从实验室到教室

陶沙

促进全体学生学习和成长是人类从古到今的教育理想。从先贤孔子提出的“有教无类”“因材施教”，到联合国2030可持续发展规划提出的全纳、优质教育目标，几千年来人类不断发出同样的呼唤。联合国教科文组织甚至提出“全球学习危机”，警示关注人类学习和发展存在巨大挑战和鸿沟。进入新世纪，知识、技术迅速更新，贫富差距迅速扩大，政治经济文化不断发生变革，近两年疫情席卷全球等，向学习和教育提出了新的急迫要求。百年未有之大变局，强烈呼唤更优质、高效、均衡、可持续发展的教育。

减负、提质、增效，公平、均衡、可持续，这是我们基础教育建设的核心主题。我国学生在国际学生评估中屡屡居于全球第一，彰显了我国基础教育质量。与此同时，我们必须认识到，基础教育成就背后还有学生、教师的苦干、汗水，甚至泪水。芬兰、德国等国家学生学业成就和我们学生相似，但每周少花10—20个小时。今年7月，《关于进一步减轻义务教育阶段学生作业负担和校外培训负担的意见》印发，目前来看减负已见成效。同时，老师、家长、全社会日益关切另一个问题：长期的提质增效如何？另一方面，存在学习困难和情绪行为问题的孩子数量高达数千万，如何帮助他们？理解、保护和促进学生学习需要基于客观认识和应用人脑发育与学习的客观规律。然而，基础科学研究的教育转化应用是复杂的系统工程。立足国内、放眼世界，回顾过去、思考现在和未来，从实验室到教室的脑科学教育转化应用研究及其推广需要考虑应对重要挑战。

从实验室到教室，脑科学教育转化应用挑战何在

首先，对已有科学进展存在误解、误用。论坛、讲座有助于老师、公众了解科学进展。然而，研究显示，60%的教师仍存在对脑与学习规律的误解。因此，仅仅通过科学进展的宣讲，难以消除误解。进一步的研究表明，即使经过多年的教育和培训，教师仍然对科学进展存在严重的误解;知道、理解与观念和信念脱节，难以应用于教学实践。

其次，科学研究对现实存在的巨大个体差异理解、认识不足。过去大量的研究主要基于群组平均数，然而实际的教育活动面对千差万别的孩子。因此，基于群组的研究结果对于充分理解、预测和调控教育中存在的巨大个体差异远远不够。

第三，实验室和教室的巨大差别。控制严格的小规模实验室研究具有良好的内部效度，但是应用到复杂现实中，受千差万别的因素和条件的影响，效用则存在局限。比如，对神经调控研究的整合分析显示，其对正常个体的认知促进其实相当有限。

第四，科学研究问题及其发现对教育具有启示，但与教师对科学研究“开处方”的期望存在明显差距。很多时候教育工作者抬头看研究，是希望研究“开处方”，但教育是有高度创造性的活动，没有任何一项研究可以给每一位教师每天面对每一个孩子的日常教育工作“开处方”。比如，2006年的一项重要研究对比了智商水平不同的三组儿童青少年脑发育的进程，发现高智商组脑发育时间窗口相对最长，这个结果很有启发。但是，研究未能回答什么是最优的脑发育时间窗口。怎么保证每个孩子都达到。再比如，2011年，Nature杂志发表的一项研究显示，儿童青少年从12-14岁到15-17岁，智商发生了重新分化，有的孩子 “逆袭”，从第一次测量时的普通孩子到第二次测量时成为高智商孩子，而另一些孩子则“掉队”变成了智力边缘落后孩子，他们脑结构发育上也有相应特征。因此，青春期可能是认知能力发展“重新洗牌”的时期。既然青春期的认知能力可能经历个体间的重新分化，怎么帮助孩子实现逆袭、避免掉队呢？研究同样开不了“处方”，而且不能保证某一种方法对所有的孩子都管用。

应对转化应用面临挑战的几点思考

对于应对上述挑战，也许没有标准的答案，没有完美的答案。首先，脑科学成果的科学传播需要充分重视公众和教师也是学习者，需要改变单向的灌输知识的简单做法，帮助公众、教师理解知识的获得过程，学习整合、批判性分析证据，并在实践中检验修正。只有通过有整合、有批判、有检验的创造性科学传播，认知神经科学、心理学以及其他学科的科学研究成果和进展才能真正转化为基于规律的有效的教育教学实践。尤其在教师的职前、职后培训中，尝试开展嵌入式的、行动式的脑科学与教育的科普，有助于帮助教师成为学生脑智发育学习的研究者、理解者、保护者、促进者。在北京师范大学的通识教育课程里，专门有与教师职业素养有关的模块，我们正在申请开设一门人类脑智发育与学习的师范教育素养课程。我们希望通过结合专题性的研究学习案例分析、科学前沿研究的讲解、见习和尝试，帮助未来的教育工作者发现、分析并且纠正对脑智发育与学习规律的误解，引导未来的教育从业人员和研究者建立发现—分析—探索问题的意识和科学逻辑、方法，为变革型教育的研究与实践储备人才。未来的教育一定是变革性的，而教师需要这样的训练。

第二，科学研究是不断纠正错误的过程。因此，转化应用需要高度重视研究证据的回顾、分析和整合。任何一个单一研究，不管多么有趣、伟大，也很难一次通达真理。从研究证据的等级来说，最高的等级也是对于研究证据的系统整合，由此找到可重复的、稳健的、有意义的，而且是应用条件不断清晰的研究证据。比如汉语阅读困难涉及多项认知技能缺陷，我们整合了1964年—2015年所有81项符合分析标准的研究，涉及将近1万个孩子的证据。总结这81项研究发现，快速命名和正字法技能缺损对于汉语阅读困难可能较为关键。这一整合分析结论对教师识别孩子的阅读学习问题可能有启发。此外，系统的分析整合还有助于客观评价当前的研究进展有没有形成共识，是否可靠。2018年，法国学者的一项研究表明，大量小样本研究发现的阅读困难儿童灰质体积差异均不具备重复性。因此，尽管我们希望找到阅读困难的预测和识别的脑结构指征，但是目前研究证据还不足以支撑我们下一步的行动。

第三，研究范式需要从小规模、精致的实验室研究进一步扩展到真实世界的队列研究。小规模的研究仍然极其重要，大规模纵向追踪的队列研究既可以检验实验研究的外部效度、解析其结果的适用条件，还可以提示进一步研究方向。当前，发达国家已经和正在大量开展队列研究，例如，从疾病影响、产前暴露、早产、保育环境、父母教养行为、社会经济地位等方面对儿童脑智发育、高危行为等开展纵向追踪，分析脑智发育的促进条件、风险因素以及障碍的成因，提出有效的教育建議和防治措施。我国近年来也开始重视组织开展大型儿童脑智发育队列研究，探索脑发育机制，并希望更好地应用于教育实践。

第四，从研究到应用开展全链条的设计，形成闭环，不断迭代以取得重要进展。举个例子，在教育教学实践中，我们先识别问题再针对性地解决。比如阅读困难到底问题何在？如果识别了关键问题，就要进一步通过针对性的训练进行改善。再如，英语怎么学，怎么改变“少慢差费”的问题？我们一直以为，在英语学习中我们擅长“读”，但我们的研究发现实际存在自动化不足的严重问题。那么我国学生英语阅读自动化不足的机制何在？怎样干预、改善？实验室研究结果到学校进行现场干预的成效如何？因此，针对学生学习、适应、发展的核心关键问题，要结合不同的研究资源、手段。从研究到应用，不仅要发现问题、解析机制，更要针对问题及机制研究，延展到现实生活中尝试解决问题，并在解决问题中找到进一步的基础研究和教育转化应用研究的方向，从而形成不断迭代的闭环，坚实推动教育转化与推广。