淺談教育神經(jīng)科學研究成果對高中教學的啟示

陳春英

摘 要：自上世紀90年代以來，有關(guān)人腦的研究成果迅速增長。隨后腦科學的研究者和教育實踐者聯(lián)合起來，建立了教育神經(jīng)科學。教育神經(jīng)科學研究發(fā)現(xiàn)情緒與學習效果、重復提取與學習中的記憶保持、神經(jīng)可塑性與智力提升之間有著密切聯(lián)系，筆者認為這些發(fā)現(xiàn)對現(xiàn)今的高中教學有著極大的指導意義。

關(guān)鍵詞：教育神經(jīng)科學研究成果 高中教學

中圖分類號：G630 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082（2018）07-0-01

隨著科學和技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類進入了“知識爆炸”的時代，也使教育面臨重大而深刻的變革。全民學習、終身學習的學習型社會已經(jīng)到來。當今的學生即21世紀的未來公民，要想在這樣的時代中取得成功，需要教育工作者給他們提供更高質(zhì)量、更有效的學習經(jīng)驗來全面提升學習技能。因此自工業(yè)革命以來的“專家創(chuàng)造知識、教師傳遞知識、學生儲存知識”的傳統(tǒng)的教學模式亟待突破。教師作為最終的“人腦變革者”，急需找到一種貼合學生學習過程的科學教育范式，促進學生的高效學習。教育神經(jīng)科學正是在這樣一個腦與認知科學備受重視、神經(jīng)科學研究方法飛速發(fā)展的時期應(yīng)運而生。教育神經(jīng)科學的一些研究成果和發(fā)現(xiàn)已經(jīng)被世界各地的教師應(yīng)用于當前的教學來改進其課堂教學策略。在我國，全國教育科學 “十一五”規(guī)劃課題指南，就已把“基于腦科學的教與學效能研究” 確立為教育方向之一。

一、教育神經(jīng)科學的興起及其發(fā)展

教育神經(jīng)科學是將心理學、神經(jīng)科學和教育學三門學科綜合起來而創(chuàng)建的一門新興學科。這門學科是一門應(yīng)用型學科，它將神經(jīng)科學、認知科學、發(fā)展科學和生物科學等學科對大腦的運行規(guī)律和學生學習的腦機制的研究成果結(jié)合起來，并運用到教育研究和教學實踐中，是建構(gòu)在教育實踐和神經(jīng)科學之間的橋梁。在各國政府與國際組織的積極支持下，心智、腦與教育的整合研究以及新興學科教育神經(jīng)科學在全球范圍內(nèi)得到了蓬勃的發(fā)展，迄今為止，已有40多個專業(yè)研究機構(gòu)、專業(yè)學術(shù)組織以及專業(yè)人才培養(yǎng)機構(gòu)誕生[1]。

二、神經(jīng)科學與教育神經(jīng)科學的重要研究成果

過去的三十年間，隨著正電子發(fā)射斷層掃描（PET）、腦磁圖（MEG）、功能性磁共振成像（fMRI）、經(jīng)顱磁刺激 （TMS）等神經(jīng)科學技術(shù)的飛速發(fā)展使得科學家嫩在正常被試無創(chuàng)條件下對大腦功能進行研究和分析，神經(jīng)科學的研究成果不斷涌現(xiàn)。下面介紹對教育教學有關(guān)的并有重要影響的幾個研究成果：

1.情緒對學習有著巨大的影響

海馬和杏仁核是腦中主管長時記憶的兩個結(jié)構(gòu)，但是它們均位于腦中的情緒區(qū)域——邊緣系統(tǒng)中。壓力使杏仁核將感覺輸入被傳遞至較低級的非自主反應(yīng)的腦區(qū)，而不是負責思維的大腦皮層，從而使得這種感覺輸入得不到更高級的認知加工。另外，位于較低級的腦干結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)狀激活系統(tǒng)決定了腦在任一時刻所接受的所有感覺信息中哪一部分能夠被注意到。因此只有當學生在生理上（例如沒有暴力威脅）和情感上（學生感受到來自教師的尊重和關(guān)愛）都感到安全時，他們才能將注意力集中于課堂教學上[2]。神經(jīng)遞質(zhì)對人的情緒有著巨大的影響。神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺不僅能使人產(chǎn)生愉快的情緒，而且能增強學習動機、記憶力和注意力。

2.重復提取在學習中起關(guān)鍵作用

“編碼”與“提取”是學習的兩種重要活動?！熬幋a”是指將信息存入大腦，即人們通常意義上的學習?！疤崛　眲t是從記憶中回想信息的過程，當人在進行測試或從事類似的活動時，人的思維就將嘗試提取問題的答案或可以被用來生成答案的相關(guān)信息。之前幾乎所有的研究都認為，學習發(fā)生于學習者對學習材料進行研讀和編碼的過程中，而測試（回憶）只被只是對所學內(nèi)容的評價，其本身并不會導致學習的發(fā)生。普渡大學心理學系助理教授杰弗里·卡皮克等人通過大量的實驗和研究表明重復提取在學習中起關(guān)鍵作用，主要有以下方面[3]：（1）對記憶進行測試不僅能夠探查學習者已經(jīng)知曉什么，還能增強隨后的記憶保持，而信息的重復提取對長時記憶具有關(guān)鍵性作用。重復提取能夠增強長時記憶，而重復學習對增強學習幫助不大。（2）測試中的反饋促進記憶保持。與不參加測試相比，參加測試提高了記憶保持度，反饋則進一步增強了記憶的成績。（3）測試形式并不影響記憶效果。與重復學習或無反饋測試相比，在有反饋的情況下，無論進行哪一種類型的測試都能增強長時記憶的保持。（4）重復的間隔性提取對記憶保持具有強大的效果。研究發(fā)現(xiàn)，增大重復測試之間的時間間隔總和能夠產(chǎn)生最強的長時記憶保持；與無間隔的重復測試相比，長間隔的重復提取對長時記憶保持有200%的提高。（5）提取練習比基于概念圖的細化學習生成更多的學習。提取練習的這種優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在單一文本的學習，對科學教育里的一般學習也同樣適用。因此，提取練習還是一種有效的促進科學概念學習的工具。

3.神經(jīng)可塑性的發(fā)現(xiàn)

21世紀初，腦科學的研究表明：由于環(huán)境刺激的輸入，腦可以自我重塑，即神經(jīng)可塑性。神經(jīng)可塑性主要表現(xiàn)為突觸的可塑性，即軸突樹突的形成和軸突棘的形成。突觸可塑性也是學習和記憶的神經(jīng)機制。穿顱磁刺激研究發(fā)現(xiàn)在生命早期失明的盲人，其視覺皮層轉(zhuǎn)向了對軀體感覺信息的加工，這種跨通道的皮層可塑性可以解釋盲人為何具備出眾的觸覺能力。研究者已經(jīng)研發(fā)出了閱讀輔助軟件和程序來幫助兒童閱讀困難者重塑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，使他們的閱讀能力能達到正常人的水平（[2]）。神經(jīng)可塑性也是腦卒中病人的神經(jīng)康復的主要機制之一。過去的科學家往往認為在嬰兒關(guān)鍵期后，大腦結(jié)構(gòu)往往不發(fā)生變化?，F(xiàn)在更多的研究支持神經(jīng)可塑性會持續(xù)終身[2]。

三、教育神經(jīng)科學研究成果對高中教學的啟示

高中階段的學習在當下我國的絕大部分地區(qū)仍屬于非義務(wù)教育，但在高考選拔制度和我國大學錄取率偏低的國情下，高中生及高中教師都承受著巨大的升學壓力。學生及學生家長將通過高考升入大學的希望寄托在教師身上，而且考試還直接影響到教師的生存狀況、崗位、工資、福利等[4]，使得高中教師承受的考試壓力比學生還大。另一方面，在新一輪課程改革的大潮下，許多老師已有的教學方式和理念與新課改的要求相差甚遠，許多教師感到自身的素質(zhì)和教學方法亟待提升，卻又困惑于如何提升和改進。

1.要調(diào)節(jié)課堂的氛圍，教師在以下幾個環(huán)節(jié)可以這樣做

在上課鈴聲響起前提前進入教室，親切的招呼前來上課的學生，留出一定時間傾聽學生關(guān)于最近學習的內(nèi)容或考試的感受或困惑。（2）每次在教授新的知識前，花幾分鐘時間通過小測驗、思維導圖、討論等形式來復習前一次的知識內(nèi)容，這有助于大腦形成前后貫通的認知模式和關(guān)系，使學生能夠在不同的學習環(huán)境之間建立牢固而清晰的聯(lián)系，從而有助于提高學生的理解能力，并減輕學習壓力[5]。（3）在課堂提問環(huán)節(jié)，要注意避免先點名后提問，應(yīng)先向所有學生展示問題，使所有學生都有一定的時間思考；還要注意答案的層次性，使得對所學內(nèi)容掌握程度不同的學生都能通過努力回答出部分或全部答案；另外也允許學生用不同的形式來呈現(xiàn)答案。

2.強化提取練習，促進記憶保持，提升教學效果

世界上任何一個地方的教師都希望學生永遠記住自己所教的內(nèi)容，但是這是不可能的。實際情況是在考完考試后，學生就遺忘了絕大多數(shù)之前記憶的信息。學生對知識的記憶保持和與教師的教學方法有密切關(guān)系。在實際教學過程中，教師往往比較信賴那些支持細化學習如概念構(gòu)圖的學習活動，但對那些需要學生練習提取和對知識進行重構(gòu)的活動興致不高。而卡皮克等人的記憶研究告訴我們，為了達到長時記憶的效果，在學習過程中學習者應(yīng)該更多地進行“提取練習”，也就是更多地去和大腦中存儲的信息進行交，而不是一遍遍地研讀書本。為了實現(xiàn)高效學習，各種教學方法和學習方法要能夠有效激發(fā)學習者的“提取”，從而幫助學習者增強學習和促進學習的保持。

3.教學方法中的“提取”策略

教師講授無疑是當前高中教學中采用的最普遍的教學法。這種方法飽受質(zhì)疑，主要是因為它缺乏對學習者主體的尊重。但是如果教師的講授能不斷引導學生思考，激發(fā)學生建立新舊知識間的聯(lián)系，不斷產(chǎn)生認知沖突并在沖突中產(chǎn)生新的認知結(jié)構(gòu)，也就是不斷激發(fā)學生對知識的“提取”和建構(gòu)，那么講授法也不失為一種好的教學方法。概念圖教學法也是在高中課堂教學中廣泛開展的教學方法，然而多年以前就有研究指出讓學生對概念圖進行糾錯或填空比常規(guī)的概念圖教學法（直接構(gòu)圖法、看圖法）效果更好，因為前者涉及了學習者更多的“提取”活動[3]。

三、結(jié)語

教育神經(jīng)科學的研究直接與教育實踐相聯(lián)系，為教育奠定了科學的基礎(chǔ)。教育神經(jīng)科學在指導有效教學過程中的作用日益顯著，它使教育工作者更深刻地認識教與學的本質(zhì)和規(guī)律，并促進其有意識的改進教學方法。教育神經(jīng)科學的研究成果不斷涌現(xiàn)將進一步推動教學實踐的變革。在教師持續(xù)的專業(yè)發(fā)展和對學科基礎(chǔ)知識的牢固掌握的前提下，再結(jié)合教育神經(jīng)科學的研究成果對課堂教學的指導作用，教育工作者將會成為提高學生準備水平、積極性和學習成績的引領(lǐng)者。

參考文獻

[1]周加仙.教育生物學的領(lǐng)域建構(gòu)[J].教育生物學雜志.2013，（2）：87-94

[2]David A.Sousa（主編），周加仙等（譯）. 心智、腦與教育：教育神經(jīng)科學對課堂教學的啟示[M].上海：華東師范大學出版社，2012.11

[3]趙國慶，鄭蘭琴.重復提取勝過細化學習—卡皮克記憶研究進展及其對教學的啟示[J].中國電化教育.2012，（3）：16-21

[4]羅深廷. 中學教師工作壓力和負擔的現(xiàn)狀[J].中小學教育.2017，（265）：4-5

作者簡介：本人2005年畢業(yè)于北京師范大學，獲碩士學位。現(xiàn)為中學一級教師，任教于浙江省蘭溪市第五中學。