教育神经科学视野下的教师专业发展＊

钱旭升

（浙江师范大学教师教育学院，浙江金华 321004）

多年来，我国教师专业发展研究领域取得了大量理论和实践成果，随着认知神经科学的发展及其与教育科学的结合程度不断加深，构建以教育神经科学为背景的教师专业发展理论正成为教师研究领域的一种新的必然趋向。

一、教育神经科学引入教师专业发展领域的必然性

(一)教师专业发展的理论建设在认知与行为层面上已经取得丰富的成果，从神经科学层面展开深入研究是教师专业发展理论建设的新趋势

多年来，我国教师研究领域借鉴了大量国外教师专业发展的理论成果，如 Fuller、Gregore、Yarger与Mc-Donald等人的教师专业发展阶段理论;我国学者也从教师评价或教师专业发展的角度提出了大量教师专业发展模型。国内外以往的教师研究为教师专业发展的理论建设奠定了良好基础，但主要还是停留在认知与行为层面的实践考证，甚至只是把教师专业发展视作经验层面的问题。已有的研究成果不仅需要在理论上进行新的建构，更需要从分子的层面，运用教育神经科学的研究成果来不断完善。教师专业发展理论的构建需要教育神经科学扎实的实证研究作为基础，从而为科学合理地指导教师的教育教学实践活动，建设一支高素质、专业化的师资队伍奠定理论基础。

(二)以教育神经科学为背景开展教师研究是当前教育学、神经科学与行为科学相结合的形势所趋，是教育神经科学学科内容建设的应有之义

20世纪90年代，世界各国开展了脑科学研究热潮。国际上陆续成立了一些“学习科学与脑科学”的研究组织，这些组织在美国、欧洲和亚洲都迅速发展，2003年11月成立了国际教育神经科学的专业研究组织，出现了专业刊物《心智、大脑和教育》。各国政府对于教育神经科学都大力支持，美国国家科学基金会和教育部把其确定为四个优先资助领域之一，日本、荷兰等国也对此学科进行大力资助。20多年来，脑科学取得了许多重要的研究成果，这些研究成果改变了人类对脑的认识，对教育，甚至整个人类的生活产生了重大的影响。我国从20世纪90年代开始，特别是“香山科学会议”之后脑科学迅速发展，在脑科学领域成立了大量的专业研究机构，包括中科院的“脑与认知科学国家重点实验室”;此后，有关教育神经科学的专业研究机构陆续成立，2000年在北京师范大学成立了“认知科学与学习”教育部重点实验室，2002年在东南大学成立教育部“学习研究中心”，2005年在北京师范大学成立“认知神经科学与学习国家重点实验室”。同时，国家对此领域的相关研究在项目上大力资助。Developmental Cognitive Neuroscience也出版了教育神经科学领域的专刊，以促进此领域的发展。从国际和国内的发展现状可见，教育神经科学是一个快速发展的新兴学科，对教育理论和实践的发展、特别是教师专业发展具有重要意义。

二、教师专业发展理论体系的理想架构

基于对教师专业发展研究的已有成果，我们以教育神经科学为研究视角，尝试构建新型教师专业发展理论。在新课程改革背景下，我们认为教师专业素质的最后落脚点在于创造性的课程实施能力，教师的情感能力与研究能力是教师专业的主要内在素质，而课堂管理与教学策略是教师课程实施的外在策略。新课程背景下教师专业发展的主要任务在于创生性的课程实施能力:(1)教师的情感能力。包括对学生情感、认知的识别、接纳与引导能力，而教师共情是其最为重要的情感能力，有利于师生关系的促进与教学效果的提高;(2)教师的研究能力。这是教师自主发展的重要的动力，特别是对儿童(学生)的研究能力影响到教师的基本态度与教学能力的获得。因此，我们尝试用IERTM模型建构以教师课程实施能力为核心的，包括了教师情感能力与研究能力两种能力结构、课堂管理与教学策略两种策略结构的教师专业素质理论模型。以“教育神经科学视野下的教师专业发展研究”为核心领域，着力开展五个主要方向的研究，即“儿童意识游移发展及脑机制研究:教师课堂管理的基础”、“儿童汉字学习研究:教师教学策略的神经基础”、“教师共情能力的神经机制:教师情感能力的发展研究”、“教师的儿童研究能力:发展神经科学的视角”、“创生取向的教师课程实施能力研究:大脑网络的视角”。其中，前3项研究为基础性，后2项研究为教育神经科学取向下的运用性研究。

(一)教师课堂管理技能与教学策略的获得，需要依据学生注意规律与识字的脑机制

教师教学策略与课堂管理技能不仅需要经验的总结，也需要认知神经机制的提示。我们从儿童意识游移与儿童汉字学习的脑机制两个切入点，深入探讨儿童课堂学习注意规律与儿童汉字学习规律，从而为教师课堂管理技能与教学策略的发展提供坚实的理论基础。

前期研究表明，意识游移是一种相对稳定的个人特质，这种特质不仅表现在意识游移的发生频率上，还表现在易发情境和认知表征上。在易发情境维度上，存在趋向型任务和回避型任务两个相反的因素，意识游移在这个维度上的特征很可能与个体的注意品质有关;在认知表征维度上，存在情景性表征和语义表征两个因素，这个维度上的意识游移特征很可能与个体的图像—词语认知风格有关。［1］我们首先根据儿童的特点修订意识游移特质问卷，并设计实验探索意识游移特质和个体注意品质以及认知风格的关系。同时，考虑到意识游移作为一种独特的意识状态，我们尝试寻找这种意识状态的神经基础，利用脑电记录不同意识游移倾向的儿童在意识游移状态的脑电(EEG)，寻找与意识游移特质相对应的脑电特征，从而为意识游移特质分型提供更为坚实的依据。通过实证研究明确意识游移特质和注意品质及认知风格之间的关系，从行为和神经机制两方面理解个体心智和脑的工作方式，提出以适应大脑的方式确立教学原则，为课程和教学改革以及教师专业发展提供直接的理论基础，有助于教师根据学生的意识特征制定合适的教学策略，使教学符合“以学生为本”的原则，充分体现因学治教和因材施教精神。

以字词学习的脑机制角度入手，对汉字的N170成分的形成和发展进行深入研究，理清汉字认知中N170成分偏侧化和敏感性的形成和发展机制，从而为我国的汉语教学提供具有直接指导意义的科学知识，并突破原有现象层面的经验总结，在神经层面为教师教学策略的选择提供脑机制原理。本领域的研究主要包括三个方面的内容:第一，深入考察汉字N170成分偏侧化的发展。语言认知脑机制的偏侧化是一个重要的科学问题，对汉字认知N170成分的偏侧化发展研究具有重要意义。首先它能为解决字母语系的N170偏侧化发展的争议提供帮助;其次，此研究并不是字母语系N170成分偏侧化发展研究的简单汉字复制，采用汉字为材料进行研究有其独特的科学意义。第二，探讨汉字认知N170成分的专家化发展。对字母语系字词认知N170成分的专家化发展进行的初步探讨，往往关注专家化的出现时间，直接导致选取的被试的年龄跨度较大，不能有效地揭示这种专家化的发展模式。而Mc-Candliss等发现在字词学习的最初5年内还没有形成N170的专家化。［2］Maurer等发现学前儿童、二年级和成人的N170存在被试间差异。但是这些研究都缺乏对正字法形成中关键的小学阶段进行细致系统研究，所以对于专家化发展需要进一步研究。［3－4］第三，探讨儿童汉字认知 N170 成分的发展变化模式。有关的发展研究虽已经开始涉及发展模式这个科学问题，［5－6］但由于这些研究的目的是揭示这种偏侧化或者专家化的出现时间点，并没有关注其出现到成熟的发展变化，因此这些研究中被试选取的年龄跨度较大，所以不能清楚揭示N170成分的发展变化情况。而要理清上述问题，就需要对字词阅读变化的重要时期进行细致研究。许多行为研究表明小学阶段是正字法意识发展的重要时期。［7］基于开始字词学习的5年是字词认知发展的重要时期，［8］所以研究小学阶段的字词认知N170的发展具有重要意义。有必要对各年龄阶段的被试进行细致研究，选取学前儿童、小学一年级到六年级以及成人为被试，并对同一批小学儿童的自然学习过程进行追踪研究，以探讨字词认知脑机制的发展模式。

(二)教师情感能力的结构突破了认知与行为上的结果，将教师情感能力研究扩展到认知神经科学层面

教师情感能力是教师体认、识别、接纳学生情感与自我情绪管理的能力，是促进师生互动、提高教学效率与促进学生发展的能力。教师情感能力是教师专业素质的核心成分之一，也是心理学展开教师研究的一个重要领域。与研究教师认知能力不同，教师情感能力是教师研究领域一个相对较新的内容。近年来，有研究者对教师的共情能力展开了系统的研究，他们认为教师的共情是教师为了促进学生发展，从学生的立场设身处地考虑学生的认知与情感，以感同身受的方式表达对学生的关心。［9－10］同时，有研究者从教师专业素质的角度提出了教师的共情是其情感能力的核心成分，并认为教师的情感能力是教师专业发展的动力系统，［11］是教师职业道德情感的基础性要素。［12］随着心理学的新发展与教育神经科学的发展，国内已经有越来越多的学者关注共情的认知神经机制的研究，对教师共情的发生机制与影响因素的研究已经突破了认知与行为层面，开始转向认知神经科学领域。

教师情感能力的研究主要是以大量的有关教师共情的认知与行为层面上的实证研究为基础，进一步论证了以共情为核心的教师情感能力的教师专业素质理论;并通过ERP技术研究教师共情的发生机制，从而提出教师共情发生的脑机制，并为教师共情能力的培养与培训提供重要的理论基础。预期可以取得的突破性成果包括:在理论上建构以共情为核心的教师情感能力的教师专业素质理论;在脑电成像技术背景下以情感驱动(即自下而上驱动方式)、认知驱动(即自上而下驱动方式)为因变量，采用2(观点采择:他人角度;自我角度)×2(相似性:真实ANV;卡通ANV)的方式分别研究教师共情的发生机制;在两种ANV条件下(真实ANV;卡通ANV)研究共情的发生机制，探讨自下而上与自上而下两种方式的相互关系。这是以往研究尚不清楚的。通过对以往研究的分析，我们认为，在真实条件下是以自下而上的情感驱动为主，而卡通情境则是以自上而下的认知驱动为主。教师共情在真实的教学条件下更倾向于情感驱动为主而非认知驱动，但以往的研究者更倾向于教师共情是认知驱动为主。这既是一个大胆的假设，但也将是建立教师情感能力的一个重要前提。如果在这一方面能取得突破，将为教师日常情感能力的管理、培养与培训提供重要的理论基础。

(三)运用认知神经科学的研究成果，对教师的儿童研究能力与课程实施能力进行理论构建与实证检验

1.教师的儿童研究能力

国外主要是从哲学、心理学等视角开展教师的儿童研究，研究重点聚焦在教师研究儿童的内容上，鲜少从教育神经科学的视角开展研究，也没有深入研究和建构教师的儿童研究能力;在我国，教师的儿童研究才刚刚引起教育界的关注，既没有形成研究视角，也没有开展教师儿童研究能力的研究。而国际和国内的政策文本中直接或间接地指出了教师儿童研究能力之重要性，认为只有教师真正具备儿童研究能力，教师的执教能力才能真正得以提高，才能实现《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》中所提出的“要以学生为主体，以教师为主导，充分发挥学生的主动性，把促进学生健康成长作为学校一切工作的出发点和落脚点。关心每个学生，促进每个学生主动地、生动活泼地发展，尊重教育规律和学生身心发展规律，为每个学生提供适合的教育”的目标。为此，有必要以教师的儿童研究能力作为切入点，架起教学实践和教育科学研究之间的桥梁，提升教师的儿童研究能力。诚如国际教育神经科学领域的先行者、哈佛大学Kurt W.Fischer教授所指出的:“儿童是以不同的速度、沿着不同的轨迹发展的，更好地理解这些差异是如何发生的，有助于个别化教学方案的设计。”［13］

教师儿童研究能力的构建应注意以下问题:1.教师的儿童研究能力的内涵是什么?构成教师的儿童研究能力的应然要素有哪些?2.目前教师的儿童研究能力的实然状况是怎样的?3.教师的儿童研究能力的应然和实然之间的落差是怎样的?4.从该落差出发，作为儿童研究者的教师应具备哪些基本素质?5.有哪些策略可以提升教师的儿童研究能力?等等。

2.教师的课程实施能力

研究发现，神经轴突的髓鞘化是有规律和有顺序的。由于髓磷脂释放的多少和时间与个体发育的年龄段和环境教育的刺激有关，所以各脑区神经轴突的髓鞘化是有先后顺序的和逐步发展的。4－6岁儿童的突触总量达到成人的150%。这种超量的繁衍为神经网络的建构提供了选择余地，为开展丰富多样的课程学习创造了前提条件。随着外界刺激类型的确定和刺激次数的变化，一些细胞和突触被选用固定，而没有被选用的多余的则凋亡并被清除。这就是神经元的修剪。教育所起的主要作用就是创设丰富多彩、动态发展、对儿童构成智力挑战的环境，开发儿童的潜能，促进儿童的成长发展。［14］丰富的教育情境刺激像一只无形的手、一个潜在的设计师，塑造学生的大脑微观结构，特别是树突分枝和突触传导通路的建立。学生从小学到大学阶段的学校系统教育中，先学习知识和理解知识，然后通过实地训练获取学习经验，拥有判断力和创造力，最后达到拥有管理和统辖的综合能力。

教师的课程实施能力研究主要是梳理学生神经元轴突的髓鞘化和神经元的修剪两方面的国内外已有研究成果，掌握各年龄段学生的基本特征，了解学生现有的学习积极性、主动性和教师的课程实施能力，在此基础上，构建理想的学习情景、选择适合的学习内容和方法，以微型实验的形式检验其效果，并做出适当的修正，提出教学策略，从而总结出提高教师课程实施能力的基本模型。

［1］Xiaolan Song，Xiao Wang.Mind-wandering in daily life-An experience-sampling study［M］.2010TSC，Tucson，2010.

［2］McCandliss B B，Sandak I L，Charles R P.Focusing attention on decoding for children with poor reading skills:Design and preliminary tests of the word building intervention［J］.Scientific Studies of Reading，2003，7(1):75-104.

［3］Maurer U，Brem S，Bucher K，et al.Emerging neurophysiological specialization for letter strings［J］.Journal of Cognitive Neuroscience，2005，17:1532-1552.

［4］Maurer U，Brem S，Kranz F，Bucher K，et al.Coarse neural tuning for print peaks when children learn to read［J］.NeuroImage，2006，33:749-758.

［5］Grossi D L，Napolitano M，Luigi A T，et al.On selective left neglect during walking in a child［J］.Brain and Cognition，2001，47(3):539-544.

［6］Maurer U，Brem S，Kranz F，et al.Coarse neural tuning for print peaks when children learn to read［J］.NeuroImage，2006，33:749-758.

［7］李娟，傅小兰，林仲贤.学龄儿童汉语正字法意识发展的研究［J］.心理学报，2001(2):121-126.

［8］Maurer U，Brem S，Bucher K，et al.Emerging neurophysiological specialization for letter strings［J］.Journal of Cognitive Neuroscience，2005，17:1532-1552.

［9］戎幸.情绪表达性和人际关系对共情准确性的影响［D］.金华:浙江师范大学，2010.

［10］孙炳海.观点采择对高中教师共情反应的影响:共情倾向的中介作用［J］.心理发展与教育，2010(3):251-257.

［11］申继亮，孙炳海.教师评价内容体系之重建［J］.华东师范大学学报:教育科学版，2008(2):38-43.

［12］孙炳海，蔡志良，申继亮.“关爱学生”是教师职业道德特殊性要求的集中体现——基于对教师职业道德规范内容的排序分析［J］.中国教师，2010(3):23-26.

［13］Fischer K W，Goswami U，Geake J.The future of educational neuroscience［J］.Mind，Brain，and Education，2010，4(2):68-80.

［14］白月桥.脑科学与课程教学［J］.新课程研究:基础教育，2008(1):5-9.