基于腦科學(xué)研究的教育教學(xué)常識(shí)辨析

范立　呂紅日

【摘 要】大腦是教育實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)，從腦功能和腦學(xué)習(xí)的機(jī)制出發(fā)，對(duì)“不讓孩子輸在起跑線上”“學(xué)習(xí)壓力和負(fù)擔(dān)”“睡眠”“有意觀察”“快樂教學(xué)”“有效教學(xué)”等教育教學(xué)常識(shí)可以做出科學(xué)的解釋和判斷，為辨析教育現(xiàn)象提供新的方法和證據(jù)。

【關(guān)鍵詞】教育教學(xué)常識(shí)；大腦；腦科學(xué)

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B 【文章編號(hào)】1005-6009（2018）10-0020-03

【作者簡(jiǎn)介】1.范立，江蘇省無錫市開放大學(xué)（江蘇無錫，214011）講師，碩士；2.呂紅日，江蘇省無錫市教育科學(xué)研究院（江蘇無錫，214001）科研員，南京師范大學(xué)教育學(xué)博士后。

大腦是學(xué)習(xí)的器官，任何學(xué)習(xí)都離不開大腦的直接參與。大腦還是開展教育實(shí)踐活動(dòng)的基礎(chǔ)，理解與“腦活動(dòng)”相關(guān)的教育觀念，設(shè)計(jì)與“腦活動(dòng)”相適宜的教育環(huán)境，實(shí)施與“腦活動(dòng)”相適宜的教學(xué)行為，首先應(yīng)了解大腦的功能，學(xué)習(xí)掌握腦學(xué)習(xí)的一般機(jī)理。缺少腦科學(xué)的支持，教育實(shí)踐難以建立在科學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)一些司空見慣的說法或做法很難做出準(zhǔn)確的判斷。腦科學(xué)的加盟為觀察教育現(xiàn)象提供了新的視角，對(duì)辨析教育教學(xué)常識(shí)，提供了新的方法和證據(jù)。

一、偽命題：不讓孩子輸在起跑線上

當(dāng)前家庭教育“知識(shí)化、技能化、正規(guī)化”的趨向愈發(fā)嚴(yán)重。“學(xué)習(xí)知識(shí)和技能越早越好，學(xué)習(xí)內(nèi)容和種類越多越好”成為家長們的共識(shí)。教育機(jī)構(gòu)瞅準(zhǔn)應(yīng)試教育商機(jī)，打出各種招牌競(jìng)相逐利。其中最具感召力的口號(hào)莫過于“不讓孩子輸在起跑線上”。受此鼓動(dòng)，不少家長即便不清楚兒童學(xué)習(xí)的目標(biāo)和內(nèi)容，也還要迫使孩子在學(xué)業(yè)任務(wù)之外報(bào)名參加各種補(bǔ)習(xí)，似乎補(bǔ)習(xí)越早越好，越多越好。

“不讓孩子輸在起跑線上”是個(gè)站不住腳的偽命題。從腦學(xué)習(xí)的角度分析，即便兒童到了成人時(shí)期，腦細(xì)胞數(shù)量仍繼續(xù)增長，相互連接，形成樹突，樹突的生長伴隨人的一生。大腦內(nèi)部突觸、神經(jīng)元之間的連接會(huì)由于學(xué)習(xí)和經(jīng)驗(yàn)建立新的連接，影響個(gè)體的行為。然而就像樹木需要定期修剪，大腦也會(huì)主動(dòng)選擇清除一些不活躍的細(xì)胞體。隨著練習(xí)停止，原本掌握的技能和知識(shí)會(huì)出現(xiàn)衰退。頻繁使用的大腦回路保持暢通，不用的部分則被修剪或徹底清除，這個(gè)現(xiàn)象就是大腦的修剪?！耙醋?，要么留”，修剪是大腦為了應(yīng)對(duì)新的學(xué)習(xí)而主動(dòng)弱化其他方面的正常反應(yīng)。

二、違反規(guī)律：壓力大、負(fù)擔(dān)重

學(xué)習(xí)壓力大很大程度源于應(yīng)試頻繁和學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)失真。在應(yīng)試教育背景下，多數(shù)學(xué)校的師生拼時(shí)間、拼體力，過早透支孩子的青春。有的學(xué)?！芭懿俸痛蝻垥r(shí)間用來做題”“只要學(xué)不死，就往死里學(xué)”也絕非個(gè)案；“家長主動(dòng)要求周末寒暑假補(bǔ)課”等現(xiàn)象層出不窮。但如果從腦科學(xué)角度判斷，“壓力大、負(fù)擔(dān)重、時(shí)間長”違反教育規(guī)律的本質(zhì)立刻昭然若揭。

正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像掃描顯示，來自大腦感受器區(qū)域的信息只有通過杏仁核才能進(jìn)入海馬體，然后通過海馬體進(jìn)入額葉，信息在這里被加工并儲(chǔ)存進(jìn)入長時(shí)記憶。掃描還證明，如果杏仁核受到壓力，過度刺激會(huì)引起過量的代謝反應(yīng)，通往存儲(chǔ)記憶的通路將會(huì)堵塞，負(fù)責(zé)推理和長時(shí)記憶的代謝活動(dòng)將受影響。換言之，如果邊緣系統(tǒng)尤其是杏仁核受到過度刺激，產(chǎn)生壓力，神經(jīng)代謝活動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)異常，新記憶不能通過杏仁核進(jìn)入記憶存儲(chǔ)和推理中樞。只有當(dāng)處于愉悅舒適、充滿動(dòng)力的狀態(tài)時(shí)，杏仁核才會(huì)受到溫和的內(nèi)在的刺激和提醒，引起適度反應(yīng)，進(jìn)入警覺狀態(tài)，加快信息處理和傳輸，如果學(xué)生不能對(duì)信息進(jìn)行加工和存儲(chǔ)，說明學(xué)生的情緒正處于壓力狀態(tài)。這些證據(jù)說明，在高壓狀態(tài)下，學(xué)習(xí)內(nèi)容不能進(jìn)入腦中樞的信息處理中心。因此，課堂要盡量避免過度刺激杏仁核，保持適中的學(xué)習(xí)難度和挑戰(zhàn)，重視激發(fā)學(xué)生的好奇心和參與度，把杏仁核調(diào)適到理想的活動(dòng)狀態(tài)。此外，大腦需要周期性休息。如果學(xué)習(xí)時(shí)間過長，課程難度過大，突觸神經(jīng)遞質(zhì)處于耗竭狀態(tài)，學(xué)生會(huì)煩躁不安、精神渙散。所以在大腦神經(jīng)遞質(zhì)耗竭、杏仁核產(chǎn)生壓力之前，要及時(shí)讓大腦休息，避免攝入新的信息。

三、幫助記憶的睡眠

隨著樹突的增長和相互連接，記憶得到存儲(chǔ)。神經(jīng)元之間的連接在此時(shí)也在萌發(fā)，不過它的成長需要時(shí)間。大腦需要休息，也需要睡眠，在睡眠過程中，大腦再次聚集大量的神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)，刺激樹突分支的生長。信息存儲(chǔ)到大腦后，只有長時(shí)間連續(xù)的睡眠才能保證記憶的有效性。在這個(gè)過程中，深度睡眠幫助大腦建立和延伸樹突分支，把最新的記憶變?yōu)殚L時(shí)記憶，把當(dāng)天學(xué)習(xí)的知識(shí)從“硬連接”轉(zhuǎn)變?yōu)殚L久記憶。樹突越多，與細(xì)胞的連接越多，大腦識(shí)別新經(jīng)驗(yàn)與以往經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)程度的能力就越強(qiáng)。

睡眠期間的生長激素異?；钴S，此時(shí)新的樹突分支激活了神經(jīng)營養(yǎng)因子。當(dāng)睡眠時(shí)間在第六至第八個(gè)小時(shí)的時(shí)候，體內(nèi)分泌的神經(jīng)遞質(zhì)血清素加速樹突分支的進(jìn)程。睡眠有助于大腦將新的知識(shí)“黏合”進(jìn)記憶。睡眠的相關(guān)研究證明：在清醒狀態(tài)下復(fù)習(xí)知識(shí)比臨睡前復(fù)習(xí)效果好。因此，學(xué)生應(yīng)該認(rèn)真復(fù)習(xí)，在睡意來臨前即入睡，這樣記憶的效果比困乏時(shí)仍繼續(xù)學(xué)習(xí)的效果要好很多。

如果剝奪了睡眠時(shí)間，即便彌補(bǔ)，新的學(xué)習(xí)表現(xiàn)仍差強(qiáng)人意。有研究表明：學(xué)業(yè)成績(jī)落后學(xué)生的睡眠時(shí)間普遍比優(yōu)等生少25分鐘，上床睡覺的時(shí)間平均推遲40分鐘。睡眠少于7小時(shí)的青少年即使延長白天的睡眠時(shí)間，也會(huì)伴隨情緒低落以及其他的行為問題。

四、培養(yǎng)有意觀察

對(duì)觀察記錄做出合理的解釋需要調(diào)動(dòng)大腦額葉的執(zhí)行功能，包括抽象思考、排序、判斷等技能。就大腦功能和結(jié)構(gòu)而言，學(xué)生最初注意到的只是一種表象，還無法真正理解，也無法在記憶中生根。一旦學(xué)生掌握了觀察技能，構(gòu)建起識(shí)別模型，形成洞察力，記憶回路收到更多刺激，產(chǎn)生更多的連接，大腦就會(huì)處于高度的認(rèn)知水平。最后，生長出新的樹突枝杈，將新信息傳遞到長時(shí)記憶區(qū)域。教師應(yīng)該提供體驗(yàn)機(jī)會(huì)，創(chuàng)設(shè)感知環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生自信心，掌握觀察的技巧，有效支配自己的觀察力。

例如，最初可以安排有關(guān)人員闖進(jìn)課堂，做一些怪異的動(dòng)作后離開。教師要求學(xué)生回憶、寫下或者口述闖入者的行為特點(diǎn)。先不要提醒，讓學(xué)生據(jù)實(shí)描述。隨后進(jìn)一步追問，提示一點(diǎn)信息，學(xué)生回憶更多的細(xì)節(jié)后，慢慢練習(xí)自我提問的技巧。經(jīng)過若干次的觀察練習(xí)，再使用別的訓(xùn)練方法，比如放幻燈片、閱讀某個(gè)篇章、看電影等。先不給任何提醒，要求學(xué)生再現(xiàn)情境，記錄下觀察的結(jié)果，再提示若干細(xì)節(jié)，學(xué)生再完善觀察記錄，最后學(xué)生對(duì)自己的判斷結(jié)論做出解釋。經(jīng)過反復(fù)練習(xí)，學(xué)生會(huì)逐漸形成問題清單，提高觀察的技能，增加感覺輸入的數(shù)量和質(zhì)量，提高感知的準(zhǔn)確性。

五、理想的教學(xué)方式：快樂教學(xué)

課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容過多，難度過大，教學(xué)枯燥乏味，必然造成學(xué)習(xí)的壓力，焦慮、煩躁堵塞大腦神經(jīng)元的傳遞、突觸的連接以及樹突的生長。在焦慮狀態(tài)下，學(xué)習(xí)難以發(fā)生，學(xué)習(xí)質(zhì)量將大打折扣。

通過神經(jīng)影像可以觀察到，處于積極情感狀態(tài)的杏仁核受到適中的刺激，新陳代謝表現(xiàn)正常，學(xué)生的注意力更為集中，記憶力進(jìn)一步增強(qiáng)，讀寫能力和判斷能力有一定程度的提高，解決問題時(shí)思維善于變通，萌生更多的創(chuàng)新想法。經(jīng)過杏仁核和海馬體區(qū)域的信息會(huì)被賦予情感的意義，帶有積極情緒連接的信息被有效地保留下來。教師要營造快樂舒適的教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提供積極的情感體驗(yàn)，同時(shí)促使學(xué)生大腦產(chǎn)生積極反應(yīng)，保持工作效率和行為效果，這才是理想的教學(xué)方式。

六、有效教學(xué)的基本特征

信息經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)感覺器官進(jìn)入大腦，學(xué)習(xí)才會(huì)發(fā)生。信息先被特定的感覺接收器編碼，隨著身體或皮膚的神經(jīng)流動(dòng)到脊髓，通過網(wǎng)狀激活系統(tǒng)到達(dá)大腦的特定區(qū)域。運(yùn)行順利，信息會(huì)被帶到大腦的邊緣區(qū)域，先進(jìn)入海馬體，再送到前額葉存儲(chǔ)區(qū)域、聯(lián)合區(qū)域以及加工區(qū)域，之前存儲(chǔ)在這里的潛在記憶隨之激活。被激活的記憶只要傳回到海馬體區(qū)和顳葉的臨近區(qū)域，就與信息形成關(guān)聯(lián)記憶。

學(xué)習(xí)是增強(qiáng)神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的聯(lián)系。大腦在新的學(xué)習(xí)材料和習(xí)得的材料之間建立起聯(lián)系，將新材料納入先前的圖式系統(tǒng)。增加圖式的數(shù)量，以供學(xué)生使用、辨別和交流，這是教學(xué)的全部意義。有效教學(xué)的目標(biāo)就是建立更多、更強(qiáng)大的神經(jīng)回路，為學(xué)生提供多種選擇途徑，將新知識(shí)輸入存儲(chǔ)器，一有需要就能有效地提取出來。

從腦記憶的視角判斷，有效教學(xué)至少應(yīng)該具備四個(gè)基本特征：第一，教學(xué)方式多樣，知識(shí)信息對(duì)感官實(shí)施多重刺激，學(xué)生在需要的時(shí)候可以獲得更多連接；第二，教學(xué)有動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)，增強(qiáng)學(xué)生體驗(yàn)，調(diào)動(dòng)多種感官參與學(xué)習(xí)；第三，教材的公共知識(shí)需要轉(zhuǎn)化，教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生經(jīng)歷發(fā)生關(guān)聯(lián)；第四，學(xué)習(xí)更少地依賴知識(shí)記憶，教學(xué)重點(diǎn)幫助學(xué)生掌握信息存儲(chǔ)、檢索方法，優(yōu)化記憶結(jié)構(gòu)。

七、迎接腦科學(xué)研究的挑戰(zhàn)

20世紀(jì)60年代，以大腦生理學(xué)、大腦解剖學(xué)等神經(jīng)科學(xué)為代表的腦科學(xué)研究興起，借助侵襲性方法（解剖、電刺激）和腦電波來對(duì)動(dòng)物進(jìn)行研究并做出描述。20世紀(jì)70年代，“基于腦的課堂研究”出現(xiàn)，基于人類大腦結(jié)構(gòu)與功能的“學(xué)習(xí)科學(xué)”快速形成，標(biāo)志著腦科學(xué)向“腦教育學(xué)”的轉(zhuǎn)變。到了20世紀(jì)90年代，腦科學(xué)研究借助技術(shù)開始實(shí)證性地闡明教育現(xiàn)象，認(rèn)知腦科學(xué)取得的重大進(jìn)展實(shí)現(xiàn)了認(rèn)知科學(xué)與技術(shù)學(xué)的融通。以腦成像技術(shù)為代表，不僅可以觀察腦的形態(tài)，還可以從外部觀察人腦處理信息的情況。學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)和解決問題時(shí)，通過腦成像技術(shù)就可以確定人腦的哪個(gè)部位發(fā)揮了怎樣的功能。近年來，以歐美為中心的“腦科學(xué)與教育”研究開始倡導(dǎo)面向一線中小學(xué)教師提供更具體、更直接的“教育腦科學(xué)”。當(dāng)前，“教育神經(jīng)科學(xué)研究”正在國際教育界流行，一線教師和中小學(xué)研究者應(yīng)當(dāng)重視這股教育潮流，主動(dòng)了解和學(xué)習(xí)從“腦科學(xué)”到“為兒童教育”的新興科學(xué)，重點(diǎn)關(guān)注基于腦科學(xué)的學(xué)習(xí)研究和教學(xué)研究。

雖然，我國基礎(chǔ)教育還未達(dá)到基于腦科學(xué)的成果倡導(dǎo)課程與教學(xué)的時(shí)機(jī)，在“腦科學(xué)”和“社會(huì)文化”兩種教育維度之間構(gòu)建橋梁還需時(shí)日。但相信，基于腦科學(xué)研究的教學(xué)變革必然會(huì)在不遠(yuǎn)的將來對(duì)基于經(jīng)驗(yàn)的教育判斷和傳統(tǒng)教師課堂教學(xué)行為發(fā)出挑戰(zhàn)。