一个跨学科的必然趋势：教育学认知神经化

(淮北师范大学 教育学院，安徽 淮北 235000)

“脑科学与认知科学”被列为我国科技中长期发展规划的八大前沿科学领域之一，将脑科学、认识神经科学与教育学等学科结合研究，预示着生物学、病理学、教育学等学科的学术壁垒逐渐被打破。2018年3月华东师范大学举办了“脑科学与教育创新项目启动会”，其教育学部主任袁振国提出，人的发展实则是大脑不断建构的过程，教育最根本的规律就是脑的发展规律，教育实质上是塑造学生的脑。到目前为止所有关于教育规律的认识大都是经验性、原则性的，还没有达到科学的层次。与教育息息相关的教学方法，因材施教、循序渐进、学思结合等都有赖于脑科学的深入研究。越来越多的学者认识到教育应与人的大脑紧密相连，教育学应该从经验性的空泛说教迈向实证科学的领域。

1 认知神经科学为教育学带来了什么？

教育学认知神经化是教育学在课堂中完成与认知神经科学的铰接，“即将听、说、读、写、计算、推理、想象等认知、学习的发生机制、原理的实证性研究引进、呈现给课堂”[1]。认知神经化的教育学课堂注重实证研究，与概念论空洞的教育学课堂截然不同，教育学与脑科学、认知神经科学等学科交融整合，有助于深层探究学习发生、知识习得的脑部机理，通过不同情景中的学习，探测脑皮层的运作和神经系统的活动，以便有效开展动态的、可感的教与学。

1.1 让教育学建立在脑的基础上

现在认知神经科学从衍生到发展仅有三十年的历史，但它至少拥有两个直接来源：系统神经科学和认知神经心理学。早期的系统神经科学关注脑与行为的关系，在20世纪六七十年代取得了突破性进展，神经心理学，特别是20世纪七八十年代的认知神经心理学，真正自觉地在信息加工的理论框架下探讨高级认知过程与大脑神经系统的关系。在借助事件相关电位(ERPs)、功能性核磁共振(fMRI)、经颅磁刺激(TMS)、近红外成像(NIRS)等相关技术手段，对神经活动进行动态分析，寻得认知活动脑机制的实质性证据的认知神经科学，成为最具发展潜力的前沿学科。国外代表性的有美国宾夕法尼亚大学的认知神经科学中心，主要进行“颅脑刺激、眼球跟踪、脑功能成像”等方面的研究。我国北京大学率先建立认知神经科学实验室，主要参与“视觉与听觉信息处理国家重点实验室”的相关建设，而后北京师范大学、中国科学技术大学等高校也开始对脑功能、认知功能等方面进行专业性研究，同时国内研究者积极与国际学术界交流合作，旨在进一步深化研究认知神经科学。

认知神经科学体系中涵盖“认知神经心理学、认知神经生理学、认知生理心理学、人工智能、计算神经科学”[2]等五门核心学科分支。重点分析认知活动中内在脑机制，即“人类大脑如何调用其各层次上的组件，包括分子、细胞、脑区和全脑去实现各种认知活动”[3]。通过脑成像技术获取大脑活动数据进行分析，可以演示出不同情景中认知大脑的工作状态。如此，在我们阅读、思考、想象等高级认知发生时，大脑神经系统及大脑皮层是会呈现出怎么样的运作，就需要认知神经科学提供科学指导和方法指引。当学习者产生“听力注意时，颞叶区血流量集中且形成一个地形图”[1]，这一地形图是美国认知神经科学家费施巴赫通过正电子成像扫描大脑得到的扫描图像。在此基础上，不仅可知学习者进行与“听”有关活动时与颞叶区紧密相关，还得到在“听”的过程大脑皮层的变化，所以当学习者出现听音频不敏时，认知神经科学的研究者可大致定位学习的困难之处，能通过一系列专业化的训练帮助“听”不敏者提高认知水平。

目前认知神经科学家虽然还是通过认知障碍群体研究大脑的认知变化，但随着教育学课堂认知神经化后，就要跨越被动研究到达主动探知，观测脑损伤及认知障碍只是基础阶段，研究高级认知活动发生时脑中产生何种变化才是更高阶段的目标，通过观测、分析、整合大脑产生高级认知活动的发生机制制定教学计划提高学生认知水平则是最终目标。

对于记忆脑成像研究的结论：“重复记忆的时候，大脑对同一内容进行记忆加工的反应模式越类似，我们就越可能记住这一内容[4]”。如果在家中、上学路上、教室里与只在教室里花费同样次数、时间背诵某一内容进行记忆效果比较，哪一个更好？根据记忆脑成像结论，在记忆知识过程中引起大脑的反应最好保持一致，而选择同一环境、同一时间会使得大脑的反应类似，由此教育者可以要求学生在教室固定时间、地点背诵相关内容，比随意更换环境、地点的效果要好。由此当教育学建立在脑的基础上，教育者能够了解教育发生时学生大脑呈现的活动规律，以便制定针对性的方法策略，充分调动学习者积极性，当听、说、读、写等方式真正使得大脑皮层处于高度活跃程度，学生才能真切思考学习，切实获得知识。

1.2 为教育学的科学性提供证言

教育学作为一门课程在大学中被教授，面向的主要群体是师范生。虽然师范类院校甚至部分综合性大学必会开设教育学的相关课程，但教育学的学科性质一直饱受质疑，教育学是一门科学吗？哈佛大学校长弗埃利奥特称“不认为已经有或应该有一门教育科学”[5]37，这种片面性的观点仅作为参考，因为不可否认教育学已经走在通往成为科学的道路上。科学教育学的奠基人——赫尔巴特通过两本著作(1806年发表《普通教育学》；1835年发表《教育学教授纲要》)提出作为独立科学的教育学理论体系。他把心理学知识运用于教育的科学探索中，构建完整教育学体系，完成教育心理学化。20 世纪初期，杜威对教育实验十分推崇，推动了教育学的科学化。教育学作为师范生必修的课程，培育的师范生毕业后多数会从事教学的工作，所以教育学课程带给学生的不能仅仅是理论价值，还有重视实用意义，理论价值与实用意义两者并行不悖，缺一不可。但随着众多师范生的毕业，并没有给教育学专业带来好名声，学生自己也说不清教育学到底有什么用。而对于教育学科以外的研究者来看，无论教育学偏重实用还是理论，那只是教育学科内部的事情，只要你占了教育学三个字，都会被评价“没有用”。教育学课程所要达到的预期目标并没有实现，教育学课程的设置需要认知神经科学的指引。

教育学被归置为概念论的重要一点就是缺乏有力的科学依据，人们对于教育学的认识大多还停留在经验论、概念论上，而认知神经科学的出现恰好弥补了这一点，它使得过去无法直接探测的大脑及脑中活动变得具有可观测性，从生物基础上去探测与学习活动有关的数据，使得研究者有据可循的了解大脑活动，提高教育教学的科学性、可靠性。认知神经科学强调“认知”而不是强调“神经”，认知神经科学研究的关键一步在认知概念和理论的指导之下采用精巧的实验设计和认知任务。其呈现的大量脑损伤病人的个案研究不是提供无尽的对脑功能紊乱的描述，而是阐明那些有助于理解认知结构的重要观点，可以说认知神经科学衷于实证但不唯实证甚至超越实证。

费舍尔教授等人于2000年在哈佛大学教育学研究生院设立“认知、教育、大脑”的新型课程。在教学中，以“训练学生能够评鉴研究成果并形成跨学科的整体性思维方式”为主，要求学此专业的学生能够“最优化的作出服务教育目标的决策”[6]。基于此，教育学认知神经化要求未来从事教学领域的学生在经历过教育学课程后，能够在真实课堂教学中以“知识的脑皮层、神经系统的工作原理、机制为平台经营课堂教学”[1]。美国著名学府——达特茅斯学院教育学系中的教育学课堂是典型的教育学认知神经化课堂，其课程设置中第一门课程就是“学习的大脑”，在学习系统知识之前，了解人、大脑、知识三者之间的关系，明晰知识来自哪里和怎样产生，知道神经机制如何运作，成为教育学课程开设的重要支点。学习教育学专业的学生需要具备熟识大脑和神经机制工作原理的水平，才能在教学设计中达到教育最优化效果。总的来说，认知神经化的教育学课堂就是要让学习者学会从大脑中探寻学习发生的机制，让学习者从事课堂教学时能够以脑皮层运作和神经系统活动为原理提升教学效果，能够有效指导学生计算、写作、阅读等知识及技能的提高。

2 教育学认知神经化——为教育学发展谋求机遇也带来挑战

2.1 教育学认知神经化为教育学发展谋求机遇

教育学科领域中有“学科派”和“职业派”[7]，两个派别存在着分歧，学科的概念被认为是一种理论性的概念，与日常的生活距离甚远，偏重于原理性知识，而职业的概念则是应用的或者技术的，与日常生活靠的比较近；职业派学者认为教育学存在的目的是培养学生的教学技能，具体包括课堂教学技术、课堂环境设计、儿童心理沟通等育儿技术，这种偏执片面的观点导致人们对于教育学课程必须致力于师范生技能的训练，而不是精深的学术理论，当然如果教育学在技能培养上略显不足时，就会招致误读及无端指责。而学科派学者则是倾向于严谨的学术研究，以宣扬教育的理论与价值为己任，他们认为教育学应该培养学生教育理念和学术道德。无论是学科派还是职业派所提倡的教育学都相对片面，应该辩证统一的看待教育学。教育学的学科目的是探究学习主体与知识的关系——教知识、学知识、教学知识及学教学知识。学习主体与知识的连接点在于脑，脑是学习的器官[8]，对大脑认知功能的研究包括关注学习行为发生时脑皮层的变化，知识习得过程中神经冲动的运作等，改善教与学的静态传递，以提升学习效果。教育学认知神经化是为了实现大脑、神经、教育的铰接，打破传统的空洞说教，使得经验学习中“经验”更多的来自听、说、读、写、计算等认知形式的反思。教育不再是向大脑灌输知识，而是大脑对知识自我感知转化，并形成身体记忆，最后通过动作表现出来，这才是知识整个的习得过程。

教育学作为一门独立学科，有自己特有的学科本质，它既有学科的实用性如技术及方法，也有教育的哲学性和理想性如教育价值及教育理论。认知神经科学为教育学的课堂提供来自大脑的实证数据，学习者在观看动态图像时，不仅是了解到自己想象、思考、阅读等认知活动发生时大脑如何运作，还可以了解到认知障碍与脑损伤患者的大脑活动情况，以便于设计课堂教学情境，运用适当的教育技术手段更好的教学。教育学认知神经化可以一定程度上消除“学科派”和“职业派”的分歧，因为它强调知识具身，身体是塑造知识、塑造自我的力量，每个人依靠身体去感知外在世界，捕获外在信息，真正习得知识的表现是通过动作表现出来。

皮亚杰称“知识从动作中抽象而来，从动作的协调中抽象而来，而不是来源于物体[9]”，论及了知识来源于人动作的转化，是上手的动作及脑中结构再结构的转化，具体来说就是神经系统中神经元之间联系持续加强。弄清楚知识生成原理，对学习知识大有裨益，对于学科派表示的培养学生教育理念和道德素养，都是依据不同类别知识获得后的整合，是学生对所学知识自我消化能力的体现。另外，认知神经科学给与的实证性数据是基于大脑变化呈现出的图片或者量表，这些生物学层次的试验结果可作为教育内容呈现在课堂中，学生可以根据观测到的内容进行教育实践，这种理论与实践相结合的课堂才是学生真正需要的课堂。

2.2 教育学认知神经化为教育学发展带来挑战

认知神经科学作为一门新兴学科，为人们开展教与学的活动提供极大帮助，然而并不是认知神经科学的理论研究可以直接用来开展学习活动。人类的学习是一个复杂的过程，包含生物特性和社会特性，认知神经科学可以通过技术探测大脑为教育学提供实证，帮助我们了解生物层面的特性，但对于社会特性还是鞭长莫及。教育学作为一门独立学科，也不能仅仅以大脑为基础，脑不等同于学习，教育学还依赖于社会环境。

教育学认知神经化是脑科学、教育学等学科的交叉融合，要实现这样的课堂，需要达到五个必须：第一必须改变“空谈说教”的教育学理念，理念是人执行任务的标杆，教师及学生首先要明确知识从哪里来，人如何学习，学习与大脑的关系等基础性概念，形成正确的理念才能在教与学中把教育学课程落到实处。第二必须引进认知神经科学、病理学、脑科学等学科背景的师资，教师是课堂的主导者，缺少教师就像费尽心思规划好的蓝图却没有执行者，这与空谈假想无异，所以引进培养认知神经科学、脑科学、教育学等学科方面融会贯通的专家型教师是关键。第三必须明确个体与集体力量的转化融合，课堂不是孤立存在的，单个教师教授的内容代表着一家之长，不同老师拥有不同的专业领域，拥有认知神经科学、教育学、心理学等背景的教师之间需要加强交流沟通，共同把群体智慧发挥到极致，学校管理者要配合教师工作，以教师所需为所需。第四必须开设与认知神经科学有关的课程，比如学习教育学的学生首先需从认识大脑开始学习，了解教育学不是只呈现于文字上的经验之谈，而是基于大脑的科学。第五必须具备专业化的仪器和专门的实验室。课堂中要涉及实证即研究样本，课堂上呈现的脑部活动的图片或数据需要通过实验获取，不仅需要观测健康的大脑还需要观测认知障碍患者的大脑，这对技术要求和实例样本的要求比较高，需要高校提供充足的人力、物力、财力。

3 总结与展望

教育学应该从经验性的空泛说教迈向实证科学的领域，认知神经科学的示证性研究对于教育学课程的启发与指引推动教育学科学性发展。认知神经科学通过探测大脑为教育学提供实证依据，也为教育学课程革新提供方向。教育学认知神经化为教育学发展谋求机遇，也带来挑战，真正实现教育学认知神经化，需要教育研究者继续摸索探新，克服目前遇到的困难，真正把教育的本质——培养人，落实到人本体上来。不过需要强调的是教育学认知神经化不是把教育学课堂推向实证的一端，像心理学一样注重实验研究，而是超越实证，在实证基础上进行反思，思考获取的真实数据如何能有效运用于教学，如何让课堂中学生的大脑处于兴奋与活跃状态，如何让学生的肉身沉浸于知识海洋中。认识神经科学为教育学开启的新时代已经拉开帷幕，呼吁更多的研究者关注这一领域，教育学认知神经化将成为教育再次起航的新征程。