认知科学视域下的学生课堂走神问题及其应对

郑梦娟，何善亮

(南京师范大学 教育科学学院，江苏 南京 210097)

在过去的十几年里，关于学生课堂走神的认知科学研究已取得了重大进展，越来越多的理论假设与实证数据解释了这一看似普通却内涵丰富的现象，但我们也同样注意到，学生课堂走神已成为教育教学领域最为普遍的问题行为之一，但教育领域对这一问题的研究大多停留在现状揭示与原因的简要分析层面，很少结合认知科学的相关理论对结果做出解释。另外，学习科学的发展推动了认知科学的研究在教育领域的应用，在学科融合发展的趋势下，基于认知科学的相关理论系统分析学生课堂走神这一实践领域长期关注且亟需解决的问题，积极探究应对学生课堂走神的有效策略，具有重要的理论意义和实践意义。

一、学生课堂走神对于学生身心发展的重要影响

学生课堂走神是指在课堂教学的情境中，学生的注意脱离主要学习任务，转移到与当前教学环境或任务无关的内部思维、想象或体验中，也就是我们常说的学生注意力不集中、思想开小差、心不在焉的状态。认知科学将学生课堂走神看作一种内源性意识体验，它既需要认知资源的参与，又与自我监控、调节等密切相关，因而课堂走神情况一方面能够预测学生有效学习的状况，另一方面也能够影响学生的非认知技能，如学业情绪、自我意识、自我管理、创造性思维及问题解决能力等方面，对学生身心发展有着重要的影响。

(一)课堂走神对学生有效学习的影响

课堂教学具有较强的目的性与意识性，促进学生的有效学习是其重要目标，因此探讨课堂走神对学生学习的影响具有关键意义。依据执行资源假设，当学生集中注意参与学习活动时，注意与知觉信息及任务相关信息处于耦合状态，有限的工作记忆资源被分配给主要学习任务，此时个体能够很好地应对学习活动，而学生出现走神时，注意与知觉信息解耦合而与内部思维耦合，走神占用了负责控制加工的认知资源，分配给主要学习任务的资源有所减少，这使得主要学习任务中个体需要的资源不能被充分满足，个体对主要任务的控制加工就会出现漏洞，从而影响个体的有效学习。例如Sanchez等人发现学生走神频率与他们的考试成绩存在负相关，走神限制了学生对课堂信息的有效编码和加工，既可能导致学生对所学内容缺乏完整的理解，也可能阻碍学生对文本的正确理解记忆，以知识漏洞或文本误解的形式对学生的学习产生消极影响[1]。

(二)课堂走神对学生创造性问题解决能力的影响

有证据表明，走神在培养学生的创造性思维及问题解决能力方面发挥着重要作用。在华莱士提出的创造性思维四阶段论中，个体在第二阶段的酝酿期处于潜意识过程中，意识暂时离开当前主要任务而转向其他无关活动，但在这一状态下思维具有更明显的发散性和联系性，从而当思维再次回到主要任务时更容易产生顿悟，生成更多的新颖想法[2]。相关研究表明酝酿与走神具有相似的神经机制，也就是说，酝酿与走神都可能会触发更多的创造性思维[3]。Segal在对酝酿期研究的基础上提出了注意减退理论，强调了注意的暂时脱离能够为问题的正确表征和重组提供机会，从而能够帮助个体更好地解决当前问题[4]。当学生在课堂学习过程中遇到困难时，经过一段时间思考而百思不得其解时，可能会出现走神状态，此时学生并非是对学习的逃避，而是尝试在潜意识状态下对问题进行加工，这一看似“走神”的酝酿过程可能会产生更多的原创性想法，对学生创造性地解决问题具有积极作用。

(三)课堂走神对学生情绪调节的影响

一方面，走神在一定程度上能够降低学生的负面情绪。研究表明消极情绪是学生走神的一个重要前兆，当学生在课堂上感到无聊、疲累或焦虑时更容易出现走神，这时的走神在很大程度上可以当作学生情绪的调节器，降低负面情绪对学生的影响[5]。同时，当学生无法投入课堂教学活动时，短暂的走神加速了时间的流逝，使学生感到的课堂时间比实际缩短，从而帮助学生维持稳定的情绪状态。另一方面，学生走神时所想内容在很大程度上决定了其后的情绪状态。具体来说，学生在走神时若想到消极的事件，那么其后很可能会伴随消极的情绪，但若学生在走神时想到积极的事件，其后的情绪并不会因为走神或走神的频率而趋向消极状态。Marchetti等人的研究结果支持了这一观点，当个体在走神时感到焦虑或想到悲伤的事件时，在之后时间内会感到更糟糕，是走神期间的消极认知而非走神本身加剧了其后的消极情绪[6]。

(四)课堂走神对学生自我管理的影响

学生自我管理指学生通过自我约束与调控来管理自己的行为，其构成要素包括自我意识和自我体验，前者体现了学生对自我价值的认识，后者是个体进行自我审视时所产生的情感体验。走神作为一种复杂的意识体验，与自我管理的两种要素紧密相关，因而学生走神在自我管理中发挥重要作用。一方面，意识的连续体假说强调学生的走神是一种自我觉知的默认加工状态，能够保持意识流的持续性，帮助个体形成完善的自我结构，这种状态是自我意识的重要体现[7]248-259。另一方面，依据意识的全局工作空间理论，走神为学生提供了在意识层面处理自我当前关注事件的机会，促进个体将当前事件与原有认知结构进行整合，从而更有效地处理当前主要任务，更好地进行自我管理。同时我们应该注意，在课堂教学这种情境下，学生走神的自我管理功能必须基于特定条件下，如任务要求较低时，学生短暂的走神可能会带来更多的适应性意义；学生的学习动机或兴趣较弱时，注意力的转移可能会给学生带来新的想法，帮助学生从不同角度看待课堂教学活动，以更好地对学习行为进行调控。

二、认知科学视域下学生课堂走神的原因探究

学生课堂走神虽然普遍，但有因可寻，在认知科学视域下，学生课堂走神的形成原因可以分为内部的心理诱因和外部的环境刺激，学生心理因素包括学习动机、学业情绪、元认知和工作记忆容量，教学环境因素包括教学内容难度、教学策略运用、课堂座次差异和教学持续时间。

(一)学生个体因素

首先，动机是指受一种目标所引导、激发和维持的个体活动的内在心理过程或内部动力，它是一个内涵丰富的概念，与自我认知调控下的注意力状态具有密切联系。多项研究发现，学生的学习动机与走神频率存在负相关。如Sarter等人从神经生物学角度研究了注意系统及相关脑区的发展，发现学习动机水平影响着大脑前扣带皮质的敏感性，而这一区域在冲突监测方面扮演着重要角色，对走神的监测和抑制具有重要作用，因此具有高学习动机的个体更有动力发现自己的走神并终止这一过程[8]。另一种解释是高水平的学习动机可以降低个体受某些干扰性思维的影响，学习动机的增加提升了个体调节注意的效率，有助于个体将更多注意资源分配给主要学习任务，减少任务无关思维对资源的占用[9]，从而在课堂中保持专注状态。

其次，学业情绪是指在课堂教学或学习过程中，与学生学业相关的各种情绪体验，比如学习时的高兴、自豪、焦虑、厌倦等。研究表明学生的消极情绪是走神的一个重要预兆，同时个体先前的情绪状态与走神时的情绪特征也具有一致性[5]。一方面，学业情绪会影响学生课堂走神的频率，消极的情绪状态会影响学生信息加工的资源分配及控制系统处理干扰的能力，导致学生更容易出现走神，而积极的情绪则能够帮助学生保持良好的注意力。这是因为无关信息在与主要学习任务发生冲突时，不同的神经网络会相互竞争，争夺对意识资源和反应输出的控制，此时通常会引起前扣带回和外侧前额叶区域的激活，而这部分脑区也是消极情绪加工的重要区域，个体处于消极情绪状态时更容易受到无关信息干扰，出现走神[10]436-428。另一方面，学生的学业情绪与走神的内容也具有情绪一致性效应，学业情绪能够强化学生走神时积极或消极的认知体验，使学生在走神时想到不同情绪性的事件，例如学生的消极情绪会刺激杏仁核、腹内侧前额叶皮质、背外侧前额叶皮质等脑区，这些神经区域在加工厌恶刺激的同时也会对其后的情绪产生影响[10]317-318。

再次，元认知的概念最初由美国心理学家Flavell提出，Nelson等人在此基础上将元认知分为元认知监测和元认知控制，元认知在对认知过程进行监控的过程中也影响着执行控制系统作用的发挥[11]。一方面，实证数据与理论假设均已证实元认知与走神频率存在负相关。如Allen等人的实验表明，学生的元认知能力越高，其意识在主要任务与内部思维间的转换效率就越高，个体能够及时意识到走神的发生并作出控制调节，从走神状态中脱离而关注主要任务[12]。这种观点与控制失败假设不谋而合，学生的元认知能力在一定程度上反映了执行控制能力，元认知能力越强，执行控制系统处理干扰的能力也越强，也就更能有效地抑制走神的发生。另一方面，元认知与走神类型也存在密切联系。Seli等人依据个体在走神时是否有元意识的参与将走神分为有意走神和无意走神[13]，我们也可以将学生课堂走神划分为有意与无意两种，相较于有意走神，无意走神会对当前任务的认知有更大程度的损耗，而有意走神则更多地被认为是个体在意识层面对未完成的事件进行处理或对未来进行规划的过程，因而具有更多的适应性功能或积极意义，但在课堂教学这样的情境下，有意走神和“有益走神”还是存在差别的，我们应该合理看待元认知对学生走神的不同影响。

最后，个体的认知控制在学习活动中扮演着重要角色，为获得理想的学习效果，学生不仅要通过认知控制来维持学习目标、规划学习进度、选择学习策略，还要抑制与学习任务无关的干扰信息及冲动性行为。其中负责认知控制的脑区主要包括前扣带皮质和背外侧前额叶皮质，认知控制网络的活动水平可以通过工作记忆能力进行解释，具有高工作记忆容量的个体也具备高执行控制能力，因而在处理当前任务时能够很好地抑制走神的发生。Soemer通过对180名大学生进行调查，发现高工作记忆容量的学生走神频率更低[14]，一种解释是低工作记忆容量的学生在理解新知识并将其整合到原有思维结构时会遇到更大的困难，这时他们会倾向于逃避学习任务或通过走神来释放压力，其中学生的工作记忆容量与学习任务难度共同发挥作用使得个体出现走神。同时，学生的工作记忆容量还与个体的自我效能感有关，当学生具有较大的工作记忆容量时，对于完成学习任务时的效能期望也会比较高，在课堂上学习时会有更强的动机与坚持性，因而也会持续关注学习任务本身，保持良好的注意力，这也解释了为何工作记忆容量大的学生在学习任务中表现会更好。

(二)教学环境因素

首先，从执行资源假设的角度来看，教学内容难度不同，学生走神频率也是不同的。在面对比较简单或熟练的教学内容时，学生在元认知上意识到其需要较少的注意力投入，便会有意地将其余的认知资源分配给其他不相关的任务[15]，从而出现走神，这也解释了某些学生会在非常简单的问题上反复出错的原因。另一方面，如果学习任务对于个体来说有一定的难度，需要更多的注意需求时，个体内部的认知资源会更多地分配给主要的学习任务，而走神所获得的资源就会减少，发生频率也会降低。研究发现，走神频率的升高与任务难度的降低有关，但同时也存在某些中介因素，比如学习的兴趣和动机，随着任务难度的变化而变化，进而影响走神的频率，因此教学内容难度与走神频率之间的关系并不是完全负相关，而是在一定限度内的负相关，当难度达到一定程度后，认知负荷超过个体所能承受的极限，便会导致学生的认知过载，并出现明显的自我损耗效应，此时学生的注意力、自制力都会出现断崖式下降，学生参与学习的动机减弱，走神频率升高[16]。

其次，教学策略是为了达成教学目的而在清晰认识教学活动的基础上所采取的各种措施和方式方法，在课堂上运用不同的教与学的策略对学生走神频率具有不同的影响。例如相比于教师讲授，课堂讨论或解决问题时学生感知到的教学刺激因素会更多，执行控制系统分配给主要学习活动的认知资源会增多，走神可获得的资源就很少，学生走神的频率就会降低[17]。同样，也有研究者发现学生在课堂上记笔记也可以有效提升注意力，在记笔记的过程中，学生需要在有限的时间内理解新信息并选择关键内容进行记录，这对工作记忆中的中央执行系统及其他系统都提出了大量需求，因此通过记笔记的方式可以使有限的认知资源重新分配到工作记忆对信息的处理上，从而减少学生走神的发生[18]。Sophie等人在研究中发现学生备有一份课堂讲义可以帮助学生保持对课堂的关注，从而降低学生走神的频率。因为讲义为学生提供了一份有关教学活动的指南，但讲义没有完全涵盖教师上课讲授内容，这就需要学生保持注意，以记录某些遗漏的信息[19]。同时，也有一些初步的实证研究表明，通过运用间断性的测验来分散教学时间或交叉介绍各种相互关联的主题，可以有效改善学生的注意力[20]，未来研究可以进一步探索这些教学方式究竟能在多大程度上保持学生的注意力。

再次，基于我国目前的教育现状，大班额集体教学在未来很长一段时间内仍占主流地位，在这种课堂中学生的座位排列多以秧田式为主，纵横分布在教室的不同位置，而不同的位置环境会影响学生关注事物的差异及启动个体关注不同事物的可能性，进而会影响学生课堂的专注度。相关研究表明位于教室前排和中间的学生，其课堂参与度与专注度会更高，走神频率更低[21]。一方面是因为教师对于后排与两侧学生关注更少，而这些学生会把自己的位置看作舒适区，不参与课堂互动甚至不认真听课都很难被老师发现，另一方面是因为位于教室后排与两侧的学生会受到迟到或早退的同学、嘎吱作响的金属门以及其他不相关资料或设备的干扰而难以专注于课堂学习。Parker、Hoopes和Eggett通过随机分配的方式，把同一个班级的学生分成两组，一组学生座位固定，另一组学生座位不固定，通过轮换的方式定时进行调换座位，结果发现在位置固定的小组中，学生的位置与课堂参与度显著相关，而在位置随时移动的小组中，学生的位置与课堂参与度没有显著差异[22]。综上，学生的座次位置与课堂走神频率密切相关，但我们也要看到存在的中介因素，如学生的课堂参与度、学习动机、自尊感等。

最后，课堂教学的连续性与有效性需要足够的时间来保证，而学生的注意力在不同的时间段里是有差异的，这便为学生课堂走神提供了一定条件。资源控制假设认为学生参与课堂活动时需要依靠执行控制系统对有限的认知资源进行合理分配，以使个体能够恰当地应对当前情境，但随着时间的持续，执行控制系统处理干扰的能力会逐渐减弱，便不能有效阻止思维变动，个体便会出现走神[23]。研究发现学生在课堂上听课时，前10分钟内会一直保持专注的状态，但在上课开始后的10～18分钟内多数学生开始出现注意力不集中的现象，之后的时间内学生走神的频率逐渐上升，到课堂即将结束时，走神频率上升到每3～4分钟一次[24]。可以看出，教学持续时间和学生走神频率是密切相关的，随着时间的推移，学生可能会更加疲累或因学习效果不理想而降低了学习兴趣与效能感，从而导致走神频率上升，而这时学生的走神主要为无意走神，个体意识不到走神的发生，处于一种“课堂神游”的状态。

三、认知科学视域下学生课堂走神的应对策略

认知科学为我们分析学生课堂走神的问题提供了一个新的视域，基于此，不仅要全面理性地看待学生课堂走神现象，更要在此基础上积极探究改进策略，帮助教师科学应对学生课堂走神的问题，发挥走神的积极作用，消解学生课堂走神的不良影响。

(一)结合认知科学研究成果，理性看待学生课堂走神现象

学生课堂走神是一种普遍存在的教学现象，我们既不必夸大其严重性，以致庸人自扰；也不能放任自流，使其积重难返。通过引入认知科学的理论成果，我们可以从不同角度分析学生课堂走神的教育影响与形成原因。首先，课堂走神对学生的影响并不是单一的，而是具有两面性。课堂走神作为一种典型的问题行为，一方面对学生的有效学习会造成不良影响，这也是我们必须加以重视的原因；另一方面，走神对于学生的发展并不是百害而无一利的，它作为一种重要的非感官意识体验，弥合了意识流的空隙阶段，对学生的内部思维、情感、意识体验等具有重要的积极意义，因此“课堂走神”既是问题也是一种教育资源。其次，学生课堂走神的原因具有多样性与复杂性。一方面，学生心理诱因与教学环境刺激都可能是学生走神的动因，不可一概而论；另一方面，影响学生走神的各种原因往往不是单独起作用的，而是各因素交互作用。例如环境因素中的教学内容难度、教学策略运用、课堂座次位置和教学持续时间往往是通过影响学生的学习动机、兴趣和效能感来影响其注意资源的分配，进而对学生走神频率产生影响的；心理因素中的学习动机、学业情绪、元认知、工作记忆容量会进一步影响学生的学习兴趣、效能感与自尊感而对其课堂参与度与专注度发挥作用，因此教师应全面理性地看待学生课堂走神的现象。

(二)考虑学生心理发展的共性与个性特征，提升学生的注意力品质

学生的心理诱因影响着学生执行控制系统处理干扰的能力及工作记忆资源的合理分配，是走神形成的内因。基于学生的心理因素对课堂走神的影响，教师可以从以下几个方面进行干预。

首先，适当水平的学习动机是保持学生注意稳定性的关键因素。教师可以通过具体适当的学习目标、明确适度的期望要求、竞争与合作交融的课堂环境、及时恰当的反馈与评价来培养与激发学生的学习动机，提高学生的课堂参与度与专注度。其次，教师要关注学生的情绪状态，避免消极情绪转移学生的注意力，将注意资源分配给内部思维。在课堂教学过程中，情绪低迷的学生往往很容易察觉，他们在眼神、坐姿、表情及课堂参与情况等方面较往常会比较突出，教师要留意观察学生的细微神情及身体姿势，对于情绪低落的学生不能直接批评，而应给予更多的抚慰与鼓励，并在课堂间隙或课后了解学生的困扰，帮助学生走出低潮情绪状态。再次，通过告知学生走神的危害性及进行适当的注意力训练也是优化学生注意力品质、克服学生走神的有效方式。通过言语说服的方式向学生传达课堂走神的可能后果，以引起学生的重视与注意，加强学生的自我监督意识；在课堂教学过程中穿插一定的注意力训练或开展注意力相关的竞赛活动，增强学生自我监控、评价、调节的意识与能力，使其在课堂学习过程中能够自觉集中注意力。最后，针对学生的工作记忆容量差异所引起的注意控制差异，同样可以通过工作记忆的训练方法，例如珠心算训练、音乐训练、工作记忆策略训练等激活与工作记忆相关的脑区，个体的注意和工作记忆都受大脑前额叶皮层和基底核的影响，因而工作记忆的训练也能够增强学生的注意控制，扩展注意广度，降低课堂走神频率。

(三)注意课堂时空结构的潜在影响，保证教学刺激的合理呈现

基于不同的课堂位置和时间阶段，学生课堂走神的情况会有所差异，因此教学设计不仅要考虑教学主体间的互动，也要综合评价课堂时空结构的潜在影响。一方面，在有限的课堂时间内，教学活动的展开要考虑学生的注意力变化曲线[25]。在不同的时间段内应安排刺激程度不同的教学活动，在充分利用学生高效注意的同时降低疲劳与焦虑对学生走神的影响，保证学生注意状态的持续稳定与有效转换。同时，在同一时间内通过联系、整合各个相互关联的主题内容进行教学，帮助学生看到知识间巧妙的联结，进行积极的思维转换与迁移也是降低学生走神频率的有效方式。另一方面，在同一课堂中，考虑到不同位置学生的走神差异，教师要科学设置并定期轮换学生的座次，既要照顾到学生的身高、视力等身体发展情况，也要考虑临近学生之间的互帮互助与合作学习，为学生提供适合自己的最佳学习环境，并保证每位学生都有参与教学活动及与教师互动的优先权，以增强学生的学习动机和效能感，保证学生的课堂专注度。另外，在既定的座次位置下，如何保证每位学生的参与度与专注度也是值得考虑的问题。例如已有研究表明教师通过鼓励学生发言、提问、分享、讨论来促进学生主动参与学习，减少学生“漫无目的地接收”时间可以有效降低大多数学生的走神频率，同样，在授课过程中通过间断性的测试为学生提供阶段学习情况的反馈，以抵制学生可能出现的骄傲自满情绪，也能够降低学生有意走神的频率。

(四)构建基于人本理念的课堂环境，培养学生对走神的自我调控能力

认知科学重视整体人的研究与培养，我们在关注学生课堂走神的问题时，也要把学生看作完整的个体，根据学生身心发展的内在规律分析课堂走神的合理性，允许学生在适当时机“自然地走神”。因此，在降低学生不合时宜的走神的前提下，应发掘恰当时机下学生走神的价值性。一方面，多项研究表明，简单任务中的走神更容易激发学生的创造性思维，往往是在面对最近发展区内的任务时，学生更有挑战的兴趣和动机，也更易遵循创造性思维的四阶段——准备、酝酿、明朗、验证而形成新的问题解决方法，因此教学过程中要适当地“留白”，给学生留出思考的时间，培养学生自主思考与自我管理的能力。另一方面，在基于人本理念的课堂环境中，学生在面对消极情绪状态时不会选择掩饰、逃避或压抑自己，而是通过适当地走神自主“放松”与调节，帮助自己从特定的情绪刺激中得以脱离。当然，如果结合工作记忆训练、元认知训练等方法则能够促进学生以更加理性的方式评价情绪诱发刺激，降低学生的不良情绪体验，以更好地参与课堂学习。