淺談教育神經(jīng)科學(xué)研究成果對(duì)高中教學(xué)的啟示

陳春英

摘 要：自上世紀(jì)90年代以來，有關(guān)人腦的研究成果迅速增長(zhǎng)。隨后腦科學(xué)的研究者和教育實(shí)踐者聯(lián)合起來，建立了教育神經(jīng)科學(xué)。教育神經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)情緒與學(xué)習(xí)效果、重復(fù)提取與學(xué)習(xí)中的記憶保持、神經(jīng)可塑性與智力提升之間有著密切聯(lián)系，筆者認(rèn)為這些發(fā)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)今的高中教學(xué)有著極大的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：教育神經(jīng)科學(xué)研究成果 高中教學(xué)

中圖分類號(hào)：G630 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）07-0-01

隨著科學(xué)和技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類進(jìn)入了“知識(shí)爆炸”的時(shí)代，也使教育面臨重大而深刻的變革。全民學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)已經(jīng)到來。當(dāng)今的學(xué)生即21世紀(jì)的未來公民，要想在這樣的時(shí)代中取得成功，需要教育工作者給他們提供更高質(zhì)量、更有效的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)來全面提升學(xué)習(xí)技能。因此自工業(yè)革命以來的“專家創(chuàng)造知識(shí)、教師傳遞知識(shí)、學(xué)生儲(chǔ)存知識(shí)”的傳統(tǒng)的教學(xué)模式亟待突破。教師作為最終的“人腦變革者”，急需找到一種貼合學(xué)生學(xué)習(xí)過程的科學(xué)教育范式，促進(jìn)學(xué)生的高效學(xué)習(xí)。教育神經(jīng)科學(xué)正是在這樣一個(gè)腦與認(rèn)知科學(xué)備受重視、神經(jīng)科學(xué)研究方法飛速發(fā)展的時(shí)期應(yīng)運(yùn)而生。教育神經(jīng)科學(xué)的一些研究成果和發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被世界各地的教師應(yīng)用于當(dāng)前的教學(xué)來改進(jìn)其課堂教學(xué)策略。在我國(guó)，全國(guó)教育科學(xué) “十一五”規(guī)劃課題指南，就已把“基于腦科學(xué)的教與學(xué)效能研究” 確立為教育方向之一。

一、教育神經(jīng)科學(xué)的興起及其發(fā)展

教育神經(jīng)科學(xué)是將心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和教育學(xué)三門學(xué)科綜合起來而創(chuàng)建的一門新興學(xué)科。這門學(xué)科是一門應(yīng)用型學(xué)科，它將神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、發(fā)展科學(xué)和生物科學(xué)等學(xué)科對(duì)大腦的運(yùn)行規(guī)律和學(xué)生學(xué)習(xí)的腦機(jī)制的研究成果結(jié)合起來，并運(yùn)用到教育研究和教學(xué)實(shí)踐中，是建構(gòu)在教育實(shí)踐和神經(jīng)科學(xué)之間的橋梁。在各國(guó)政府與國(guó)際組織的積極支持下，心智、腦與教育的整合研究以及新興學(xué)科教育神經(jīng)科學(xué)在全球范圍內(nèi)得到了蓬勃的發(fā)展，迄今為止，已有40多個(gè)專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、專業(yè)學(xué)術(shù)組織以及專業(yè)人才培養(yǎng)機(jī)構(gòu)誕生[1]。

二、神經(jīng)科學(xué)與教育神經(jīng)科學(xué)的重要研究成果

過去的三十年間，隨著正電子發(fā)射斷層掃描（PET）、腦磁圖（MEG）、功能性磁共振成像（fMRI）、經(jīng)顱磁刺激 （TMS）等神經(jīng)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得科學(xué)家嫩在正常被試無創(chuàng)條件下對(duì)大腦功能進(jìn)行研究和分析，神經(jīng)科學(xué)的研究成果不斷涌現(xiàn)。下面介紹對(duì)教育教學(xué)有關(guān)的并有重要影響的幾個(gè)研究成果：

1.情緒對(duì)學(xué)習(xí)有著巨大的影響

海馬和杏仁核是腦中主管長(zhǎng)時(shí)記憶的兩個(gè)結(jié)構(gòu)，但是它們均位于腦中的情緒區(qū)域——邊緣系統(tǒng)中。壓力使杏仁核將感覺輸入被傳遞至較低級(jí)的非自主反應(yīng)的腦區(qū)，而不是負(fù)責(zé)思維的大腦皮層，從而使得這種感覺輸入得不到更高級(jí)的認(rèn)知加工。另外，位于較低級(jí)的腦干結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)狀激活系統(tǒng)決定了腦在任一時(shí)刻所接受的所有感覺信息中哪一部分能夠被注意到。因此只有當(dāng)學(xué)生在生理上（例如沒有暴力威脅）和情感上（學(xué)生感受到來自教師的尊重和關(guān)愛）都感到安全時(shí)，他們才能將注意力集中于課堂教學(xué)上[2]。神經(jīng)遞質(zhì)對(duì)人的情緒有著巨大的影響。神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺不僅能使人產(chǎn)生愉快的情緒，而且能增強(qiáng)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、記憶力和注意力。

2.重復(fù)提取在學(xué)習(xí)中起關(guān)鍵作用

“編碼”與“提取”是學(xué)習(xí)的兩種重要活動(dòng)?！熬幋a”是指將信息存入大腦，即人們通常意義上的學(xué)習(xí)?！疤崛　眲t是從記憶中回想信息的過程，當(dāng)人在進(jìn)行測(cè)試或從事類似的活動(dòng)時(shí)，人的思維就將嘗試提取問題的答案或可以被用來生成答案的相關(guān)信息。之前幾乎所有的研究都認(rèn)為，學(xué)習(xí)發(fā)生于學(xué)習(xí)者對(duì)學(xué)習(xí)材料進(jìn)行研讀和編碼的過程中，而測(cè)試（回憶）只被只是對(duì)所學(xué)內(nèi)容的評(píng)價(jià)，其本身并不會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)的發(fā)生。普渡大學(xué)心理學(xué)系助理教授杰弗里·卡皮克等人通過大量的實(shí)驗(yàn)和研究表明重復(fù)提取在學(xué)習(xí)中起關(guān)鍵作用，主要有以下方面[3]：（1）對(duì)記憶進(jìn)行測(cè)試不僅能夠探查學(xué)習(xí)者已經(jīng)知曉什么，還能增強(qiáng)隨后的記憶保持，而信息的重復(fù)提取對(duì)長(zhǎng)時(shí)記憶具有關(guān)鍵性作用。重復(fù)提取能夠增強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)記憶，而重復(fù)學(xué)習(xí)對(duì)增強(qiáng)學(xué)習(xí)幫助不大。（2）測(cè)試中的反饋促進(jìn)記憶保持。與不參加測(cè)試相比，參加測(cè)試提高了記憶保持度，反饋則進(jìn)一步增強(qiáng)了記憶的成績(jī)。（3）測(cè)試形式并不影響記憶效果。與重復(fù)學(xué)習(xí)或無反饋測(cè)試相比，在有反饋的情況下，無論進(jìn)行哪一種類型的測(cè)試都能增強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)記憶的保持。（4）重復(fù)的間隔性提取對(duì)記憶保持具有強(qiáng)大的效果。研究發(fā)現(xiàn)，增大重復(fù)測(cè)試之間的時(shí)間間隔總和能夠產(chǎn)生最強(qiáng)的長(zhǎng)時(shí)記憶保持；與無間隔的重復(fù)測(cè)試相比，長(zhǎng)間隔的重復(fù)提取對(duì)長(zhǎng)時(shí)記憶保持有200%的提高。（5）提取練習(xí)比基于概念圖的細(xì)化學(xué)習(xí)生成更多的學(xué)習(xí)。提取練習(xí)的這種優(yōu)勢(shì)不僅體現(xiàn)在單一文本的學(xué)習(xí)，對(duì)科學(xué)教育里的一般學(xué)習(xí)也同樣適用。因此，提取練習(xí)還是一種有效的促進(jìn)科學(xué)概念學(xué)習(xí)的工具。

3.神經(jīng)可塑性的發(fā)現(xiàn)

21世紀(jì)初，腦科學(xué)的研究表明：由于環(huán)境刺激的輸入，腦可以自我重塑，即神經(jīng)可塑性。神經(jīng)可塑性主要表現(xiàn)為突觸的可塑性，即軸突樹突的形成和軸突棘的形成。突觸可塑性也是學(xué)習(xí)和記憶的神經(jīng)機(jī)制。穿顱磁刺激研究發(fā)現(xiàn)在生命早期失明的盲人，其視覺皮層轉(zhuǎn)向了對(duì)軀體感覺信息的加工，這種跨通道的皮層可塑性可以解釋盲人為何具備出眾的觸覺能力。研究者已經(jīng)研發(fā)出了閱讀輔助軟件和程序來幫助兒童閱讀困難者重塑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使他們的閱讀能力能達(dá)到正常人的水平（[2]）。神經(jīng)可塑性也是腦卒中病人的神經(jīng)康復(fù)的主要機(jī)制之一。過去的科學(xué)家往往認(rèn)為在嬰兒關(guān)鍵期后，大腦結(jié)構(gòu)往往不發(fā)生變化?，F(xiàn)在更多的研究支持神經(jīng)可塑性會(huì)持續(xù)終身[2]。

三、教育神經(jīng)科學(xué)研究成果對(duì)高中教學(xué)的啟示

高中階段的學(xué)習(xí)在當(dāng)下我國(guó)的絕大部分地區(qū)仍屬于非義務(wù)教育，但在高考選拔制度和我國(guó)大學(xué)錄取率偏低的國(guó)情下，高中生及高中教師都承受著巨大的升學(xué)壓力。學(xué)生及學(xué)生家長(zhǎng)將通過高考升入大學(xué)的希望寄托在教師身上，而且考試還直接影響到教師的生存狀況、崗位、工資、福利等[4]，使得高中教師承受的考試壓力比學(xué)生還大。另一方面，在新一輪課程改革的大潮下，許多老師已有的教學(xué)方式和理念與新課改的要求相差甚遠(yuǎn)，許多教師感到自身的素質(zhì)和教學(xué)方法亟待提升，卻又困惑于如何提升和改進(jìn)。

1.要調(diào)節(jié)課堂的氛圍，教師在以下幾個(gè)環(huán)節(jié)可以這樣做

在上課鈴聲響起前提前進(jìn)入教室，親切的招呼前來上課的學(xué)生，留出一定時(shí)間傾聽學(xué)生關(guān)于最近學(xué)習(xí)的內(nèi)容或考試的感受或困惑。（2）每次在教授新的知識(shí)前，花幾分鐘時(shí)間通過小測(cè)驗(yàn)、思維導(dǎo)圖、討論等形式來復(fù)習(xí)前一次的知識(shí)內(nèi)容，這有助于大腦形成前后貫通的認(rèn)知模式和關(guān)系，使學(xué)生能夠在不同的學(xué)習(xí)環(huán)境之間建立牢固而清晰的聯(lián)系，從而有助于提高學(xué)生的理解能力，并減輕學(xué)習(xí)壓力[5]。（3）在課堂提問環(huán)節(jié)，要注意避免先點(diǎn)名后提問，應(yīng)先向所有學(xué)生展示問題，使所有學(xué)生都有一定的時(shí)間思考；還要注意答案的層次性，使得對(duì)所學(xué)內(nèi)容掌握程度不同的學(xué)生都能通過努力回答出部分或全部答案；另外也允許學(xué)生用不同的形式來呈現(xiàn)答案。

2.強(qiáng)化提取練習(xí)，促進(jìn)記憶保持，提升教學(xué)效果

世界上任何一個(gè)地方的教師都希望學(xué)生永遠(yuǎn)記住自己所教的內(nèi)容，但是這是不可能的。實(shí)際情況是在考完考試后，學(xué)生就遺忘了絕大多數(shù)之前記憶的信息。學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶保持和與教師的教學(xué)方法有密切關(guān)系。在實(shí)際教學(xué)過程中，教師往往比較信賴那些支持細(xì)化學(xué)習(xí)如概念構(gòu)圖的學(xué)習(xí)活動(dòng)，但對(duì)那些需要學(xué)生練習(xí)提取和對(duì)知識(shí)進(jìn)行重構(gòu)的活動(dòng)興致不高。而卡皮克等人的記憶研究告訴我們，為了達(dá)到長(zhǎng)時(shí)記憶的效果，在學(xué)習(xí)過程中學(xué)習(xí)者應(yīng)該更多地進(jìn)行“提取練習(xí)”，也就是更多地去和大腦中存儲(chǔ)的信息進(jìn)行交，而不是一遍遍地研讀書本。為了實(shí)現(xiàn)高效學(xué)習(xí)，各種教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方法要能夠有效激發(fā)學(xué)習(xí)者的“提取”，從而幫助學(xué)習(xí)者增強(qiáng)學(xué)習(xí)和促進(jìn)學(xué)習(xí)的保持。

3.教學(xué)方法中的“提取”策略

教師講授無疑是當(dāng)前高中教學(xué)中采用的最普遍的教學(xué)法。這種方法飽受質(zhì)疑，主要是因?yàn)樗狈?duì)學(xué)習(xí)者主體的尊重。但是如果教師的講授能不斷引導(dǎo)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生建立新舊知識(shí)間的聯(lián)系，不斷產(chǎn)生認(rèn)知沖突并在沖突中產(chǎn)生新的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，也就是不斷激發(fā)學(xué)生對(duì)知識(shí)的“提取”和建構(gòu)，那么講授法也不失為一種好的教學(xué)方法。概念圖教學(xué)法也是在高中課堂教學(xué)中廣泛開展的教學(xué)方法，然而多年以前就有研究指出讓學(xué)生對(duì)概念圖進(jìn)行糾錯(cuò)或填空比常規(guī)的概念圖教學(xué)法（直接構(gòu)圖法、看圖法）效果更好，因?yàn)榍罢呱婕傲藢W(xué)習(xí)者更多的“提取”活動(dòng)[3]。

三、結(jié)語

教育神經(jīng)科學(xué)的研究直接與教育實(shí)踐相聯(lián)系，為教育奠定了科學(xué)的基礎(chǔ)。教育神經(jīng)科學(xué)在指導(dǎo)有效教學(xué)過程中的作用日益顯著，它使教育工作者更深刻地認(rèn)識(shí)教與學(xué)的本質(zhì)和規(guī)律，并促進(jìn)其有意識(shí)的改進(jìn)教學(xué)方法。教育神經(jīng)科學(xué)的研究成果不斷涌現(xiàn)將進(jìn)一步推動(dòng)教學(xué)實(shí)踐的變革。在教師持續(xù)的專業(yè)發(fā)展和對(duì)學(xué)科基礎(chǔ)知識(shí)的牢固掌握的前提下，再結(jié)合教育神經(jīng)科學(xué)的研究成果對(duì)課堂教學(xué)的指導(dǎo)作用，教育工作者將會(huì)成為提高學(xué)生準(zhǔn)備水平、積極性和學(xué)習(xí)成績(jī)的引領(lǐng)者。

參考文獻(xiàn)

[1]周加仙.教育生物學(xué)的領(lǐng)域建構(gòu)[J].教育生物學(xué)雜志.2013，（2）：87-94

[2]David A.Sousa（主編），周加仙等（譯）. 心智、腦與教育：教育神經(jīng)科學(xué)對(duì)課堂教學(xué)的啟示[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2012.11

[3]趙國(guó)慶，鄭蘭琴.重復(fù)提取勝過細(xì)化學(xué)習(xí)—卡皮克記憶研究進(jìn)展及其對(duì)教學(xué)的啟示[J].中國(guó)電化教育.2012，（3）：16-21

[4]羅深廷. 中學(xué)教師工作壓力和負(fù)擔(dān)的現(xiàn)狀[J].中小學(xué)教育.2017，（265）：4-5

作者簡(jiǎn)介：本人2005年畢業(yè)于北京師范大學(xué)，獲碩士學(xué)位。現(xiàn)為中學(xué)一級(jí)教師，任教于浙江省蘭溪市第五中學(xué)。