心理與神經科學視角下的思維型教學

余美華

思維型教學包含了五大原理，即動機激發、認知沖突、自主建構、自我監控和應用遷移（林崇德、胡衛平，2010）。隨著20世紀70年代神經成像技術的出現，研究人員幾十年來一直在研究大腦如何處理不同類型的信息，對學習和記憶的研究產生了極大的興趣。研究表明人類大腦中空間位置不同的皮質區域可通過結構或功能聯系整合起來，以形成不同的網絡模式，與學習相關的一些腦網絡包括了突顯網絡、默認網絡和執行控制網絡。突顯網絡對周遭信息進行評估，找到最相關、切題的刺激進行反應。默認模式網絡是指人腦在無任務的靜息狀態下，仍持續進行著某些功能活動的腦區所構成的網絡。默認網絡涉及內部聚焦、自我參照認知和思維游移。執行控制網絡是工作記憶和執行功能的重要基礎，參與了多個高級認知任務。因此，我們可以借助學習的神經科學研究來理解為什么思維型教學可以提高學生的學習潛力。

一、思維型教學激活大腦網絡及其動態轉換

認知心理學的研究證據表明了激發動機可以增強學生的注意力和反應速度，并且增強他們的學習活力（Lim et al.， 2016）。神經科學領域的研究進一步揭示了動機激發時個體內的大腦活動。當動機被激發時，多個腦網絡被激活，并且腦網絡之間出現動態轉換。例如，內在動機在抑制默認網絡的同時，又激活了突顯網絡和中央執行網絡（Hidi，2016）。

思維型教學涉及了認知沖突的構建，認知沖突指學生學習過程中原有認知結構與現實情境不相符時在心理上所產生的矛盾或沖突，它是促進學生積極思維和主動學習的“引發器”。認知心理學領域中的特征整合理論認為，在面對沖突時，整個大腦是一個自組織系統，主要通過當前信息之間或者與過去知識的聯系進行連接學習來解決認知沖突，前扣帶回負責學習效果的評價。總之，思維型教學中的動機激發與認知沖突原理可以激發大腦網絡的活動，增強大腦網絡之間的動態轉換。

二、思維型教學誘發廣泛的大腦區域活動

思維型教學下，教師如何激發學生的動機？研究發現，當學生需要猜測兩個事物之間的聯系時，學習效果會更好，學生的學習和記憶新信息的能力更強（Gruber etal.， 2014）。根據Kang等人（2009）的研究，好奇心會激活大腦的尾狀核區域，這是大腦中與預期獎賞、多巴胺釋放相關的區域。在思維型教學過程中，教師常使用一些學習策略來幫助學生增加好奇心。

神經科學研究表明，當沖突出現，刺激的信號會發送至背外側前額葉，并由背外側前額葉負責控制其他的腦區，加強大腦活動，以更好的解決沖突任務（Botvinick et al.， 2001 ）。一項腦電神經研究結果表明，當刺激呈現時，個體的腦電波的一個成分——N200會出現，在沖突任務中，沖突條件與非沖突條件相比，誘發顯著更負的N200成分，說明了認知沖突刺激大腦皮層會出現更強的腦電波活動。

思維型教學的一個重要環節是學生的自我監控，影響學生創造力的發展。心理學領域提及了元認知的概念，元認知即所謂的思考過程，是指個體的思維意識和自我調節行為（Keith & Frese，2005）。神經科學大量證據表明，自我監控或元認知過程，涉及了認知和注意力的調節，它們與廣泛的大腦區域有關，譬如海馬體、杏仁核等 （Bresciani Ludvik et al.， 2016）。思維型教學中的動機激發、認知沖突、自我監控均能誘發廣泛的腦區活動，特別是高級認知活動，體現著創造力思維以及邏輯性思維。

三、思維型教學促進神經通路的構建與加強

思維型教學注重學生的自主建構，而傳統的教學方式通常是學生被動地學習課堂材料。神經科學的研究也提供了有力的證據，表明自主建構對于大腦的激活作用。在自主建構的情境下，學生參與自發探索性學習過程，與傳統的教學相比，大腦的運動控制區以及感覺通路的活性更高。在大腦邊緣區，包括海馬結構、杏仁核，也發現了更強的腦區活動。此外，認知心理學的圖式構念提示了自主建構的重要性。圖式指大腦中儲存一般信息的記憶結構（Rumelhart，1980），是經驗和知識積累的結果。每個人的圖式都是獨特的，因為個體都有不同的經歷。學習者的圖式不同，人們學習和解釋信息的方式也不同。因此，為學生創造自主建構的課堂，有利于學生運用各自獨特的圖式，運用特定的大腦經驗和知識積累，去理解、解釋新的信息刺激，形成獨特的、牢固的知識鏈接。

在思維型教學中，教師注重學生的應用與遷移，這有助于建立長期記憶（Merriamet al.，2007），并建立和加強快速有效地存儲和檢索信息的神經通路。Collins（2016）認為構建新的神經網絡就像與人建立新的關系。起初，兩個神經元從來沒有見過面，他們相遇幾次就更加了解對方。神經元通過突觸之間的連接，神經遞質被交換來發送和接收電信號。信號最初是微弱而緩慢的，隨著神經元反復交換信號，髓鞘就像網絡的電纜一樣變得更厚，連接變得更快更有效。類似地，神經科學學者認為，神經具有可塑性，個體能發展出新的神經連接。這種新連接的發展是由于各種外部刺激造成的，包括環境、人際關系等。這也說明了大腦是可以被改變的，即使成年以后，大腦依然可以被塑造。學生在應用過程中，觸覺、視覺等參與了處理的過程（Mueller & Oppenheimer，2014），這增加了參與大腦執行功能的前額葉區域的激活。因此，應用遷移有利于綜合學生的多個感官，激活大腦的認知功能，幫助學生構建新的神經連接，形成知識的神經網絡，塑造發展個體的大腦。

四、結論

綜上所述，我們可以借助學習的神經科學研究來理解為什么思維型教學可以提高學生的學習潛力。思維型教學能夠協同地激活大腦網絡及其動態轉換，誘發廣泛的大腦區域活動，促進和加強神經通路（連接）的構建，這樣的教學過程所誘發的神經活動反映了創造性和邏輯性思維的出現。簡單地說，我們越能以不同的方式激活學生的大腦，他們就學得越多。