腦科學(xué)與創(chuàng)造力培養(yǎng)

/ 陜西師范大學(xué)現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)教育部重點實驗室主任

創(chuàng)新思維能力是人腦學(xué)習(xí)能力和思維能力的集中體現(xiàn)，也是我們教育的核心目標(biāo)。我國學(xué)生知識儲備相對扎實，但創(chuàng)新能力相對不足的現(xiàn)狀成為教育飽受詬病的重要原因。創(chuàng)新不是簡單的發(fā)散思維；打破思維定式，更不是腦筋急轉(zhuǎn)彎。它需要扎實、深刻和有機(jī)聯(lián)系的知識體系，需要強(qiáng)大的大腦基礎(chǔ)認(rèn)知能力，還需要持久的創(chuàng)新動機(jī)和勇氣。胡衛(wèi)平教授的文章從腦科學(xué)的角度對創(chuàng)新能力的構(gòu)成進(jìn)行了深入的分析，并在這些理論基礎(chǔ)的指導(dǎo)下開展有益的創(chuàng)新教育實驗，其研究成果為我們開展創(chuàng)新教育提供了很好的啟示。

——欄目主持人薛貴（北京師范大學(xué)教授，985首席科學(xué)家）

創(chuàng)造力作為21世紀(jì)人才必備的核心素養(yǎng)，是推動民族進(jìn)步和社會發(fā)展的不竭動力。創(chuàng)造力的培養(yǎng)需要營造創(chuàng)造性的環(huán)境，開發(fā)創(chuàng)造性的課程，實施創(chuàng)造性的教學(xué)。那么，怎樣的教學(xué)才能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力？截至目前，腦科學(xué)的研究成果可以為我們提供如下啟示。

激發(fā)內(nèi)在動機(jī)

研究發(fā)現(xiàn)，動機(jī)會影響多巴胺神經(jīng)通路相關(guān)的紋狀體和前扣帶回等與基本認(rèn)知過程相關(guān)的腦區(qū)，這些腦結(jié)構(gòu)與個體注意抑制能力、注意模式、工作記憶，以及概念表征距離等都存在密切的相關(guān)性。動機(jī)通過以上相關(guān)腦區(qū)影響個體信息處理的有效性，從而顯著影響個體的創(chuàng)造性。提出創(chuàng)造性的問題是創(chuàng)造力的主要表現(xiàn)，正性情緒狀態(tài)能夠提高學(xué)生創(chuàng)造性問題提出能力，尤其表現(xiàn)在學(xué)生提出創(chuàng)造性問題的數(shù)量及類別上，而恐懼和避免負(fù)性評價對創(chuàng)造性問題提出能力有著顯著的抑制作用。憤怒情緒下個體顳中回、顳上回的激活會減少，這阻礙了信息處理的速度，以及對相關(guān)記憶的提取和知識的加工，并且影響了對無關(guān)信息的抑制，不利于創(chuàng)造性評價。新穎性是創(chuàng)造力的主要特征，消極情緒狀態(tài)顯著地阻礙了個體的圖像新穎性和文字新穎性加工活動，從而阻礙創(chuàng)造力的發(fā)展。因此，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，設(shè)置適當(dāng)?shù)膯栴}情境，激發(fā)學(xué)生的內(nèi)在學(xué)習(xí)動機(jī)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的求知欲，保持積極的學(xué)習(xí)情感與態(tài)度。要避免負(fù)性評價，因為這容易使學(xué)生產(chǎn)生負(fù)性情緒，特別是恐懼情緒?，F(xiàn)在大部分學(xué)校實施月考并且排名，這種做法不利于教師的創(chuàng)造性教學(xué)，更不利于學(xué)生創(chuàng)造力的發(fā)展。

產(chǎn)生認(rèn)知沖突

學(xué)生認(rèn)知沖突可以激發(fā)強(qiáng)烈的求知欲，能夠幫助調(diào)動學(xué)生對問題積極主動地思考。研究表明，相比普通圖片，個體對新穎圖形的加工能夠誘發(fā)更大的右腦頂區(qū)腦電波波幅，這反映了圖像中的新穎性信息所誘發(fā)的認(rèn)知沖突能夠促使個體對新穎圖像進(jìn)行更深入的記憶編碼與加工，有助于學(xué)生積極地認(rèn)知投入，并促進(jìn)學(xué)生科學(xué)概念的習(xí)得、新穎問題的提出以及創(chuàng)造性答案的生成。因此，教師可以設(shè)計一些能夠使學(xué)生產(chǎn)生認(rèn)知沖突的“兩難情境”，或看似與現(xiàn)實生活和已有經(jīng)驗相互矛盾的情境，以此激發(fā)學(xué)生的參與欲望，啟發(fā)學(xué)生積極思維，引導(dǎo)學(xué)生在探究問題的過程中領(lǐng)悟方法、學(xué)會知識，發(fā)展能力。

促進(jìn)自主建構(gòu)

在創(chuàng)造性問題的解決過程中，學(xué)生積極主動的自主建構(gòu)過程尤為重要。自主建構(gòu)包括認(rèn)知建構(gòu)和社會建構(gòu)。認(rèn)知建構(gòu)需要學(xué)生將已有知識經(jīng)驗和當(dāng)前問題主動聯(lián)系起來，以尋找創(chuàng)造性的解決方案。研究表明，具有良好知識經(jīng)驗建構(gòu)的個體創(chuàng)造力更高。如相比非音樂家，具有深厚音樂知識及作曲經(jīng)驗的音樂家在發(fā)散性思維過程中有更大的雙側(cè)額葉激活。社會建構(gòu)強(qiáng)調(diào)教師和學(xué)生之間的行為互動、情感互動、思維互動。研究表明，互動可以促進(jìn)團(tuán)隊創(chuàng)造性觀點產(chǎn)生，且前額葉和顳頂聯(lián)合區(qū)的腦間同步性與團(tuán)隊的合作行為、團(tuán)隊創(chuàng)造性呈正相關(guān)。教學(xué)中要重視互動與合作，促使學(xué)生在學(xué)習(xí)新的知識和解決問題中，聯(lián)系已有知識與經(jīng)驗，形成合理的知識結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造性地提出問題和解決問題。

重視反思評價

在得到一個初步的創(chuàng)造性問題解決方案之后，積極的反思評價能夠幫助學(xué)生對所提出的創(chuàng)造性方案進(jìn)行驗證和優(yōu)化。在驗證和優(yōu)化過程中，高認(rèn)知控制有利于個體有目的地、系統(tǒng)地分析信息，促進(jìn)新穎觀點的適用性評價。腦成像研究也證明，個體在完成創(chuàng)造性評價任務(wù)時顯著激活了負(fù)責(zé)認(rèn)知控制的執(zhí)行控制網(wǎng)絡(luò)，包括背外側(cè)前額葉和背側(cè)扣帶回。因此，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)對象、學(xué)習(xí)過程、思維方式、所學(xué)知識和方法等進(jìn)行積極地總結(jié)、反思和評價。

注重應(yīng)用遷移

學(xué)生需要使用一些策略來幫助自己產(chǎn)生創(chuàng)造性的答案，而應(yīng)用遷移就是非常有效的一種創(chuàng)造性思維的方法。研究表明，頓悟的形成與原型啟發(fā)及關(guān)鍵信息的利用緊密相關(guān)，其過程激活了與認(rèn)知控制及語義信息的創(chuàng)造性整合相關(guān)的額葉、顳葉、扣帶前回，以及與新異而有效聯(lián)系形成相關(guān)的海馬在內(nèi)的廣泛腦區(qū)。頓悟是創(chuàng)造性問題解決的關(guān)鍵階段，合理的遷移有利于頓悟問題的解決。教學(xué)過程要積極地引導(dǎo)學(xué)生將所學(xué)的知識方法遷移到真實情境和其他領(lǐng)域中去，將學(xué)習(xí)中形成的行為規(guī)范與價值觀遷移到日常生活中去，提高學(xué)生應(yīng)用遷移的能力。

強(qiáng)調(diào)全腦發(fā)展

從大腦結(jié)構(gòu)角度分析，長久以來“左腦負(fù)責(zé)邏輯思維，右腦則負(fù)責(zé)創(chuàng)造性思維”的觀念深入人心。但事實真的是這樣嗎？當(dāng)前的創(chuàng)造力的腦神經(jīng)科學(xué)研究結(jié)果打破了“右腦是創(chuàng)造力的源泉”這一神話。多項國內(nèi)外研究檢驗了個體在完成常見創(chuàng)造力任務(wù)（如頓悟、發(fā)散性思維、遠(yuǎn)距離聯(lián)想、言語創(chuàng)造性和圖畫創(chuàng)造性）時的大腦激活狀態(tài)，結(jié)果表明，個體在完成這些任務(wù)時，主要激活前額葉、頂葉、顳葉及前扣帶回；根據(jù)創(chuàng)造力任務(wù)的不同，視覺皮層、海馬、胼胝體等其他腦區(qū)在不同任務(wù)中也有不同程度的激活，并且涉及多個腦網(wǎng)絡(luò)之間的合作。例如，當(dāng)個體完成最經(jīng)典的創(chuàng)造力任務(wù)——多用途任務(wù)時，如說出常見物體（如空紙盒）有趣又新穎的用途時，他們大腦里兩個非常重要的腦網(wǎng)絡(luò)——默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)之間的功能連接會增強(qiáng)。默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)有利于從長時記憶里提取潛在的有用信息來產(chǎn)生候選觀點，而控制網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常被用來評價候選觀點的有效性，并修正它們以滿足任務(wù)具體目標(biāo)的限制。不僅如此，在不進(jìn)行創(chuàng)造力任務(wù)的靜息狀態(tài)時，掃描個體的大腦成像會發(fā)現(xiàn)，高發(fā)散思維個體默認(rèn)網(wǎng)絡(luò)與左側(cè)前額葉耦合的程度也顯著高于低發(fā)散思維個體。

可見，在創(chuàng)造力產(chǎn)生的神經(jīng)機(jī)制上，創(chuàng)造力任務(wù)的完成并不依賴于某一單側(cè)腦區(qū)，而是大腦多個區(qū)域之間的同時激活與合作。這些結(jié)果可能是由于創(chuàng)造力是一種高級思維能力，是一種復(fù)雜的思維加工過程，它的產(chǎn)生涉及多個腦區(qū)負(fù)責(zé)的多種認(rèn)知能力及思維過程的共同參與，如工作記憶、認(rèn)知控制、發(fā)散思維和聚合思維等。因此，應(yīng)注重多種認(rèn)知能力的培養(yǎng)，同時促進(jìn)左右腦的發(fā)展，而非執(zhí)著地“開發(fā)右腦”。

基于腦科學(xué)研究、行為學(xué)研究和教育實驗研究，我們提出了教學(xué)中需要遵循的動機(jī)激發(fā)、認(rèn)知沖突、自主建構(gòu)、自主監(jiān)控、應(yīng)用遷移五大基本原理，構(gòu)成了思維型教學(xué)理論的核心內(nèi)容，并基于“全腦發(fā)展”的理念開發(fā)了一套提升學(xué)生創(chuàng)新素質(zhì)的課程——“學(xué)思維”綜合活動課程。這套課程涉及了從幼兒園中班到八年級的兒童青少年，涵蓋涉及形象思維、抽象思維、創(chuàng)造性思維和綜合思維等20種思維方法和語文、數(shù)學(xué)、科學(xué)、社會、藝術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，由易到難，由淺入深，由形象到抽象，由日常問題到不同學(xué)科領(lǐng)域延伸，系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)。實驗表明，經(jīng)過一年“學(xué)思維”綜合活動課程的教學(xué)，與對照組相比，實驗組學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)策略、思維能力、創(chuàng)造力、創(chuàng)造性人格等均有顯著的提升，不僅在創(chuàng)造力任務(wù)的行為表現(xiàn)上更好，而且他們的大腦功能也有了明顯改善。神經(jīng)機(jī)制可塑性上，實驗組兒童在進(jìn)行頓悟問題解決時，事件相關(guān)電位中N300-500成分的平均波幅顯著小于控制組。這表明“學(xué)思維”綜合活動課程使得兒童對認(rèn)知沖突的覺察自動化程度顯著提高，從而促進(jìn)頓悟問題的解決。并且，實驗組兒童比控制組兒童在頂區(qū)出現(xiàn)了更強(qiáng)的低頻alpha波同步化，在右側(cè)中央頂區(qū)出現(xiàn)更強(qiáng)的高頻alpha波同步化。這表明“學(xué)思維”綜合活動課程使得兒童在發(fā)散思維任務(wù)中，增強(qiáng)集中了更多內(nèi)部注意資源進(jìn)行高效記憶搜索的能力，以及抑制無關(guān)信息干擾的能力，從而產(chǎn)生更多創(chuàng)造性的觀點。

教育實質(zhì)上就是在建構(gòu)人的腦，正確地認(rèn)識腦發(fā)展的規(guī)律，才能實施科學(xué)的教學(xué)。當(dāng)前的腦科學(xué)研究結(jié)果為兒童青少年創(chuàng)造力的培養(yǎng)提供了多樣化的方法，基于腦科學(xué)研究成果推進(jìn)教學(xué)改革，培養(yǎng)創(chuàng)新人才的時代已經(jīng)到來。