教育神经科学导向的教学策略初探

姜宝腾 | 胶州市第三中学

教育认识指引着教育教学，教育的不同范式制约着教育实践。近二三十年来，随着脑成像技术的不断突破，人类对脑的认识已经到达了一个新的水平。当代的教育探索，将成熟的心理学研究和新兴的脑科学成果结合起来，拓宽了教育研究视野，诞生了教育神经科学这一交叉性前沿学科。一方面，当代社会对学生核心素养的追求、对高素质人才的渴望，需要教育神经科学提供新的教学策略和模式，提高教育教学的效果。另一方面，在教育神经科学的普及和实践中，很多研究成果被不同的教育理论和教育实践引用，用来佐证自身的正确性。这种各取所需的引用和宣传，常只截取对自己有利的研究证据，模糊了教育神经科学的整体面貌。

教育神经科学有其独特的问题域和研究范式，有必要澄清符合其学科精神的教育策略和模式。

循证教育，是教师运用脑科学成果的重要方法

在脑成像技术获得突破后，相关专家迅速用这一新的研究方法，对教育心理学、认知心理学、发展心理学等传统研究领域和研究主题做了研究，产生了海量的研究成果。这些微观的脑科学研究成果要应用于一线教育教学，依然存在着巨大的挑战。教育工作者认识到，教育教学的有效意味着儿童大脑结构的改变，但对如何遵循脑科学的研究成果来设计教学、创设教学环境、组织教学活动等，依然没有思路。正如哈佛大学教授费切尔所告诫的，“脑科学的大部分研究与课堂中所进行的实践相去甚远”。以将脑科学成果运用在教育教学领域中为己任的教育神经科学，需要解决研究方法和技术的问题。教育神经科学研究主要包括基础性研究、理论转化研究和实践运用研究三大类，前两类研究主要是专业人员借助各种脑成像技术、生物学技术、认知实验等手段来开展研究。教育神经科学的实践运用研究主要由一线教育工作者独立或者与专家合作来实施，他们基本没有脑科学研究的仪器设备，常采用经验总结的研究方法。教育神经科学重视证据的严谨性，力图实现教育教学从凭经验施教到确定的科学化，因而引入了循证教育。

循证教育的实质是基于证据的教育决策和实践，其研究范式是在循证医学的影响下形成的，提倡教师要如医生一样，基于真实的证据来进行教育决策和实施教学行为。教育神经学的循证教育实践提倡广泛收集和运用有关人类学习和教学的最佳脑科学证据，以教育者丰富的实践知识和专业智慧为载体来设计教育教学，边实施边改进。现在一线教师实施教育教学时，不能仅以“我认为”“书上说”或道听途说的“神经神话”作为教育教学依据，而是要以所教皆有所本、皆有教育神经科学的证据来支持。例如，美国2002年实施的《不让一个孩子掉队》法案中的“阅读优先”倡议，就是研究者对十万份有关阅读的实证研究分析后，总结出了早期阅读的音素、拼读等关键要素，提出了基于教育神经科学的阅读政策。例如，小学英语教师，在实施某次英语教学中，主要是采用整体语言教学法还是拼读教学法，需要结合本次教学目标，搜集相关的教育神经学的证据来指导自己的教学策略的选择。例如，汉字与拼音文字相比，字形与字义关系更为密切，多涉及枕叶与额叶的联系，所以汉语母语学生的认知存在特异性，我们在实施语文教学、数学教学时要考虑这种特异性。教育工作者以循证教育的思路，借助脑科学提供的大量科学严谨的证据，立足自己的实践经验，又超越了日常经验的局限，实现了教育教学行为与教育神经科学的融合，真正循教育规律施教。

成长型心态，是适宜脑的学习动机

成长型心态，也称为成长性心态、成长型思维，是心理学家德韦克提出的，其理论基础是大脑神经的可塑性。德韦克认为人们在成长的过程中，会形成不同的归因方式，一种是喜欢将事情的成败归结为自己的能力、天赋、天分等不可控因素，一种喜欢归结为自己的努力、方法、心态等可以掌控的因素。她通过实验发现：将成败归结为能力、天赋等因素的儿童害怕失败，不敢挑战更有难度的学习任务，在挫折情景中体验到了更多的挫败感；努力归因的儿童反而越挫越勇，在不同的学习任务中成绩不断提高。德韦克将前者称为“僵化型思维”，将后者称为“成长型思维”。脑电研究发现，成长型思维者在面对失败时，会分配更多的注意力给自己出错的任务，及时改进，提升后续正确率。有大脑功能性磁共振成像研究显示，成长型思维者更多地激活大脑背外侧前额叶、背侧前扣带回皮层，以及背部和腹侧纹状体功能等负责自我监控和调整的脑区。成长型思维是内控型自我奖励动机，较之外部奖励的不确定性，能更多地激活多巴胺奖励系统。

成长型心态不是天生的，是可以教育培养的。有研究者发现，仅教授学生掌握一些基本的大脑可塑性知识，就可以帮助学生建立信任努力作用的成长型心态，显著提升学生学业成绩。从胶州市“因脑施教”研究协作体在胶州市李哥庄小学的试点来看，通过认知、技能、环境三个方面的促进，学生能够逐步形成成长型心态：通过主题班会的方式，指导学生运用成长型思维的视角看待学习生活中遇到的问题；各科教师协作，结合学科学习需要传授学生学习策略，并及时跟进指导；在班级中以成长型心态为主题打造班级文化。经过一年多的实施，试点班级学生进步很大，各项评比指标都名列前茅，班级的自主化管理运行良好。

大概念教学，是适宜脑的教学模式

当代的学习困境，就是学生面对无涯的、不断迭代的知识时，如何才能高效地掌握知识，提高能力，增强自我效能感。心理学家布鲁纳认为解决这个问题的关键在于通过“概念发现学习”的方式进行学习。在布鲁纳探索的基础上，后续的教育专家提出了大概念教学、大观念教学、单元整合教学的思想。大概念指的是一个知识体系的核心概念和内容，体现了基本结构和关键方法，有助于学生的深度学习和能力迁移。大概念包括内容大概念和过程大概念两种，前者主要涉及核心概念、主要原理、关键模型，后者指获取和生成知识的技能，主要指观察、实验、思辨、诠释、创新等关键学习技能。大概念具有聚合性，像一个无限容量的文件夹，提供了归档和检索无数知识点的弹性结构或理论框架。教育神经科学研究揭示，认知是自下而上和自上而下加工结合的产物；自上而下的加工存在“启动效应”，一个先前的觉知和理解会加速后续觉知和理解的速度。一些关于视觉搜索任务的研究认为，自下而上注意信号的神经通路是从顶叶到额叶，而自上而下注意信号的神经通路是从额叶到顶叶和颞叶。学生理解和习得了大概念后，就具有“自上而下的放大器”，就能协同多个脑区完成当前的学习任务。

学生在各科学习前，具有了较好的大概念知识后，面临新的学习任务时，原有知识作为背景知识迅速被激活，一方面促进了学生的深度学习，一方面又提升了学生面临新知识的自信心和学习效能感。布鲁纳曾说，“没能在一个更大的基础性框架背景下认清这些主题或技能所处的情境，这样的教学是不经济的。”大概念在各个学科进一步细化为各科核心素养。以大概念教学的理念施教，在横向层面，要深入落实学科核心素养，而不仅仅是传授学科知识；在纵向层面，提供条件让学生在不同年龄阶段以合适的方式去接触、理解人文社会科学和自然科学中的大概念、大观念，形成认知网络，以认知网络的累积叠加促成思维的提速升级。在具体的教育实践中，胶州市“因脑施教”教学研究协作体以大概念的思想指导小学生进行整本书阅读，发现学生能够较好地将整本书阅读获取的知识迁移到学科学习中，学习效能感增强，学习成绩好。

学习进阶，是匹配儿童脑发育进程的学习路径

班级授课制有着较高的教育效率，同时也产生了知识分割、不成体系的教学问题。为了改变科学课程内容零散缺乏结构的现状，教育专家提出了学习进阶的教育思路。有研究机构将学习进阶阐释为“对学生在一定时间跨度内，学习和探究某一主题时依次进阶、逐级深化的思维方式的描述”。学习进阶聚焦于学生学科核心概念的理解和学生思维发展的历程。它以学科核心概念的深度学习和迁移运用为中心，揭示了学生对学科概念的理解和学习是从简单到复杂、从零散到综合的过程。一项使用fMRI技术考查学生学习新物理概念的研究显示：面临错误科学情景时，学生与记忆相关的脑区（左侧角回）激活明显；而物理学专家则激活了与错误检测（前扣带回）和抑制控制的大脑区域（背外侧前额叶皮层、腹外侧前额叶皮层）。这项研究启示我们，可以让学生在不同年龄阶段螺旋式接触正确的知识观念和学习情景，以长线浸润的进阶学习克服学生直觉的、碎片化的学习。

从时间角度看，学习进阶的较长时间跨度与儿童脑发育的逐渐成熟的进程是互相匹配的。现有的学科学习进阶研究多以儿童身体成熟、认知发展阶段为参照框架，如果将儿童脑发育图谱的相关成果纳入参考进程中，将提高学生学习进阶的准确度和科学性，实现从“无脑的教学”到“有脑的教学”的转变。以儿童阅读力发展为例：人的阅读能力是原有的脸孔识别区神经元的再利用；学生需要十多年的持续阅读实践，经过字词识别、韵律和发音识别、阅读识别、韵律产生、阅读产生等多个阶段，才能在颞叶上形成一个整合阅读能力的区域，被称为“阅读盒子区”。根据脑与阅读的这一发展规律，家长和教师能以此开展学生的阅读进阶教育，就能形成他们良好的阅读力。由此可见，从儿童脑发育进程和学习进阶的结合出发，学校教育的常见科目都可以设置从幼儿园、小学、中学，乃至大学的支持学生学习进阶的学习情景、阅读书目和项目学习任务。

具身认知，是适宜脑的新兴教学策略

适宜脑的学习方式和策略很多，例如可视化学习、思维导图法、生成性学习、支架式教学等。在新的脑科学研究背景下，具身认知的学习方式，越来越引起教学上的重视。20世纪90年代，镜像神经元的发现打开了具身认知研究的大门。镜像神经元的研究，证明了一个人的身体活动、思维过程、情绪体验和脑部工作不是割裂的、独自运行的，而是彼此交织在一起的，在大脑中完成了对环境世界、身体行为、心理表征的整合。国外一项以小学四年级英语动词短语的教学研究显示，当涉及嘴、手、腿的单词时，激活了嘴、手、腿真实对应的脑区，证明了学习的具身性。苏得权教授用汉语成语做研究证明了汉语教学也存在具身效应：手部动作成语激活了顶叶—额叶—颞叶联合皮层；脚部动作成语和面部动作成语激活的脑区主要集中在下顶叶和枕叶；口部动作成语主要激活了枕叶—额叶—颞叶联合皮层。

具身认知现象的存在，启示我们在教学上要采用以下教学策略：规律作息，让学生的身体和大脑处于最佳的状态；有氧运动，让学生的脑身一体，提高学习效果；动作操作，让学生运用全感官的学习方式进行学习；项目学习，让学生在解决挑战性问题中实现儿童身心脑的协同发展；“境脉”学习，让学生在有序的、真实或仿真化的教学情景中，做中学、学中做，实现知识的融合通达。胶州市“因脑施教”教学研究协作体曾以小学英语教学为实践学科，借助绘本，通过身体律动、戏剧表演的方式，提高了农村小学生英语学习的效果；协作体成员王娟将折纸、数学模型制作等引入小学三年级数学薄弱学生的辅导，提高了数学成绩。

韦钰教授说，教育就是塑造脑。人脑终身具有可塑性，只要给予脑适宜的刺激，脑神经会不断地成长和优化。好的教育教学策略，一定是适宜脑的、激发学生学习动机的教学智慧，又是适度走在脑发育前边引领儿童发展的教学艺术。在学校中实践运用教育神经科学导向的教育教学策略，将有助于教师真正遵照教育规律施教，促进学生的可持续发展。