教育神經科學視野下的教師專業發展＊

錢旭升

（浙江師范大學教師教育學院，浙江金華 321004）

多年來，我國教師專業發展研究領域取得了大量理論和實踐成果，隨著認知神經科學的發展及其與教育科學的結合程度不斷加深，構建以教育神經科學為背景的教師專業發展理論正成為教師研究領域的一種新的必然趨向。

一、教育神經科學引入教師專業發展領域的必然性

(一)教師專業發展的理論建設在認知與行為層面上已經取得豐富的成果，從神經科學層面展開深入研究是教師專業發展理論建設的新趨勢

多年來，我國教師研究領域借鑒了大量國外教師專業發展的理論成果，如 Fuller、Gregore、Yarger與Mc-Donald等人的教師專業發展階段理論;我國學者也從教師評價或教師專業發展的角度提出了大量教師專業發展模型。國內外以往的教師研究為教師專業發展的理論建設奠定了良好基礎，但主要還是停留在認知與行為層面的實踐考證，甚至只是把教師專業發展視作經驗層面的問題。已有的研究成果不僅需要在理論上進行新的建構，更需要從分子的層面，運用教育神經科學的研究成果來不斷完善。教師專業發展理論的構建需要教育神經科學扎實的實證研究作為基礎，從而為科學合理地指導教師的教育教學實踐活動，建設一支高素質、專業化的師資隊伍奠定理論基礎。

(二)以教育神經科學為背景開展教師研究是當前教育學、神經科學與行為科學相結合的形勢所趨，是教育神經科學學科內容建設的應有之義

20世紀90年代，世界各國開展了腦科學研究熱潮。國際上陸續成立了一些“學習科學與腦科學”的研究組織，這些組織在美國、歐洲和亞洲都迅速發展，2003年11月成立了國際教育神經科學的專業研究組織，出現了專業刊物《心智、大腦和教育》。各國政府對于教育神經科學都大力支持，美國國家科學基金會和教育部把其確定為四個優先資助領域之一，日本、荷蘭等國也對此學科進行大力資助。20多年來，腦科學取得了許多重要的研究成果，這些研究成果改變了人類對腦的認識，對教育，甚至整個人類的生活產生了重大的影響。我國從20世紀90年代開始，特別是“香山科學會議”之后腦科學迅速發展，在腦科學領域成立了大量的專業研究機構，包括中科院的“腦與認知科學國家重點實驗室”;此后，有關教育神經科學的專業研究機構陸續成立，2000年在北京師范大學成立了“認知科學與學習”教育部重點實驗室，2002年在東南大學成立教育部“學習研究中心”，2005年在北京師范大學成立“認知神經科學與學習國家重點實驗室”。同時，國家對此領域的相關研究在項目上大力資助。Developmental Cognitive Neuroscience也出版了教育神經科學領域的專刊，以促進此領域的發展。從國際和國內的發展現狀可見，教育神經科學是一個快速發展的新興學科，對教育理論和實踐的發展、特別是教師專業發展具有重要意義。

二、教師專業發展理論體系的理想架構

基于對教師專業發展研究的已有成果，我們以教育神經科學為研究視角，嘗試構建新型教師專業發展理論。在新課程改革背景下，我們認為教師專業素質的最后落腳點在于創造性的課程實施能力，教師的情感能力與研究能力是教師專業的主要內在素質，而課堂管理與教學策略是教師課程實施的外在策略。新課程背景下教師專業發展的主要任務在于創生性的課程實施能力:(1)教師的情感能力。包括對學生情感、認知的識別、接納與引導能力，而教師共情是其最為重要的情感能力，有利于師生關系的促進與教學效果的提高;(2)教師的研究能力。這是教師自主發展的重要的動力，特別是對兒童(學生)的研究能力影響到教師的基本態度與教學能力的獲得。因此，我們嘗試用IERTM模型建構以教師課程實施能力為核心的，包括了教師情感能力與研究能力兩種能力結構、課堂管理與教學策略兩種策略結構的教師專業素質理論模型。以“教育神經科學視野下的教師專業發展研究”為核心領域，著力開展五個主要方向的研究，即“兒童意識游移發展及腦機制研究:教師課堂管理的基礎”、“兒童漢字學習研究:教師教學策略的神經基礎”、“教師共情能力的神經機制:教師情感能力的發展研究”、“教師的兒童研究能力:發展神經科學的視角”、“創生取向的教師課程實施能力研究:大腦網絡的視角”。其中，前3項研究為基礎性，后2項研究為教育神經科學取向下的運用性研究。

(一)教師課堂管理技能與教學策略的獲得，需要依據學生注意規律與識字的腦機制

教師教學策略與課堂管理技能不僅需要經驗的總結，也需要認知神經機制的提示。我們從兒童意識游移與兒童漢字學習的腦機制兩個切入點，深入探討兒童課堂學習注意規律與兒童漢字學習規律，從而為教師課堂管理技能與教學策略的發展提供堅實的理論基礎。

前期研究表明，意識游移是一種相對穩定的個人特質，這種特質不僅表現在意識游移的發生頻率上，還表現在易發情境和認知表征上。在易發情境維度上，存在趨向型任務和回避型任務兩個相反的因素，意識游移在這個維度上的特征很可能與個體的注意品質有關;在認知表征維度上，存在情景性表征和語義表征兩個因素，這個維度上的意識游移特征很可能與個體的圖像—詞語認知風格有關。［1］我們首先根據兒童的特點修訂意識游移特質問卷，并設計實驗探索意識游移特質和個體注意品質以及認知風格的關系。同時，考慮到意識游移作為一種獨特的意識狀態，我們嘗試尋找這種意識狀態的神經基礎，利用腦電記錄不同意識游移傾向的兒童在意識游移狀態的腦電(EEG)，尋找與意識游移特質相對應的腦電特征，從而為意識游移特質分型提供更為堅實的依據。通過實證研究明確意識游移特質和注意品質及認知風格之間的關系，從行為和神經機制兩方面理解個體心智和腦的工作方式，提出以適應大腦的方式確立教學原則，為課程和教學改革以及教師專業發展提供直接的理論基礎，有助于教師根據學生的意識特征制定合適的教學策略，使教學符合“以學生為本”的原則，充分體現因學治教和因材施教精神。

以字詞學習的腦機制角度入手，對漢字的N170成分的形成和發展進行深入研究，理清漢字認知中N170成分偏側化和敏感性的形成和發展機制，從而為我國的漢語教學提供具有直接指導意義的科學知識，并突破原有現象層面的經驗總結，在神經層面為教師教學策略的選擇提供腦機制原理。本領域的研究主要包括三個方面的內容:第一，深入考察漢字N170成分偏側化的發展。語言認知腦機制的偏側化是一個重要的科學問題，對漢字認知N170成分的偏側化發展研究具有重要意義。首先它能為解決字母語系的N170偏側化發展的爭議提供幫助;其次，此研究并不是字母語系N170成分偏側化發展研究的簡單漢字復制，采用漢字為材料進行研究有其獨特的科學意義。第二，探討漢字認知N170成分的專家化發展。對字母語系字詞認知N170成分的專家化發展進行的初步探討，往往關注專家化的出現時間，直接導致選取的被試的年齡跨度較大，不能有效地揭示這種專家化的發展模式。而Mc-Candliss等發現在字詞學習的最初5年內還沒有形成N170的專家化。［2］Maurer等發現學前兒童、二年級和成人的N170存在被試間差異。但是這些研究都缺乏對正字法形成中關鍵的小學階段進行細致系統研究，所以對于專家化發展需要進一步研究。［3－4］第三，探討兒童漢字認知 N170 成分的發展變化模式。有關的發展研究雖已經開始涉及發展模式這個科學問題，［5－6］但由于這些研究的目的是揭示這種偏側化或者專家化的出現時間點，并沒有關注其出現到成熟的發展變化，因此這些研究中被試選取的年齡跨度較大，所以不能清楚揭示N170成分的發展變化情況。而要理清上述問題，就需要對字詞閱讀變化的重要時期進行細致研究。許多行為研究表明小學階段是正字法意識發展的重要時期。［7］基于開始字詞學習的5年是字詞認知發展的重要時期，［8］所以研究小學階段的字詞認知N170的發展具有重要意義。有必要對各年齡階段的被試進行細致研究，選取學前兒童、小學一年級到六年級以及成人為被試，并對同一批小學兒童的自然學習過程進行追蹤研究，以探討字詞認知腦機制的發展模式。

(二)教師情感能力的結構突破了認知與行為上的結果，將教師情感能力研究擴展到認知神經科學層面

教師情感能力是教師體認、識別、接納學生情感與自我情緒管理的能力，是促進師生互動、提高教學效率與促進學生發展的能力。教師情感能力是教師專業素質的核心成分之一，也是心理學展開教師研究的一個重要領域。與研究教師認知能力不同，教師情感能力是教師研究領域一個相對較新的內容。近年來，有研究者對教師的共情能力展開了系統的研究，他們認為教師的共情是教師為了促進學生發展，從學生的立場設身處地考慮學生的認知與情感，以感同身受的方式表達對學生的關心。［9－10］同時，有研究者從教師專業素質的角度提出了教師的共情是其情感能力的核心成分，并認為教師的情感能力是教師專業發展的動力系統，［11］是教師職業道德情感的基礎性要素。［12］隨著心理學的新發展與教育神經科學的發展，國內已經有越來越多的學者關注共情的認知神經機制的研究，對教師共情的發生機制與影響因素的研究已經突破了認知與行為層面，開始轉向認知神經科學領域。

教師情感能力的研究主要是以大量的有關教師共情的認知與行為層面上的實證研究為基礎，進一步論證了以共情為核心的教師情感能力的教師專業素質理論;并通過ERP技術研究教師共情的發生機制，從而提出教師共情發生的腦機制，并為教師共情能力的培養與培訓提供重要的理論基礎。預期可以取得的突破性成果包括:在理論上建構以共情為核心的教師情感能力的教師專業素質理論;在腦電成像技術背景下以情感驅動(即自下而上驅動方式)、認知驅動(即自上而下驅動方式)為因變量，采用2(觀點采擇:他人角度;自我角度)×2(相似性:真實ANV;卡通ANV)的方式分別研究教師共情的發生機制;在兩種ANV條件下(真實ANV;卡通ANV)研究共情的發生機制，探討自下而上與自上而下兩種方式的相互關系。這是以往研究尚不清楚的。通過對以往研究的分析，我們認為，在真實條件下是以自下而上的情感驅動為主，而卡通情境則是以自上而下的認知驅動為主。教師共情在真實的教學條件下更傾向于情感驅動為主而非認知驅動，但以往的研究者更傾向于教師共情是認知驅動為主。這既是一個大膽的假設，但也將是建立教師情感能力的一個重要前提。如果在這一方面能取得突破，將為教師日常情感能力的管理、培養與培訓提供重要的理論基礎。

(三)運用認知神經科學的研究成果，對教師的兒童研究能力與課程實施能力進行理論構建與實證檢驗

1.教師的兒童研究能力

國外主要是從哲學、心理學等視角開展教師的兒童研究，研究重點聚焦在教師研究兒童的內容上，鮮少從教育神經科學的視角開展研究，也沒有深入研究和建構教師的兒童研究能力;在我國，教師的兒童研究才剛剛引起教育界的關注，既沒有形成研究視角，也沒有開展教師兒童研究能力的研究。而國際和國內的政策文本中直接或間接地指出了教師兒童研究能力之重要性，認為只有教師真正具備兒童研究能力，教師的執教能力才能真正得以提高，才能實現《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》中所提出的“要以學生為主體，以教師為主導，充分發揮學生的主動性，把促進學生健康成長作為學校一切工作的出發點和落腳點。關心每個學生，促進每個學生主動地、生動活潑地發展，尊重教育規律和學生身心發展規律，為每個學生提供適合的教育”的目標。為此，有必要以教師的兒童研究能力作為切入點，架起教學實踐和教育科學研究之間的橋梁，提升教師的兒童研究能力。誠如國際教育神經科學領域的先行者、哈佛大學Kurt W.Fischer教授所指出的:“兒童是以不同的速度、沿著不同的軌跡發展的，更好地理解這些差異是如何發生的，有助于個別化教學方案的設計。”［13］

教師兒童研究能力的構建應注意以下問題:1.教師的兒童研究能力的內涵是什么?構成教師的兒童研究能力的應然要素有哪些?2.目前教師的兒童研究能力的實然狀況是怎樣的?3.教師的兒童研究能力的應然和實然之間的落差是怎樣的?4.從該落差出發，作為兒童研究者的教師應具備哪些基本素質?5.有哪些策略可以提升教師的兒童研究能力?等等。

2.教師的課程實施能力

研究發現，神經軸突的髓鞘化是有規律和有順序的。由于髓磷脂釋放的多少和時間與個體發育的年齡段和環境教育的刺激有關，所以各腦區神經軸突的髓鞘化是有先后順序的和逐步發展的。4－6歲兒童的突觸總量達到成人的150%。這種超量的繁衍為神經網絡的建構提供了選擇余地，為開展豐富多樣的課程學習創造了前提條件。隨著外界刺激類型的確定和刺激次數的變化，一些細胞和突觸被選用固定，而沒有被選用的多余的則凋亡并被清除。這就是神經元的修剪。教育所起的主要作用就是創設豐富多彩、動態發展、對兒童構成智力挑戰的環境，開發兒童的潛能，促進兒童的成長發展。［14］豐富的教育情境刺激像一只無形的手、一個潛在的設計師，塑造學生的大腦微觀結構，特別是樹突分枝和突觸傳導通路的建立。學生從小學到大學階段的學校系統教育中，先學習知識和理解知識，然后通過實地訓練獲取學習經驗，擁有判斷力和創造力，最后達到擁有管理和統轄的綜合能力。

教師的課程實施能力研究主要是梳理學生神經元軸突的髓鞘化和神經元的修剪兩方面的國內外已有研究成果，掌握各年齡段學生的基本特征，了解學生現有的學習積極性、主動性和教師的課程實施能力，在此基礎上，構建理想的學習情景、選擇適合的學習內容和方法，以微型實驗的形式檢驗其效果，并做出適當的修正，提出教學策略，從而總結出提高教師課程實施能力的基本模型。

［1］Xiaolan Song，Xiao Wang.Mind-wandering in daily life-An experience-sampling study［M］.2010TSC，Tucson，2010.

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［3］Maurer U，Brem S，Bucher K，et al.Emerging neurophysiological specialization for letter strings［J］.Journal of Cognitive Neuroscience，2005，17:1532-1552.

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［6］Maurer U，Brem S，Kranz F，et al.Coarse neural tuning for print peaks when children learn to read［J］.NeuroImage，2006，33:749-758.

［7］李娟，傅小蘭，林仲賢.學齡兒童漢語正字法意識發展的研究［J］.心理學報，2001(2):121-126.

［8］Maurer U，Brem S，Bucher K，et al.Emerging neurophysiological specialization for letter strings［J］.Journal of Cognitive Neuroscience，2005，17:1532-1552.

［9］戎幸.情緒表達性和人際關系對共情準確性的影響［D］.金華:浙江師范大學，2010.

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［12］孫炳海，蔡志良，申繼亮.“關愛學生”是教師職業道德特殊性要求的集中體現——基于對教師職業道德規范內容的排序分析［J］.中國教師，2010(3):23-26.

［13］Fischer K W，Goswami U，Geake J.The future of educational neuroscience［J］.Mind，Brain，and Education，2010，4(2):68-80.

［14］白月橋.腦科學與課程教學［J］.新課程研究:基礎教育，2008(1):5-9.