神经递质多巴胺工作原理的教育意蕴

黄美娟 姜宝腾

多巴胺是一种神经递质，这个网络热词在传播过程中被等同于快乐因子，而获得了广泛关注，“多巴胺穿搭”“多巴胺景区”“多巴胺饮食”“多巴胺休闲”等成为人们的日常用语。“多巴胺”的“胺”字经常被误读为ān，其实正确读音是àn。多巴胺在网络上很热，但在教育中较冷。网络上有大量介绍多巴胺与人学习、情绪和认知的关系。但我们用“多巴胺+教育”“多巴胺+教学”在学术期刊网站上分别搜索时，仅有四五篇相关文章。这种情况与多巴胺这一神经递质的重要性和教育价值不相匹配。多巴胺的神经机制是动物和人类学习的根本机制，其“奖赏预测误差”是学习领域的重要原理。教育领域需要思考多巴胺与教育教学在神经机制方面的联结，以期促进教师对教育教学和学生学习的深度理解。

初识神经递质多巴胺

神经递质就是神经系统中用来传递信息、担任信使的物质，我们可以将其想象成神经系统中传递信息的邮递员或信号兵。现在已知的神经递质有30多种，其中多巴胺、血清素、去甲肾上腺素、乙酰胆碱、谷氨酸、GABA、内啡肽等是大众较为熟悉的神经递质，它们通过彼此配比或相互抑制，共同促进神经系统的正常工作。网络上经常误认为神经递质就是激素，其实大部分神经递质都不是激素。神经递质多是有机小分子，通过神经细胞的突触前膜释放作用于突触后膜，为单向传递，作用迅速，作用范围小，作用后即失活；激素多是蛋白质类，能够随体液运行，无定向运作，经过靶细胞时才起作用，作用范围大，持续时间长。

科学界对多巴胺这一物质的认识也是逐步加深的。多巴胺属于化学物质儿茶酚胺类化合物的一种，是人脑中普遍存在的一种神经递质。早在1910年就有科学家在实验室合成了多巴胺。1957年，凯瑟琳·蒙塔古（Kathleen Montagu）在人脑中发现了多巴胺。之后，瑞典的阿尔维德·卡尔森（Arvid Carlsson）等人发现多巴胺不仅是去甲肾上腺素等其他神经递质的前体，也是独立的神经递质；多巴胺在脑中的含量高于去甲肾上腺素，尤其集中在控制人体运动机能的脑部基底核处。沃尔弗拉姆·舒尔茨（Wolfram Schultz）、彼得·达扬（Peter Dayan）和雷·多兰（Ray Dolan）三位科学家提出并论证了多巴胺“奖励预测误差”的功能，揭示了多巴胺的神经工作机制，于2017年共同获得了欧洲大脑科学奖。还有研究发现：去甲肾上腺素有助于人们集中注意力，而多巴胺是去甲肾上腺素的原料，多巴胺的存在有助于提高人们的记忆力及专注力。

教育情景中的多巴胺工作机制

多巴胺的分泌位置与发挥作用的位置不同。多巴胺主要的分泌部位是人类中脑的黑质和腹侧被盖区。多巴胺的神经投射路线对其功能发挥有重要影响。在黑质部位分泌的多巴胺主要投射到同为基底核组成部分的纹状体，形成“黑质纹状体通路”；在纹状体里的多巴胺主要参与动作协调、动作控制。如果黑质部分发生病变，其投射到纹状体的多巴胺就会减少或枯竭，人的动作就可能出现震颤抖动等现象，严重的会发展成帕金森综合征。腹侧被盖区分泌的多巴胺最远投射到前额叶区域，形成“中脑额叶通路”；额叶是人高级心理机能的核心区域，在额叶区域的多巴胺主要参与计划决策、行动选择、自我控制等心理功能。腹侧被盖区分泌的多巴胺还有一部分投射到边缘系统，形成了“中脑边缘系统通路”；在该神经通路中的多巴胺与人的情绪有很大关系。比如学生头脑中存在阅读一本书还是看视频的矛盾念头时，实际上是在前额叶中做权衡决策，最终会执行哪一个，取决于中脑边缘系统神经通路的“开关”作用，准许其对哪一个决策释放多巴胺，形成执行某个观念的意向压力和行动动机。

多巴胺现在已经被引申为快乐因子，但其工作机制没这么简单，相关研究证明：多巴胺的大量分泌不能给动物和人直接带来快乐。多巴胺更多的是一种增强动机的神经递质，生成“欲望”“愿望”“我想”“我要”等意向压力。彼得·达扬等科学家把这一现象称为“奖励预测误差”：多巴胺并不产生快乐，而是对奖励行为产生的快乐进行预期判断；满足感不是来自奖励的绝对值，而是来自奖赏的意外感。我们可以将其引申到教育教学中，比如一名在课堂上很少回答问题的学生，这次主动回答了一个比较有难度的问题，同学们用目光表达了钦佩，教师温和及时地表扬了他。在此过程中，他脑内的多巴胺会快速上升，体验到丰富的情绪情感，充分激活多巴胺的中脑边缘系统通路。这种身心经历和情绪感受会被记录。当再次出现类似的情景时，强烈地举手回答这个问题的欲望和对教师表扬的期待伴随着他脑内多巴胺的强烈释放。如果他正确回答了这个问题并受到了表扬，则会继续期待下次的表现。如果这次回答了这个问题，但由于教师没有表扬和及时反馈，下次再遇到类似情景时多巴胺的分泌就会减少，就没有举手回答问题的意愿了；如果这次回答不正确，教师采用多元化评价肯定了学生的课堂表现，这对学生的奖赏预期来说也是一种惊喜，也会促进多巴胺的分泌。我们需要注意：奖赏学习不是单纯指表扬或奖励，适当的惩罚和批评也有激发学习动机的作用。可见，多巴胺的工作机制对教育教学情景有很强的解释能力。

多巴胺与内啡肽

多巴胺的成瘾机制有着有害和有利的双面性。多巴胺的“奖励预测误差”功能中就蕴含着成瘾的可能。网络上对多巴胺功能诟病最多的是它的成瘾机制，有“多巴胺使人坠落，内啡肽使人升华”“拒绝多巴胺，迎接内啡肽”等说法。此说法源于对经典实验“小白鼠为了获得对脑的电刺激而按压杠杆力竭而死”的误读。其实多巴胺就是一种推动强化学习的神经递质，在人类的演化过程中扮演了极为重要的角色。教育工作者和家长，以及心智成熟的学生都应该明白多巴胺的工作机制，才能在娱乐和学习之间达成平衡，对某种健康的兴趣或爱好一定程度“成瘾”，从而积极探索，形成学习的意义感和胜任感。

在教育教学中，多巴胺和内啡肽可以充分统一，而不用二择一。内啡肽从字面上可以理解为“身体内生的吗啡样的肽类物质”。它可以被看作是内生的止疼药，是对身体付出的补偿机制，最显著的情况出现在有氧运动之后肌肉酸疼。此时脑垂体分泌的内啡肽一方面作用于大脑中感知疼痛感的部位，一方面进入身体，阻止神经细胞生产痛觉传递P物质（Substance P）来减痛，使人产生舒畅放松等愉悦感。在此过程中，还会伴随产生一种能保护和促进记忆的神经营养因子，使学生头脑清晰。内啡肽在脑中起作用的更深层次原理是其解除了抑制多巴胺发挥作用的神经递质GABA，激活了多巴胺的工作机制，从此角度看，多巴胺和内啡肽是可以和谐共处的。一个心智成熟的學生或者成人，可以主动追求内啡肽式的学习和生活状态，但教育情景中，我们却不能持有“多巴胺是低级的，内啡肽是高级的”刻板印象，以延迟满足、意志力忍耐后的内啡肽式的状态要求学生，忽视了应该以多巴胺的愿望期待和强化学习的功能机制为媒介，创造教育情景让学生将当下学习的获得感和延迟满足的愉悦感结合起来，在其中实现学习的心流体验。

多巴胺工作原理的教育应用

教育教学要激发学生的成长和学习期待。在学习层面多巴胺作用的闭环是：学生在教育教学情景中有过积极体验→对下次的学习充满期待→多巴胺释放形成行动压力→新一次学习过程中有新兴奋→对下次的学习继续充满期待→形成习惯，以及行为自动化→学习的动机由外部转向内部→良好的自我效能感→心流体验。多巴胺三条神经通路中的中脑边缘系统通路启示教师要注意激发学生的积极情绪情感体验，“知之者不如好之者，好之者不如乐之者”。多巴胺的“奖励预测误差”和“奖赏显著性”工作机制都启发教师要将激发学生的学习期待作为重要的动机原则，这与加涅的“九五矩阵”教学法中第一步“引起学生兴趣”、奥苏贝尔的“先行组织者”等具体教学策略相契合。在学生教育中，“亲其师”才能期待教师更多的教诲，才能“信其道”；在教学中，教师通过自身魅力呈现学科之美，实现了学生课前有期冀、课中有惊奇、课后有回味，打造师生双向奔赴的理想教育。

主动性是学生学习和成长的首要原因。千百年来，中外教育教学经验都强调主动性学习的重要性，但其结论是从经验总结或理论思辨中来，缺乏实验证明。现阶段，认知神经科学家已经找到了主动学习起作用的证据，并阐明了多巴胺发挥作用的效果机制。认知神经科学家通过研究发现：用惩罚、电击等被动方式学会走迷宫的小白鼠无法完成轻度变动的迷宫任务；主动探索学会走迷宫的小白鼠顺利完成了变动后的迷宫任务，实现了学习结果的良好迁移。科学家也在人类身上验证了这个结论：伦敦市十几年以上的公交车司机大脑中的海马体等与空间记忆相关的人脑部位同正常人没有区别；伦敦市的资深出租车司机需要主动记忆大量道路信息，并根据实时路况做出最优规划，他们的海马体等与空间记忆相关的人脑部位有显著性增大或明显激活。新近的神经递质研究发现：人在被动产生更多的多巴胺后，其认知任务的成绩与对照组没有显著差异；人在主动活动中产生多巴胺后参与认知任务的测试，其成绩有显著提高。相关研究证明了学生学习的主动性是教育教学起效果的核心因素，是学生在脑中建立神经通路的引导性力量，教育教学必须围绕激发学生的成长和学习的主动性来设计和实施。

教师对灌输式教学的危害要心生警惕。在一线教育教学中，灌输式教学常被误解为接受式教学。其实两者不能等同。灌输式教学是将学生视为可以填满的容器，通过机械训练、大量刷题等方式，推动学生通过相关考试。在灌输式教学中，学生的主动性是缺失的。接受式教学法是奥苏贝尔进行了深入论证的教学方法，主要与发现式教学法相对。接受式与发现式教学法的区别主要在于学生学习方式的不同：接受学习是将学生要学习的概念、原理等内容以结论的方式呈现在学生面前，教师传授，学生接受；发现式学习是指在创造的教育情景中，学生需要通过独立思考、实践操作、探索发现来获得相关的概念、公式和原理等。接受式教学，可能是呆板灌输式的，也可能是有意义的学习。灌输教学与题海战术教出的学生，面对中低难度的试题时，较好的成绩适当补偿了其辛苦付出；面对高难度的体现综合素质和学科核心素养的试题时，辛苦学习的付出感和劳而无功的失败感容易抑制多巴胺的分泌，导致对学习本身缺乏兴奋度，最终走上了厌学的道路。长年累月灌输式教学会使学生高级认知功能缺乏激发和训练，可能会对中脑额叶神经通路造成负性影响，也会导致多巴胺分泌紊乱。

多巴胺分泌紊乱与以下问题有关：青少年补偿性成瘾，迷恋短视频、电子游戏等；学生的学习没有主动性和兴趣，学习意愿匮乏，学习成就感不高，导致空心感和无意义感，引发心理和精神疾病，部分学生可能会出现自伤、自毁等严重心理问题。教育工作者要有根据认知神经科学的研究成果来变革教育、因材施教的意识和能力。

多巴胺的工作机制研究为探究类学习策略奠定了理论基础。在当下的教育实践中，单向传递式的教学模式依然大行其道，我们对探究式、项目学习式、情景式、操作实践式等启发互动型的教学模式仍然不够重视。在学习活动中，多巴胺的分泌由对每一次预测和期待的显著性检验来驱动。这个过程中，学生主动生成知识学习中的各种预测以及奖赏期待非常重要，只有这样才能形成主动学习和思考的闭环，才可能有学习的心流体验。

随着网络媒体对多巴胺、内啡肽等神经递质的普及，多巴胺从生僻的专业术语成了人们的日常用语，但很多宣传和普及的信息并不准确。对多巴胺作用于学习的工作机制研究，我们既需要避免把复杂的教育教学陷于神经物质还原论的泥淖中，又需要把其在教育教學中的作用原理解释清楚，并内化为教师日常教育教学的科学观念。

【本文系山东省青岛市“十四五”规划一般课题“脑科学导向的中小学教育策略的实践研究”（课题编号：QJK2021C208）研究成果之一】