精準學習課程引論
——教育神經科學研究愿景

黃甫全，李義茹，曾文婕，潘蕾瓊

(華南師范大學 價值教育研究與開發中心，廣東 廣州 510631)

李義茹，華南師范大學價值教育研究與開發中心博士研究生，主要從事課程與教學論、教師教育學研究。

曾文婕，華南師范大學價值教育研究與開發中心教授，博士生導師，博士，主要從事課程與教學論、教師教育學和學習哲學研究。

潘蕾瓊，華南師范大學價值教育研究與開發中心講師，博士，主要從事課程與教學論、教師教育學和優良品德學習研究。

在當代教育改革中，課程科學化成為一個十分緊迫的重大課題。幾百年來，教師傳道授業解惑，卻并不太了解人腦究竟是如何運作的，只能依靠經驗開展，教學發展，因而躊躇不前。但隨著社會的高速發展，大腦神經科學研究取得了突破性進展，為教育理論和實踐研究注入了新的活力。“人工智能”與“神經網絡”成為社會熱詞，“精準教育”“精準課程”“精準教學”與“精準學習”則成為研究新熱點。可以相信，基于腦的教育將會進一步揭示隱藏在學習背后的內部機制[1]，精準學習課程時代已然到來。

一、教育神經科學的勃然興起

神經科學與教育有著天然的聯系和悠久的交互歷史。早在春秋時期，孔子就在《論語》中表達了“學而時習之，不亦說乎”“學而不思則罔，思而不學則殆”的思想。我國古代把學習看作“學、思、習、行、情”的總稱，對學習的這種探討已經觸及了一個重要的科學研究問題：學習過程中認知、情緒、行為三者之間的統一關系。[2]

20世紀70年代，加利福尼亞州小女孩吉妮(Genie)的故事曾震動了美國整個社會，引起了心理學家、語言學家、教育學家、大腦神經學家的極大興趣。研究者對她開展了持續多年的研究，以期探究人類神經、心理和教育等方面的發展機制。

吉妮從一歲零八個月到十三歲期間被完全隔離，被發現時她不會說話，智力僅相當于一歲嬰兒。被發現后，吉妮接受過正常兒童護理班、特殊缺陷兒童小學、心理低下青年城市中學的教育，以及研究者對她開展的辨認單詞、寫字、畫畫、模擬勞動游戲和日常生活事宜的家庭教育。經過學習，她獲得了一些語言，能認出約一百個單詞，也能毫不費力地寫出自己的名字，并根據過去的經歷畫出一些圖畫。但她的大腦左半球支配操作沒什么進步，聽覺記憶(左半球的任務)只達到三歲水平，視覺記憶(兩半球末端)也只達到六至十二歲水平，但格式塔知覺測驗(右半球的任務)卻達到了成人的水平。[3]

吉妮的事例表明，環境會對語言和心智的發展產生重要的影響，但這種影響是如何產生的，僅僅借助行為的觀察無法確定其內在的因果關系。但是，腦科學與認知科學卻可以為這類現象提供生物學的解釋。大量的臨床觀察和測試證明，語言的加工和處理是在大腦中進行的。[4]神經元的大腦皮層實驗證實了神經系統的共振對人腦的語言學習、記憶功能及語言信息處理能力有一定的影響。[5]大腦皮層神經元結構通過交互變化實現對語言的表征、存儲與利用。值得注意的是，大腦對信息的處理是按照一定心理結構進行有序編碼、存儲和提取的。大腦的認知扎根于具體表征，而表征作為一種信息存儲方式，所依賴的物質基礎是大腦神經系統，體現的層次既涉及心理也關乎神經。神經表征是心理在身體內部的具體表象，其生物基礎是大腦的網絡結構認知模式，其物質基礎是神經突觸的存在。[6]與此同時，心理語言學研究也發現，語言發展除了需要具備生物和生理基礎外，還需具備心理基礎。語言的使用過程是語言信息在大腦中的處理過程，而語言處理實際上是語言規則和心理機制共同作用的結果。[7]因此，語言學習既依賴于認知心理層面，也依賴于神經層面，二者密不可分，只有按照大腦的信息處理模式和心理結構的意義編碼，才能順利發展語言能力。

認知科學和神經科學為人類語言學習提供了心理和神經角度的科學分析，對語言教育具有重要啟示。吉妮13歲后才開始學習語言，雖然獲得了一些發展，但成效不顯著。針對這一現象，神經科學提供了大腦神經活動“敏感期”的解釋。研究表明，神經細胞的生物學變化機制是軸突的分叉、突觸的形成與消除、突觸的鞏固。[8]腦神經是動態生成的，為了適應環境而不斷發生動態反應，改變神經細胞間的聯結，從而實現大腦神經的可塑性。大腦的可塑性為人類“活到老，學到老”提供了生理基礎，使終身學習成為可能。更為重要的是，不同的學習活動按照一定的神經活動機制，能有效刺激特定神經皮層，促進突觸聯結，從而獲得學習生理優勢。這種對人類生理與心理的考察實質上是對人類認知活動的認知，將這種認知遷移到學習問題等教育領域就變成了元教育。神經學與心理學的研究成果為教育的精準開展提供了方法與內容的科學證據，探究“什么學習活動能夠刺激大腦特定神經的特定功能”，獲得的是科學有效的學習內容，探究“學習活動如何能夠刺激大腦特定神經的特定功能”，獲得的是有效的學習方法，上述研究推動了精準學習的產生。

人類活動具有綜合性特征，牽涉生理、心理和行為等方面。所以，人類活動的優化發展訴求促發了教育學、神經科學與心理學結盟，孕育了教育神經科學。教育神經科學作為一個交叉性學科領域，專門研究教育經驗的一類特殊作用，這類作用形塑“生理-心理-行為”的特殊功能結構，以產生諸如閱讀和數學的復雜認知能力，進而據以開發真正優質的學習環境，幫助學習者精準解決學習問題或滿足學習需要，提高教育質量。伴隨著精準教育[9]、精準教學[10]和精準學習[11]的持續發展，受啟發于精準醫學的勃興[12]，一個精準學習課程時代正在來臨。研究表明[13]：精準學習課程需要借由教育神經科學研發而獲得能力，使知識連貫、學術專長和倫理責任協調一致，這既是教育神經科學的潛能，又是教育神經科學的使命。

二、教育神經科學的媒介原理

教育神經科學研究的價值在于，厘清大腦神經與學習文化之間的交互作用關系，探究“文化中的腦”——腦的功能與結構如何受到社會意義與文化實踐的影響，以及“腦中的文化”——神經過程如何產生社會成員共享的意義與實踐。[14]研究腦與心理之間認知過程及機能的認知心理學，在發展過程中形成了聯結主義范型、符號范型與具身范型三種主要研究范型。[15]在一定程度上，聯結主義范型與社會媒介作用、符號范型與教育神經科學的符號媒介作用、具身范型與生理媒介作用，存在著較為對應的指向關系，三種媒介作用共同構成了文化大腦生命活動媒介作用原理，為學習課程的優化提供了解釋性框架。

1.社會媒介作用

社會媒介作用是指特殊社會活動作為媒介“橋梁”來激發、實現和形塑人們的生命交往活動。認知神經科學中的交互作用理論，著力于教育情境與神經發育的生成性動態建構,從神經機制層面揭示人類學習中遺傳與環境的復雜關系，強調遺傳和環境對人類產生的影響往往經由生理和心理，通過外在行為得以表現出來，而外在行為又必須借助社會媒介發生作用、產生影響，再由外而內地傳遞。

(1)學習的社會性支持

人的心理發展經由活動過程實現，活動過程內在地包含了社會文化歷史經驗，它們作為學習媒介促成了人的心理發展。對于學習的社會性支持，我們可以從“知識的社會性、學習者的社會性、學習過程的社會性”三個方面進行考察。知識的社會性，主要體現在知識產生過程的社會性、現存知識整體的社會性和知識存在的社會性。所有人類知識都是處于一定的社會建構過程之中的信念，受到社會因素如環境、文化的影響和制約，都是處于一定的社會情境之中的人們進行協商的結果。學校學習的知識，是社會特意選擇的結果。因此，進入課程領域的知識，可能不僅僅取決于知識的內在品質，也取決于知識的社會控制作用。學習者的社會性，指的是學習者所承載的社會文化因素對學習本身有何種影響，強調個體是群體的生活經驗載體的單位。對學習者的社會性的揭示，正是旨在探究學習者所承載的這些積淀是如何影響了其學習的方式和效果的。不同的環境給養了不同的行動能力和行動方式，從而形成了不同的文化。在個體的層面上，個人的外在社會文化條件也影響著自己的認知和學習。學習過程的社會性表現為，在自然情境中，學習本身是一種社會活動。在學習過程中，學習者不僅處于一個學習情境中，更處于更為廣闊的社會中，學習是人存在于社會的方式。社會文化原理的代表人物維果茨基的學習社會性觀點，揭示了學習與社會互動過程中萌發了強有力的媒介作用，為學生的合作學習鋪墊了道路。

(2)彰顯合作學習

不同的學習者背后蘊含著不同的社會媒介，學習者之間進行合作有利于實現社會媒介之間的交互與融合，擴展學習資源與方式。因此，與社會媒介作用相對應的學習方式是合作學習。20世紀70年興起的合作學習受到了普遍重視，合作學習的實質是：學習共同體成員通過共同工作達成共同學習目標和實現共同學習效果最大化。合作學習建基于建構主義理論基礎，認為知識不僅是個體在與物理環境的交互中建構起來的，而且社會性的交互(協作)更加重要。學習是人的社會化方式，是學生基于自身經驗與社會媒介交互的過程；學習是社會性行為，無論是學習的目的、方式抑或內容都浸染著社會屬性，繞不開無處不在、無時不有的社會媒介。在合作學習共同體中，每一個成員都有自己的知識經驗，在合作的過程中，不同成員之間的經驗以媒介的形式相互交融碰撞，建構起新的經驗媒介；同時，共同體整體所形成的知識經驗媒介又與外部社會經驗媒介之間發生交互融合，形成新的經驗媒介。這種雙重交互從而為學生的學習提供更多社會性相互作用資源，促進了學生高級心理機能的發展。

2.符號媒介作用

符號媒介作用是指特殊符號活動作為媒介、“橋梁”來激發、實現和形塑個體生命當中的心智活動。特殊符號活動借助具有豐富結構和深層意義的學習符號資源，使人類的心智操作越過灌輸學習、機械學習的被動與無效，實現了學生的自主發展。

(1)學習的符號性支持

“在文化發達的社會里，很多必須學習的東西都儲存在符號里。”[16]如果沒有符號的使用，人的學習生命將空洞狹隘，找不到通往“理想世界”的路徑。無論是信息加工學習理論所指出的“學習是學生主動進行信息加工的過程”，還是建構主義學習理論所闡明的“學習是學生主動建構知識的過程”，均離不開符號所發揮的重要媒介作用。信息加工學習理論認為，人類的學習是復雜多樣的，復雜的高級學習以簡單的低級學習為基礎。學習由簡單到復雜可分為八個層次。在每個學習層次當中，符號既化身為或隱或顯的學習材料，又作為學習工具與介質貫穿學習全過程。學生在大腦內部通過對符號開展識別、分析與推理等一系列運演活動，從而獲得心智的發展。符號具有抽象性、簡約性與概括性特征，能在一定程度上表征知識與經驗，并超越時空的局限擴展學習的深度與廣度。符號學習對于發展學生認知能力尤其是邏輯智能方面具有無可比擬的優越性，大腦經過一系列的符號選擇、加工才能在一定程度上獲得直接經驗；而間接經驗的獲得，則需要學生將知識創造者創造知識的思維過程在大腦中重演，無形之中訓練了學生的思維能力。現代社會的高速運轉、信息技術的迅猛發展正在創造著越來越多的符號，這些符號為學習提供了豐富的材料與資源，而如何有效利用這些符號服務于學習，還需要學生去辨別、遴選、加工與開發，于是學習的符號性支持指向了學生的自主學習。

(2)彰顯自主學習

“師生對符號反饋與學習的思考有益于學生的自主學習。”[17]自主學習是指學生自己制訂學習計劃、設計學習目標、確定學習內容、選定學習方式和實施學習評價，并在此過程中開展元認知、尋求學習幫助和恰當管理時間。就自主學習而言，學生對自己學習負責的立場相當重要，這意味著他們有潛能按自己的目的來塑造自己的學習，并能主動隨環境變遷而調整自己的學習。[18]其中，符號形式的媒介作用實現了學生對各類學習證據的深度掌握，在學生的心智網絡中建立起了“先前—當下—未來”的超時空鏈接，憑借“信息刺激—符號媒介—心智操作”的路徑，持續培育自主學習能力。符號媒介不是鈍化信息的載體，而是鼓勵學習者在各種學習行為中建立起符號化的聯系，在由外而內的思維操作中經歷著符號的縮略過程，形成圖式并將其以符號的形式保存下來，為未來的心智操作和行動需要奠定基礎。這關聯著符號的抽象一般化，不斷深化對外部標準的表征、提煉與再表征，掌握越來越復雜的認知圖式和原則；也蘊含著符號的情境具體化，將內化了的認知圖式用于新的情境，設立新的提升標準和目標導向。[19]自主學習是個體、行為與環境之間相互影響的辯證建構論，是在個體、符號媒介以及社會環境的多元交互中發展起來的。[20]符號媒介作用賦予了學生自主學習的睿智洞見，將無形的未來學習在思維中悄然運演，連通了師生過去經驗、當下行動和未來視野的時間向度。

3.生理媒介作用

生理媒介作用是指特殊生理活動作為媒介“橋梁”激發、實現和形塑人們的生命神經活動。在人類的前語言階段，身體扮演著重要角色，身體的各種組織和感官系統都擔當著“信息-媒介、媒介-信息”的雙重任務。[21]到了21世紀，有研究者認為，身體在媒介作用中正逐步隱退，而符號則不斷增值。其實，如果從外在的符號傳播來看，的確如此，電子媒介與符號化身體愈來愈呈現壟斷之勢；但從人類內在生理機制來看，內在于身體之中的生理媒介卻一直在發揮著不可或缺的重要作用。

(1)學習的生理性支持

人類大腦的神經細胞被幾乎一百萬英里長的神經纖維所連接，具有地球上所有生物中最大面積的自由皮層，這賦予了人類杰出的靈活性和學習能力。作為大腦皮層細胞的神經元通過突觸的微小間隙持續放電、整合和生成信息，神經元以單個軸突的方式向外延伸。當由遺傳編碼所致或由環境刺激所形成的軸突偶然碰到旁邊細胞的樹突時，就在生理上構成了學習。人類學習與神經系統密切相關，不同的大腦神經區域對不同的學習活動具有特定反應，語言、運算、音樂等不同的學習活動能激活不同的腦區。按照大腦皮層神經結構劃分，憑借腦成像技術，人類已經探明，在語言學習活動中，左半腦的前額葉主要負責語法加工，左腦和右腦的后側區域主要負責語義加工；在數學學習中，顳葉、頂葉與前額葉等區域組成的神經網絡共同負責數字思維的加工，數字的語義表征則主要由大腦左右半球的頂葉區域負責。值得注意的是，即使像數字這樣簡單的問題也涉及大腦的兩個半球。這些基本的腦結構功能在促進學習科學發展中起到了基礎性的作用，人們目前正在從“基因遺傳”與“社會文化”兩個角度對腦結構功能進行深入認識。[22]有學者嘗試對不同神經結構間的相互聯結進行分析，以獲取相關教育信息，結果發現了由成束纖維聯結形成的、被神經科學家稱為大腦中“信息高速路”的白質束。對白質束的分析可以幫助人們理解“學生是如何達到某種行為水平”以及明確“哪些發展路徑在起重要作用”。[23]大腦神經為人類學習提供了原始生理基礎，使各項學習活動得以開展。對大腦神經作用機制的探究，將有助于強化神經之于學習的積極作用，促進學習的深化。

(2)彰顯深度學習

借助先進的FMRI、DFMRI等技術，人類能清楚看到大腦神經的激活區域與樣態以及神經活動中物質活動的走向。隨著人們對大腦神經活動研究的深化，社會對學習也提出了不斷深化的發展要求。于是，深入到神經、機制與活動層面的學習成為新時期訴求。我國學者黎加厚認為：深度學習是指在理解學習的基礎上，學習者能夠批判性地學習新的思想和事實，并將它們融入原有的認知結構中，能夠在眾多思想間進行聯系，并能夠將已有的知識遷移到新的情境中，做出決策和解決問題的學習。[24]深度學習的基礎是理解，在理解的基礎上進行批判、融合、聯系、遷移與決策，這一系列學習活動均與人類神經活動息息相關。故而，探究深度學習背后涉及的大腦神經活動部位與活動機制，有針對性地激活或強化該神經機制，將有助于促進學習的進一步深化。如上文所述，不同的大腦神經區域具有“相對單側化”功能，學習活動中的設計、辨別、記憶等認知活動主要由大腦的額葉負責；語言、數學、感覺等認知活動主要由大腦的頂葉負責；字詞識別主要由顳葉負責；視覺加工、差異辨別主要由枕葉負責。基于大腦神經的可塑性，在進行深度學習的過程中可設計特定的學習活動，有意識地激活相應的神經部位。研究表明，不同類型的學習與經驗以不同的方式改變大腦的結構。同樣是腦的活動，但是學習與練習可能對腦產生不同的影響。學習增加突觸的密度，而練習增加的是血管的密度，這表明突觸和血管由不同的生理機制和不同的行為事件所驅動。基于腦的教育促進了認知心理學的研究成果轉化為教育實踐。[25]

4.文化媒介作用

只有當教育者與認知神經科學家對話，共享其專業知識時，我們才期望教育能構建出一個可以相互作用的“生理-心理-社會”模型。[26]在對學習的“生理-心理-社會”模型的探索中，有研究者從強調環境刺激對個體習得行為影響的行為主義觀，注重知識的內在表征、類型及其獲得的認知心理學觀和以“人-人”或“人-物”互動方式來解釋學習的社會特性的社會文化觀的教育視角切入進行探討[27]；也有研究者從解釋心理語言“機器”如何通過腦來運作的生理理論、以心理模型來闡釋外部世界聯系的表征理論和界定人類心理語言及與之相連的“機器”的信息加工理論的認知科學視角來看待這個問題[28]。雖各有側重，但共同回答了人類學習的實質、過程與發展等問題。如今，一種共識漸次達成:應持聯系態度，對來自不同思路的解釋予以整合。[29]對此，教育神經科學文化媒介作用進行了有益嘗試。文化媒介作用是指特殊生理的、符號的和社會的活動作為連續性的和交互性的媒介“橋梁”，激發、實現和形塑人們的生命活動。生理媒介作用、符號媒介作用與社會媒介作用三者交互，共同構建了“文化媒介作用模型”，如圖1所示。生理媒介作用處于核心地位，在整個文化媒介作用的“圓臺圖”的底部，漸次往上是符號媒介作用、社會媒介作用，它們之間兩兩交互或三三交互，既相互區分地交互在一起，又遵循一致的交互原理，形成了系統的文化媒介作用。

圖1　文化媒介作用模型圖

綜上所述，教育神經科學，借由社會媒介作用、符號媒介作用與生理媒介作用，孕育了文化媒介作用模型，貫通了學生的合作學習、自主學習與深度學習發展的整體學習方式。于是，創新和開發蘊含整體學習經驗的學習課程，就成為教師的新興歷史使命，從而開辟了教師的課程學習、課程研究與課程開發的課程關懷生涯。

三、教育神經科學的課程關懷

教師是最終的“人腦改變者”，他們每天都在從事著改變人腦的專業工作。因此，隨著神經科學家繼續探索腦的內部運行機制，認知心理學家繼續找尋對學習行為的解釋，教育者則繼續應用研究結果來提升他們的教學，這一領域不僅將獲得獨立的地位，而且最重要的是，它將為學生提供更高質量、更有效的學習經驗。[30]教育神經科學，通過開發課程神經科學研究領域、開創教育神經科學研究范式和開拓教育神經科學發展路徑，開辟了課程關懷之路。

1.開發課程神經科學研究領域

教育神經科學作為一門新興的學科，受到根本性條件、生態性條件、社會歷史性條件與道德性條件等諸多條件的制約。“根本性條件”強調的是研究對象的獨立性，要求研究對象具有與其他領域既相區別和分離、又聯系密切的獨特內部結構；“生態性條件”指的是與其他學科共同建立起來的相互依賴和促進的學科生態環境；“社會歷史性條件”強調學科與社會的交互，社會滿足學科成立和發展的資源，學科滿足社會實踐所需的知識；“道德性條件”即學科成立和發展符合社會倫理，趨近真善美和促進人類的發展。[31]基于學習科學的研究視角，教育神經科學應提出建立和開發課程神經科學領域，開展“課程經驗的神經機制、課程經驗的神經塑造和神經塑造課程開發驗證”等研究，為現有課程評價和課程創新提供神經科學原理，開發真正符合學生需要的精準學習課程。

課程是教育的核心，將神經科學與課程結合，對于建立和開發課程神經科學領域意義重大。大腦是學生學習的生理基礎，“沒有意識到腦如何學習的教學，就像設計手套卻不知手是什么樣子”。[32]因此，厘清學生學習的神經科學機制，對教育而言尤為重要。“對教師而言，他關心的是學科教材如何成為學生經驗的一部分……他關心的不是學科教材知識本身，而是學科教材知識如何成為學生整個成長經驗中有關聯的要素。”[32]杜威指出，學習發生的前提是學生去體驗課程并與之互動。循此觀點，課程研究者圍繞學生經驗，提出了以學生經驗為課程設計依據的經驗課程、學習環境中學生與媒介作用之后所形成的稱為“課程即經驗”的綜合經驗，以及強調課程發展的決策過程和實質成果的“學生的課程經驗”三種學生課程經驗定義。[33]然而，無論哪一種學生課程經驗觀都內在地包含了“課程如何成長為經驗”的問題。

教育神經科學秉承“求取證據”和“使用證據”的循證教育文化，將使用科學方法收集到的關于學生學習的最佳證據運用到教育決策和課程教學中，尋求實踐和實證的滋養，為有效解決“課程如何成長為經驗”這一懸而未決的問題，提供了思維方式、研究邏輯和研究方法的借鑒。神經科學領域不斷發展完善的無創傷腦成像技術，為探究課程經驗的神經機制、神經塑造和神經塑造課程開發驗證等研究奠定了工具基礎。神經科學研究者與教育研究者聯合進行深度實證研究，設計實驗方案，開展嚴格的臨床和真實課堂情境中學生的腦神經變化發展規律研究，獲得符合實驗室科學研究標準的研究結果，以保證研究的內部效度和生態效度，以及準確掌握學生課程經驗發生和發展的神經機制。在此基礎上設計學生課程經驗神經塑造方案，采取科學嚴謹的方法對學生實施積極的課程與教學影響，以促進學生課程經驗的順利生成。當獲取了一系列有效的神經塑造方法后，教育研究者可有針對性地進行神經塑造課程開發，對開發的神經塑造課程進行檢查與驗證并不斷優化，以保證神經塑造課程開發的精準有效。獲得了初步的課程經驗神經機制、神經塑造和神經塑造課程開發驗證的知識與經驗之后，可進一步進行縱向的擴展追蹤研究和橫向的擴展對比試驗研究，在課程實施中抽樣進行“前測-中測-后測”的追蹤對比研究，以探究課程的神經機制塑造效應；還可采取典型抽樣法，全面開展同一學段、同一學科、不同課程與教學方式的對比試驗研究，以評價和優選現有課程與教學模式。最后是開展課程創新神經科學實驗研究，開發精準學習課程教學方式——包括精準學習活動、精準課程方案和精準教學方式，以實現教學與學習的精準化。

研究者與實踐者之間以“跨學科解決問題”為目標的雙向合作，意義重大。然而神經專家和教育專家的聯合不能僅僅停留在“空中樓閣”式的幻想當中，更應該落實、落細、落小和落地，建立教育神經科學實驗學校，研究有效教學和有效學習，這無疑是一種研究范式上的創新。

2.開創教育神經科學研究范式

課程神經科學研究領域的不斷拓展為教育神經科學的發展提供了極大空間，教育神經科學研究者的研究熱情空前高漲，然而眾多研究者卻在此時陷入了尷尬的境地：傳統的研究范式要么是教育研究者扎根學校開展實踐研究，要么是神經專家和心理專家沉醉實驗室開展實驗研究。如此一來，神經研究依舊是神經研究，心理研究依舊是心理研究，教育研究也依舊是教育研究。各個領域的專家從哪兒來繼續回到哪兒去，教育神經科學研究又被懸置了起來，無從下手。面對如此窘境，西方富有經驗的教育神經科學組織開創了新型研究范式，提倡建立教育神經科學研究實驗學校，聯通不同領域的研究與實踐。

隨著神經科學研究技術的飛速發展，關于大腦與學習的神經科學研究取得了大量富有說服力的成果，教育研究也在眾多研究者的通力合作之下積累了大量經驗與知識。神經科學領域有關學習的研究為教育界學習的研究增加了神經維度的啟示，教育界的知識又啟發了神經科學領域關注實踐層面的問題，兩者彼此砥礪，共同“暗示著腦科學的研究成果在教育領域中的合理解釋與謹慎應用，將成為理解人的學習和改革傳統教學的重要依據”。[34]理論上，神經科學與教育的整合描繪了人類學習的美好畫卷。但現實卻是：由于學科的分化和學科之間存在壁壘，神經、心智與教育三個研究領域歷來相互隔離，彼此極少或者沒有交集。學科壁壘對學科發展的阻礙作用顯而易見。為了解決這一問題，1896年杜威富有洞見地提出了“實驗學校”的構想，以實現“研究與實踐統一”的功能，并在芝加哥大學開辦了實驗學校，根據心理學與神經科學的假設來驗證真實情景中的教育實踐。但由于神經研究技術與工具的局限性，這一設想并沒有取得實質性進展，也沒有得到普遍推行。如今，教育神經科學研究同樣面臨這一問題，跨學科之間理論與實踐的鴻溝依舊赫然在目。教育神經科學研究要在教育生態環境中，即學習發生的真實情景與場所中進行，其他領域的研究者與教師和學生聯合起來共同研究學習與教學，這樣的跨學科合作機制不可能自然而然形成，必須由不同的學科研究者大力推動。有研究者認為，教育神經科學的研究不僅僅局限于實驗室和傳統嚴格的學習研究模式，還可以擴展到“學習的場所”——課堂學習中。教育神經科學研究者需要了解學校的學習和教學環境，才能提出更深刻、更有用、更有意義的問題。[35]

建議加強教育神經科學子學科之間的交叉融合的呼聲愈加響亮。基于此，費希爾(Fischer,K W.)在杜威“實驗學校”設想的基礎上，提出了實驗學校的兩類基本運作方式:一是借助腦科學研究成果設計某套教學方案，對學生的學習進程進行干預，再根據學生的學習情況對這套方案進行效果評估，隨后根據評估的結果進行必要的完善、修改和調整；二是形成“基于腦的學習”的研究范例，模擬多種標準的研究設計，并應用到所有相關的教育問題上，以支持教師與科學專家合作從事有效的研究。[36]建立實驗學校則有兩條路徑：第一，神經科學研究者走出實驗室，走進學校，與教育研究者、一線教師和學生交流，了解學校教育的現實、教師教學與學生學習的狀況。這些行為有利于神經科學家吸收來自教育領域的經驗，讓研究成果符合社會的切實需要；第二，教育研究者、教師與學生也應走進實驗室，了解實驗研究的現狀與成果、方法與工具，擴展神經科學知識，將神經科學與課堂教學有效結合，提高教學的科學性。由此可知，建立兩個學科領域的雙向互動關系可以促進其共同發展，互為對方提供研究的新思路與新方法，共同致力于教育水平的提高。[37]

教育神經科學實驗學校為教育神經科學研究提供了既具有實驗室特性又符合真實教育教學情境的絕佳場域。在教育神經科學實驗學校，教育神經科學研究者得以置身于教育的生態環境中，有助于其考察教育現象，提出具有研究意義的教育問題，修正與完善教育理論構想；設計、開展與驗證教育實驗，從神經科學領域的專業視角提出問題優化與解決方案；教育研究者與教師參與教育神經科學的實驗研究，把課堂中的教學與學習問題帶到實驗室，不僅能夠為神經科學研究者提供富有價值的教學與學習問題，而且亦能從神經科學領域尋求合理解釋。知識的多元解釋與問題的多維度構成，為教育研究和神經科學研究的聯通提供了可能，也為神經科學研究者和教育研究者組建研究和實踐共同體架起了溝通的橋梁，共同為教育神經科學的發展開辟了新的路徑。

3.開拓教育神經科學發展路徑

彰顯不同專業間多向互動關系的教育神經科學實驗學校，為解決教育情境中的教學與學習問題提供了新思路與新方法。如何把這些新思路、新方法有機整合起來，形成科學有效而又切實可行的人才培養方案，并開發高質量系統課程，是擺在教育神經科學研究者面前的現實問題。

充滿活力的教育神經科學已經逐漸成為一個新的專業生長點，當前，培養能夠整合大腦、心智與教育三個領域專業知識與技能的新型人才，既有利于教育神經科學不斷發展壯大，也有利于培養符合社會需求的綜合人才。教育神經科學的人才培養，應根據不同的培養目標培養不同層次的人才。參照國際上成功的做法，教育神經科學應培養具有跨神經科學、心理學和教育學一般知識的通識性人才，能夠將神經與心智知識運用于教學的一線教師和具備認知與心智知識的教育管理人員三類人才。通過增加課程的廣泛性與多樣化，促進神經科學、心理學和教育學三個領域的融合，能夠使學生正確地分析與評價認知、心智和教育知識，實現對心智、腦與學習之間關系的整體把握，以辨析“神經神話”的不合理性，擴展與加深自身知識面，增加就業機會；培養能夠將神經與心智知識運用于教學的一線教師是教育神經科學的重要任務，一線教師要同時具備腦科學、心理學與教育學的基本知識；腦科學、心理學與教育學研究的知識以及腦科學、心理學與教育學整體運用的知識，即了解大腦的結構與功能、大腦和心智的運行作用機理、大腦與心智在學習活動中的塑造機制等，培養擁有這類知識的人才對教育發展將貢獻巨大，但也困難重重。教育神經科學要培養的第三類人才是教育神經科學管理人才，通過開設神經科學與公共管理、行政管理和教育管理以及神經科學與實證研究系列課程，深化學生對神經科學與管理關系的認識，發揮神經科學的實證研究效用，為管理者制定政策以提供科學合理的證據和信息支持，保障政策制定的精準有效。教育神經科學研究的權威人物費希爾甚至提出了“培養教師工程師”的設想，要求教師工程師掌握神經科學、心理學和教育學的系統知識與研究方法，能將不同專業的理論知識轉化為實踐運用，并成功開發課程和設計教學與學習活動。

隨著學科的不斷交叉融合，專業復合型人才的培養對傳統課程提出了新的要求，原有的僅涉及神經科學、心理學或教育學等單一學科的課程或者學科兩兩簡單整合的課程，已經不能滿足現代社會學生掌握和應用跨學科知識的學習需求，開發新型教育神經科學課程勢在必行。教育神經科學開辟了新的研究領域，為教育神經科學的知識創造和實踐創新提供了現實生長點，也為教育神經科學的課程開發提供了廣闊的“疆域”。其中，“教學與學習的神經機制、教學與學習的神經塑造和教學與學習的神經塑造驗證”是教育神經科學課程開發的重點。教學與學習的神經機制課程開發，旨在開發探究教學與學習過程中學生的神經作用機理課程，如學生在進行語言學習、閱讀與計算等不同的學習任務或采用自主學習、合作學習或混合學習等不同的學習方式時，大腦的反應部位、反應方式和反應規律情況，探明教學與學習的大腦神經作用機理。教學與學習的神經塑造課程開發，是指根據學生的大腦神經作用機理開發有針對性地對學生的神經進行塑造，從神經層面促進學生學習的課程。研究表明，大腦神經是學生學習的生理基礎，學習活動又反過來促進大腦神經的生長。基于此，教學與學習課程開發希望通過特定的教學與學習刺激來促進大腦的神經元連接、新蛋白質的合成與新突觸的形成，優化大腦生理結構，為有效學習奠定生理基礎。教學與學習的神經塑造驗證課程是教學與學習之神經塑造課程的系列，是指專門開發一套驗證型的課程，通過實證研究的方法來檢驗教學與學習神經塑造的信效度和可行性。教育神經科學課程開發能夠為學生學習提供內容前沿、理論新穎深厚、方法獨特的學習資源，為教學產出打下堅實基礎。

教育神經科學的不斷發展得益于研究領域的不斷擴展、研究主體的日益多元、研究對象的精細明確和研究方法的持續更新。相應地，教育神經科學的課程也越來越完善，教學越來越精準，造就了豐富的教學產出和良好的社會效應。在現在普遍強調高效的時代，教學產出正越來越成為人們關注的焦點。在精準教學和精準學習受到積極關注的背景下，教育神經科學的教學產出值得深入探討。一般認為，教學產出與教學成果相關，教育神經科學與其他學科一樣，致力于人才培養。優秀的學科人才是教學的直接產出，但在人才培養的過程中還產出了課程與教學等成果，如上文所述的教育神經科學課程開發就是教學產出的一部分。另外，教學自身的成果產出也不容忽視。教學產出一般指在教學過程中取得的高質量教學成果，具體包括教育教學的實施方案、教材、研究報告、課件、著作和論文等，這些材料是教師在教學過程中的思考與探索，對教學的發展具有顯著的促進作用。具體到教育神經科學領域，教學產出可以是開發的學生學習神經機制探索課程，可以是神經塑造研究與實踐的總結，可以是學生的神經塑造驗證的實證研究論文，也可以是培養教育神經科學人才的培養模式探究。教育神經科學的教學產出與人才培養、課程開發相互呼應，共同形成了教育神經科學研究與學習的良性生態環境，助力了教育神經科學的全方位發展和以此為依托的精準教學、精準學習的順利開展。

借助高超的現代科學技術，人類窺探到了“神經之謎”的冰山一角。神經科學、心理學和教育學深度整合而成的教育神經科學，為解決學生的精準學習問題提供了更深、更精確的知識和更好的學習與研究工具；揭示了學生學習發展和教育教學改革牽涉的心理層面、生理層面與行為層面及其三個層面交互的復雜關系。文化大腦生命活動媒介作用原理，基于表征行為學的社會媒介作用、表征心理學的符號媒介作用與表征神經科學的生理媒介作用，梳理了學習的社會機能、心理機能和生理機能三大支持系統，彰顯了合作學習、自主學習與深度學習，敞亮了“課程神經科學研究領域開發、教育神經科學研究范式開創、教育神經科學發展路徑開拓”的課程與教學改革發展之路。誠然，教育神經科學中的腦科學研究與教育學的理論與實踐連接和倫理責任協調一致等問題，亟須深度探討，但這并不能使我們止步不前。教育神經科學當前所展現出的旖旎風光，正引領著研究者與師生穿過行為與心理維度，抵達生理維度的深底，在極富創新性的教育領域，開創一個精準學習的課程世界。

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