(xué)習(xí)者沉浸于學(xué)習(xí)情境、自發(fā)地進(jìn)行學(xué)習(xí)投入、全身心地感受學(xué)習(xí)與探究的過程[41]；同時，通過多感官模擬身體與環(huán)境的互動，達(dá)到行為與意識的融合。智慧教學(xué)環(huán)境提升了學(xué)習(xí)者的感知，強(qiáng)化了學(xué)習(xí)者的沉浸式學(xué)習(xí)體驗[42]，且充分尊重學(xué)習(xí)者的行為自由，保障了學(xué)習(xí)者全身心地與學(xué)習(xí)環(huán)境互動，有助于維持心流體驗。

③維持較強(qiáng)控制感的技術(shù)資源：無縫切換的響應(yīng)式交互設(shè)計工具擁有多通道并行的輸入輸出方式，交互切換時可以降低停頓感，避免心流體驗中斷。因此，利用此工具，學(xué)習(xí)者便能在智慧教學(xué)活動中順利操作，增強(qiáng)自主掌控感[43]，從而有效維持心流體驗。此外，教師可以在智慧教學(xué)活動中設(shè)置能適時切換的角色，并鼓勵學(xué)習(xí)者體驗管理者、教導(dǎo)者等不同角色，支持學(xué)習(xí)者從不同視角對學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)進(jìn)度和能力水平進(jìn)行監(jiān)控[44]，從而強(qiáng)化學(xué)習(xí)者的操控權(quán)和控制感，引發(fā)其強(qiáng)烈的情緒感受，進(jìn)而維持心流體驗。

3 評估心流結(jié)果的智慧教學(xué)活動設(shè)計

自我意識喪失、時間體驗失真和體驗活動本身的價值是心流理論的第三個層次，也是心流體驗后期產(chǎn)生的心流結(jié)果。處于這一層次，學(xué)習(xí)者會因為長時間處于心流體驗中，而逐漸減弱其自我意識，并忽略其他無關(guān)的感知和情緒，乃至于深深地沉浸在活動之中[45]；同時，學(xué)習(xí)者對時間的流逝也會產(chǎn)生錯覺，覺得時間過得比平常快，出現(xiàn)時間知覺扭曲。

①實時監(jiān)測心流結(jié)果：在傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)境中測量心流結(jié)果存在一定的難度，因為很難實時監(jiān)測到學(xué)習(xí)者的自我意識、時間知覺等。而在智慧教學(xué)環(huán)境中，可以應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化情境，營造沉浸式視聽體驗；可以借助生理信息識別技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)等，為智能感知提供技術(shù)支持；可以有效聚合、提取、分析學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，科學(xué)評估心流結(jié)果[46]。具體來說，基于面部表情識別、眼動追蹤等生理信息識別與數(shù)據(jù)采集技術(shù)，結(jié)合時鐘算法、分層循環(huán)遺傳算法等，有望對學(xué)習(xí)者的自我意識和時間知覺實現(xiàn)無接觸、無侵入、無痕跡的持續(xù)監(jiān)測，從而綜合評估學(xué)習(xí)者的心流狀態(tài)；同時，融入AI教師角色的智慧教學(xué)活動設(shè)計開啟了“知覺—幻覺”感知模式，可調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)者的自我意識感知，使其沉浸于教學(xué)活動中[47]。而在教學(xué)活動中，通過姿態(tài)識別、語音處理、認(rèn)知推理等技術(shù)采集的學(xué)習(xí)者生理數(shù)據(jù)和通過腦電技術(shù)采集的腦認(rèn)知過程數(shù)據(jù)，可用于共同分析學(xué)習(xí)者的內(nèi)部情感機(jī)制。

②綜合評價心流結(jié)果：在教學(xué)活動結(jié)束之際，AI教師發(fā)放學(xué)習(xí)評價量表[48]，采集學(xué)習(xí)者的自我評價信息，包括對自我意識的評價（如自我意識是否非常清楚、是否進(jìn)行自我思考），對時間體驗的評價（如是否感受到時間的流逝、是否感覺時間過得很快），以及對體驗活動的評價（如所做的事情是否出于自愿、是否沉浸于教學(xué)活動中）等。使用多種方法全方位地評估學(xué)習(xí)者的心流結(jié)果，依靠相關(guān)算法、技術(shù)深度挖掘?qū)W習(xí)者的心流狀態(tài)，有助于后續(xù)教師不斷完善促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計。

四 結(jié)語

本研究融合了心流體驗研究和教育神經(jīng)科學(xué)研究的相關(guān)重要成果，剖析了促發(fā)心流體驗的神經(jīng)機(jī)制，明確了教育神經(jīng)科學(xué)對于促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計的重要價值，為指導(dǎo)智慧教學(xué)活動設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。同時，本研究聚焦于心流理論與教育神經(jīng)科學(xué)指導(dǎo)下的智慧教學(xué)活動設(shè)計，認(rèn)為智慧教學(xué)活動是落實智慧教育的直接途徑，主張對師生教學(xué)活動設(shè)計的研究不僅要關(guān)注認(rèn)知發(fā)展，也要關(guān)注情緒體驗。隨著對人腦認(rèn)知規(guī)律探索的不斷深入，促進(jìn)心流體驗的智慧教學(xué)活動設(shè)計將從理論走向?qū)嵺`。

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The Design of Smart Teaching Activities to Promote Flow Experience from the Perspective Educational Neuroscience

LIU Zhe-yu1ZHOU Ji-hui1ZHOU Jia-xian2

Smart teaching is the main position for the development of smart education in the new era, and the design of smart teaching activities is the core component of smart teaching. The design of smart teaching activities without the underlying theoretical mechanism was usually not transplantable, and its practical application value was limited. Based on this, this paper firstly discussed the background relationship among educational neuroscience, flow theory and smart teaching. Then, this paper analyzed the trigger conditions of the flow experience from the perspective of educational neuroscience. Finally, according to different levels of flow theory, the smart teaching activities were conducted in three aspects of positive satisfaction of flow precursors, efficient maintenance of flow experience, and scientific evaluation of flow results. This paper could provide theoretical reference for the design of smart teaching activities to promote the flow experience and provide evidence of educational neuroscience for the design of smart teaching activities.

flow experience; smart teaching; teaching activity; educational neuroscience

G40-057

A

1009—8097（2022）07—0014—08

10.3969/j.issn.1009-8097.2022.07.002

基金項目：本文為國家自然科學(xué)基金青年項目“自我調(diào)節(jié)支架促進(jìn)在線深度學(xué)習(xí)：基于多模態(tài)技術(shù)的腦機(jī)制研究與支架設(shè)計模型研究”（項目編號：61907032）的階段性研究成果。

劉哲雨，副教授，博士，研究方向為學(xué)習(xí)科學(xué)與多媒體畫面語言學(xué)，郵箱為zheyuliu@126.com。

2021年12月23日

編輯：小米