“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程的項目實踐探索

［摘 要］ “認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”是從事腦科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域研究需要掌握的一門基礎(chǔ)課程，對學(xué)生理解認(rèn)知行為和大腦背后的生物學(xué)機制、心理學(xué)現(xiàn)象的神經(jīng)解釋具有重要的意義。其理論學(xué)習(xí)部分對未接觸過相關(guān)課程的學(xué)生而言較為枯燥乏味，學(xué)生往往難以完全掌握，因此，探索基于實踐的教學(xué)設(shè)計十分重要。基于項目實踐的體驗式學(xué)習(xí)有助于學(xué)生更好地理解理論知識并運用于項目實際，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。在課程的教學(xué)實踐中，以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，明確項目實踐導(dǎo)向；以豐富的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，拓展項目實踐資源；以模式創(chuàng)新為手段，提升項目實踐吸引力；以評價為抓手，增強項目實踐實效，從而達到更佳的教學(xué)效果，對培養(yǎng)研究型和復(fù)合型人才具有重要意義。

［關(guān)鍵詞］ 項目實踐；認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)；教學(xué)設(shè)計

［基金項目］ 2022年度科技部科技創(chuàng)新2030項目“面向運動和意識障礙康復(fù)的雙向-閉環(huán)腦機接口”（2022ZD0208900）；2022年度電子科技大學(xué)新生項目課程“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”（2022PBLF080）

［作者簡介］ 盧 競（1986—），男，四川成都人，博士，電子科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授，主要從事音樂與腦科學(xué)研究；郭思嘉（1994—），男，黑龍江綏化人，博士后，電子科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院助理研究員，主要從事音樂腦科學(xué)研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）29-0093-04 ［收稿日期］ 2024-03-01

作為交叉學(xué)科，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論這門學(xué)科在研究對象、研究方法、研究群體及知識體系等方面具有綜合性、創(chuàng)新性和成長性的特征［1］，是從事腦科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域研究需要掌握的一門基礎(chǔ)課程。該課程的理論知識點較多，且不斷有新的研究成果涌現(xiàn)。傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般以課堂講授為主，知識面較寬，學(xué)生學(xué)習(xí)后不易構(gòu)建完整的知識體系，學(xué)習(xí)效果不佳。本課程設(shè)計將一個個具體的項目分解為相關(guān)的實踐教學(xué)模塊，與課程教學(xué)知識點相融合，能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更好地培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的研究性思維，提高教學(xué)質(zhì)量。因此，我們在課程教學(xué)中聚焦項目，引導(dǎo)學(xué)生通過完成項目來學(xué)習(xí)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的知識點和探討學(xué)科前沿。同時，采用項目報告的形式對學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進行測評，既能深入了解學(xué)生知識掌握的情況，也能鍛煉學(xué)生的語言表達能力、團隊協(xié)作能力及溝通交流能力等，在提升教學(xué)效果的同時增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，優(yōu)化其實踐應(yīng)用能力［2］。此外，增加項目實踐能夠使學(xué)生了解開展科研項目的流程，學(xué)習(xí)科研方法，使其在后續(xù)研究性學(xué)習(xí)中更容易把握方向，有利于學(xué)生未來的學(xué)術(shù)成長和自身發(fā)展，對提高研究型人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

一、以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，明確項目實踐導(dǎo)向

（一）知識目標(biāo)

“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程作為一門跨學(xué)科新興領(lǐng)域，橫跨眾多領(lǐng)域，如生理心理學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)等，加上教學(xué)面向?qū)ο蟪闆]接觸過相關(guān)知識的本科低年級學(xué)生。因此，在理論教學(xué)的同時，添加項目實踐內(nèi)容可為學(xué)生提供體驗式學(xué)習(xí)方式，激發(fā)其對腦科學(xué)相關(guān)知識內(nèi)容的學(xué)習(xí)和參與研究的興趣，更加深入理解認(rèn)知功能及其背后的神經(jīng)機制，為后續(xù)腦科學(xué)相關(guān)課程學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

（二）能力目標(biāo)

通過理論教學(xué)使學(xué)生了解認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的基本理念，通過項目實踐培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，通過項目報告使學(xué)生了解科研流程，熟悉學(xué)術(shù)論文寫作，為后續(xù)學(xué)生學(xué)術(shù)思維培養(yǎng)和科研發(fā)展打好基礎(chǔ)。課堂中引入文獻與實驗設(shè)計討論環(huán)節(jié)，鍛煉學(xué)生的文獻閱讀能力與批判性思維能力，提升學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)能力；在項目實踐環(huán)節(jié)，注重培養(yǎng)學(xué)生的團隊協(xié)作能力和動手操作能力；在項目報告環(huán)節(jié)，考查學(xué)生的語言表達能力和學(xué)術(shù)寫作能力，促進復(fù)合型人才培育。

（三）素質(zhì)目標(biāo)

通過課堂教學(xué)和項目實踐，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中能夠分工合作，并遵守項目實操的流程與規(guī)范。通過課程中的學(xué)習(xí)與實踐讓學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)、細心嚴(yán)謹(jǐn)、責(zé)任心強、善于交流和勤學(xué)善思的習(xí)慣，培養(yǎng)研究性學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新意識。

二、以豐富的教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，拓展項目實踐資源

電子科技大學(xué)的“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程在設(shè)計時包含認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展歷程及意義、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的基本概念、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中常用的實驗設(shè)計方法、數(shù)據(jù)采集和分析技術(shù)等方面內(nèi)容。由于交叉和前沿課程的特點，課程內(nèi)容呈現(xiàn)出涵蓋范圍廣、教學(xué)內(nèi)容不斷迭代創(chuàng)新等特點，這就需要我們在實際教學(xué)中不斷豐富最新的學(xué)科前沿知識，并輔以項目實踐加深學(xué)生對本課程內(nèi)容的理解和學(xué)習(xí)思維的培養(yǎng)。

在豐富學(xué)科前沿知識方面，將音樂神經(jīng)科學(xué)相關(guān)最新的研究成果融入聽覺認(rèn)知的部分教學(xué)中。例如，國際知名聽覺神經(jīng)科學(xué)家Zatorre教授近些年提出的“聽覺-運動交互”理論發(fā)現(xiàn)了人類的節(jié)奏感知依賴于聽覺和運動區(qū)域之間的相互作用，即當(dāng)聽覺刺激具有強周期性脈沖或搏動時，包括運動前皮層、輔助運動區(qū)和基底神經(jīng)節(jié)在內(nèi)的幾個運動區(qū)域的活動更大。這種對節(jié)奏感知過程中聽覺與運動相互作用的機制研究有助于為基于音樂的神經(jīng)調(diào)控研究提供更多依據(jù)［3-5］。在前沿知識方面介紹相關(guān)內(nèi)容不僅有助于拓寬學(xué)生視野，也為課程中的項目實踐做好理論鋪墊。

針對實踐性較強的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)采集和分析內(nèi)容，傳統(tǒng)課堂理論教學(xué)的方式稍顯枯燥，缺乏趣味性，加之這部分內(nèi)容實踐性較強，導(dǎo)致學(xué)生對該部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)效果參差不齊，學(xué)生缺乏操作體驗和經(jīng)驗分享，不利于該部分知識與技能的掌握。為此，我們引入“基于腦波音樂的神經(jīng)反饋技術(shù)”項目實踐，增強課堂的趣味性與實踐性。

“基于腦波音樂的神經(jīng)反饋技術(shù)”項目實踐包括“腦波音樂對疲勞的調(diào)控”和“腦波音樂對抑制控制功能的調(diào)控”兩個項目，項目實踐包括課堂內(nèi)和課堂外兩部分。課堂內(nèi)部分包括項目分組、與項目開展密切相關(guān)的基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)、三次小組PPT匯報和互動討論等。課堂外部分包括教師指導(dǎo)下的文獻論文解讀、自主查閱其他相關(guān)論文資料、項目實操演練（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、匯報準(zhǔn)備）和項目報告撰寫等。項目實踐流程如圖1所示。

項目實踐中涉及的腦波音樂是本課題組研發(fā)的一種新的音樂生成技術(shù)，生成的腦波音樂近年來已在本課題組的研究中被證實可用于音樂治療和生物反饋中［6-8］。目前，腦波音樂的應(yīng)用研究也在向疲勞和認(rèn)知功能（如抑制控制）干預(yù)的方向拓展，本課程的兩個實踐項目就源于此。

項目實踐環(huán)節(jié)，全體學(xué)生將自由組合為若干組，每組人數(shù)相對均衡，分別完成課堂內(nèi)和課堂外兩部分項目實踐。通過項目化的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、實際動手能力、團隊合作能力以及語言表達能力，并通過項目報告撰寫使學(xué)生了解學(xué)術(shù)論文寫作流程，同時報告也可以作為課程考核依據(jù)。

三、以模式創(chuàng)新為手段，提升項目實踐吸引力

“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程教學(xué)既要傳授理論知識要點，還要兼顧學(xué)生實踐需求，以激發(fā)學(xué)生參與實踐的內(nèi)在動機，真正實現(xiàn)學(xué)以致用［4］。本課程從以下三個方面入手，解決以往教學(xué)中存在的枯燥、乏味等問題，提升課堂樂趣，增強對學(xué)生的吸引力。

（一）基于腦波音樂神經(jīng)反饋技術(shù)的課堂教學(xué)設(shè)計

在現(xiàn)有課堂教學(xué)模式基礎(chǔ)上，融入“基于腦波音樂的神經(jīng)反饋技術(shù)”項目設(shè)計，使學(xué)生在充滿樂趣的氛圍中從多個角度學(xué)習(xí)“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程中的內(nèi)容并學(xué)以致用。

（二）引入“翻轉(zhuǎn)課堂+案例實踐”的混合教學(xué)模式

在項目實踐過程中，引入翻轉(zhuǎn)課堂?！胺D(zhuǎn)課堂+案例實踐”的教學(xué)模式強調(diào)先由學(xué)生或小組自主學(xué)習(xí)理論知識，再由教師針對重點和難點補講以及引入新的知識，同時通過項目實踐環(huán)節(jié)實現(xiàn)理論與實踐的深度融合。該教學(xué)模式下，不僅圍繞認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論中的知識點展開，還對“基于腦波音樂的神經(jīng)反饋技術(shù)”項目實踐中遇到的各種問題進行剖析，加深學(xué)生對這門課程的理解，充分增加課堂的互動性，也可進一步提升研究性學(xué)習(xí)的能力。

四、以評價為抓手，增強項目實踐實效

為了更深層次地激發(fā)學(xué)生內(nèi)生動力，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程采用過程性考核和期末考核兩種方式。過程性考核包括課堂討論、學(xué)生展示及項目報告的形式進行。

（一）課堂討論

考核評價既要關(guān)注學(xué)生在理論學(xué)習(xí)方面的表現(xiàn)，也要注重學(xué)生的團隊協(xié)作能力和表達能力。教師觀察學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，評估學(xué)生課堂討論的積極性、參與度并打分，考查學(xué)生在小組討論中是否發(fā)揮主觀能動性，是否積極提出自身的觀點與見解。通過過程性考核提升學(xué)生的課堂參與度，促進學(xué)生思維能力、交流能力和合作能力，進而提高課程教學(xué)的質(zhì)量和實效。

（二）學(xué)生展示

學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會有三次PPT展示及問答的機會，PPT展示內(nèi)容要完整、詳細，對小組處理數(shù)據(jù)的情況進行匯報，并針對本團隊的人員分工進行詳細描述，展示項目數(shù)據(jù)處理中的問題及解決的問題。教師會針對學(xué)生展示的PPT進行提問，考查學(xué)生解決問題的能力。教師公開評分標(biāo)準(zhǔn)，由學(xué)生互評、教師評分兩部分構(gòu)成，鼓勵學(xué)生以更積極的態(tài)度對待小組展示環(huán)節(jié)。

（三）項目報告

期末考核采取項目報告的形式，強調(diào)項目報告的規(guī)范性、邏輯性和創(chuàng)新性。通過期末考核培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，鼓勵學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，學(xué)會梳理思路并從中提煉課程知識嘗試分析解答，引導(dǎo)學(xué)生對認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的問題進行調(diào)研、歸納、思考和分析，切實提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與綜合能力。

結(jié)語

筆者針對“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)概論”課程教學(xué)引入項目實踐進行嘗試，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式和考核評價等方面進行創(chuàng)新設(shè)計，有望為該課程教學(xué)提質(zhì)增效和交叉學(xué)科方面的人才培養(yǎng)提供借鑒與參考。

參考文獻

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Exploring Project Practices in the Course of the Introduction to Cognitive Neuroscience

LU Jing， GUO Si-jia

（School of Life Science and Technology， University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu， Sichuan 611731， China）

Abstract： Introduction to Cognitive Neuroscience is a basic course that needs to be learned for students engaging in brain science. It is of great significance for students to understand cognitive behaviors， biological mechanisms behind the brain， and neural explanations of psychological phenomena. The theoretical part of the course is boring for students who have not been exposed to related classes， and it is often difficult for students to thoroughly learn it well. Therefore， it is important to explore practice-based instructional design. Experiential learning based on project practice can help students better understand and apply theoretical knowledge to project practice， enhancing their comprehensive literacy. In the teaching practice of the course， we aim to achieve the teaching objectives and clarify the purpose of the project practice. Also， we enrich the teaching content and expand the project practice resources. Moreover， we enhance the attractiveness of the project practice based on innovation. At the same time， we use the evaluation method to improve the effectiveness of the project practice to achieve better teaching results， which is essential for cultivating research-oriented and composite talents.

Key words： project practice; cognitive neuroscience; instructional design