基于“腦科學”的數學教學新路徑

◎王鳳月 （江蘇省蘇州市蘇州工業園區星瀾學校，江蘇 蘇州 215000）

“大腦”是學習的重要器官，而學習心理則是腦的機能．當下，很多的教學研究往往是思辨性的，這種思辨性研究容易走向空洞．如何讓學習研究成為有價值的、有效度的研究？筆者認為，一個重要的方法就是基于“腦科學”．“腦科學”一般將“心”與“體”對應起來研究．所謂“心”，就是指“心理”，主要包括感知、記憶、思維、想象等；所謂“體”，就是指“物質”，即通過感官，通過脊髓、腦干等，再反映到肌肉．“腦科學”往往是建立在生物學、心理學實驗基礎上的，因而具有一種實證、科學的品位．基于“腦科學”，我們可以開辟教學新路徑．

一、腦科學對其數學教學的意義

人的大腦作為腦科學主要的研究對象．在教學的過程中，如果教師以傳統的教學模式為主，那么往往是結合學生所學習知識運用的情況來判斷學生的學習過程和結果．為此，研究者通過使用腦活動數據就可以對學生的心理變化進行探查．

腦科學的研究成果對數學學科教學而言還具有重要的意義，具體主要體現在以下兩個方面：

一方面，促進教師對學生學習過程的理解．在進行數學教學的過程中，教師為了更好地向學生強調數學的有效性，通常會強調一些概念，最主要的是應向學生著重強調要“理解學習”．但就當前的情況來看，有的教師難以科學解釋．但站在腦學科的視角上來看，分析其實就是學生大腦中不同神經元之間產生“聯結”．在數學教學過程中，對于學生大腦中一些已經有的經驗，教師需要不斷地弄懂，還有就是新的數學知識對這個經驗依靠的程度．

另一方面，指導學生對數學概念的學習．新知識的構建和知識的應用是數學學習最關鍵的環節．受應試教育的影響，學生對新知識的學習會受到一定限制，還會被壓縮，基本上把時間都應用在應試上．而且這種重復性的“刷題”，從腦科學的角度上來看，難以促進學生神經聯結，還會造成破壞．所以，為促進學生建構概念，教師有必要加強對各種手段的利用．腦科學研究表明，通過為學生設計情景，能促使學生更好地理解新概念．

二、基于“腦科學”的數學教學新路徑

（一）注重“左右腦”協同開發，形象化的教學路徑

“腦科學”研究表明，盡管人的大腦是一個整體，但卻存在著明顯的分工．一般來說，人腦的左半部分負責邏輯思維，人腦的右半部分負責形象思維．顯然，學生的數學學習依賴于左腦的開發．但左腦的開發并不是孤立性的，而是需要右腦的支持、支撐和助力．為此，教師在教學中要注重對學生“左右腦”的協同開發，要讓學生友善用腦、和諧用腦、健康用腦．只有這樣，學生的腦活動才不是一種壓抑性的活動．

過去，有的教師在教學中往往通過“繁難”的問題，來刺激學生的大腦．基于大腦協同功能的開發視角，筆者認為，教師不僅僅要注重對“左腦”的開發，更要注重對“右腦”的開發．左右腦是相輔相成、相互促進的．教師通過開發學生的“右腦”，可以同時刺激學生的“左腦”．如教師在數學教學中，可以采用“形象化”“直觀化”“具體化”的教學方式，來吸引學生的注意力，開發學生的右腦，進而刺激學生的左腦．比如，教學“乘法分配律”時，我們不僅要引導學生在學習中積極猜想、舉例驗證、歸納小結，我們還要引導學生進行“數形結合”，利用同寬的兩個長方形的面積，讓學生形象化地理解、建構乘法分配律．在這個過程中，“乘法分配律”的教學不僅讓學生理解乘法分配的實際意義，還讓學生理解乘法分配律的圖形、圖像意義．相較于不完全歸納的舉例驗證，“數形結合”的驗證似乎更合理、更科學，更能讓學生對乘法分配律這一知識表示認同．

腦科學研究表明，當學生的腦電波能形成一種同頻共振時，學生的注意力將會高度集中，學生的思維力將非常靈敏，學生常常會有靈感的降臨．同時，當學生的腦電波形成一種同頻共振狀態時，學生的數學學習情緒也比較穩定，記憶狀態也會調整到最佳．腦電波的同頻共振，其實也就是學生左右腦協同配合、相互促進的學習狀態．

（二）應用“腦電波”峰谷規律，多樣化的教學路徑

“腦科學”研究表明，一個人的腦的工作有點像人的脈搏，它往往是一會兒高、一會兒低的．在小學數學課堂教學中，教師要關注學生的“大腦疲勞”，讓學生的大腦在工作之后得到休整．作為教師，要把握學生“腦電波”的峰谷規律，采用多樣化的教學策略、路徑等，讓學生能有效地、成功地跨越思維的波谷區，要將重點、難點等內容的自主思考、探究與活動、交流等放置到學生的“腦電波”的峰時區．

為此，在數學教學中，教師要敏銳地洞察學生的思維、認知的峰谷狀態，采用多變的教學策略，引導學生快速地跨越思維、認知的谷時狀態，保持長久的峰時狀態．教師要想方設法地降低學生的谷時時間．比如，教師可以組織一分鐘的課堂保健，可以改變傳統的教學策略，轉而采用更加智慧、靈動的教學方式，如游戲、操作、多媒體課件展示等．教師通過這些教學手段、策略，重新喚起學生對數學學習的激情．在教學中，教師不僅要采用豐富的教學表情，而且可以輔之以相關的肢體語言，充分利用學生的“放松性警覺”，從而增強學生的注意力，調動學生的學習積極性．比如，教學“間隔排列”這一部分內容時，我們就設計了多樣化的教學策略，首先是讓學生感知生活中的間隔排列現象．當學生在學習中出現了“思維疲勞”時，我們再適時降降溫，讓學生用自己喜歡的方式來表征“間隔排列”現象，引導學生進行動手操作、畫圖等實踐活動，從而再一次調動學生的學習積極性．為了舒緩學生的思維、認知的心理壓力，在學生操作、畫圖等實踐活動中，我們播放了益智益腦的背景音樂——“輕音樂”，刺激學生的右腦，從而讓學生的學習如同呼吸一樣自然．在學生舒緩了大腦的思維、認知壓力之后，我們出示了一系列富有挑戰性的習題，讓學生解決問題，從而再一次掀起學生的思維熱潮．

教師應用“腦電波”峰谷規律，采用多樣化的教學策略、教學路徑，其目的就是最大限度地發掘學生的思維、認知的潛質．作為教師，不僅要從腦科學的“心”的視角來認識學生的學習，還要從腦科學的“物”的層面來認識學習的本質，從而通過學習，不斷地塑造學生的大腦、發展學生的大腦．從這個意義上說，學生與大腦的發展、提升是相輔相成、相互促進、相得益彰的．

（三）貫通“腦聯結”的縱橫通路，深度化的教學路徑

腦科學研究表明，每一種數學認知都與學生的腦的不同區域相關．如數感與學生的腦的頂葉相關，空間認知能力與學生的腦的腹側通路、背側通路相關，而推理能力則主要和學生的前額葉相關，等等．在教學中，教師要打通學生的腦區域之間的通路，讓學生的“腦聯結”縱橫相連，從而深化學生的認知．

在數學教學中，教師要從不同的層面，去開發學生的大腦，如通過計算、推理等不同的方式．比如，教學“年月日”這一部分內容，筆者遵循腦科學的聯結、擴展、加深、貫通的原則，用不同的方式引導學生認知．以課堂提問為例，不同的問題能刺激學生大腦的不同部位．如問題“一年有多少個月”“一個月分別有多少天”“哪幾個月是大月，哪幾個月是小月”等僅僅能刺激學生的雙側頂葉（具體認知），學生獲得的僅僅是一種“信息知道”；而問題“為什么一年有十二個月”“為什么會產生大月、小月”“二月為什么會獨獨是28 天或29 天”等問題，則能刺激學生的額葉（抽象邏輯）．為此，筆者在教學中，先讓學生自主提出問題，如此，有學生提出了“是什么”的問題，有學生提出了“為什么”的問題，等等．這些不同層面的問題，能讓學生的大腦負責不同問題的區域貫通起來．在數學教學中，教師應當為學生設計多層次、多類型的問題，從而能從不同的層面推動學生的思維，讓學生能積極主動地架構數學已有知識經驗與數學新知的關聯，拓展數學新知與學生已有知識經驗的關聯通道，從而讓學生的大腦神經元的聯結更加緊密．

貫通“腦聯結”的縱橫通路，是深度化的教學路徑．在數學教學中，教師要激發學生的良好的學習情緒，要增進學生的數學學習動機．研究表明，一個人的大腦有許多的“樹狀突起”以及輸入輸出信息的“軸束”．當學生擁有良好的情緒進行學習時，學生的大腦會分泌出一種多巴胺、內啡肽等的神經遞質．這種神經遞質有助于學生在數學學習中對信息的提取、選擇，有助于學生對相關信息的編碼、加工、重組等．從這個意義上說，腦的神經通路，對于學生的數學學習來說，就是一種催化劑，是一種潤滑劑．

德國教育家赫爾巴特早就說過：“人類的教育學必須心理化”．時至今日，很多教師在教學中，往往因為不注重研究教育心理學，不注重研究腦科學，而讓自己的教學在黑夜中摸行．只有從心理的視角，立足于腦科學，才能讓教學具有一種科學性，才能讓教學獲得一種實證的科學的證據．作為一名小學數學教師，我們在數學教學中要積極主動地研究腦，按照腦的特性、腦的規律、腦的科學、腦的原理等展開數學教學．如此，教師的數學教學就會獲得一種科學的支撐．當學生在腦的放松、舒展、愉悅狀態下展開數學學習時，學生的數學學習一定會產生一種事半功倍的效果．

（四）利用腦科學之認知規律提高課堂效率

在具體學習這一期間，腦活動的效率和腦活動的人的認識規律有一定聯系．對于小學數學教師而言，為確保教學活動順利的開展，在實際教學的過程中必須要結合學生實際情況和心理特點，還需要把實際接受能力這點充分考慮好，由簡到繁地為學生滲透．教師如果直接為學生講解比較難的知識點，那么難以幫助學生樹立學習自信心，還不利于激發學生的學習興趣；如果只是簡單講解學生容易理解且非常簡單的知識，那么這從某種程度上來看，難以滿足學生的求職欲望．所以，小學數學教師應學會如何結合學生的知識水平和認知能力逐步為學生滲透數學知識，同時，自身應掌握好教材之間的聯系，進而幫助學生掌握數學知識內容，促使學生更好地學習，使其獲得良好的教學效果．

例如，數學教師在為學生講解“除數是小數的除法”這部分知識內容時，可為學生布置復習的任務，讓學生對舊的知識進行復習，其中可將商不變的性質和除數是整數的小數除法的原則作為復習的主要任務，組織學生進行復習．與此同時，教師應結合學生的實際情況和教學內容，精心為學生設計問題情景，為學生引出問題，由此，調動學生積極性，促使學生之間更好地進行討論交流，最重要的一點就是使學生積極開動腦筋，還能激發學生的思考意識，這樣還能把新知識和舊知識聯系在一起，促使學生更好地理解，逐漸的對數學學習產生興趣．

除此之外，數學教師還應遵循循序漸進的原則，為學生布置數學作業，讓學生進一步鞏固數學知識，而且隨著學生不斷練習，還能活躍學生思維，不斷地提升學生學習水平．

（五）利用腦科學之內化性提高學生的“戰斗力”

課堂教學的重點就是激發學生學習興趣，挖掘學生自身的潛力，活躍學生的思維，不斷地提高學生創造能力．數學學習這一過程需要不斷探索，同時應進一步思考．如今，數學教學改革還面臨著核心問題，該問題為是為學生單一講解數學知識，還是結合學生實際情況精心的為學生設計情景，激發學生探索意識．在數學教科書中，通常會有一些例題供學生學習．但并不是學生掌握了書本上例題，就能把其他相類似的問題及解決好．總之，學生要學會舉一反三，還需要不斷思考，而且通過多次不完善的思考，才能更加地熟練掌握．這就需要學生做到學以致用．為達到這一目的，教師在課堂上要為學生提供思考機會，并根據教學內容為學生引出問題，讓學生進行思考，同時讓學生大膽地說出自己對問題的見解．在實際學習的過程中，學生說出自己的看法．從表面上來看，課堂教學沒有達到相統一．但教師在學生回答問題期間，能清楚學生是如何進行思考的，在哪處學生理解程度還不夠，這樣可從現有的教學內容和方法入手，不斷地進行調整，進而有利于學生養成愛思考的習慣．