神经科学的特殊教育回应

盛永进

当代神经科学的发展成为影响特殊教育的重要理论基础。神经科学是探索神经细胞、神经网络和大脑机制的科学，着重了解和认识神经系统是如何发展和发挥正常的功能，同时也研究神经系统在什么状况会出现什么问题。当代神经科学研究已经开始揭示学习所涉及的心理过程，也揭示了神经问题与学习的联系。这些成果转化为教育实践可以帮助、指导教育工作者与障碍学生合作，进行教育的决策和实践。[1]因此，与神经科学对话，将其研究成果转化为教育实践，已形成了当代教育学的一个重要前沿分支——教育神经学（Educational Neuroscience）。鉴于此，本文着重梳理讨论特殊教育领域对神经科学发展成果的回应。

一、神经系统疾病与学习困难

学习困难与神经系统疾病密切相关。神经系统疾病是由大脑、脊髓或神经系统的不典型发育引起的。常见的神经系统疾病包括：阿斯伯格综合征、注意缺陷多动障碍、脑瘫、阅读障碍、计算障碍、运动障碍或发育协调障碍、癫痫、胎儿酒精谱系疾病、雷特综合征等。在一些个体身上，往往表现出不止一个问题或障碍，即有些障碍情况常常同时发生、共存叠加。到目前为止，对于比较极端的发展性障碍，还没有很好的医学测试方法，譬如生物标记物等。因此，障碍的诊断取决于观察和分析儿童的行为。尽管教育心理学家和其他专业人员使用的评估工具正在不断改进，但对于教育来讲，与家长和相关专业人士合作，一起制订个性化的方案来满足特殊学生的需求是最佳的教育策略，而不是停留在标签化的诊断上。

神经系统疾病会对认知发展产生深远的影响，也会给学习带来种种困难或障碍，通常会持续一生。由于神经系统疾病往往会造成学生学习上的不止一个问题或障碍，即学习有困难的学生往往会被诊断出患有一种以上的障碍，因此，每个学生面临的学习困难都有差异，其需求也很复杂。譬如，一些学生会在各学习领域都遭遇困难，而有些学生则在语言、识字、计算或自我控制等特定领域存在困难。目前神经科学的研究方向是确定学习困难的神经基础，它涉及鉴定、诊断以及设计干预措施以克服或规避学习困难等环节。对于多重障碍学生教育来说，提高对一种疾病的认知和神经方面的理解有助于使教育干预更加有效。

障碍学生中有许多会有或伴有神经系统疾病。如果说教育涉及的是提高学习有效性的问题，那么神经科学涉及的是理解学习机制的问题，两者在促进学习的逻辑上相辅相成，密不可分。来自神经科学的证据有助于为患有神经系统疾病的学生提供多层次的个性化教育服务。譬如，神经科学可以帮助教育者找出儿童学习的具体障碍，或找到替代方法以消除障碍、支持学生的学习参与，进而在整个教育政策、理念、方法以及环境创设等层面提供新的视角。

二、神经活动机制与学生的学习

从神经科学的视角看，人类的学习依赖于大脑神经的反馈，大脑功能也在学习中不断发展。当代神经学研究表明，神经的突触修剪与路径创建是大脑功能不断发展完善的基础。大脑的学习是对正向神经路径联结的正向强化，即使神经系统有问题，大脑神经的可塑性可以改变大脑并获得更好的发展。要处理好适度紧张和压力应对等问题，学习过程中良好的工作记忆则是有效学习的关键。这些研究对障碍学生的学习有着重要的指导意义。

（一）突触修剪与路径创建

大脑发育的基本活动之一是突触修剪。突触修剪是将单独的神经元或神经元间没有用的突触（虽有突触，但不进行信息的传递）删刈。修剪的原则是用进废退，如果这个神经元无法成为持续作用的神经回路中的一环，它就很容易被修剪掉。此外，学习过程中的刺激会使神经元间的突触强度增加，同时会触发下一个神经元的活化或“燃烧”，使得相关神经元联接在一起，形成大脑神经的路径创建。随着时间的推移，大脑不同部分的网络联结更为厚实。这种路径创建是持续不断的，“网络被刺激的次数越多，它就越强大，效率也就越高”[2]，大脑的发育也就越发完善。

基于神经突触修剪、路径联结的创建在大脑发育中的作用，学习也可以看作是对现存神经联系的强化，而良好的教学策略能促进大脑形成丰富、强大和有效的神经通路。反过来，利用强大的神经通路，也可以观察学生的学习，为改善教学策略与方法提供实证。在实践中，这意味着运用观察技术捕捉那些自发的行为或学习现象，然后再用以支持这些行为的发生和巩固，这也奠定了教育神经学的方法论基础。因此，教育中强化正向神经路径联结成为教育神经学运用的核心，并以此促进脑功能的进一步发展。当然，教育者也需要注意潜在的陷阱，即不小心或意外地强化了不需要的路径和已经到位的学习。这些应尽量避免，避免的前提则是了解大脑发展与学习的基本原理。

（二）适度紧张学习与压力应对

如果说路径创建与刺激强化是学习的基本机制，那么适度紧张学习对促进学生的发展非常重要。适度紧张学习观点认为：既要给予一定强度的学习，又要防止过度的压力带来消极影响。

适度紧张学习包括身体或心智技能经常性、重复性的练习。每天十分钟与每周一次、一次一小时相比的话，重复练习往往更有效。这些技能的练习可以促进和加强神经联接通路，也使得技能更有可能得到保持和巩固。

既要适度紧张又要防止训练过度所带来的压力，这也是神经科学研究给教育带来的启示。在考虑加强神经通路时，教育者要考虑和回应学生的准备状态或接受能力，建立在他们已经知道的和他们所回应的学习方式的基础上。过度刺激会引起生理层面的情绪反应，激活杏仁核，从而触发大脑进入“战斗或逃跑”状态，这对学习有着巨大的影响。[3]压力反应在生理上表现为阻止信息到达大脑吸收新知识所必需的中枢。压力大的大脑无法形成必要的神经联接，且持续的过度刺激会导致重要的神经联接消失。

因此，教师可以通过以下方式积极营造平静轻松的学习环境。一是使用日常仪式，包括听音乐、朗读诗歌、唱歌或玩游戏等；二是经常给学生提问和讨论的机会，不加评判，鼓励学生参与；三是为每个学习者确定可实现的挑战目标；四是运用常规的活动。如多重、重度障碍学生的学习方面，应充分利用嵌入式学习，将相关的唱歌学习融入学生的常规学习活动中。教学中，教师要善于“积极倾听”，听学生们想说什么，特别是听他们的意图，帮助他们放松焦虑的大脑。

（三）大脑的神经可塑性与学习

人类大脑的基因特性只在一定程度上决定了个体的发展基础，但并不是不可改变的。大脑发展改变很大程度上取决于环境因素，其中最重要的是教育。大脑的适应性改变，即所谓的“神经可塑性”，这意味着，即使有神经系统的疾病，也可充分利用大脑的可塑性，挖掘其改善的潜力，重要的是把握住可塑的关键敏感期和学生相应的脑工作记忆特点。

神经的可塑性主要表现在大脑发育的敏感期刺激和青少年时期的大脑重组，这些时期是与突触修剪、路径创建紧密结合的，可称之为神经可塑的窗口期。充分利用这个窗口期实现大脑的重塑，对障碍学生的发展至关重要。

由于大脑的神经可塑性，在环境发生变化的情况下，仍然有可能建立新的神经联接。由于这种学习是在生物学和神经元水平上进行的，它需要数月和数年的时间。如果一个特定的学习领域（如语言学习）依赖于特定的发展窗口期中的特定经验和机会，那么如果错过窗口期，这些技能的学习将更加困难。[4]所以，把握敏感的关键期进行学习干预至为重要。

（四）工作记忆与学习

工作记忆是心理学家的一种理论概念假设，即一种对信息进行暂时加工和贮存容量有限的记忆系统，在许多复杂的认知活动中起重要作用。

工作记忆困难被认为是阅读障碍、注意缺陷多动障碍、语言障碍等重要特征之一。工作记忆差会影响学生参与课程的能力，因为许多结构性学习对记忆提出了很高的要求。工作记忆困难的学生由于不能满足记忆要求而面临学习困难，结果工作记忆超载，失去了重要的工作信息。因此，除非学生能够再次访问重要的任务信息，否则他们无法继续活动或成功完成任务。

作为非神经科学研究者，教师通常不会发现学生工作记忆的困难。相反，工作记忆困难的学生通常被描述为注意力有问题。神经科学研究的证据表明，工作记忆困难的学生在进行高要求的认知活动时，比其他人更容易让他们的大脑游荡。[5]这种现象被称为“区域外荡（Zoning out）”，在这种情况下，学生无法再将指导心理活动所需的信息留在脑海中。

工作记忆困难学生的教育干预，意味着教师首先要能识别工作记忆困难或失败。一般比较明显的标志包括不完全回忆、不听从指示、放置错误、放弃任务或猜测答案等。教学前，教师应评估学生工作记忆负荷，除了要考虑教学的时长、顺序，还要考虑不熟悉的内容或复杂的处理任务对工作记忆的负载。在教学中，教师要善于观察学生，寻找标志性的现象，询问学生教学的进度是否太快，并及时做出调整。当学生学习上出现困难时，应减少工作记忆负荷、简化学习材料，或将内容分解、提供辅助参考的资料等；重复重要信息，鼓励学生使用记忆辅助工具，利用多感官强化关键内容；鼓励学生发挥自己擅长的学习优势，如记笔记、小组合作等。此外，加强记忆训练也是提高工作记忆能力的策略之一。

三、神经科学的特殊教育回应

如前所述，来自神经科学的证据有助于为患有神经系统疾病的学生提供多层次的个性化教育服务，即认清神经问题对障碍学生学习所造成的具体影响，并找到替代方法，消除障碍，支持其有效地参与学习。除了前面提及的神经科学对教育的启示外，神经科学对障碍学生教育的影响还表现在以下两个方面：不同障碍类别学生的神经问题及其教育应对，以及利用神经反馈机制进行的干预支持。

（一）障碍学生的神经问题及其教育应对

1.学习障碍

学习障碍是多种因素共同作用的结果，涉及生物学、语言心理认知和成长环境等多个方面。从神经科学的视角看，学习障碍产生于神经系统或大脑在发育过程中由于各种原因所导致的发育延迟或发育不良，而大脑发育方面的问题会导致认知功能障碍，影响心智加工等。

学习障碍最主要的表现是发展性阅读障碍和计算障碍。对于阅读障碍学生，神经科学认为应建构一个具体、系统的语音结构并给予足够密集的干预，以确保儿童的进步和巩固学习。目前，对诵读困难儿童提供的主要支持方式是语音强化教学。[6]另外，基于音乐节奏的干预也有利于阅读障碍学生学习，通过节奏训练提高其语音意识。[7]

计算障碍由大脑特定区域的功能异常引起，主要因遗传因素或早期脑损伤引起，在数学符号认识和运用等方面存在障碍，说明大脑有关数学系统各组成部分之间的联系没有建立起来。研究表明，采取“搭积木”的方式，耐心、稳步地重复基本的数学步骤以及教授数学规则，可以有效改善计算障碍。

2.孤独症

神经科学研究成果显示，孤独症谱系障碍学生的神经系统存在明显问题。早期对孤独症的研究提出孤独症学生存在“认知缺陷”。其中心智理论认为孤独症学生弱于心智推理或心智解读。[8]这一观点得到了神经科学的认同。在正常的大脑发育过程中，脑细胞之间的联接首先是增殖，然后根据它们的使用量被“剪除”。以此推理，孤独症患者的神经系统可能没有得到适当的修剪。因此，神经科学研究认为孤独症学生的大脑在此区域存在缺陷。[9]对阿斯伯格综合征者执行心智化任务的大脑扫描显示，参与“心智化”的三个大脑区域活动较少。[10]

孤独症学生缺乏“心理推理”的内在基础，并不意味着他们不能通过具体细致的教学来学习心智推理或心智解决。主要问题在于，他们往往无法将自己的学习从一种情况延展到另一种情况，实现迁移。因此在不同的情况或情境下，需要分割开来分别教授，即使像动作、面部表情、身体姿势和字词的含义等也需要明确地解释清楚或拼写出来，而这对大多数人来说，似乎很容易理解。社交故事的教育策略就是针对孤独症学生心智特征采取的一种教学策略，它可以帮助孤独症学生了解行为的含义，理解如何与他人得体、和谐地相处。

3.行为障碍

本文所论及的行为障碍主要是指由于神经系统问题，在行为执行方面出现的困难或障碍，主要包括注意缺陷多动障碍、注意缺陷障碍。众所周知，注意缺陷多动障碍或注意缺陷障碍的共有特征是不恰当的冲动、慢性注意力不集中，有时还表现为多动。这类障碍学生往往很难与他人建立关系，因为他们的行为方式往往使别人感到难以理解。因此，他们有时会出现所谓的“第二次情绪困难（Secondary Emotional Difficulties）”。

从神经机制发展规律看，儿童注意力的保持与大脑前额叶皮层的成熟程度相关。抑制是额叶的一个重要功能，前额叶皮层及基底神经节两个领域相互沟通，在计划、决策、注意力控制和抑制不当行为等方面起着重要作用，基底神经节是否产生运动取决于前额叶皮层有没有发出信号。因此，前额叶皮层可以决定一个人何时行动和如何行动，但对于注意缺陷障碍学生来说，关键是知道并能控制自己的行动，即知道什么时候不应该行动。

许多注意缺陷障碍学生被给予处方药治疗，以改善大脑中不活跃部分的功能，但药物可以改善行为却不能治愈多动症。自我控制是学业成功的重要因素，因此，神经科学更多地倾向于利用神经的可塑性，通过认知训练来改善大脑功能，通过适当的教学来发展自我控制能力。神经学的研究成果目前对注意缺陷障碍学生的教育策略主要是聚焦自我控制的发展，具体的策略包括结构化、可预测性、减少分心、调整任务和积极引导。

4.脑瘫

脑瘫是一种持续的、变动的运动、协调和姿势障碍，是大脑在发育完成之前，由于一种或多种非进行性异常而引起的脑损伤。脑瘫学生在诸多方面存在不足，在听觉处理方面，如记忆或回应口语指令存在困难；在学习或重复口语指令方面，如对数字序列、一周的天数、月份名称、字母表等理解能力弱；在视觉处理方面，如眼睛可能无法协同工作，无法解释或处理图像，无法使用与视觉图像一起接收的其他信息，难以将物体、形状、单词或字母与其嵌入的背景区分开等。

由于大脑负责诸多功能，如交流、记忆和学习等，所以大部分脑瘫学生也有学习和交流困难的障碍。目前，神经科学的研究重在减轻与脑瘫相关的脑损伤的后果。常见的一些专业干预措施包括手术、药物治疗、物理治疗和辅助支持运用等。教育领域主要结合专业干预开展引导式教学等。

（二）基于神经反馈机制进行的干预支持

神经反馈是指大脑对神经生理信号刺激所做出的反应机制。神经反馈技术则是利用神经反馈机制将有关生理信号转换为容易被人们感知、理解的形式、手段或方法。神经反馈干预是指对与特定功能相关的脑神经活动进行测量，并将测量结果以视觉、听觉、触觉等方式实时反馈给受训者，通过一定的训练手段（如奖励机制），帮助受训者调动操作性条件反射功能，学会对目标脑神经活动进行自主调节和改善，从而使得对应的脑功能得到修复或提升的过程。目前比较普遍的是采取非侵入式的脑电技术（Electro encephalo gram，EEG）来实施干预。一般而言，利用神经反馈技术，通过传递声音、动画等信号，受训者可以选择性地增强或抑制某一种特征的神经生理信号，进而达到调节脑功能的目的，即所谓的神经反馈干预。

神经反馈干预是基于脑科学和行为科学学习理论发展起来的一种安全、非侵入式、个性化的改善大脑功能和结构的方法。由于神经反馈作用于大脑功能层面，超越了使用现有诊断类别进行分类的需要。它在兴奋和抑制的神经元动力学水平上调节大脑活动。经过半个世纪的发展，神经反馈干预领域进行了大量的基础研究和临床试验。结果表明，神经反馈是康复治疗注意缺陷多动障碍、癫痫、孤独症、头痛、失眠、焦虑、抑郁、药物滥用、创伤性脑损伤和其他疼痛障碍的有效手段。

同正向行为支持一样，利用神经反馈干预的原理与机制，可以建立起障碍学生学习的支持系统，包括诊断、干预和学习规划三个层面。诊断，即通过神经反馈对个体脑神经活动进行测试，以此来识别特定的功能及其潜在的神经活动特点，为改善或促进正向的神经活动提供基本依据。干预，即针对识别的神经活动特点，有目的、有计划地通过神经反馈干预活动，提高、促进或改善相应的神经活动特质，为学生的学习提供支持辅助条件。学习规划则是在前两者的基础上，基于教育神经学的指导原则，结合学生的学习特点，设计、规划适合学生需要的课程计划和教学策略。对于障碍学生的学习，这个支持系统将是一个值得深入探讨和实践的话题。

与神经科学对话，有助于我们更好地认识神经科学研究与当代教育的关系，特别是与特殊教育的关系。我们需要用理论武装自己，包括神经科学的最新成果，但也要清醒地认识到理论与实践之间的关系：既不要盲从各种理论，也不要固步自封，较好的方法就是以开放的心态，审慎地看待一切研究成果的积极意义，尽可能地与教育实践结合起来，为障碍学生的发展服务。但有一点可以断言，随着神经科学研究的不断深入，神经科学研究成果对教育的促进作用将是革命性的。

唤鸽王春雷（浙江省杭州文汇学校）指导老师：沈颖