教師教育研究引入神經科學：緣起、動向及展望

劉麗莎，郝偉恒，黃嘉輝，王 曉

(教育部普通高校人文社會科學重點研究基地北京師范大學教師教育研究中心，北京 100875)

教師教育是對教師進行職前培養(yǎng)、教師入職和專業(yè)發(fā)展培訓的教育。[1]簡單來說，“教師教育”是對教師培養(yǎng)和培訓的統(tǒng)稱，教師教育研究則主要對教師培養(yǎng)和培訓開展研究。神經科學(也即腦科學)是對神經系統(tǒng)(尤其是人腦的分子細胞、神經網絡乃至全腦)的結構、功能及發(fā)展進行研究，揭示人類認知和行為的本質與規(guī)律的一門學科。[2]當今教師教育改革及學科發(fā)展的需要，正在促進教師教育研究的一個新動向——引入神經科學，主要表現(xiàn)為在教師教育及其相關領域開展基于神經科學的研究，涉及基礎研究、轉化研究、實踐研究三類。教師教育研究何以和神經科學結合，當前這一新動向的具體表現(xiàn)為何？未來將如何發(fā)展？針對上述問題，本文將系統(tǒng)闡述教師教育研究引入神經科學的緣起和動向，在展望中，重點探討教師教育與神經科學結合可能誕生的一個新學科領域“教師教育神經科學”，旨在為教師教育改革及學科發(fā)展提供方略借鑒。

一、教師教育研究引入神經科學的緣起

教師教育研究引入神經科學有諸多背景緣由，概括起來，主要涉及以下幾點。首先，神經科學的知識生產力滿足教師教育學科發(fā)展需求。“學科”即按照一定的標準對知識進行分類，即意味著擁有專門化的知識體系。因此，構建學科知識體系關系著教師教育成為一門獨立學科的合法性。當前，教師教育學科發(fā)展仍面臨諸多挑戰(zhàn)，其中教師教育的知識生產是根基問題。2018年教育部等五部門印發(fā)的《教師教育振興行動計劃(2018-2022年)》[3]明確提出“教師教育學科專業(yè)建設行動”，教師教育學科建設受到前所未有的重視。學科建設以知識作為載體和主要形式，神經科學具有生物學、醫(yī)學和交叉科學的屬性，在所有學科中處于最上游位置，向其他學科領域輸出知識。[4]神經科學巨大的知識生產力能為教師教育學科發(fā)展提供動力，有助于形成對教師教育學科的完備認識，并構建堅實的學科知識體系。

其次，知識生產模式變革為教師教育與神經科學結合提供契機。當今世界正在面臨知識生產模式變革。知識生產模式指知識產生和創(chuàng)造出來的方式，是解釋知識形成和發(fā)展的框架。[5]知識生產模式是學科發(fā)展的內在動力。知識生產模式歷經了模式Ⅰ、模式Ⅱ、模式Ⅲ三個階段的演變，學科發(fā)展也經歷單學科、多學科(Multidisciplinary)、跨學科(Interdisciplinary)、超學科(trans-disciplinary)等形態(tài)。當前，模式Ⅱ和模式Ⅲ知識生產打破了學科界限，倡導應用導向的知識生產，多個學科及其組織成員圍繞現(xiàn)實問題開展研究與實踐。知識生產的綜合化發(fā)展趨勢呼吁學科間的交叉融合，在此背景下，教師教育研究引入神經科學，正是對當今知識生產模式變革做出響應。

再次，教育與神經科學結合的先行經驗及前景的借鑒與啟示。早在上世紀末至本世紀初，教育與神經科學結合就被列入教育改革的重要議程，[6]并誕生了教育神經科學這一新學科領域，圍繞學習科學領域，對學生認知、學習及其發(fā)展特點與規(guī)律開展豐富研究，近年來則拓展探討學習與教育因素之間的關系及其背后的神經基礎，如揭示睡眠、營養(yǎng)、壓力、運動等因素可能會影響大腦功能以及學習。[7]教育神經科學的先行經驗及運用前景為教師教育與神經科學的結合提供了經驗借鑒和方向啟示。針對教師教育中關于學習與教學的諸多問題，運用包括腦成像技術在內的各種手段，從生理、心理、行為等角度共同探討教師認知活動實質、發(fā)展特性，并可將相關成果轉化運用于教育教學干預。

最后，循證教育、教師教育對科學證據(jù)的呼吁為神經科學開啟大門。循證教育是當今教育改革的重要方向，任何教育活動或決策要基于科學證據(jù)，教師教育也不例外。循證教師教育，即依據(jù)經過科學方法和程序檢驗的“證據(jù)”來開展教師教育研究、實踐及政策制定，其目的在于提升教師教育的有效性。[8]神經科學的循證思想和科學方法為教師教育研究科學化提供支持。借助對人體無損傷的神經影像技術，神經科學使得探明“大腦如何在教師教育環(huán)境中運作及思考”成為可能，探索揭示教師大腦如何學習以及何種類型的教學能最有效促進教師學習，教師教育是否及如何改變教師大腦，以及通過教師教育導致教師行為改變的神經機制是什么等諸多問題。引入神經科學作為教師教育的特定證據(jù)類型，將對認知、行為等證據(jù)做出重要補充，為教師教育奠定堅實的科學基礎。

二、教師教育研究引入神經科學的動向

教師教育研究引入神經科學的主要表現(xiàn)是在教師教育及其相關領域開展基于神經科學的研究(本文統(tǒng)一稱為“基于神經科學的教師教育研究”)，涉及基礎研究、轉化研究、應用研究三類?；A研究側重知識生產，主要采用基于神經科學的實驗研究范式，圍繞教師教育相關的腦與認知特點和機制開展研究，揭示教與學規(guī)律，為教師教育理論與實踐提供科學依據(jù)。轉化研究側重知識轉化，是以教育或教師教育實踐為目標，采取元分析、隨機對照試驗或精心設計的準實驗干預研究等，對神經科學證據(jù)在教師教育中的應用進行驗證，或借助神經科學技術和方法檢驗教師教育在神經層面產生的效果，以科學回答來自實踐領域的問題。應用研究側重知識應用，主要對基礎研究和轉化研究的結果在實踐中應用和檢驗，基于神經科學證據(jù)開展教師教育。三類研究各有特點和價值，需要注意的是，基礎研究的成果通常不能直接應用于教師教育實踐，需要經過轉化研究才能運用，原因是神經科學研究和教育教師實踐通常在不同的目標、方法和分析水平上運作，直接從大腦結果到課堂教學是有風險的。也就是，任何基于神經科學的一次性或多次結果，都需要謹慎地經過評估檢驗程序才能運用，并隨時根據(jù)新的研究或實踐結果做出修正迭代。針對三類基于神經科學的教師教育研究，總結當前研究動向如下。

(一)基于神經科學的教師教育基礎研究動向

如前文所述，基于神經科學的教師教育基礎研究主要圍繞教師教育相關的腦與認知特點以及機制開展研究，教師教育的核心是使教師教會學生學習，當前相關研究主要圍繞教學以及教與學互動，探討教師與學生的認知活動實質及發(fā)展特性等。其中，有關“學習”的研究，受到了來自認知神經科學、教育神經科學領域的長期關注，并已積累豐富研究成果。近年來，針對“教學”“教與學互動”的研究逐漸擴展，為教師發(fā)展及教育教學實踐提供更具有效性和有針對性的證據(jù)。對此，本文重點介紹教師教學過程的神經活動特點及機制、師生教與學互動的神經機制及其影響的研究進展。

1.教師教學過程的神經活動特點及機制

在教學活動中，教師不僅需要規(guī)劃和監(jiān)控自己的教學狀態(tài)，還需要評估學生知道什么以及他們能夠做什么，[9-10]但我們對教學時大腦中發(fā)生的事情幾乎一無所知。[11]Battro(2010)提出應揭示教學的認知和腦機制，并率先提出“教學腦(teaching brain)”概念。[12]Rodriguez(2013)從理論層面并基于質性方法做出探討，[9]詳細闡明了“教學腦(teaching brain)”概念，認為教學中存在三個系統(tǒng)，分別是作為學習者系統(tǒng)的學習腦、作為教師系統(tǒng)的教學腦以及教與學(T-L)交互系統(tǒng)。作者使用人類神經系統(tǒng)作為教學腦框架，認為神經系統(tǒng)是人體的控制系統(tǒng)，具有感知、加工和反應三大核心功能，教學腦涉及的動態(tài)的、復雜的過程反映了神經系統(tǒng)的感知、加工和反應功能。進一步地，Rodriguez和Lynneth Solis(2013)還開展了一項教學腦調查，采用微觀遺傳學訪談法對23名教學名師在教學中的認知過程(從教學計劃、實施到反思)做出考察，發(fā)現(xiàn)教師的互動意識在教學腦中起著重要作用，并提取三種互動類型或意識：關系/聯(lián)系、協(xié)作、相互影響，針對這些結果，作者也提出未來從神經層面進行檢驗。[13]

對此，一些研究者嘗試結合神經科學對教學腦做出考察。例如，Takeuchi等人在2016年一項基于游戲教學任務的研究中，使用可穿戴近紅外光譜儀(fNIRS)評估15對師生在視頻游戲教學任務中的前額葉皮層(PFC)活動，發(fā)現(xiàn)教師觀察到學生反應后，左側PFC活動變化，且在隨后教學中師生PFC腦同步性提高，表明教師左側PFC可能參與整合關于自己教學過程和學生學習狀態(tài)的信息。[14]在隨后一項基于七巧板教學任務的研究中，他們采用類似范式，檢測教師在幫助學生解決七巧板問題任務中師生的PFC活動狀況，結果發(fā)現(xiàn)，教師的PFC活動在給予學生七巧板問題解決的教學提示后增加，而學生的PFC活動則在接受提示后且任務解決后增加，研究指出教師和學生的PFC活動可能在整個教與學過程中發(fā)揮元認知監(jiān)控功能。[15]兩項研究在生理層面驗證了教師的教學過程會伴隨著對自己教學過程的監(jiān)控、規(guī)劃和調適。

另一項Apps等人(2015)的研究采用功能磁共振成像(fMRI)，對教師在監(jiān)控學生反應時的腦部活動進行記錄，探查學生出現(xiàn)預測誤差(prediction errors，PE)時教師前扣帶回皮層(ACC)是否發(fā)出神經活動信號。研究證實了教師ACC在傳遞學生PE中發(fā)揮特定作用，此外，教師腦島和腹內側前額葉皮層的活動也與學生的PE相關，表明教師在指導學生學習時根據(jù)學生的行動進行正確的聯(lián)想、建模和模擬，并進行預測。[16]鄭麗芬等(2018)提出師生互動是一個由預測-傳遞假設支持的復雜過程，其研究發(fā)現(xiàn)，教師大腦活動與隨后(10秒)學生的大腦活動相關，結合對教學行為分析，揭示師生大腦活動的異時同步現(xiàn)象是由于教師在知識傳遞前對學生的知識狀態(tài)做出預測。[17]

2.師生教與學互動的神經機制及其影響

當前，已有不少研究圍繞教與學互動的神經機制及其影響展開研究。針對教學過程中社會互動，借助便攜腦電(如EEG)和近紅外(fNIRS)設備及超掃描技術，同步記錄師生、生生的腦活動，計算兩人或多人大腦活動之間的關聯(lián)，實現(xiàn)在自然生態(tài)情境研究教學互動過程中的大腦活動。研究揭示，教師和學生之間的神經耦合或主體間關聯(lián)性(Inter-subject Correlation, ISC)是學習發(fā)生的神經指標，并且教學互動對教學效果的積極促進作用的神經機制即增加師生間的神經耦合。[18]也就是，師生互動將增加師生腦間同步性(Interbrain Synchronization, IBS)，并與教學效果緊密關聯(lián)。[19-20]

例如，Holper等人(2013)使用功能性近紅外光譜成像(fNIRS)在結構化教學實踐中同時測量17對師生的前額葉大腦活動，發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行經典的師生互動模型“蘇格拉底式對話”期間，有效教育對話(學生成功遷移知識)的教師大腦活動和學生大腦活動之間存在很強的正相關關系，揭示教學中師生互動具有神經相關性的生理基礎。[21]Nguyen等人(2021)利用功能性磁共振成像(fMRI)，記錄教師錄制教學視頻的大腦信號，然后將錄制的視頻播放給學習者，其中實驗組(20人)觀看完整版教學視頻，對照組(20人)觀看擾亂版教學視頻，研究發(fā)現(xiàn)，與觀看擾亂版教學視頻的師生相比，觀看完整版教學視頻的師生在感覺、語言及更高層次區(qū)域(如內側皮層「PMC」、頂葉上小葉、前額葉皮層背內外側)等多個腦區(qū)出現(xiàn)廣泛耦合，且?guī)熒鷥葌绕?PMC)耦合與學生的學習分數(shù)呈顯著正相關。該研究一定程度表明，學生的大腦越接近教師的大腦，其學習表現(xiàn)越好。[22]

另外，相關研究還揭示師生腦間同步性與師生關系(質量)之間的關聯(lián)機制，如Bevilacqua等人(2019)發(fā)現(xiàn)與教師具有更密切社交關系的學生表現(xiàn)出更高的師生腦間同步性，但僅發(fā)現(xiàn)師生親密度而非腦間同步預測學生學業(yè)成績。[23]Dikker等人(2017)使用便攜式腦電圖(EEG)技術追蹤記錄一組學生和教師在課堂上的大腦活動信號，檢測發(fā)現(xiàn)師生腦間同步，并可以預測課堂參與度和社交親密度。[24]Zheng等人(2020)則發(fā)現(xiàn)，互動式的教學(上課時進行問答互動)能夠帶來更高的師生腦間同步性，師生的關系融洽程度也越高，從而增強師生的情感聯(lián)結。[25]除此之外，還有研究揭示上課前進行簡單的身體動作同步活動,可以促進課程中師生的腦同步并提升親密度。[26]

基于以往研究結果，有研究者還進一步應用非侵入性刺激大腦的神經干預技術，如經顱直流電刺激(tDCS)、經顱交流電刺激(tACS)，可通過短暫干擾特定腦部位活動來改善行為，檢測在任務相關腦區(qū)誘導師生腦間同步的增加是否改善學習效果。例如，Pan等人(2020)采用“雙腦刺激”方案，利用成對的經顱交流電刺激器(tACS)，對24對師生在教學期間的大腦額葉區(qū)域進行了刺激，通過操縱每對師生兩個大腦傳遞信號之間的耦合，發(fā)現(xiàn)師生腦間同步與學生學習表現(xiàn)顯著積極相關，且?guī)熒虒W期間的行為同步在其中具有中介作用，從而揭示腦間同步對學生學習效果的預測作用。[20]

(二)基于神經科學的教師教育轉化研究動向

任何神經科學的基礎研究成果不能直接用于實踐環(huán)節(jié)，而需要經過轉化研究。當前基于神經科學的教師教育轉化研究涉及兩種，第一種是對神經科學證據(jù)在教師教育中的應用效果驗證，第二種是借助神經科學技術和方法檢驗教師教育在神經層面產生的效果。

1.神經科學證據(jù)在教師教育中的應用效果驗證

針對第一種基于神經科學的教師教育轉化研究，通常采取元分析、隨機對照試驗或精心設計的準實驗干預研究等，對神經科學證據(jù)在教師教育中的應用進行驗證，但當前相關研究并不多見。其中較為典型的一個例子是正念(mindful)訓練，來自神經科學的證據(jù)表明，正念練習可以改變前額葉皮層、前扣帶皮層、海馬和腦島的功能活動，[27]基于正念的減壓項目(Mindfulness-Based Stress Reduction，MBSR)與杏仁核功能的變化有關。[28]心理和行為研究也揭示，基于正念的干預(MBI)可以通過冥想放松有效減輕壓力，改善情緒，提升幸福感。[29]對此，研究者針對教師群體開展了基于正念的干預，不少證據(jù)顯示MBI可以有效減少教師感知壓力、焦慮、抑郁和倦怠，同時提高自我同情、幸福感、自我效能、睡眠質量和正念技能，[30-32]這對于在教師教育中廣泛開展MBI提供了有效依據(jù)。

另外一項針對教與學互動神經機制的元分析研究，為在教育教學實踐中推廣應用師生腦間同步性作為預測學習效果的神經指標提供了可靠參考。該研究對16項有關教與學互動神經機制且基于超掃描的fNIRS研究進行元分析，發(fā)現(xiàn)教學互動中的人際神經同步(INS)是穩(wěn)健預測學習效果的關鍵生物指標，這在一定程度上為教與學互動及其與學習效果的關系提供了確證的神經認知基礎。但該研究也揭示了INS與學習效果之間關系受到交互方式(如面對面 vs.非面對面)和互動頻率高低的調節(jié)。[18]例如，Liu等(2019)比較有無先驗知識及兩種交流模式(面對面交流模式「FTF」 vs.計算機介導交流模式「CMC」)師生二人組的大腦活動，發(fā)現(xiàn)基于先驗知識的面對面教學模式能夠提高師生在左前額葉皮層(PFC)的腦間神經同步水平，并且會對學生學習效果產生影響。[33]

盡管尚缺乏針對“教學腦”相關研究結果的應用檢驗，但已有不乏轉化理念的研究者，倡議在教育教學實踐中開展“教學腦”的干預。例如，Rodriguez(2013)提出對教師開展基于“教學腦”的系統(tǒng)思維干預，深刻理解教學是一項核心技能，教師不僅要知道學生如何學習的知識，還要認識教學時大腦發(fā)生的獨特認知、心理和生物學過程。作者采訪20多位名師了解他們的教學過程，考察發(fā)現(xiàn)名師之所以能取得更大的成功，是因為他們具備系統(tǒng)思維，能識別和管理教師、學生及教學互動的微觀和宏觀系統(tǒng)，對“學習腦”“教學腦”以及“教-學互動”系統(tǒng)有深刻的理解。因此，教師應具備系統(tǒng)思維，將教學腦看作一個動態(tài)系統(tǒng)，與學習腦不斷相互作用。[34]如前文梳理，有關教師教學和學生學習何以發(fā)生并如何相互作用影響教與學效果得到了基于神經科學證據(jù)的支持，這為教學干預以及教師教育如何對教師做出干預提供了方向，相信在不久的將來，隨著相關神經科學證據(jù)的豐富及轉化研究的不斷驗證，教師在課堂中運用腦間同步性監(jiān)測教學過程、評估教學效果、識別教學影響因素將成為現(xiàn)實，循證教學也將邁向新的里程。

2.借助神經科學技術和方法檢驗教師教育在神經層面產生的效果

另一種基于神經科學的教師教育轉化研究，是借助神經科學方法和技術收集神經指標，以獲得教師教育實踐或干預效果的神經證據(jù)。例如，對教師開展基于正念的干預時，結合神經影像學評估正念練習對大腦功能的影響。一項針對教師情緒調節(jié)、幸福感和認知功能改善的研究，比較了基于正念的減壓項目(Mindfulness-Based Stress Reduction，MBSR)和基于健康增強項目(Health Enhancement Program，HEP)在減輕壓力和倦怠以及增強情緒調節(jié)、幸福感和認知功能方面的有效性。兩個項目的關鍵區(qū)別是，MBSR側重心理調節(jié)，以正念(意識、情緒等)作為有效成分，HEP側重身體調節(jié)，將運動、營養(yǎng)和音樂療法結合作為有效成分。對75名教師在干預課程前后進行了情緒、認知的自我報告以及任務評估，其中47名教師還在干預前后完成了fMRI掃描，采用情緒Stroop任務確定情緒調節(jié)的神經相關性。研究發(fā)現(xiàn)MBSR組比HEP組在教師持續(xù)注意力改善方面具有更大的改進。功能磁共振成像分析結果，干預后MBSR組的教師對一般消極刺激的情緒反應相對減弱，表現(xiàn)為杏仁核反應(指數(shù)情緒敏感性)下降，但在HEP干預后沒有下降，表明基于正念的減壓項目干預能夠在一定程度上改善情緒調節(jié)與體驗的相關腦區(qū)激活，增強抑制和注意力控制。[35]

另一項針對職前教師壓力的干預研究，也借助神經生理測評技術來評估干預訓練的效果。Sepp?nen等(2020)使用特里爾社會壓力測試(TSST)考察即興訓練是否能減輕職前教師的社會壓力，TSST有一套高度標準化的程序，包括5分鐘的即興演講和在專家評審面前執(zhí)行5分鐘具有挑戰(zhàn)性的心算任務。研究對象為赫爾辛基大學的35名本科職前教師，其中干預組(19人)在TSST之前和之后接受了7周(17.5小時)的即興訓練。在壓力測試期間，監(jiān)控收集心理、生理和內分泌反應，包括自我報告的壓力、心血管測量(心率、心率變異性[HRV])、皮膚電激活、面部肌電圖(f-EMG)和腦電圖不對稱評估生理壓力，并采集唾液皮質醇評估下丘腦-垂體-腎上腺(HPA軸)反應。研究結果顯示，即興訓練可以降低壓力水平，與對照組(16人)相比，干預組在公開演講前表現(xiàn)出較少的f-EMG活動，而在數(shù)學任務前表現(xiàn)出較高的HRV。[36]

(三)基于神經科學的教師教育應用研究動向

應用研究主要對基礎研究和轉化研究的結果在實踐環(huán)節(jié)加以應用，基于神經科學證據(jù)開展教師教育，主要體現(xiàn)為對教師開展神經科學知識的培訓，及運用神經科學知識對教師教育實踐中的現(xiàn)象、話語等做出解釋。

第一，對教師開展神經科學知識的培訓。例如，教師的信念會影響他們的教學法和課堂管理，因此，對教師信念開展有效干預十分關鍵。教育中一個重要的信念是成長心態(tài)，成長心態(tài)相信智力不是固定的而是可變的，努力和練習會影響學習，而固定心態(tài)則持有固定能力思維，如相信“數(shù)學人”神話，認為數(shù)學能力是先天具備的，持有這種信念可能損害并阻礙學生學習數(shù)學的潛力。對此，Anderson等人(2018)開展了一項面向數(shù)學教師的神經可塑性(1)神經可塑性，也稱腦可塑性，是指神經元乃至整個人腦具有終身可塑性，學習和經驗等通過神經連接的形成、增強和終止不斷塑造人腦的結構和功能。資料來源：VOSS P, THOMAS M E, CISNEROS-FRANCO J M, et al. Dynamic brains and the changing rules of neuroplasticity: Implications for learning and recovery[J]. Frontiers in psychology, 2017, 8:1657.知識干預，運用神經可塑性原理幫助教師建立成長心態(tài)，該項目共邀請了40位教師參加專業(yè)學習，結果顯示教師的教學實踐、學生的信念和學生的數(shù)學考試成績都發(fā)生了積極改善，干預尤其消除教師和學習者的“數(shù)學人”信念。[37]類似地，Ergas等(2018)對以色列中學30名教師群體開展教師學習計劃，主題聚焦于“腦可塑性和人類發(fā)展”，該主題學習結合了基于冥想的教學方法，通過對參與項目前后的定量和定性分析，教師從固定心態(tài)調動為成長心態(tài)，反映在教師對腦可塑性的信念顯著增加。[38]

同樣地，教師對學生發(fā)展持有錯誤的知識或認識可能給學生帶來不利影響，讓教師樹立科學知識和正確認識是重要的干預方向。例如，執(zhí)行功能是學生學業(yè)成功的重要因素，學生的執(zhí)行功能(Executive functioning，EF)發(fā)展受到教學實踐和教師行為的影響，如將學生的執(zhí)行功能障礙錯誤地標記為行為問題的教師可能會無意中給學生帶來負面的學習體驗。[39]Keenan等人(2019)向10名愛爾蘭小學教師設立了兩個焦點小組，了解教師掌握EF知識及其重要性以及以往學習、培訓經歷等，調查發(fā)現(xiàn)教師普遍缺乏EF知識，但認識到EF的重要性，缺乏培訓并需要接受全面培訓等。對此，作者提出有效的EF課堂干預，需要先向教師提供神經心理學支持，將相關內容知識納入培訓課程。[40]又如，神經科學對學習障礙(LD)、自閉癥譜系障礙(ASD)、注意力缺陷和多動障礙(ADHD)等神經發(fā)育障礙的洞察為教育教學干預提供重要信息，教師的相關知識的掌握程度則是及早發(fā)現(xiàn)問題并展開干預的關鍵，如教師掌握ADHD的最新專業(yè)知識能為患有多動癥的學生提供支持性教學法。[41]

目前，越來越多教師認識到了解大腦如何工作對支持學生學習的重要性，不少專家學者提出將神經科學知識納入教師專業(yè)發(fā)展計劃，[42-43]許多機構和團隊也嘗試對職前或職后教師開展神經科學知識和素養(yǎng)培訓。例如，美國明尼蘇達大學醫(yī)學院開設“BrainU”夏季研討會，持續(xù)多年基于“腦可塑性”概念開展教師專業(yè)發(fā)展培訓，追蹤效果顯示相關知識學習改善教師的教學法，并最終影響學生對自己學習的看法。[44]一項向14名非科學教師開設36小時“教育神經科學”課程的干預項目，發(fā)現(xiàn)教育神經科學知識豐富了教師的教學選擇。[45]隨后一年的追蹤評估以及對其中6名教師的課堂觀察與訪談，進一步揭示教育神經科學概念改變了教師的教學觀和學生觀。[46]

除了對學生的認識，教師對自己的認識也需要神經科學的知識。例如，Sneyers等人(2016)對比利時六所小學的12名在職教師開展基于神經認知和行為方法(NBM)的教師培訓項目，該項目主要應用神經認知洞察力，即向教師介紹壓力發(fā)生的神經心理基礎，以及人類行為與人類大腦功能之間的關系，來應對和減輕教師在專業(yè)和個人發(fā)展層面的壓力。培訓結果顯示，神經認知洞察有助于減輕教師壓力，并主要在壓力態(tài)度(態(tài)度水平)和處理(應用水平)產生了顯著影響。[47]

第二，神經科學知識還被應用于對教師教育實踐中的現(xiàn)象、話語等做出解釋。例如，Hobbiss等(2021)針對教師教學效率在工作3～5年內迅速提高隨后幾年趨于平緩的現(xiàn)象，提出習慣形成作為解釋理論，并基于神經科學證據(jù)對教師習慣形成限制教師效率提高做出闡釋。具體而言，習慣行為是有序的、結構化的動作序列，并具有自動化以及對目標或獎勵不敏感的特點，其形成過程與重復頻率有關，教學在許多方面都是高度重復的，并且教學壓力也會通過減少思考促進習慣形成，這些體現(xiàn)為神經心理揭示的學習曲線趨于平穩(wěn)或接近漸近線的點。[48]

三、教師教育研究引入神經科學的展望

前文總結教師教育研究引入神經科學的動向，可以看出當前基于神經科學的教師教育研究在基礎研究、轉化研究和應用研究方面分別取得了一定進展。已有研究大多在教師教育相關領域開展，如學生學習、教師教學、師生教與學互動，而非在教師教育直屬領域，如教師學習、教師教育者教學、教師教育者與教師的互動機制。盡管一些相關知識和證據(jù)在教師教育中進行轉化應用，為教師教育實踐提供重要參考，但從教師教育學科知識生產和消費來說，這些還遠遠不夠。

教師教育與神經科學需要走向真正的結合，二者結合將可能誕生一個新學科領域——教師教育神經科學，它將聚焦教師教育領域開展基礎研究、轉化研究和應用研究。針對教師教育中關于學習與教學等諸多問題，教師教育神經科學將運用包括腦成像技術、教育信息技術、心理測量、觀察訪談等在內的各種手段，從生理、心理、行為等角度來一起探討職前和職后教師的認知活動實質、學習和發(fā)展特性及相應的教學干預機制。不僅注重教師在教育場所中的心理與行為變化及社會文化環(huán)境的影響等宏觀層次的研究，還關注不同教育環(huán)境下，教師教育教學活動時的腦區(qū)功能活動、神經聯(lián)結等微觀層次的研究。這種綜合性研究將促進教師教育研究、實踐及政策的科學化。

具體研究方向上，教師教育也由“教”“學”“教與學互動”三個系統(tǒng)構成，不同的是教師作為成人學習者，以及教師教育者從事教“成人”的活動，且在此過程中的學習內容、教學方法、互動模式均具有其獨特特征，此外，教師學習還涉及共同體、協(xié)作、實踐、研究等關鍵模式和要素。因此，教師教育中的學與教可能具有特異的神經心理活動特點及機制，但以往鮮有研究探索和揭示在此過程中的認知發(fā)生機制和神經生理基礎。對此，通過揭示教師學習、發(fā)展及教育的特征機制，以及教師教育者教學神經機制、教與學互動神經機制，教師教育神經科學將極大地拓展教師教育學科的未知領域。例如，教師將學習大量學科知識及教學技能，但有關教師概念和知識(如PCK)及技能習得的神經活動機制尚處于空白。此外，一種學習方式或途徑比另一種學習方式或途徑更有效(如個人 vs.集體；實踐 vs.觀摩)，其神經活動特點與機制如何？同樣的，某些教學方法是否比其他方法更有效，并體現(xiàn)出神經活動模式的差異？教師學習經驗如何在大腦功能和結構上產生變化？對這些問題的解答將對現(xiàn)代化教師隊伍建設提供科學指導。

教師教育神經科學領域的研究既重視知識創(chuàng)造，也重視知識轉化和應用，呈現(xiàn)研究與實踐的雙向轉化的特點。在研究成果的轉化中，應注重揭示不同干預方案如何在神經層面發(fā)揮影響，更科學地評估方案的效用。迄今為止，無論是教育還是教師教育領域，采用神經科學方法檢查不同的實踐或干預如何導致不同的神經相關性，這類嘗試還很稀少。神經科學可以成為測試、驗證和理解教師教育機構采用的培養(yǎng)培訓機制，以及教師教育者采用教學實踐模式的一種方式。例如，特定的教學策略、教育場景設置、師生互動模式是否激發(fā)更高的腦同步水平。一種實踐或干預是否比另一種實踐或干預更能調節(jié)與注意力、動機、情緒、記憶相關的腦區(qū)及神經網絡活動。此外，學習誘導的神經可塑性可能反映在腦結構層面(如灰質密度)，應追蹤監(jiān)控長期教師教育干預對大腦結構、神經網絡連接等的影響(如大腦的初始狀態(tài)、發(fā)展軌跡和最終狀態(tài))。

最后，教師教育神經科學成果的應用環(huán)節(jié)，相關證據(jù)將為教師教育實踐的現(xiàn)象、話語等做出科學解釋。為此，應將教師教育神經科學知識甚至相關方法技術的內容融入教師教育計劃，為教師學習、發(fā)展、教學和研究提供另一種視角，促進教師對自身教與學的理解，以及對新學科領域及其方法技術的認識，并為教學實踐中合作開展相關研究奠定基礎。同時，未來在開展相應教師教育計劃時，有必要追蹤評估教師教育神經科學知識如何影響教師教育者及教師的教學實踐，以及教師的學習體驗。

四、結語

毋庸置疑，教師教育研究引入神經科學誕生的潛在新學科領域——教師教育神經科學——無論在已有基礎和未來趨勢方面，都有巨大且引人的前景?！督處熃逃衽d行動計劃(2018—2022年)》提出“主動適應教育現(xiàn)代化對教師隊伍的新要求，遵循教育規(guī)律和教師成長發(fā)展規(guī)律”。[3]教育科學要探索符合腦認知活動規(guī)律的教育模式和教學方法，然而當前有關教師學習、發(fā)展和教育的認知機制和神經基礎的研究還十分稀缺。未來，這一新學科領域以教師教育基本問題為研究導向，以實踐應用為研究宗旨，將有望探索和解答教師教育學科關于教師培養(yǎng)的未知領域和未解難題，從而為我國現(xiàn)代化教師隊伍建設、教育教學的深度變革以及教師質量提升奠定科學基礎。同時，相關知識體系的構建，也將為教師教育學科發(fā)展奠定堅實根基。