“認知神經科學概論”課程的項目實踐探索

［摘 要］ “認知神經科學概論”是從事腦科學相關領域研究需要掌握的一門基礎課程，對學生理解認知行為和大腦背后的生物學機制、心理學現象的神經解釋具有重要的意義。其理論學習部分對未接觸過相關課程的學生而言較為枯燥乏味，學生往往難以完全掌握，因此，探索基于實踐的教學設計十分重要。基于項目實踐的體驗式學習有助于學生更好地理解理論知識并運用于項目實際，提高學生的綜合素養。在課程的教學實踐中，以教學目標為依據，明確項目實踐導向；以豐富的教學內容為基礎，拓展項目實踐資源；以模式創新為手段，提升項目實踐吸引力；以評價為抓手，增強項目實踐實效，從而達到更佳的教學效果，對培養研究型和復合型人才具有重要意義。

［關鍵詞］ 項目實踐；認知神經科學；教學設計

［基金項目］ 2022年度科技部科技創新2030項目“面向運動和意識障礙康復的雙向-閉環腦機接口”（2022ZD0208900）；2022年度電子科技大學新生項目課程“認知神經科學概論”（2022PBLF080）

［作者簡介］ 盧 競（1986—），男，四川成都人，博士，電子科技大學生命科學與技術學院副教授，主要從事音樂與腦科學研究；郭思嘉（1994—），男，黑龍江綏化人，博士后，電子科技大學生命科學與技術學院助理研究員，主要從事音樂腦科學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）29-0093-04 ［收稿日期］ 2024-03-01

作為交叉學科，認知神經科學概論這門學科在研究對象、研究方法、研究群體及知識體系等方面具有綜合性、創新性和成長性的特征［1］，是從事腦科學相關領域研究需要掌握的一門基礎課程。該課程的理論知識點較多，且不斷有新的研究成果涌現。傳統的教學模式一般以課堂講授為主，知識面較寬，學生學習后不易構建完整的知識體系，學習效果不佳。本課程設計將一個個具體的項目分解為相關的實踐教學模塊，與課程教學知識點相融合，能夠有效地提高學生的學習興趣，更好地培養學生系統的研究性思維，提高教學質量。因此，我們在課程教學中聚焦項目，引導學生通過完成項目來學習認知神經科學領域的知識點和探討學科前沿。同時，采用項目報告的形式對學生的學習情況進行測評，既能深入了解學生知識掌握的情況，也能鍛煉學生的語言表達能力、團隊協作能力及溝通交流能力等，在提升教學效果的同時增強學生的學習興趣，優化其實踐應用能力［2］。此外，增加項目實踐能夠使學生了解開展科研項目的流程，學習科研方法，使其在后續研究性學習中更容易把握方向，有利于學生未來的學術成長和自身發展，對提高研究型人才培養質量具有重要意義。

一、以教學目標為依據，明確項目實踐導向

（一）知識目標

“認知神經科學概論”課程作為一門跨學科新興領域，橫跨眾多領域，如生理心理學、神經科學、認知心理學等，加上教學面向對象常為沒接觸過相關知識的本科低年級學生。因此，在理論教學的同時，添加項目實踐內容可為學生提供體驗式學習方式，激發其對腦科學相關知識內容的學習和參與研究的興趣，更加深入理解認知功能及其背后的神經機制，為后續腦科學相關課程學習打下堅實基礎。

（二）能力目標

通過理論教學使學生了解認知神經科學的基本理念，通過項目實踐培養學生的動手能力，通過項目報告使學生了解科研流程，熟悉學術論文寫作，為后續學生學術思維培養和科研發展打好基礎。課堂中引入文獻與實驗設計討論環節，鍛煉學生的文獻閱讀能力與批判性思維能力，提升學生的研究性學習能力；在項目實踐環節，注重培養學生的團隊協作能力和動手操作能力；在項目報告環節，考查學生的語言表達能力和學術寫作能力，促進復合型人才培育。

（三）素質目標

通過課堂教學和項目實踐，讓學生在學習過程中能夠分工合作，并遵守項目實操的流程與規范。通過課程中的學習與實踐讓學生養成自主學習、細心嚴謹、責任心強、善于交流和勤學善思的習慣，培養研究性學習能力和創新意識。

二、以豐富的教學內容為基礎，拓展項目實踐資源

電子科技大學的“認知神經科學概論”課程在設計時包含認知神經科學的發展歷程及意義、認知神經科學的基本概念、認知神經科學研究中常用的實驗設計方法、數據采集和分析技術等方面內容。由于交叉和前沿課程的特點，課程內容呈現出涵蓋范圍廣、教學內容不斷迭代創新等特點，這就需要我們在實際教學中不斷豐富最新的學科前沿知識，并輔以項目實踐加深學生對本課程內容的理解和學習思維的培養。

在豐富學科前沿知識方面，將音樂神經科學相關最新的研究成果融入聽覺認知的部分教學中。例如，國際知名聽覺神經科學家Zatorre教授近些年提出的“聽覺-運動交互”理論發現了人類的節奏感知依賴于聽覺和運動區域之間的相互作用，即當聽覺刺激具有強周期性脈沖或搏動時，包括運動前皮層、輔助運動區和基底神經節在內的幾個運動區域的活動更大。這種對節奏感知過程中聽覺與運動相互作用的機制研究有助于為基于音樂的神經調控研究提供更多依據［3-5］。在前沿知識方面介紹相關內容不僅有助于拓寬學生視野，也為課程中的項目實踐做好理論鋪墊。

針對實踐性較強的認知神經科學數據采集和分析內容，傳統課堂理論教學的方式稍顯枯燥，缺乏趣味性，加之這部分內容實踐性較強，導致學生對該部分內容的學習效果參差不齊，學生缺乏操作體驗和經驗分享，不利于該部分知識與技能的掌握。為此，我們引入“基于腦波音樂的神經反饋技術”項目實踐，增強課堂的趣味性與實踐性。

“基于腦波音樂的神經反饋技術”項目實踐包括“腦波音樂對疲勞的調控”和“腦波音樂對抑制控制功能的調控”兩個項目，項目實踐包括課堂內和課堂外兩部分。課堂內部分包括項目分組、與項目開展密切相關的基礎知識的學習、三次小組PPT匯報和互動討論等。課堂外部分包括教師指導下的文獻論文解讀、自主查閱其他相關論文資料、項目實操演練（數據采集、數據分析、匯報準備）和項目報告撰寫等。項目實踐流程如圖1所示。

項目實踐中涉及的腦波音樂是本課題組研發的一種新的音樂生成技術，生成的腦波音樂近年來已在本課題組的研究中被證實可用于音樂治療和生物反饋中［6-8］。目前，腦波音樂的應用研究也在向疲勞和認知功能（如抑制控制）干預的方向拓展，本課程的兩個實踐項目就源于此。

項目實踐環節，全體學生將自由組合為若干組，每組人數相對均衡，分別完成課堂內和課堂外兩部分項目實踐。通過項目化的教學方式培養學生的創新能力、實際動手能力、團隊合作能力以及語言表達能力，并通過項目報告撰寫使學生了解學術論文寫作流程，同時報告也可以作為課程考核依據。

三、以模式創新為手段，提升項目實踐吸引力

“認知神經科學概論”課程教學既要傳授理論知識要點，還要兼顧學生實踐需求，以激發學生參與實踐的內在動機，真正實現學以致用［4］。本課程從以下三個方面入手，解決以往教學中存在的枯燥、乏味等問題，提升課堂樂趣，增強對學生的吸引力。

（一）基于腦波音樂神經反饋技術的課堂教學設計

在現有課堂教學模式基礎上，融入“基于腦波音樂的神經反饋技術”項目設計，使學生在充滿樂趣的氛圍中從多個角度學習“認知神經科學概論”課程中的內容并學以致用。

（二）引入“翻轉課堂+案例實踐”的混合教學模式

在項目實踐過程中，引入翻轉課堂。“翻轉課堂+案例實踐”的教學模式強調先由學生或小組自主學習理論知識，再由教師針對重點和難點補講以及引入新的知識，同時通過項目實踐環節實現理論與實踐的深度融合。該教學模式下，不僅圍繞認知神經科學概論中的知識點展開，還對“基于腦波音樂的神經反饋技術”項目實踐中遇到的各種問題進行剖析，加深學生對這門課程的理解，充分增加課堂的互動性，也可進一步提升研究性學習的能力。

四、以評價為抓手，增強項目實踐實效

為了更深層次地激發學生內生動力，提高學生的自主學習能力，“認知神經科學概論”課程采用過程性考核和期末考核兩種方式。過程性考核包括課堂討論、學生展示及項目報告的形式進行。

（一）課堂討論

考核評價既要關注學生在理論學習方面的表現，也要注重學生的團隊協作能力和表達能力。教師觀察學生在小組討論中的表現，評估學生課堂討論的積極性、參與度并打分，考查學生在小組討論中是否發揮主觀能動性，是否積極提出自身的觀點與見解。通過過程性考核提升學生的課堂參與度，促進學生思維能力、交流能力和合作能力，進而提高課程教學的質量和實效。

（二）學生展示

學習過程中，學生會有三次PPT展示及問答的機會，PPT展示內容要完整、詳細，對小組處理數據的情況進行匯報，并針對本團隊的人員分工進行詳細描述，展示項目數據處理中的問題及解決的問題。教師會針對學生展示的PPT進行提問，考查學生解決問題的能力。教師公開評分標準，由學生互評、教師評分兩部分構成，鼓勵學生以更積極的態度對待小組展示環節。

（三）項目報告

期末考核采取項目報告的形式，強調項目報告的規范性、邏輯性和創新性。通過期末考核培養學生的綜合素質，鼓勵學生發現問題、分析問題和解決問題，學會梳理思路并從中提煉課程知識嘗試分析解答，引導學生對認知神經科學領域的問題進行調研、歸納、思考和分析，切實提高學生的科學素養與綜合能力。

結語

筆者針對“認知神經科學概論”課程教學引入項目實踐進行嘗試，在教學目標、教學內容、教學模式和考核評價等方面進行創新設計，有望為該課程教學提質增效和交叉學科方面的人才培養提供借鑒與參考。

參考文獻

［1］張義.研究型大學促進交叉學科發展模式的探索與實踐［J］.高等工程教育研究，2017（3）：116-119.

［2］王融，熊智，劉建業，等.面向智能物聯網應用的導航技術“項目式課程”教育教學改革［J］.科技資訊，2022，20（23）：182-185.

［3］ ZATORRE R. From perception to pleasure： the neuroscience of music and why we love it［M］. Oxford University Press， 2023：109-128.

［4］SEGADO M， ZATORRE R J， PENHUNE V B. Effector-independent brain network for auditory-motor integration： fMRI evidence from singing and cello playing［J］. NeuroImage， 2021（237）：118-128.

［5］CHEN W G， IVERSEN J R， KAO M H， et al. Music and brain circuitry： strategies for strengthening evidence-based research for music-based interventions［J］. Journal of neuroscience， 2022，42（45）：8498-8507.

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［8］GAO D R， LONG S Y， YANG H， et al. SWS brain-wave music may improve the quality of sleep： an EEG study［J］. Frontiers in neuroscience， 2020（14）：67.

Exploring Project Practices in the Course of the Introduction to Cognitive Neuroscience

LU Jing， GUO Si-jia

（School of Life Science and Technology， University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu， Sichuan 611731， China）

Abstract： Introduction to Cognitive Neuroscience is a basic course that needs to be learned for students engaging in brain science. It is of great significance for students to understand cognitive behaviors， biological mechanisms behind the brain， and neural explanations of psychological phenomena. The theoretical part of the course is boring for students who have not been exposed to related classes， and it is often difficult for students to thoroughly learn it well. Therefore， it is important to explore practice-based instructional design. Experiential learning based on project practice can help students better understand and apply theoretical knowledge to project practice， enhancing their comprehensive literacy. In the teaching practice of the course， we aim to achieve the teaching objectives and clarify the purpose of the project practice. Also， we enrich the teaching content and expand the project practice resources. Moreover， we enhance the attractiveness of the project practice based on innovation. At the same time， we use the evaluation method to improve the effectiveness of the project practice to achieve better teaching results， which is essential for cultivating research-oriented and composite talents.

Key words： project practice; cognitive neuroscience; instructional design