研究腦科學和教育的關系須遵循各自規(guī)律

楊雄里

腦是極其復雜的系統(tǒng)，它的復雜性表現(xiàn)在它有天文數(shù)字的神經(jīng)細胞。大家知道，人腦的神經(jīng)細胞大概上千億，更準確地說是860億左右。這些神經(jīng)細胞又通過上千倍數(shù)量的突觸，組成神經(jīng)環(huán)路。不僅如此，腦的結構和功能不是一成不變的，而是不斷發(fā)生變化的，是一個動態(tài)系統(tǒng)。由天文數(shù)字的神經(jīng)細胞，通過突觸形成環(huán)路，形成一個動態(tài)系統(tǒng)，我想大家都會同意，這是個宇宙間最復雜的系統(tǒng)?？萍冀缬幸粋€共識，就是揭示大腦的奧秘是自然科學界面臨的最重大的挑戰(zhàn)，是科學探索最后的疆域。

談到與教育有關的腦科學活動的基本規(guī)律時，首先要談的是神經(jīng)環(huán)路。盡管腦是由神經(jīng)細胞組成，但是單個神經(jīng)細胞不可能實施腦和神經(jīng)系統(tǒng)功能，而必然通過突觸，形成神經(jīng)環(huán)路，才有可能行使腦和神經(jīng)系統(tǒng)的功能。感覺、聽覺、視覺等都有特殊的神經(jīng)環(huán)路，而這些神經(jīng)環(huán)路之間又有緊密的聯(lián)系，并且相互作用，最后形成大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡。這是實施腦的復雜的高級功能，如感知、認知、思維、情緒、決策等的結構基礎。

在這樣一種神經(jīng)網(wǎng)絡中，某一個神經(jīng)細胞是怎么活動的、產(chǎn)生怎樣信號，并沒有特殊意義，重要的是整個神經(jīng)環(huán)路細胞活動的模式。就是說，在這樣的神經(jīng)環(huán)路的不同部位、不同位置的神經(jīng)細胞，產(chǎn)生此起彼伏的信號的模式，對于實施功能才具有關鍵意義。以大家非常熟悉的柴可夫斯基的第一鋼琴協(xié)奏曲第一樂章為例，它給人的感覺是氣勢恢宏、蕩氣回腸。之所以會產(chǎn)生這樣的感覺，是因為它的旋律。但仔細分析它的旋律，不過是由很簡單的音符組成的，所以每個音符發(fā)出的聲音并不重要，重要的在于藝術家、作曲家把它組織成這個旋律，是這個旋律才使得第一鋼琴曲的第一樂章不同于其它音樂作品。所以，重要的是在于旋律，由音符組成的旋律。

第二個與教育密切相關的是腦的可塑性。大腦不是一成不變的，在發(fā)育過程中，它的結構和功能不斷發(fā)生著變化。更重要的是，在腦發(fā)育成熟以后，腦的結構和功能繼續(xù)具有強大的可塑性。這表現(xiàn)在，它的功能因為某種特殊訓練會出現(xiàn)非常明顯的變化。如果測定一個訓練有素的小提琴演奏家前運動皮層的神經(jīng)細胞的活動，與一名普通的小提琴新手進行比較，前者前運動皮層產(chǎn)生的活動要強烈得多。可以這么說，如果神經(jīng)系統(tǒng)和腦的結構功能沒有可塑性的話，我們連最簡單的學習都做不到。

以上這兩點，是我們談及腦科學和教育之間關系的背景與前提。

教育需要遵循腦活動的規(guī)律

對于腦科學和教育的關系，我想強調(diào)的第一點是，教育需要遵循腦活動的規(guī)律。

從傳統(tǒng)角度來看，孔子提出了“因材施教”?！耙虿氖┙獭钡暮x就是按個性腦的認知能力“施教”。此外，還必須遵循另一些重要的規(guī)律。

腦功能發(fā)育是有關鍵期的。腦的可塑性雖保持終生，但是在某一個時期，腦的可塑性特別強。在這一時期，如果外界條件發(fā)生變化，腦的功能發(fā)生的變化就非常劇烈?？梢赃@么說，在關鍵期內(nèi)，適宜的經(jīng)驗和刺激，是運動、感覺、語言及其他腦功能正常發(fā)育的前提。這方面研究取得顯著進展的是感覺和語言兩個方面，感覺方面主要是指視覺。

有一個非常著名的病例。一名6歲的意大利男孩，單眼失明，醫(yī)生為他做了詳細的眼科檢查，并沒有發(fā)現(xiàn)有明顯的眼疾。醫(yī)生們大惑不解，為什么會出現(xiàn)這樣的情況？經(jīng)過仔細調(diào)查了解才發(fā)現(xiàn)，這個孩子在幼兒期間，因為單眼的輕度感染，曾經(jīng)用繃帶把這個眼睛包扎起來，雖然只是很短的時間，但是因為包扎的時機是在關鍵期內(nèi)，所以他長大以后，那個眼睛再也不可能恢復正常工作。

美國科學家和瑞典科學家曾經(jīng)對視覺關鍵期問題進行了非常系統(tǒng)的研究，他們因此獲得了1981年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。他們在理論上的研究結果證明，視覺在發(fā)育過程確實存在關鍵期。這一研究結果對臨床實踐產(chǎn)生重大影響。對于先天性白內(nèi)障，以前的處理方法是等白內(nèi)障比較成熟以后，等孩子長大以后，用手術摘除白內(nèi)障。但是后來發(fā)現(xiàn)，這種情況下，即使把白內(nèi)障摘除，孩子成年后視力的恢復仍然有限。這是因為先天性白內(nèi)障使這些孩子在關鍵期內(nèi)未能得到正常的視覺刺激，其視覺系統(tǒng)已經(jīng)產(chǎn)生了不可逆轉的改變。在他們的理論基礎上，現(xiàn)行的原則是：只要孩子的條件能夠進行手術，馬上摘除它的白內(nèi)障，使其在關鍵期得到正常的視覺刺激，使其有正常的視覺發(fā)育。一般認為，人視覺發(fā)育最敏感的時期是出生后半年內(nèi)，可以長達4～5年。

另外一個關鍵期是關于語言的。大家都知道印度狼孩的故事。由于他在0～6歲一直處在狼窩里面，所以他被拯救出來以后，四年才學了兩個單詞，他始終不能融入人類社會。對于外語學習來講，現(xiàn)有研究表明，如果在7歲以前移民的話，其語法錯誤要顯著比成年移民者少，習得語言的水平幾乎可以達到母語的水平。但是如果是7～15歲移民，其詞法錯誤會隨著年齡的增大而逐漸增加。在這個過程當中，他犯的錯誤常表現(xiàn)在詞法上，比如英語里主語與動詞之間“數(shù)”的統(tǒng)一。到了15歲以后，他在語法上犯的錯誤跟成年移民者十分相近。所以對于學習外語，從腦科學的規(guī)律來講，顯而易見是越早越好，這個沒有問題。但這只是問題的一個方面。

“注意”（Attention）對學習的影響。如果給一個視覺刺激，在漫不經(jīng)心的情況下，在視覺中樞幾乎檢測不出神經(jīng)細胞活動。但是如果集中注意力，視覺中樞（枕葉）就有明顯的反應。這說明，注意力集中與否，對學習功能，對腦其他功能的實施，有著非常關鍵的作用。我還記得自己在大學時學俄語和英語，曾經(jīng)嘗試這樣的方法：在5分鐘之內(nèi)高度集中注意力，硬要記住50～100個單詞。5分鐘之后，盡管有些單詞忘掉了，但還是記住了大部分單詞，比漫不經(jīng)心背誦單詞效果遠遠好得多。

腦神經(jīng)科學為教育提供的實證研究仍亟須拓展深入

然而，腦科學能夠提供給教育的很翔實信息的規(guī)律目前還相當有限，對這些基本規(guī)律的認識還有待拓展和深入。一種情況是，有些現(xiàn)象的規(guī)律還幾乎沒有研究。譬如，對關鍵期的研究現(xiàn)在較多的是在視覺和語言方面，而對其他感覺系統(tǒng)，對其他功能是不是存在著關鍵期，關鍵期又會怎樣影響功能的發(fā)育，我們還很少了解。1981年獲得諾貝爾獎的戴維·哈貝爾曾經(jīng)對視覺關鍵期進行過深入的研究，他曾經(jīng)說過：“將來最令人興奮的，就是把視覺關鍵期的研究拓展到其他功能方面?！彼f，實驗心理學家和實驗精神病學家都強調(diào)，早期經(jīng)歷對隨后的行為模式十分重要，如果在生命早期使機體與社會相隔離，或者使其處在有著其他異常、不良的精神因素環(huán)境中，相關的腦區(qū)會到底發(fā)生怎樣的變化，人們幾乎一無所知。另一情況是，對腦活動的規(guī)律，認識上并不都一致。比如對兒童雙語教學的問題，一種觀點認為，雙語學習會影響兒童智力的發(fā)展。但是現(xiàn)在又有很多證據(jù)表明，雙語學習不僅不影響兒童的認知，而且有可能提高兒童認知的控制能力;進一步證據(jù)表明，如果是成年時開始雙語學習，患老年性癡呆的年齡更晚。

不僅如此，科學家們還發(fā)現(xiàn)，左側頂葉灰質(zhì)隨著雙語學習的年齡越早密度越高。就是說第二語言越熟練灰質(zhì)密度就越高。所以到底要不要在兒童時期進行雙語學習的問題，人們無所適從。對這些的規(guī)律，還需要科學家們進一步深入研究。

教育必須遵循其自身的規(guī)律

在現(xiàn)實社會里，教育作為塑造人的身心的一種社會活動，作為生產(chǎn)力和生產(chǎn)關系的綜合反映，它必然有自己的規(guī)律，必然與意識形態(tài)和政治有密不可分的聯(lián)系，必然隨著各種外界因素而發(fā)生變化。所以，當我們決定教育走向、教育方式、教育資源分配、安排的時候，我們不可能也不應該只遵循腦科學的規(guī)律，還必須考慮其它因素。

還是以學外語為例，從腦科學的規(guī)律來講，當然是學得越早越好，如果都是在關鍵期學外語，也許都能夠講一口純正的、標準的外語。但要知道在關鍵期要學的東西何止是外語？有一句耳熟能詳?shù)目谔柺恰安灰尯⒆虞斣谄鹋芫€上”，學外語要趁早，學音樂、學美術也要趁早;學計算機要從娃娃抓起，踢足球，也要讓從娃娃抓起。請問，在這樣的關鍵期，孩子們做得了這么多嗎？讓孩子們所有的都在關鍵期來做，目的是不讓他輸在起跑線上，但是結果恰恰是讓孩子輸在起跑線上了。

問題的另一個方面，到底為什么學外語？對絕大多數(shù)人來講，外語無非是一種工具。因此，在關鍵期學什么、怎么學，就得全面考慮。即使大張旗鼓從娃娃開始就搞雙語教育，還要看有沒有足夠量的合格的師資;如果沒有合格的老師，孩子們學的外語可能會大成問題。有些地區(qū)的人分不清“La”“Na”發(fā)音的差別，上海人則是王、黃不分。這就說明關鍵期所學到的東西是多么根深蒂固。因此，要一個水平不高的老師去教孩子外語，孩子學得的是一口帶有地方口音的外語，長大后改都很難。所以，教育是一個涉及面很廣的問題，一定要全面考慮，一定要按照教育的規(guī)律來處理。

綜上所言，遵循大腦活動的規(guī)律，從實證研究的角度確乎言之成理;但現(xiàn)狀是，可能為教育提供翔實信息的腦的基本規(guī)律還十分有限。教育作為一門科學，顯然有其特有的規(guī)律。因此，在決定教育的走向、方式、布局和資源的配置時，必須綜合考慮其特殊規(guī)律和腦科學規(guī)律。

在正確處理腦科學和教育之間的關系上，還有漫長的路要走。在這一過程中，教育家和腦科學家攜手并進，有希望探索出一條適合國情、適合現(xiàn)狀的道路。