教育神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)向的教學(xué)策略初探

姜寶騰 | 膠州市第三中學(xué)

教育認(rèn)識(shí)指引著教育教學(xué)，教育的不同范式制約著教育實(shí)踐。近二三十年來(lái)，隨著腦成像技術(shù)的不斷突破，人類對(duì)腦的認(rèn)識(shí)已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)新的水平。當(dāng)代的教育探索，將成熟的心理學(xué)研究和新興的腦科學(xué)成果結(jié)合起來(lái)，拓寬了教育研究視野，誕生了教育神經(jīng)科學(xué)這一交叉性前沿學(xué)科。一方面，當(dāng)代社會(huì)對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的追求、對(duì)高素質(zhì)人才的渴望，需要教育神經(jīng)科學(xué)提供新的教學(xué)策略和模式，提高教育教學(xué)的效果。另一方面，在教育神經(jīng)科學(xué)的普及和實(shí)踐中，很多研究成果被不同的教育理論和教育實(shí)踐引用，用來(lái)佐證自身的正確性。這種各取所需的引用和宣傳，常只截取對(duì)自己有利的研究證據(jù)，模糊了教育神經(jīng)科學(xué)的整體面貌。

教育神經(jīng)科學(xué)有其獨(dú)特的問(wèn)題域和研究范式，有必要澄清符合其學(xué)科精神的教育策略和模式。

循證教育，是教師運(yùn)用腦科學(xué)成果的重要方法

在腦成像技術(shù)獲得突破后，相關(guān)專家迅速用這一新的研究方法，對(duì)教育心理學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)、發(fā)展心理學(xué)等傳統(tǒng)研究領(lǐng)域和研究主題做了研究，產(chǎn)生了海量的研究成果。這些微觀的腦科學(xué)研究成果要應(yīng)用于一線教育教學(xué)，依然存在著巨大的挑戰(zhàn)。教育工作者認(rèn)識(shí)到，教育教學(xué)的有效意味著兒童大腦結(jié)構(gòu)的改變，但對(duì)如何遵循腦科學(xué)的研究成果來(lái)設(shè)計(jì)教學(xué)、創(chuàng)設(shè)教學(xué)環(huán)境、組織教學(xué)活動(dòng)等，依然沒(méi)有思路。正如哈佛大學(xué)教授費(fèi)切爾所告誡的，“腦科學(xué)的大部分研究與課堂中所進(jìn)行的實(shí)踐相去甚遠(yuǎn)”。以將腦科學(xué)成果運(yùn)用在教育教學(xué)領(lǐng)域中為己任的教育神經(jīng)科學(xué)，需要解決研究方法和技術(shù)的問(wèn)題。教育神經(jīng)科學(xué)研究主要包括基礎(chǔ)性研究、理論轉(zhuǎn)化研究和實(shí)踐運(yùn)用研究三大類，前兩類研究主要是專業(yè)人員借助各種腦成像技術(shù)、生物學(xué)技術(shù)、認(rèn)知實(shí)驗(yàn)等手段來(lái)開(kāi)展研究。教育神經(jīng)科學(xué)的實(shí)踐運(yùn)用研究主要由一線教育工作者獨(dú)立或者與專家合作來(lái)實(shí)施，他們基本沒(méi)有腦科學(xué)研究的儀器設(shè)備，常采用經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的研究方法。教育神經(jīng)科學(xué)重視證據(jù)的嚴(yán)謹(jǐn)性，力圖實(shí)現(xiàn)教育教學(xué)從憑經(jīng)驗(yàn)施教到確定的科學(xué)化，因而引入了循證教育。

循證教育的實(shí)質(zhì)是基于證據(jù)的教育決策和實(shí)踐，其研究范式是在循證醫(yī)學(xué)的影響下形成的，提倡教師要如醫(yī)生一樣，基于真實(shí)的證據(jù)來(lái)進(jìn)行教育決策和實(shí)施教學(xué)行為。教育神經(jīng)學(xué)的循證教育實(shí)踐提倡廣泛收集和運(yùn)用有關(guān)人類學(xué)習(xí)和教學(xué)的最佳腦科學(xué)證據(jù)，以教育者豐富的實(shí)踐知識(shí)和專業(yè)智慧為載體來(lái)設(shè)計(jì)教育教學(xué)，邊實(shí)施邊改進(jìn)。現(xiàn)在一線教師實(shí)施教育教學(xué)時(shí)，不能僅以“我認(rèn)為”“書上說(shuō)”或道聽(tīng)途說(shuō)的“神經(jīng)神話”作為教育教學(xué)依據(jù)，而是要以所教皆有所本、皆有教育神經(jīng)科學(xué)的證據(jù)來(lái)支持。例如，美國(guó)2002年實(shí)施的《不讓一個(gè)孩子掉隊(duì)》法案中的“閱讀優(yōu)先”倡議，就是研究者對(duì)十萬(wàn)份有關(guān)閱讀的實(shí)證研究分析后，總結(jié)出了早期閱讀的音素、拼讀等關(guān)鍵要素，提出了基于教育神經(jīng)科學(xué)的閱讀政策。例如，小學(xué)英語(yǔ)教師，在實(shí)施某次英語(yǔ)教學(xué)中，主要是采用整體語(yǔ)言教學(xué)法還是拼讀教學(xué)法，需要結(jié)合本次教學(xué)目標(biāo)，搜集相關(guān)的教育神經(jīng)學(xué)的證據(jù)來(lái)指導(dǎo)自己的教學(xué)策略的選擇。例如，漢字與拼音文字相比，字形與字義關(guān)系更為密切，多涉及枕葉與額葉的聯(lián)系，所以漢語(yǔ)母語(yǔ)學(xué)生的認(rèn)知存在特異性，我們?cè)趯?shí)施語(yǔ)文教學(xué)、數(shù)學(xué)教學(xué)時(shí)要考慮這種特異性。教育工作者以循證教育的思路，借助腦科學(xué)提供的大量科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖C據(jù)，立足自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，又超越了日常經(jīng)驗(yàn)的局限，實(shí)現(xiàn)了教育教學(xué)行為與教育神經(jīng)科學(xué)的融合，真正循教育規(guī)律施教。

成長(zhǎng)型心態(tài)，是適宜腦的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)

成長(zhǎng)型心態(tài)，也稱為成長(zhǎng)性心態(tài)、成長(zhǎng)型思維，是心理學(xué)家德韋克提出的，其理論基礎(chǔ)是大腦神經(jīng)的可塑性。德韋克認(rèn)為人們?cè)诔砷L(zhǎng)的過(guò)程中，會(huì)形成不同的歸因方式，一種是喜歡將事情的成敗歸結(jié)為自己的能力、天賦、天分等不可控因素，一種喜歡歸結(jié)為自己的努力、方法、心態(tài)等可以掌控的因素。她通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：將成敗歸結(jié)為能力、天賦等因素的兒童害怕失敗，不敢挑戰(zhàn)更有難度的學(xué)習(xí)任務(wù)，在挫折情景中體驗(yàn)到了更多的挫敗感；努力歸因的兒童反而越挫越勇，在不同的學(xué)習(xí)任務(wù)中成績(jī)不斷提高。德韋克將前者稱為“僵化型思維”，將后者稱為“成長(zhǎng)型思維”。腦電研究發(fā)現(xiàn)，成長(zhǎng)型思維者在面對(duì)失敗時(shí)，會(huì)分配更多的注意力給自己出錯(cuò)的任務(wù)，及時(shí)改進(jìn)，提升后續(xù)正確率。有大腦功能性磁共振成像研究顯示，成長(zhǎng)型思維者更多地激活大腦背外側(cè)前額葉、背側(cè)前扣帶回皮層，以及背部和腹側(cè)紋狀體功能等負(fù)責(zé)自我監(jiān)控和調(diào)整的腦區(qū)。成長(zhǎng)型思維是內(nèi)控型自我獎(jiǎng)勵(lì)動(dòng)機(jī)，較之外部獎(jiǎng)勵(lì)的不確定性，能更多地激活多巴胺獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)。

成長(zhǎng)型心態(tài)不是天生的，是可以教育培養(yǎng)的。有研究者發(fā)現(xiàn)，僅教授學(xué)生掌握一些基本的大腦可塑性知識(shí)，就可以幫助學(xué)生建立信任努力作用的成長(zhǎng)型心態(tài)，顯著提升學(xué)生學(xué)業(yè)成績(jī)。從膠州市“因腦施教”研究協(xié)作體在膠州市李哥莊小學(xué)的試點(diǎn)來(lái)看，通過(guò)認(rèn)知、技能、環(huán)境三個(gè)方面的促進(jìn)，學(xué)生能夠逐步形成成長(zhǎng)型心態(tài)：通過(guò)主題班會(huì)的方式，指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用成長(zhǎng)型思維的視角看待學(xué)習(xí)生活中遇到的問(wèn)題；各科教師協(xié)作，結(jié)合學(xué)科學(xué)習(xí)需要傳授學(xué)生學(xué)習(xí)策略，并及時(shí)跟進(jìn)指導(dǎo)；在班級(jí)中以成長(zhǎng)型心態(tài)為主題打造班級(jí)文化。經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)施，試點(diǎn)班級(jí)學(xué)生進(jìn)步很大，各項(xiàng)評(píng)比指標(biāo)都名列前茅，班級(jí)的自主化管理運(yùn)行良好。

大概念教學(xué)，是適宜腦的教學(xué)模式

當(dāng)代的學(xué)習(xí)困境，就是學(xué)生面對(duì)無(wú)涯的、不斷迭代的知識(shí)時(shí)，如何才能高效地掌握知識(shí)，提高能力，增強(qiáng)自我效能感。心理學(xué)家布魯納認(rèn)為解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵在于通過(guò)“概念發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)”的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)。在布魯納探索的基礎(chǔ)上，后續(xù)的教育專家提出了大概念教學(xué)、大觀念教學(xué)、單元整合教學(xué)的思想。大概念指的是一個(gè)知識(shí)體系的核心概念和內(nèi)容，體現(xiàn)了基本結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵方法，有助于學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和能力遷移。大概念包括內(nèi)容大概念和過(guò)程大概念兩種，前者主要涉及核心概念、主要原理、關(guān)鍵模型，后者指獲取和生成知識(shí)的技能，主要指觀察、實(shí)驗(yàn)、思辨、詮釋、創(chuàng)新等關(guān)鍵學(xué)習(xí)技能。大概念具有聚合性，像一個(gè)無(wú)限容量的文件夾，提供了歸檔和檢索無(wú)數(shù)知識(shí)點(diǎn)的彈性結(jié)構(gòu)或理論框架。教育神經(jīng)科學(xué)研究揭示，認(rèn)知是自下而上和自上而下加工結(jié)合的產(chǎn)物；自上而下的加工存在“啟動(dòng)效應(yīng)”，一個(gè)先前的覺(jué)知和理解會(huì)加速后續(xù)覺(jué)知和理解的速度。一些關(guān)于視覺(jué)搜索任務(wù)的研究認(rèn)為，自下而上注意信號(hào)的神經(jīng)通路是從頂葉到額葉，而自上而下注意信號(hào)的神經(jīng)通路是從額葉到頂葉和顳葉。學(xué)生理解和習(xí)得了大概念后，就具有“自上而下的放大器”，就能協(xié)同多個(gè)腦區(qū)完成當(dāng)前的學(xué)習(xí)任務(wù)。

學(xué)生在各科學(xué)習(xí)前，具有了較好的大概念知識(shí)后，面臨新的學(xué)習(xí)任務(wù)時(shí)，原有知識(shí)作為背景知識(shí)迅速被激活，一方面促進(jìn)了學(xué)生的深度學(xué)習(xí)，一方面又提升了學(xué)生面臨新知識(shí)的自信心和學(xué)習(xí)效能感。布魯納曾說(shuō)，“沒(méi)能在一個(gè)更大的基礎(chǔ)性框架背景下認(rèn)清這些主題或技能所處的情境，這樣的教學(xué)是不經(jīng)濟(jì)的。”大概念在各個(gè)學(xué)科進(jìn)一步細(xì)化為各科核心素養(yǎng)。以大概念教學(xué)的理念施教，在橫向?qū)用?，要深入落?shí)學(xué)科核心素養(yǎng)，而不僅僅是傳授學(xué)科知識(shí)；在縱向?qū)用妫峁l件讓學(xué)生在不同年齡階段以合適的方式去接觸、理解人文社會(huì)科學(xué)和自然科學(xué)中的大概念、大觀念，形成認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)，以認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的累積疊加促成思維的提速升級(jí)。在具體的教育實(shí)踐中，膠州市“因腦施教”教學(xué)研究協(xié)作體以大概念的思想指導(dǎo)小學(xué)生進(jìn)行整本書閱讀，發(fā)現(xiàn)學(xué)生能夠較好地將整本書閱讀獲取的知識(shí)遷移到學(xué)科學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)效能感增強(qiáng)，學(xué)習(xí)成績(jī)好。

學(xué)習(xí)進(jìn)階，是匹配兒童腦發(fā)育進(jìn)程的學(xué)習(xí)路徑

班級(jí)授課制有著較高的教育效率，同時(shí)也產(chǎn)生了知識(shí)分割、不成體系的教學(xué)問(wèn)題。為了改變科學(xué)課程內(nèi)容零散缺乏結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀，教育專家提出了學(xué)習(xí)進(jìn)階的教育思路。有研究機(jī)構(gòu)將學(xué)習(xí)進(jìn)階闡釋為“對(duì)學(xué)生在一定時(shí)間跨度內(nèi)，學(xué)習(xí)和探究某一主題時(shí)依次進(jìn)階、逐級(jí)深化的思維方式的描述”。學(xué)習(xí)進(jìn)階聚焦于學(xué)生學(xué)科核心概念的理解和學(xué)生思維發(fā)展的歷程。它以學(xué)科核心概念的深度學(xué)習(xí)和遷移運(yùn)用為中心，揭示了學(xué)生對(duì)學(xué)科概念的理解和學(xué)習(xí)是從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從零散到綜合的過(guò)程。一項(xiàng)使用fMRI技術(shù)考查學(xué)生學(xué)習(xí)新物理概念的研究顯示：面臨錯(cuò)誤科學(xué)情景時(shí)，學(xué)生與記憶相關(guān)的腦區(qū)（左側(cè)角回）激活明顯；而物理學(xué)專家則激活了與錯(cuò)誤檢測(cè)（前扣帶回）和抑制控制的大腦區(qū)域（背外側(cè)前額葉皮層、腹外側(cè)前額葉皮層）。這項(xiàng)研究啟示我們，可以讓學(xué)生在不同年齡階段螺旋式接觸正確的知識(shí)觀念和學(xué)習(xí)情景，以長(zhǎng)線浸潤(rùn)的進(jìn)階學(xué)習(xí)克服學(xué)生直覺(jué)的、碎片化的學(xué)習(xí)。

從時(shí)間角度看，學(xué)習(xí)進(jìn)階的較長(zhǎng)時(shí)間跨度與兒童腦發(fā)育的逐漸成熟的進(jìn)程是互相匹配的。現(xiàn)有的學(xué)科學(xué)習(xí)進(jìn)階研究多以兒童身體成熟、認(rèn)知發(fā)展階段為參照框架，如果將兒童腦發(fā)育圖譜的相關(guān)成果納入?yún)⒖歼M(jìn)程中，將提高學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階的準(zhǔn)確度和科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)從“無(wú)腦的教學(xué)”到“有腦的教學(xué)”的轉(zhuǎn)變。以兒童閱讀力發(fā)展為例：人的閱讀能力是原有的臉孔識(shí)別區(qū)神經(jīng)元的再利用；學(xué)生需要十多年的持續(xù)閱讀實(shí)踐，經(jīng)過(guò)字詞識(shí)別、韻律和發(fā)音識(shí)別、閱讀識(shí)別、韻律產(chǎn)生、閱讀產(chǎn)生等多個(gè)階段，才能在顳葉上形成一個(gè)整合閱讀能力的區(qū)域，被稱為“閱讀盒子區(qū)”。根據(jù)腦與閱讀的這一發(fā)展規(guī)律，家長(zhǎng)和教師能以此開(kāi)展學(xué)生的閱讀進(jìn)階教育，就能形成他們良好的閱讀力。由此可見(jiàn)，從兒童腦發(fā)育進(jìn)程和學(xué)習(xí)進(jìn)階的結(jié)合出發(fā)，學(xué)校教育的常見(jiàn)科目都可以設(shè)置從幼兒園、小學(xué)、中學(xué)，乃至大學(xué)的支持學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)階的學(xué)習(xí)情景、閱讀書目和項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)。

具身認(rèn)知，是適宜腦的新興教學(xué)策略

適宜腦的學(xué)習(xí)方式和策略很多，例如可視化學(xué)習(xí)、思維導(dǎo)圖法、生成性學(xué)習(xí)、支架式教學(xué)等。在新的腦科學(xué)研究背景下，具身認(rèn)知的學(xué)習(xí)方式，越來(lái)越引起教學(xué)上的重視。20世紀(jì)90年代，鏡像神經(jīng)元的發(fā)現(xiàn)打開(kāi)了具身認(rèn)知研究的大門。鏡像神經(jīng)元的研究，證明了一個(gè)人的身體活動(dòng)、思維過(guò)程、情緒體驗(yàn)和腦部工作不是割裂的、獨(dú)自運(yùn)行的，而是彼此交織在一起的，在大腦中完成了對(duì)環(huán)境世界、身體行為、心理表征的整合。國(guó)外一項(xiàng)以小學(xué)四年級(jí)英語(yǔ)動(dòng)詞短語(yǔ)的教學(xué)研究顯示，當(dāng)涉及嘴、手、腿的單詞時(shí)，激活了嘴、手、腿真實(shí)對(duì)應(yīng)的腦區(qū)，證明了學(xué)習(xí)的具身性。蘇得權(quán)教授用漢語(yǔ)成語(yǔ)做研究證明了漢語(yǔ)教學(xué)也存在具身效應(yīng)：手部動(dòng)作成語(yǔ)激活了頂葉—額葉—顳葉聯(lián)合皮層；腳部動(dòng)作成語(yǔ)和面部動(dòng)作成語(yǔ)激活的腦區(qū)主要集中在下頂葉和枕葉；口部動(dòng)作成語(yǔ)主要激活了枕葉—額葉—顳葉聯(lián)合皮層。

具身認(rèn)知現(xiàn)象的存在，啟示我們?cè)诮虒W(xué)上要采用以下教學(xué)策略：規(guī)律作息，讓學(xué)生的身體和大腦處于最佳的狀態(tài)；有氧運(yùn)動(dòng)，讓學(xué)生的腦身一體，提高學(xué)習(xí)效果；動(dòng)作操作，讓學(xué)生運(yùn)用全感官的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)；項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在解決挑戰(zhàn)性問(wèn)題中實(shí)現(xiàn)兒童身心腦的協(xié)同發(fā)展；“境脈”學(xué)習(xí)，讓學(xué)生在有序的、真實(shí)或仿真化的教學(xué)情景中，做中學(xué)、學(xué)中做，實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融合通達(dá)。膠州市“因腦施教”教學(xué)研究協(xié)作體曾以小學(xué)英語(yǔ)教學(xué)為實(shí)踐學(xué)科，借助繪本，通過(guò)身體律動(dòng)、戲劇表演的方式，提高了農(nóng)村小學(xué)生英語(yǔ)學(xué)習(xí)的效果；協(xié)作體成員王娟將折紙、數(shù)學(xué)模型制作等引入小學(xué)三年級(jí)數(shù)學(xué)薄弱學(xué)生的輔導(dǎo)，提高了數(shù)學(xué)成績(jī)。

韋鈺教授說(shuō)，教育就是塑造腦。人腦終身具有可塑性，只要給予腦適宜的刺激，腦神經(jīng)會(huì)不斷地成長(zhǎng)和優(yōu)化。好的教育教學(xué)策略，一定是適宜腦的、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的教學(xué)智慧，又是適度走在腦發(fā)育前邊引領(lǐng)兒童發(fā)展的教學(xué)藝術(shù)。在學(xué)校中實(shí)踐運(yùn)用教育神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)向的教育教學(xué)策略，將有助于教師真正遵照教育規(guī)律施教，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展。