從實驗室到教室

陶沙

促進全體學生學習和成長是人類從古到今的教育理想。從先賢孔子提出的“有教無類”“因材施教”，到聯合國2030可持續發展規劃提出的全納、優質教育目標，幾千年來人類不斷發出同樣的呼喚。聯合國教科文組織甚至提出“全球學習危機”，警示關注人類學習和發展存在巨大挑戰和鴻溝。進入新世紀，知識、技術迅速更新，貧富差距迅速擴大，政治經濟文化不斷發生變革，近兩年疫情席卷全球等，向學習和教育提出了新的急迫要求。百年未有之大變局，強烈呼喚更優質、高效、均衡、可持續發展的教育。

減負、提質、增效，公平、均衡、可持續，這是我們基礎教育建設的核心主題。我國學生在國際學生評估中屢屢居于全球第一，彰顯了我國基礎教育質量。與此同時，我們必須認識到，基礎教育成就背后還有學生、教師的苦干、汗水，甚至淚水。芬蘭、德國等國家學生學業成就和我們學生相似，但每周少花10—20個小時。今年7月，《關于進一步減輕義務教育階段學生作業負擔和校外培訓負擔的意見》印發，目前來看減負已見成效。同時，老師、家長、全社會日益關切另一個問題：長期的提質增效如何？另一方面，存在學習困難和情緒行為問題的孩子數量高達數千萬，如何幫助他們？理解、保護和促進學生學習需要基于客觀認識和應用人腦發育與學習的客觀規律。然而，基礎科學研究的教育轉化應用是復雜的系統工程。立足國內、放眼世界，回顧過去、思考現在和未來，從實驗室到教室的腦科學教育轉化應用研究及其推廣需要考慮應對重要挑戰。

從實驗室到教室，腦科學教育轉化應用挑戰何在

首先，對已有科學進展存在誤解、誤用。論壇、講座有助于老師、公眾了解科學進展。然而，研究顯示，60%的教師仍存在對腦與學習規律的誤解。因此，僅僅通過科學進展的宣講，難以消除誤解。進一步的研究表明，即使經過多年的教育和培訓，教師仍然對科學進展存在嚴重的誤解;知道、理解與觀念和信念脫節，難以應用于教學實踐。

其次，科學研究對現實存在的巨大個體差異理解、認識不足。過去大量的研究主要基于群組平均數，然而實際的教育活動面對千差萬別的孩子。因此，基于群組的研究結果對于充分理解、預測和調控教育中存在的巨大個體差異遠遠不夠。

第三，實驗室和教室的巨大差別。控制嚴格的小規模實驗室研究具有良好的內部效度，但是應用到復雜現實中，受千差萬別的因素和條件的影響，效用則存在局限。比如，對神經調控研究的整合分析顯示，其對正常個體的認知促進其實相當有限。

第四，科學研究問題及其發現對教育具有啟示，但與教師對科學研究“開處方”的期望存在明顯差距。很多時候教育工作者抬頭看研究，是希望研究“開處方”，但教育是有高度創造性的活動，沒有任何一項研究可以給每一位教師每天面對每一個孩子的日常教育工作“開處方”。比如，2006年的一項重要研究對比了智商水平不同的三組兒童青少年腦發育的進程，發現高智商組腦發育時間窗口相對最長，這個結果很有啟發。但是，研究未能回答什么是最優的腦發育時間窗口。怎么保證每個孩子都達到。再比如，2011年，Nature雜志發表的一項研究顯示，兒童青少年從12-14歲到15-17歲，智商發生了重新分化，有的孩子 “逆襲”，從第一次測量時的普通孩子到第二次測量時成為高智商孩子，而另一些孩子則“掉隊”變成了智力邊緣落后孩子，他們腦結構發育上也有相應特征。因此，青春期可能是認知能力發展“重新洗牌”的時期。既然青春期的認知能力可能經歷個體間的重新分化，怎么幫助孩子實現逆襲、避免掉隊呢？研究同樣開不了“處方”，而且不能保證某一種方法對所有的孩子都管用。

應對轉化應用面臨挑戰的幾點思考

對于應對上述挑戰，也許沒有標準的答案，沒有完美的答案。首先，腦科學成果的科學傳播需要充分重視公眾和教師也是學習者，需要改變單向的灌輸知識的簡單做法，幫助公眾、教師理解知識的獲得過程，學習整合、批判性分析證據，并在實踐中檢驗修正。只有通過有整合、有批判、有檢驗的創造性科學傳播，認知神經科學、心理學以及其他學科的科學研究成果和進展才能真正轉化為基于規律的有效的教育教學實踐。尤其在教師的職前、職后培訓中，嘗試開展嵌入式的、行動式的腦科學與教育的科普，有助于幫助教師成為學生腦智發育學習的研究者、理解者、保護者、促進者。在北京師范大學的通識教育課程里，專門有與教師職業素養有關的模塊，我們正在申請開設一門人類腦智發育與學習的師范教育素養課程。我們希望通過結合專題性的研究學習案例分析、科學前沿研究的講解、見習和嘗試，幫助未來的教育工作者發現、分析并且糾正對腦智發育與學習規律的誤解，引導未來的教育從業人員和研究者建立發現—分析—探索問題的意識和科學邏輯、方法，為變革型教育的研究與實踐儲備人才。未來的教育一定是變革性的，而教師需要這樣的訓練。

第二，科學研究是不斷糾正錯誤的過程。因此，轉化應用需要高度重視研究證據的回顧、分析和整合。任何一個單一研究，不管多么有趣、偉大，也很難一次通達真理。從研究證據的等級來說，最高的等級也是對于研究證據的系統整合，由此找到可重復的、穩健的、有意義的，而且是應用條件不斷清晰的研究證據。比如漢語閱讀困難涉及多項認知技能缺陷，我們整合了1964年—2015年所有81項符合分析標準的研究，涉及將近1萬個孩子的證據。總結這81項研究發現，快速命名和正字法技能缺損對于漢語閱讀困難可能較為關鍵。這一整合分析結論對教師識別孩子的閱讀學習問題可能有啟發。此外，系統的分析整合還有助于客觀評價當前的研究進展有沒有形成共識，是否可靠。2018年，法國學者的一項研究表明，大量小樣本研究發現的閱讀困難兒童灰質體積差異均不具備重復性。因此，盡管我們希望找到閱讀困難的預測和識別的腦結構指征，但是目前研究證據還不足以支撐我們下一步的行動。

第三，研究范式需要從小規模、精致的實驗室研究進一步擴展到真實世界的隊列研究。小規模的研究仍然極其重要，大規模縱向追蹤的隊列研究既可以檢驗實驗研究的外部效度、解析其結果的適用條件，還可以提示進一步研究方向。當前，發達國家已經和正在大量開展隊列研究，例如，從疾病影響、產前暴露、早產、保育環境、父母教養行為、社會經濟地位等方面對兒童腦智發育、高危行為等開展縱向追蹤，分析腦智發育的促進條件、風險因素以及障礙的成因，提出有效的教育建議和防治措施。我國近年來也開始重視組織開展大型兒童腦智發育隊列研究，探索腦發育機制，并希望更好地應用于教育實踐。

第四，從研究到應用開展全鏈條的設計，形成閉環，不斷迭代以取得重要進展。舉個例子，在教育教學實踐中，我們先識別問題再針對性地解決。比如閱讀困難到底問題何在？如果識別了關鍵問題，就要進一步通過針對性的訓練進行改善。再如，英語怎么學，怎么改變“少慢差費”的問題？我們一直以為，在英語學習中我們擅長“讀”，但我們的研究發現實際存在自動化不足的嚴重問題。那么我國學生英語閱讀自動化不足的機制何在？怎樣干預、改善？實驗室研究結果到學校進行現場干預的成效如何？因此，針對學生學習、適應、發展的核心關鍵問題，要結合不同的研究資源、手段。從研究到應用，不僅要發現問題、解析機制，更要針對問題及機制研究，延展到現實生活中嘗試解決問題，并在解決問題中找到進一步的基礎研究和教育轉化應用研究的方向，從而形成不斷迭代的閉環，堅實推動教育轉化與推廣。