中小學腦科學教育應用研究現狀與展望

李春云 蔡金花

人腦具有很強的可塑性，教育實質上是在建構人腦。腦科學的發展不斷更新人們對于教育的認識。例如，神經和認知科學對注意、記憶、情緒、創造力、運動、睡眠和練習等腦高級功能的研究成果，對于指導教育實踐具有重要價值。如何正確地認識腦發展的規律，并在教育實踐中遵循腦發展的規律，開展“因腦施教”，是當前教育研究者和實踐者較為關注的問題。

中小學腦科學教育應用的實踐探索

自20世紀90年代以來，國內外已經開始將腦科學的研究成果吸收和運用到中小學教育之中，面向一線中小學教師提供具體、直接的理論與指導。1997年，美國開始探討腦科學對于早期教育的啟示，以期推動早期教育質量的提升。美國以凱因夫婦為代表的研究者專注于研究“基于腦的學習”（brain-based learning），深入開展腦科學與教育教學的“聯結”研究。他們認為，在教學實踐中創設豐富多彩、動態發展、對兒童構成智力挑戰的環境，有利于開發兒童的潛能，促進兒童的成長發展。美國瑪麗亞·哈迪曼博士出版了《腦研究與有效教學的聯結：以腦為導向的教學模式》，運用關于注意、記憶、創造力、執行功能、睡眠等來自神經和認知科學的成果，精心設計了一個完整的教學指導框架——以腦為導向的教學模式（BTT），幫助教師科學地計劃、執行、評估教學程序，幫助學生創造性地運用知識解決問題，并關注情感氣氛和物理環境對學習過程的影響。該模式已經在部分學校應用，例如，Roland Park小學、中學應用此模式后，學校獲得巨大進步，成為美國著名的藍帶學校。

我國20世紀90年代以來，以韋鈺院士為代表的研究者呼吁重視在腦科學與教育科學之間架設橋梁，以北京大學認知神經學沈政教授為代表的研究者和以楊雄里院士為代表的研究者從腦科學的角度研究素質教育，華東師范大學從事腦科學研究的周加仙教授等人則不遺余力地翻譯、介紹國際腦科學與教育研究進展，這些都有力地推動了腦科學在中小學的應用。香港研究者較早開展腦科學教學應用。例如，香港中文大學等院校于2000年組織“腦神經科學與教育：中英語文教學教學研究計劃”，歷經4年，香港23所幼兒園、小學及中學的812名學生參與實驗，獲得了223個功能核磁共振顯像個案和26個腦電圖個案，形成了腦科學教育應有的科學數據庫。香港研究小組所做的實驗是基于教育情境，研究者從實驗室走向教室，學生的學習是真正在課堂中發生的。這項研究，成為腦科學應用于中小學實踐的開拓性研究范例。

中小學腦科學教育應用存在的問題

國際上對于腦科學應用于教育一直存在爭議。支持者認為，理解腦的運行規律有助于設計適合每一個人的教育，教師應該利用腦科學去解決課堂中的教育問題。學生的學習都是以腦為本，但并非所有的課程和教學都能起到良好的效果。雖然已有部分研究結果顯示，基于腦科學的課程和教學有利于提升教學效果，但從整體上看，將腦科學研究成果應用于中小學教育實踐顯得不盡如人意。

第一，教師、家長和學生對于腦科學知識了解不多，甚至可能受到偽“腦科學”理念或者教育產品的誤導，從而對腦科學產生很多誤解。目前，市場上有些所謂基于腦科學開發的教育產品，并非真正基于腦科學研究成果，其錯誤地引導學校、教師和學生開展教學和學習。學校、教師、家長和學生對于腦科學的理論知之甚少，甚至產生很多誤解，就更加談不上將腦科學應用于教育實踐。

第二，腦科學研究成果未能獲得深刻理解，教師只是粗線條的了解，有些腦科學研究成果與教師教學經驗極為吻合而被認為是常識，教師對能夠從腦科學研究中獲得支持表示懷疑。對提高學生學習力教師有多種方法，而且在實踐中也確實行之有效，從基于問題解決的角度看，需要腦科學研究成果進行支持的必要性似乎也不大，腦科學究竟能夠在教育實踐中發揮何種作用，還缺乏豐富的支持。當前，在腦科學與教育研究領域，腦科學研究主要集中在基礎研究層面，例如北京師范大學在閱讀方面的認知研究成果，但整個教育領域應用層面的研究還是有些欠缺。

第三，學校、教師、家長和學生因為受到考試“指揮棒”的影響，學生的學習往往還局限在考什么學什么，而不是更關心學生是如何學習的，尤其是對于學生批判性思考問題的能力和創造性地應用知識的能力關注不夠。例如，通過題海戰術能夠提高學生解題能力和學習成績，但是，這種解題能力也許是學生對于題目熟悉之后依靠記憶來解題的能力，而非真正提高了創造性應用知識的能力。 不僅如此，老師對于不同學生的學習方法缺少關注，每個孩子的腦不同，學習方法也會存在差異，需要根據孩子腦的發育基礎實施“因腦施教”。

中小學腦科學教育應用的探索方向

通過腦科學專家的努力，人類對于腦的認識逐步加深，給教育實踐帶來重要的依據與參考。但是，腦科學與教育之間仍然存在鴻溝，腦科學研究者難以給一線教育實踐者提供課程與教學的現成答案，他們認為自己只能告訴教育實踐者，科學已經證明了哪些理論，哪些可以用于教育實踐。教育實踐者則要去深入學習和理解腦科學的研究成果，避免陷入對于腦的錯誤理解從而誤導教育實踐。但是，教育實踐者難以從教學中去了解學生的腦究竟是如何學習的，學習在學生的腦中發生了什么，這些需要腦科學研究者與教育實踐者共同研究，腦科學研究者需要將實驗室搬到課堂，與一線的教育實踐者共同制定方案，開展基于教育情境下的腦科學研究。

中小學腦科學教育應用并非易事。當前關注腦科學教育應用的研究人員重點放在腦科學的普及上，正在通過多種渠道，盡可能地創設多種條件，宣傳和普及腦科學的知識及其研究成果。一方面是高校和科研機構研究者，通過翻譯國外腦科學與教育相關的著作、論文、訪談專家、舉辦論壇等形式，大力介紹國外關于腦科學與教育的最新研究動向和成果，并促進腦科學成果應用于教育實踐。另一方面是以國內知名高校、全國大城市教科院聯盟為代表的教科研機構，開展了一系列全國性腦科學與教育論壇，匯聚腦科學相關學科研究專家、教育研究者、教育實踐者共同探討腦科學基礎研究成果及其在教育領域內的應用。

深圳市教育科學研究院作為地方教科研機構和地方教育智庫，正著眼于未來教育發展的需要，開展腦科學與中小學課程、教學實踐課題研究，研究目標有兩個：

第一，普及腦科學知識，避免教育領域對于腦的誤解。通過梳理腦科學基礎知識，編制腦科學科普讀本，讓學校、教師、家長和學生準確了解人腦的構造、作用機制以及與學習的關系。科普讀本內容將包括兩個方面：一方面是腦的結構與功能。教育實踐者不需要高深的腦科學理論，但需要了解關于腦的結構與功能的基本知識，才能將腦科學的成果運用到課程整合與教學實踐之中。另一方面是與教育密切相關的腦科學研究結論。目前，對于腦與教育的相關研究成果不斷更新我們對于大腦的認識，包括可塑性、神經生成、情緒與壓力、注意、執行功能、運動、藝術等，需要將這些研究成果納入普及范圍。

第二，將腦科學研究成果應用于中小學課程和教學。腦科學與教育相結合的最終目的是形成基于腦的課程和教學，走向基于腦的教育決策。根據腦科學研究成果，整合的學科比單科教學具有多方面的優勢：一是更能促進學生的主動學習，開放、多元的知識與環境更能激發學習者的興趣;二是更會提高學生的高層次思維能力。人腦是通過建立聯系、創建意義來進行學習的，整合課程更有利于激發學生的思考;三是學習分割更少，因此學生對過程與內容有更完整的認識和感受;四是跨學科課程提供真實世界的應用，有助于學生通過主動和自覺的學習，運用多元觀點、從多學科角度分析問題，從而提升他們的學習遷移能力。未來，我們將與一線教師一起，通過行動研究法，開展以腦為導向的課程整合與教學研究。

本文為深圳市教育科學2019年度規劃課題“以腦為導向的中小學課程整合與教學研究”（課題號：zdzz19044）的研究成果。