腦科學(xué)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的初步應(yīng)用及反思

丁志國(guó)

(江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星瀾學(xué)校 215000)

近年來(lái)，關(guān)于腦科學(xué)的研究尤其是研究結(jié)果，受到基礎(chǔ)教育界的重視.用腦科學(xué)研究結(jié)果來(lái)指導(dǎo)數(shù)學(xué)教學(xué)，也成為初中數(shù)學(xué)教師的重要選項(xiàng).相比較傳統(tǒng)的教育科學(xué)而言，腦科學(xué)毫無(wú)疑問(wèn)是一門新的科學(xué)，對(duì)于其理論的學(xué)習(xí)與在具體教學(xué)實(shí)踐中的運(yùn)用，也存在許多需要探究與摸索的地方.而在筆者看來(lái)，無(wú)論是基于提高教學(xué)質(zhì)量的需要，基于提升教學(xué)效益的需要，還是基于促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)落地的需要，腦科學(xué)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用，都是值得嘗試的.現(xiàn)結(jié)合實(shí)踐將自己的一些理解，總結(jié)成文章與同行分享，并期望獲得共同的提升.

一、腦科學(xué)及其對(duì)初中數(shù)學(xué)教學(xué)的意義

腦科學(xué)的研究對(duì)象是人的大腦，尤其是大腦中對(duì)應(yīng)著學(xué)習(xí)需要的各種功能的皮層區(qū).如果說(shuō)傳統(tǒng)教學(xué)中，教師判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程與結(jié)果的時(shí)候，是根據(jù)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用情況來(lái)進(jìn)行的，那在使用腦活動(dòng)數(shù)據(jù)就可以讓研究者有可能在不依賴學(xué)生自主解釋其自身問(wèn)題的能力的情況下，探查學(xué)生心理變化和學(xué)習(xí)困難水平.顯然，運(yùn)用腦科學(xué)的研究成果，對(duì)于研究、診斷學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程，更具有針對(duì)性，也更有效果.

對(duì)于初中數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)而言，腦科學(xué)的研究成果還具有這樣的基本意義：

其一，更好地促進(jìn)教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的理解.

在數(shù)學(xué)教學(xué)中，我們經(jīng)常通過(guò)一些基本概念去強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的有效性.最簡(jiǎn)單的如強(qiáng)調(diào)學(xué)生要“理解學(xué)習(xí)”，那何為理解呢？很多時(shí)候教師又無(wú)法進(jìn)行科學(xué)的解釋，有時(shí)候甚至就以“懂”“會(huì)”來(lái)代替.而從腦科學(xué)的角度來(lái)看，所謂理解，實(shí)際上就是學(xué)生大腦中的不同的神經(jīng)元之間產(chǎn)生“聯(lián)結(jié)”，而腦科學(xué)研究結(jié)果表明，學(xué)生大腦中的“經(jīng)驗(yàn)相似的內(nèi)容”更加容易形成聯(lián)結(jié)，這就提醒教師在教學(xué)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)更多地弄懂學(xué)生大腦中已經(jīng)有了哪些經(jīng)驗(yàn)，新的數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)又可以如何依賴這個(gè)經(jīng)驗(yàn)，知曉了這樣的規(guī)律，促進(jìn)學(xué)生的理解學(xué)習(xí)就有可能實(shí)現(xiàn)了.

其二，更好地指導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念或規(guī)律的學(xué)習(xí).

數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)有兩個(gè)重要環(huán)節(jié)：一是新知的構(gòu)建；二是知識(shí)的應(yīng)用.前者是后者的基礎(chǔ)，應(yīng)試背景下的新知識(shí)學(xué)習(xí)過(guò)程常常被壓縮，大量的時(shí)間花在應(yīng)用(應(yīng)試)上.從腦科學(xué)的角度來(lái)看，這種重復(fù)“刷題”非但不能促進(jìn)學(xué)生的神經(jīng)元聯(lián)結(jié)，反而會(huì)破壞聯(lián)結(jié).但這種聯(lián)結(jié)的破壞又容易被機(jī)械訓(xùn)練形成的解題能力所掩蓋，因而無(wú)法引起人們的重視.真正從腦科學(xué)研究的角度出發(fā)，數(shù)學(xué)概念與規(guī)律的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)是通過(guò)多種手段的運(yùn)用來(lái)促進(jìn)學(xué)生建構(gòu)概念、認(rèn)識(shí)規(guī)律.腦科學(xué)研究表明，利用“比喻”，借助于“情境”等，可以讓學(xué)生在新舊概念、規(guī)律相互作用的過(guò)程中，更好地促進(jìn)學(xué)生對(duì)新概念或規(guī)律的理解.

當(dāng)然，腦科學(xué)本身博大精深，且腦科學(xué)本身也有著好多尚待完善的理論，因此這兩點(diǎn)基本闡述，更多的還是結(jié)合數(shù)學(xué)教學(xué)進(jìn)行的業(yè)已成熟的理論闡述，其在實(shí)踐中也可以得到較好的運(yùn)用.

二、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的腦科學(xué)應(yīng)用實(shí)踐

我們都知道，包括數(shù)學(xué)學(xué)科任何一門學(xué)科的學(xué)習(xí)的變化，實(shí)質(zhì)在于新舊知識(shí)在學(xué)習(xí)者頭腦中的相互作用.所以在追求腦科學(xué)研究成果的實(shí)踐價(jià)值的時(shí)候，也應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的教學(xué)案例來(lái)進(jìn)行.進(jìn)一步的腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力，主要依賴于大腦皮層的“再利用”.或者描述得更宏觀一點(diǎn)，人類從靈長(zhǎng)類的進(jìn)化中繼承下來(lái)的大腦表征可以促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中要利用“已有腦結(jié)構(gòu)”.由于筆者注意到這樣的表述，與傳統(tǒng)教育理論中強(qiáng)調(diào)學(xué)生的前概念、先前經(jīng)驗(yàn)有異曲同工的地方，因此這就使得運(yùn)用腦科學(xué)研究成果指導(dǎo)初中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐變得更加方便.

例如，在解一元二次方程的時(shí)候，最基本的方法之一，就是通過(guò)十字相乘來(lái)進(jìn)行因式分解，最終完成方程的求解.這里有一個(gè)重要的問(wèn)題，就是如何讓學(xué)生在看到一個(gè)一元二次方程的時(shí)候，能夠準(zhǔn)確地得到因式分解后的未知數(shù)系數(shù)，這里實(shí)際上涉及到對(duì)二次項(xiàng)前的系數(shù)與常數(shù)項(xiàng)的直覺判斷問(wèn)題.簡(jiǎn)單的一元二次方程如3x2+5x+2=0，學(xué)生一般都能夠較準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為(3x+2)(x+1)=0，而如果遇到稍微復(fù)雜一些的，如6x2+9x+15=0，好多學(xué)生就感覺束手無(wú)策，甚至?xí)艞夁\(yùn)用十字相乘的方法，而用公式法求解，而用公式法經(jīng)過(guò)復(fù)雜的運(yùn)算之后，又發(fā)現(xiàn)原來(lái)可以用更簡(jiǎn)單的十字相乘，于是學(xué)生有的懊惱，更有的無(wú)奈.

這個(gè)時(shí)候，好多教師會(huì)采用機(jī)械訓(xùn)練的方式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的直覺，實(shí)踐表明這有一定的效果，但容易讓學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)喪失興趣，也有可能破壞學(xué)生大腦中聯(lián)結(jié)形成.而從腦科學(xué)研究的結(jié)果來(lái)看，這種直覺的形成，往往與學(xué)生左腦中的顳枕聯(lián)合區(qū)的功能相關(guān)，與額中回均也相關(guān).進(jìn)一步的研究表明，如果面對(duì)這兩個(gè)區(qū)域的功能進(jìn)行訓(xùn)練，更容易讓學(xué)生形成較好的直覺.而基于一元二次方程的訓(xùn)練的方法，主要是讓學(xué)生觀察一元二次方程的二次項(xiàng)系數(shù)與常數(shù)項(xiàng)，在大腦中進(jìn)行分解、配對(duì)(盡量不要在草稿紙上進(jìn)行)，可以遵循先易后難的原則來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練.實(shí)踐表明，這樣的結(jié)合腦科學(xué)研究成果的訓(xùn)練，耗時(shí)短，效果好，能夠獲得學(xué)生的喜歡.

三、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中腦科學(xué)的實(shí)踐反思

如同前面所說(shuō)，腦科學(xué)是一門前沿學(xué)科，對(duì)于一線教師來(lái)說(shuō)還比較遙遠(yuǎn)，比較陌生.在這樣的背景下，在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中踐行腦科學(xué)研究成果，還是存在不少挑戰(zhàn)的.

一方面，教學(xué)中教師固然要在認(rèn)識(shí)大腦發(fā)育、發(fā)展規(guī)律以及認(rèn)知活動(dòng)規(guī)律的前提下，結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)，創(chuàng)設(shè)適于大腦學(xué)習(xí)、促進(jìn)大腦發(fā)展的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)環(huán)境，將會(huì)更好地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展.另一方面，教師又需要結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，去判斷腦科學(xué)研究理論在實(shí)際教學(xué)中的適切性，看看其與實(shí)際是否吻合，看看其如何才能更好地指導(dǎo)實(shí)踐.尤其是結(jié)合當(dāng)前的核心素養(yǎng)，筆者以為更加需要思考的是，腦科學(xué)如何促進(jìn)學(xué)生關(guān)鍵能力的養(yǎng)成，又如何引導(dǎo)學(xué)生必備品格的形成.應(yīng)當(dāng)說(shuō)這些在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，也都是不能回避的問(wèn)題.

總之，初中數(shù)學(xué)教學(xué)中運(yùn)用腦科學(xué)研究成果，應(yīng)當(dāng)是大勢(shì)所趨，而結(jié)合教學(xué)目標(biāo)運(yùn)用腦科學(xué)理論，則是理論聯(lián)系實(shí)踐的基本原則.