神經(jīng)教育學(xué)視域下的學(xué)校教育優(yōu)化

【摘 要】神經(jīng)教育學(xué)融合了神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、發(fā)展科學(xué)和生物科學(xué)等有關(guān)腦發(fā)展機(jī)制的研究成果，并將其運(yùn)用到教育研究和教學(xué)實(shí)踐中，架起了教育實(shí)踐和神經(jīng)科學(xué)之間的橋梁。對神經(jīng)教育學(xué)研究主要成果進(jìn)行簡要梳理，可以闡述其對傳統(tǒng)教育理論的反撥與提升，進(jìn)而從文化、課程、教學(xué)三個(gè)方面提出有關(guān)學(xué)校教育優(yōu)化的路徑。

【關(guān)鍵詞】腦科學(xué);神經(jīng)教育學(xué);學(xué)校教育

【中圖分類號】G420? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）18-0022-04

【作者簡介】焦曉駿，江蘇省蘇州工業(yè)園區(qū)星瀾學(xué)校（江蘇蘇州，215127）校長，高級教師，蘇州大學(xué)教育學(xué)院博士研究生。

20世紀(jì)90年代以來，隨著認(rèn)知科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)和教育學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域研究的不斷深入，融合心智、腦與教育的研究催生了神經(jīng)教育學(xué)。我國神經(jīng)教育學(xué)奠基人、教育部原副部長、中國工程院院士韋鈺認(rèn)為，教育學(xué)與其他領(lǐng)域的交叉發(fā)展可分成四個(gè)階段：一是與哲學(xué)的交叉而產(chǎn)生教育哲學(xué)，這是探討教育何以可能的學(xué)問;二是與心理科學(xué)的交叉產(chǎn)生教育心理學(xué)，側(cè)重研究教與學(xué)的相互作用;三是與認(rèn)知科學(xué)的交叉產(chǎn)生認(rèn)知發(fā)展理論，主要研究心智活動與個(gè)體差異;四是與神經(jīng)科學(xué)的交叉產(chǎn)生神經(jīng)教育學(xué)，這是一種關(guān)注神經(jīng)活動與功能的基于實(shí)證的研究。教育與這四個(gè)領(lǐng)域的交叉先后出現(xiàn)，相互滲透，是一個(gè)連續(xù)的且重心逐步轉(zhuǎn)移的發(fā)展過程。[1]

神經(jīng)教育學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，它融合了神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、發(fā)展科學(xué)和生物科學(xué)等對大腦的活動規(guī)律和學(xué)習(xí)發(fā)生的腦機(jī)制的研究成果，并將此運(yùn)用到教育研究和教學(xué)實(shí)踐中，架起了教育實(shí)踐和神經(jīng)科學(xué)之間的橋梁，給家庭與學(xué)校教育提供了更科學(xué)、更有效的指導(dǎo)框架。正如華東師范大學(xué)教育神經(jīng)科學(xué)研究中心副主任周加仙教授所言，一場改革教育研究的革命正在醞釀之中。作為新興的研究領(lǐng)域，神經(jīng)教育學(xué)將使21世紀(jì)學(xué)校的學(xué)習(xí)和教學(xué)方式產(chǎn)生深刻的變革。[2]毋庸置疑，學(xué)校教育方式的變革必將豐富基礎(chǔ)教育的理論內(nèi)涵。

一、神經(jīng)教育學(xué)主要研究成果及啟示

首先是神經(jīng)可塑性的發(fā)現(xiàn)。神經(jīng)可塑性指人腦在外在環(huán)境與個(gè)體經(jīng)歷作用下發(fā)生改變的綜合能力。這可以解釋人長期處于緊張、受傷、營養(yǎng)不良等狀態(tài)對行為表現(xiàn)、智力水平帶來的負(fù)面影響?，F(xiàn)代神經(jīng)心理學(xué)的先驅(qū)研究者比爾·格里諾認(rèn)為，大腦的變化可分為三類：基因可以控制的改變、生活經(jīng)歷可能帶來的改變、基于經(jīng)歷的改變。[3]64-65盡管神經(jīng)可塑性是持續(xù)一生的，但大腦發(fā)展的最重要階段是從出生起到青春期后期（19歲左右），這正是經(jīng)歷不同家庭教養(yǎng)與學(xué)校教育的關(guān)鍵階段。由于嬰兒期、青春期等敏感期比人生其他階段帶來的影響大得多，因而在基礎(chǔ)教育階段營造益智性環(huán)境可能比知識技能的教學(xué)更重要。

其次是情緒對學(xué)習(xí)的巨大影響。盡管情緒加工涉及多個(gè)腦區(qū)域，但邊緣系統(tǒng)是公認(rèn)的情緒中心，而負(fù)責(zé)記憶加工與學(xué)習(xí)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)——海馬體和杏仁核均位于邊緣系統(tǒng)。杏仁核不僅參與隱性情緒反應(yīng)，還參與顯性情緒學(xué)習(xí)，如意識到危險(xiǎn)并記住相關(guān)信息。海馬體則主要參與顯性情緒學(xué)習(xí)。[4]研究表明，情緒對學(xué)習(xí)與記憶有重要影響，其原理是杏仁核釋放緊張性激素并作用于內(nèi)側(cè)顳葉和額葉等腦區(qū)，增強(qiáng)了這個(gè)長時(shí)記憶的增強(qiáng)效應(yīng)，同時(shí)也進(jìn)一步觸發(fā)海馬依賴的記憶固化作用。換一種角度來說，就是杏仁核將情緒喚醒事件的信息進(jìn)一步編碼，成為長時(shí)陳述性記憶。情緒可以看成是“記憶固化劑”。通過對神經(jīng)影像的觀察可以發(fā)現(xiàn)，積極情緒狀態(tài)下的杏仁核新陳代謝正常，學(xué)習(xí)者的注意更集中，記憶能力增強(qiáng)，讀寫與判斷力均有所提高，發(fā)散性思維與創(chuàng)新思維達(dá)到理想水平。所以，教師要先關(guān)注情緒，再關(guān)注學(xué)習(xí)。

再次是重復(fù)且有間隔性的提取在學(xué)習(xí)中起著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)研究認(rèn)為，學(xué)習(xí)發(fā)生于學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)材料進(jìn)行研讀和編碼的過程，而提取只是對所學(xué)內(nèi)容的回顧，本身不會導(dǎo)致學(xué)習(xí)的發(fā)生。大量實(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，可以增強(qiáng)長時(shí)記憶，而重復(fù)學(xué)習(xí)卻意義不大。提取的測試反饋能促進(jìn)記憶保持，即在有反饋?zhàn)鳛榍疤岬那闆r下，任何類型的測試都能增強(qiáng)長時(shí)記憶。此外，提取的間隔性對記憶保持影響較大。研究發(fā)現(xiàn)，“增大重復(fù)測試之間的時(shí)間間隔總和能夠產(chǎn)生最強(qiáng)的長時(shí)記憶保持;與無間隔的重復(fù)測試相比，長間隔的重復(fù)提取比無間隔對長時(shí)記憶保持有200%的提高”[5]。由此我們可以推斷、演繹出能夠促進(jìn)學(xué)習(xí)與記憶的“密鑰”。

最后是運(yùn)動促進(jìn)認(rèn)知水平的提升。運(yùn)動有助于產(chǎn)生腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，可以促進(jìn)學(xué)習(xí)與記憶功能，修復(fù)與維護(hù)神經(jīng)回環(huán)。運(yùn)動還會引起血液中鈣含量的增長，促進(jìn)多巴胺的合成，使大腦在問題的解決和記憶方面更為靈敏。[3]133作為教育者，我們對傳統(tǒng)戶外運(yùn)動的理解不能局限于促進(jìn)強(qiáng)身健體的范疇。

二、神經(jīng)教育學(xué)對傳統(tǒng)認(rèn)識的反撥與提升

神經(jīng)教育學(xué)對教育理論的貢獻(xiàn)是多角度的，既有與傳統(tǒng)理論深度契合的（例如，可以更明晰地詮釋“溫故知新”等教育典故的原理），也有與之相去甚遠(yuǎn)乃至背道而馳的。

1.關(guān)于教育的本質(zhì)。

有關(guān)教育本質(zhì)的論述相當(dāng)豐富，如“教育就是培養(yǎng)大寫的人”“教育不是把籃子裝滿，而是把燈點(diǎn)亮”“讀書是為了促進(jìn)思考，而不是為了記憶而記憶”“一萬次的灌輸，不如一次真正的喚醒”，或者更為詩意的“教育是用一棵樹去搖動另一棵樹，用一朵云去推動另一朵云”等。但在神經(jīng)科學(xué)的角度，教育是一種神經(jīng)元的再利用過程，或者說教育的本質(zhì)在于生物學(xué)意義上的改變。大腦是學(xué)習(xí)的器官，神經(jīng)教育學(xué)倡導(dǎo)“因腦施教”。只有認(rèn)識大腦，才能開發(fā)與腦活動相宜的課程。當(dāng)兒童走進(jìn)學(xué)校時(shí)，教育并非從一塊白板開始，因?yàn)槿祟惔竽X結(jié)構(gòu)功能不僅取決于基因，還以兒童對自身內(nèi)部及外部環(huán)境的先驗(yàn)知識為基礎(chǔ)。在內(nèi)外環(huán)境的相互影響下，大腦以其非凡的重組能力演繹了發(fā)育過程中的智力變化。

2.關(guān)于成長環(huán)境。

傳統(tǒng)的教育往往重視個(gè)體學(xué)習(xí)的目標(biāo)確立與過程中的堅(jiān)守，在“寶劍鋒從磨礪出，梅花香自苦寒來”的激勵教育中富含孫敬“頭懸梁”、蘇秦“錐刺股”、匡衡“鑿壁偷光”、車胤“囊螢映雪”等故事。有些家長或教師將吃苦教育、棍棒教育、準(zhǔn)軍事化管理奉為信條，以至于“虎媽”“狼爸”文化一時(shí)盛行。事實(shí)上，大腦的發(fā)展高度依賴個(gè)體經(jīng)歷。大腦具有兩面性，它可以很快吸收一門新語言，也能吸收傷害、虐待以及不良環(huán)境的相關(guān)信息。大腦在互動、溫暖、安全的環(huán)境里可以健康發(fā)展，但在長期受虐、高壓的環(huán)境中會形成緊張反應(yīng)型的工作系統(tǒng)，更容易思維紊亂、焦慮甚至消沉。此外，睡眠不足不僅嚴(yán)重?fù)p害記憶以及技能學(xué)習(xí)，而且會對個(gè)體情緒管理與認(rèn)知能力造成傷害且不可逆轉(zhuǎn)。

3.關(guān)于有意義的學(xué)習(xí)。

神經(jīng)科學(xué)研究并不直接導(dǎo)致對教育更好的理解，但可以通過明確教與學(xué)的認(rèn)知科學(xué)機(jī)制來指導(dǎo)實(shí)踐。通過客觀的、可量化、可復(fù)制的行為和腦活動測量技術(shù)，神經(jīng)教育學(xué)讓我們能看清諸多行為現(xiàn)象背后的根源，帶給我們更多了解學(xué)生行為和能力變化的方法。研究認(rèn)為，新的學(xué)習(xí)項(xiàng)目能促進(jìn)新神經(jīng)元的生成，尤其是學(xué)習(xí)內(nèi)容具有挑戰(zhàn)性時(shí)更是如此。復(fù)雜環(huán)境中開展的益智活動能使大腦產(chǎn)生更高質(zhì)量的蛋白質(zhì)，從而提高學(xué)習(xí)與記憶功能。此外，邁克爾·基爾加德等人的研究表明，只有學(xué)習(xí)者認(rèn)為某一事物值得學(xué)習(xí)時(shí)，大腦的相應(yīng)區(qū)域才能被激活[3]50。沒有這個(gè)激活步驟，大腦便不能產(chǎn)生形成記憶的乙酰膽堿，也就無法保存新信息。

那么如何有效幫助學(xué)習(xí)者了解新信息的價(jià)值呢？答案是幫助其形成全局概念，了解知識間的關(guān)聯(lián)。正如蒙臺梭利所言，傳授細(xì)節(jié)會帶來混亂，建立關(guān)聯(lián)才產(chǎn)生知識。如果將學(xué)習(xí)比喻為一所超市的運(yùn)營，其物流、倉儲與銷售的效率同樣重要。傳統(tǒng)教學(xué)過程更重視“進(jìn)貨”，但如果沒有分類清晰的倉儲貨架，貨物會毫無關(guān)聯(lián)地堆積，即使超市規(guī)模再小，高效提取也難以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)貨于是會成為災(zāi)難。神經(jīng)教育學(xué)中的全局概念就意味著“進(jìn)貨”之前，教育者先幫學(xué)習(xí)者做好倉儲盤點(diǎn)與分類更新。添置貨架、制作標(biāo)簽不產(chǎn)生效益，但可以通過提高物流效率來獲利。相反，不通過梳理已學(xué)知識來闡明新知的關(guān)聯(lián)性價(jià)值，只一味重視知識傳授，有意義的學(xué)習(xí)就不會發(fā)生。

三、神經(jīng)教育學(xué)視域下的學(xué)校教育優(yōu)化路徑

學(xué)校應(yīng)致力于追求公平的教育資源配置、人本的教育理念、科學(xué)的教育方式。在神經(jīng)教育學(xué)視域下，學(xué)校教育優(yōu)化可以從三個(gè)方面推進(jìn)。

1.努力辦“大腦友好型學(xué)?！?。

其一，開展以腦科學(xué)普及為目標(biāo)的培訓(xùn)活動，在學(xué)習(xí)環(huán)境上做好文章。一方面，學(xué)?？梢蚤_展理論科普活動，傳授與腦科學(xué)契合的親子相處、提升學(xué)業(yè)、改進(jìn)習(xí)性等技巧，使家長減少對孩子過度規(guī)劃、揠苗助長、評價(jià)單一、態(tài)度粗暴等不當(dāng)行為，從而優(yōu)化學(xué)生的家庭環(huán)境;另一方面，提升教師的教育理念，使教師認(rèn)識到充足的戶外運(yùn)動、良好的睡眠飲食、民主的管理規(guī)則、積極的人際關(guān)系等對學(xué)生成長的重要性，積極開展可持續(xù)、參與程度高、健腦效果好的群體性中等強(qiáng)度運(yùn)動，如校園馬拉松、啦啦操、跳繩等。

其二，優(yōu)化校園的物理環(huán)境，改善教室照明、做好噪音控制、美化教室內(nèi)外文化布置等。需要指出的是，辦“大腦友好型學(xué)?！笔菍逃?guī)律的遵循以及對先進(jìn)教育理論的實(shí)踐，可以對學(xué)校環(huán)境文化、制度文化、行為文化等進(jìn)行審慎的反思，但與學(xué)校原先的歷史、特色等文化傳承發(fā)展并不矛盾。

2.重視社會情緒能力培養(yǎng)。

神經(jīng)教育學(xué)視域下的校本課程規(guī)劃應(yīng)當(dāng)增加一個(gè)新維度——社會情緒能力培養(yǎng)。韋鈺院士認(rèn)為，教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的綜合心智能力，其中一個(gè)是綜合解決問題的能力，另一個(gè)是社會情緒能力。她甚至指出，“未來教育最重要的不是關(guān)注提高智商，而是需要強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)社會情緒能力”。社會情緒能力的內(nèi)涵包括三個(gè)維度：一是對待自己，要有自我感知與自我駕馭能力;二是對待他人，有社會感知能力與處理人際關(guān)系的能力;三是對待事務(wù)，有決策與執(zhí)行的能力。

培養(yǎng)社會情緒能力是當(dāng)代教育的重要課題，學(xué)校應(yīng)明晰情緒對認(rèn)知的重要影響，強(qiáng)化“學(xué)習(xí)是情緒導(dǎo)向而非邏輯導(dǎo)向”的理念，倡導(dǎo)教師與家長做好自身的情緒管理，可以嘗試開發(fā)情緒體驗(yàn)互動課程，強(qiáng)化教育者對情緒與認(rèn)知關(guān)系的理解，根據(jù)科學(xué)規(guī)律改善教育行為。學(xué)校還要鼓勵教師協(xié)助學(xué)生養(yǎng)成同理心，從而有意識地管理自己的情緒。學(xué)?？梢越M建團(tuán)隊(duì)、研制大綱，根據(jù)不同年齡學(xué)生的身心特點(diǎn)，結(jié)合語文、數(shù)學(xué)、道德與法制等教材內(nèi)容，開發(fā)故事會式的校本課，通過“情節(jié)評價(jià)”“角色轉(zhuǎn)換”等進(jìn)行深度討論，為學(xué)生設(shè)計(jì)系統(tǒng)的社會情緒能力訓(xùn)練活動。

3.探索以腦為導(dǎo)向的課堂。

目前，國際上有關(guān)神經(jīng)教育學(xué)的研究已超越實(shí)驗(yàn)室階段，睡眠、運(yùn)動、注意力等項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)進(jìn)入校園，形成了較為完整的課堂教學(xué)模式。例如，瑪麗亞·哈迪曼提出“以腦為導(dǎo)向的教學(xué)”的概念，并幫助一線教師采用這個(gè)模式來制訂教學(xué)計(jì)劃與課程方案，相關(guān)實(shí)驗(yàn)學(xué)校因明顯的進(jìn)步而獲得諸多獎項(xiàng)并被評為美國杰出藍(lán)帶學(xué)校。學(xué)?？梢越M織針對性學(xué)習(xí)，制定整套整合腦科學(xué)的備課、研討、評價(jià)實(shí)施方案，確立“教學(xué)目標(biāo)富有彈性，學(xué)習(xí)內(nèi)容豐富多彩，學(xué)習(xí)方法形式多樣，學(xué)習(xí)伙伴互相促進(jìn)，學(xué)習(xí)環(huán)境溫馨有序”指導(dǎo)思想，進(jìn)行本土化、專題性實(shí)驗(yàn)。

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