教育神經科學導向的教學策略初探

姜寶騰 | 膠州市第三中學

教育認識指引著教育教學，教育的不同范式制約著教育實踐。近二三十年來，隨著腦成像技術的不斷突破，人類對腦的認識已經到達了一個新的水平。當代的教育探索，將成熟的心理學研究和新興的腦科學成果結合起來，拓寬了教育研究視野，誕生了教育神經科學這一交叉性前沿學科。一方面，當代社會對學生核心素養的追求、對高素質人才的渴望，需要教育神經科學提供新的教學策略和模式，提高教育教學的效果。另一方面，在教育神經科學的普及和實踐中，很多研究成果被不同的教育理論和教育實踐引用，用來佐證自身的正確性。這種各取所需的引用和宣傳，常只截取對自己有利的研究證據，模糊了教育神經科學的整體面貌。

教育神經科學有其獨特的問題域和研究范式，有必要澄清符合其學科精神的教育策略和模式。

循證教育，是教師運用腦科學成果的重要方法

在腦成像技術獲得突破后，相關專家迅速用這一新的研究方法，對教育心理學、認知心理學、發展心理學等傳統研究領域和研究主題做了研究，產生了海量的研究成果。這些微觀的腦科學研究成果要應用于一線教育教學，依然存在著巨大的挑戰。教育工作者認識到，教育教學的有效意味著兒童大腦結構的改變，但對如何遵循腦科學的研究成果來設計教學、創設教學環境、組織教學活動等，依然沒有思路。正如哈佛大學教授費切爾所告誡的，“腦科學的大部分研究與課堂中所進行的實踐相去甚遠”。以將腦科學成果運用在教育教學領域中為己任的教育神經科學，需要解決研究方法和技術的問題。教育神經科學研究主要包括基礎性研究、理論轉化研究和實踐運用研究三大類，前兩類研究主要是專業人員借助各種腦成像技術、生物學技術、認知實驗等手段來開展研究。教育神經科學的實踐運用研究主要由一線教育工作者獨立或者與專家合作來實施，他們基本沒有腦科學研究的儀器設備，常采用經驗總結的研究方法。教育神經科學重視證據的嚴謹性，力圖實現教育教學從憑經驗施教到確定的科學化，因而引入了循證教育。

循證教育的實質是基于證據的教育決策和實踐，其研究范式是在循證醫學的影響下形成的，提倡教師要如醫生一樣，基于真實的證據來進行教育決策和實施教學行為。教育神經學的循證教育實踐提倡廣泛收集和運用有關人類學習和教學的最佳腦科學證據，以教育者豐富的實踐知識和專業智慧為載體來設計教育教學，邊實施邊改進。現在一線教師實施教育教學時，不能僅以“我認為”“書上說”或道聽途說的“神經神話”作為教育教學依據，而是要以所教皆有所本、皆有教育神經科學的證據來支持。例如，美國2002年實施的《不讓一個孩子掉隊》法案中的“閱讀優先”倡議，就是研究者對十萬份有關閱讀的實證研究分析后，總結出了早期閱讀的音素、拼讀等關鍵要素，提出了基于教育神經科學的閱讀政策。例如，小學英語教師，在實施某次英語教學中，主要是采用整體語言教學法還是拼讀教學法，需要結合本次教學目標，搜集相關的教育神經學的證據來指導自己的教學策略的選擇。例如，漢字與拼音文字相比，字形與字義關系更為密切，多涉及枕葉與額葉的聯系，所以漢語母語學生的認知存在特異性，我們在實施語文教學、數學教學時要考慮這種特異性。教育工作者以循證教育的思路，借助腦科學提供的大量科學嚴謹的證據，立足自己的實踐經驗，又超越了日常經驗的局限，實現了教育教學行為與教育神經科學的融合，真正循教育規律施教。

成長型心態，是適宜腦的學習動機

成長型心態，也稱為成長性心態、成長型思維，是心理學家德韋克提出的，其理論基礎是大腦神經的可塑性。德韋克認為人們在成長的過程中，會形成不同的歸因方式，一種是喜歡將事情的成敗歸結為自己的能力、天賦、天分等不可控因素，一種喜歡歸結為自己的努力、方法、心態等可以掌控的因素。她通過實驗發現：將成敗歸結為能力、天賦等因素的兒童害怕失敗，不敢挑戰更有難度的學習任務，在挫折情景中體驗到了更多的挫敗感；努力歸因的兒童反而越挫越勇，在不同的學習任務中成績不斷提高。德韋克將前者稱為“僵化型思維”，將后者稱為“成長型思維”。腦電研究發現，成長型思維者在面對失敗時，會分配更多的注意力給自己出錯的任務，及時改進，提升后續正確率。有大腦功能性磁共振成像研究顯示，成長型思維者更多地激活大腦背外側前額葉、背側前扣帶回皮層，以及背部和腹側紋狀體功能等負責自我監控和調整的腦區。成長型思維是內控型自我獎勵動機，較之外部獎勵的不確定性，能更多地激活多巴胺獎勵系統。

成長型心態不是天生的，是可以教育培養的。有研究者發現，僅教授學生掌握一些基本的大腦可塑性知識，就可以幫助學生建立信任努力作用的成長型心態，顯著提升學生學業成績。從膠州市“因腦施教”研究協作體在膠州市李哥莊小學的試點來看，通過認知、技能、環境三個方面的促進，學生能夠逐步形成成長型心態：通過主題班會的方式，指導學生運用成長型思維的視角看待學習生活中遇到的問題；各科教師協作，結合學科學習需要傳授學生學習策略，并及時跟進指導；在班級中以成長型心態為主題打造班級文化。經過一年多的實施，試點班級學生進步很大，各項評比指標都名列前茅，班級的自主化管理運行良好。

大概念教學，是適宜腦的教學模式

當代的學習困境，就是學生面對無涯的、不斷迭代的知識時，如何才能高效地掌握知識，提高能力，增強自我效能感。心理學家布魯納認為解決這個問題的關鍵在于通過“概念發現學習”的方式進行學習。在布魯納探索的基礎上，后續的教育專家提出了大概念教學、大觀念教學、單元整合教學的思想。大概念指的是一個知識體系的核心概念和內容，體現了基本結構和關鍵方法，有助于學生的深度學習和能力遷移。大概念包括內容大概念和過程大概念兩種，前者主要涉及核心概念、主要原理、關鍵模型，后者指獲取和生成知識的技能，主要指觀察、實驗、思辨、詮釋、創新等關鍵學習技能。大概念具有聚合性，像一個無限容量的文件夾，提供了歸檔和檢索無數知識點的彈性結構或理論框架。教育神經科學研究揭示，認知是自下而上和自上而下加工結合的產物；自上而下的加工存在“啟動效應”，一個先前的覺知和理解會加速后續覺知和理解的速度。一些關于視覺搜索任務的研究認為，自下而上注意信號的神經通路是從頂葉到額葉，而自上而下注意信號的神經通路是從額葉到頂葉和顳葉。學生理解和習得了大概念后，就具有“自上而下的放大器”，就能協同多個腦區完成當前的學習任務。

學生在各科學習前，具有了較好的大概念知識后，面臨新的學習任務時，原有知識作為背景知識迅速被激活，一方面促進了學生的深度學習，一方面又提升了學生面臨新知識的自信心和學習效能感。布魯納曾說，“沒能在一個更大的基礎性框架背景下認清這些主題或技能所處的情境，這樣的教學是不經濟的。”大概念在各個學科進一步細化為各科核心素養。以大概念教學的理念施教，在橫向層面，要深入落實學科核心素養，而不僅僅是傳授學科知識；在縱向層面，提供條件讓學生在不同年齡階段以合適的方式去接觸、理解人文社會科學和自然科學中的大概念、大觀念，形成認知網絡，以認知網絡的累積疊加促成思維的提速升級。在具體的教育實踐中，膠州市“因腦施教”教學研究協作體以大概念的思想指導小學生進行整本書閱讀，發現學生能夠較好地將整本書閱讀獲取的知識遷移到學科學習中，學習效能感增強，學習成績好。

學習進階，是匹配兒童腦發育進程的學習路徑

班級授課制有著較高的教育效率，同時也產生了知識分割、不成體系的教學問題。為了改變科學課程內容零散缺乏結構的現狀，教育專家提出了學習進階的教育思路。有研究機構將學習進階闡釋為“對學生在一定時間跨度內，學習和探究某一主題時依次進階、逐級深化的思維方式的描述”。學習進階聚焦于學生學科核心概念的理解和學生思維發展的歷程。它以學科核心概念的深度學習和遷移運用為中心，揭示了學生對學科概念的理解和學習是從簡單到復雜、從零散到綜合的過程。一項使用fMRI技術考查學生學習新物理概念的研究顯示：面臨錯誤科學情景時，學生與記憶相關的腦區（左側角回）激活明顯；而物理學專家則激活了與錯誤檢測（前扣帶回）和抑制控制的大腦區域（背外側前額葉皮層、腹外側前額葉皮層）。這項研究啟示我們，可以讓學生在不同年齡階段螺旋式接觸正確的知識觀念和學習情景，以長線浸潤的進階學習克服學生直覺的、碎片化的學習。

從時間角度看，學習進階的較長時間跨度與兒童腦發育的逐漸成熟的進程是互相匹配的。現有的學科學習進階研究多以兒童身體成熟、認知發展階段為參照框架，如果將兒童腦發育圖譜的相關成果納入參考進程中，將提高學生學習進階的準確度和科學性，實現從“無腦的教學”到“有腦的教學”的轉變。以兒童閱讀力發展為例：人的閱讀能力是原有的臉孔識別區神經元的再利用；學生需要十多年的持續閱讀實踐，經過字詞識別、韻律和發音識別、閱讀識別、韻律產生、閱讀產生等多個階段，才能在顳葉上形成一個整合閱讀能力的區域，被稱為“閱讀盒子區”。根據腦與閱讀的這一發展規律，家長和教師能以此開展學生的閱讀進階教育，就能形成他們良好的閱讀力。由此可見，從兒童腦發育進程和學習進階的結合出發，學校教育的常見科目都可以設置從幼兒園、小學、中學，乃至大學的支持學生學習進階的學習情景、閱讀書目和項目學習任務。

具身認知，是適宜腦的新興教學策略

適宜腦的學習方式和策略很多，例如可視化學習、思維導圖法、生成性學習、支架式教學等。在新的腦科學研究背景下，具身認知的學習方式，越來越引起教學上的重視。20世紀90年代，鏡像神經元的發現打開了具身認知研究的大門。鏡像神經元的研究，證明了一個人的身體活動、思維過程、情緒體驗和腦部工作不是割裂的、獨自運行的，而是彼此交織在一起的，在大腦中完成了對環境世界、身體行為、心理表征的整合。國外一項以小學四年級英語動詞短語的教學研究顯示，當涉及嘴、手、腿的單詞時，激活了嘴、手、腿真實對應的腦區，證明了學習的具身性。蘇得權教授用漢語成語做研究證明了漢語教學也存在具身效應：手部動作成語激活了頂葉—額葉—顳葉聯合皮層；腳部動作成語和面部動作成語激活的腦區主要集中在下頂葉和枕葉；口部動作成語主要激活了枕葉—額葉—顳葉聯合皮層。

具身認知現象的存在，啟示我們在教學上要采用以下教學策略：規律作息，讓學生的身體和大腦處于最佳的狀態；有氧運動，讓學生的腦身一體，提高學習效果；動作操作，讓學生運用全感官的學習方式進行學習；項目學習，讓學生在解決挑戰性問題中實現兒童身心腦的協同發展；“境脈”學習，讓學生在有序的、真實或仿真化的教學情景中，做中學、學中做，實現知識的融合通達。膠州市“因腦施教”教學研究協作體曾以小學英語教學為實踐學科，借助繪本，通過身體律動、戲劇表演的方式，提高了農村小學生英語學習的效果；協作體成員王娟將折紙、數學模型制作等引入小學三年級數學薄弱學生的輔導，提高了數學成績。

韋鈺教授說，教育就是塑造腦。人腦終身具有可塑性，只要給予腦適宜的刺激，腦神經會不斷地成長和優化。好的教育教學策略，一定是適宜腦的、激發學生學習動機的教學智慧，又是適度走在腦發育前邊引領兒童發展的教學藝術。在學校中實踐運用教育神經科學導向的教育教學策略，將有助于教師真正遵照教育規律施教，促進學生的可持續發展。