神經科學的特殊教育回應

盛永進

當代神經科學的發展成為影響特殊教育的重要理論基礎。神經科學是探索神經細胞、神經網絡和大腦機制的科學，著重了解和認識神經系統是如何發展和發揮正常的功能，同時也研究神經系統在什么狀況會出現什么問題。當代神經科學研究已經開始揭示學習所涉及的心理過程，也揭示了神經問題與學習的聯系。這些成果轉化為教育實踐可以幫助、指導教育工作者與障礙學生合作，進行教育的決策和實踐。[1]因此，與神經科學對話，將其研究成果轉化為教育實踐，已形成了當代教育學的一個重要前沿分支——教育神經學（Educational Neuroscience）。鑒于此，本文著重梳理討論特殊教育領域對神經科學發展成果的回應。

一、神經系統疾病與學習困難

學習困難與神經系統疾病密切相關。神經系統疾病是由大腦、脊髓或神經系統的不典型發育引起的。常見的神經系統疾病包括：阿斯伯格綜合征、注意缺陷多動障礙、腦癱、閱讀障礙、計算障礙、運動障礙或發育協調障礙、癲癇、胎兒酒精譜系疾病、雷特綜合征等。在一些個體身上，往往表現出不止一個問題或障礙，即有些障礙情況常常同時發生、共存疊加。到目前為止，對于比較極端的發展性障礙，還沒有很好的醫學測試方法，譬如生物標記物等。因此，障礙的診斷取決于觀察和分析兒童的行為。盡管教育心理學家和其他專業人員使用的評估工具正在不斷改進，但對于教育來講，與家長和相關專業人士合作，一起制訂個性化的方案來滿足特殊學生的需求是最佳的教育策略，而不是停留在標簽化的診斷上。

神經系統疾病會對認知發展產生深遠的影響，也會給學習帶來種種困難或障礙，通常會持續一生。由于神經系統疾病往往會造成學生學習上的不止一個問題或障礙，即學習有困難的學生往往會被診斷出患有一種以上的障礙，因此，每個學生面臨的學習困難都有差異，其需求也很復雜。譬如，一些學生會在各學習領域都遭遇困難，而有些學生則在語言、識字、計算或自我控制等特定領域存在困難。目前神經科學的研究方向是確定學習困難的神經基礎，它涉及鑒定、診斷以及設計干預措施以克服或規避學習困難等環節。對于多重障礙學生教育來說，提高對一種疾病的認知和神經方面的理解有助于使教育干預更加有效。

障礙學生中有許多會有或伴有神經系統疾病。如果說教育涉及的是提高學習有效性的問題，那么神經科學涉及的是理解學習機制的問題，兩者在促進學習的邏輯上相輔相成，密不可分。來自神經科學的證據有助于為患有神經系統疾病的學生提供多層次的個性化教育服務。譬如，神經科學可以幫助教育者找出兒童學習的具體障礙，或找到替代方法以消除障礙、支持學生的學習參與，進而在整個教育政策、理念、方法以及環境創設等層面提供新的視角。

二、神經活動機制與學生的學習

從神經科學的視角看，人類的學習依賴于大腦神經的反饋，大腦功能也在學習中不斷發展。當代神經學研究表明，神經的突觸修剪與路徑創建是大腦功能不斷發展完善的基礎。大腦的學習是對正向神經路徑聯結的正向強化，即使神經系統有問題，大腦神經的可塑性可以改變大腦并獲得更好的發展。要處理好適度緊張和壓力應對等問題，學習過程中良好的工作記憶則是有效學習的關鍵。這些研究對障礙學生的學習有著重要的指導意義。

（一）突觸修剪與路徑創建

大腦發育的基本活動之一是突觸修剪。突觸修剪是將單獨的神經元或神經元間沒有用的突觸（雖有突觸，但不進行信息的傳遞）刪刈。修剪的原則是用進廢退，如果這個神經元無法成為持續作用的神經回路中的一環，它就很容易被修剪掉。此外，學習過程中的刺激會使神經元間的突觸強度增加，同時會觸發下一個神經元的活化或“燃燒”，使得相關神經元聯接在一起，形成大腦神經的路徑創建。隨著時間的推移，大腦不同部分的網絡聯結更為厚實。這種路徑創建是持續不斷的，“網絡被刺激的次數越多，它就越強大，效率也就越高”[2]，大腦的發育也就越發完善。

基于神經突觸修剪、路徑聯結的創建在大腦發育中的作用，學習也可以看作是對現存神經聯系的強化，而良好的教學策略能促進大腦形成豐富、強大和有效的神經通路。反過來，利用強大的神經通路，也可以觀察學生的學習，為改善教學策略與方法提供實證。在實踐中，這意味著運用觀察技術捕捉那些自發的行為或學習現象，然后再用以支持這些行為的發生和鞏固，這也奠定了教育神經學的方法論基礎。因此，教育中強化正向神經路徑聯結成為教育神經學運用的核心，并以此促進腦功能的進一步發展。當然，教育者也需要注意潛在的陷阱，即不小心或意外地強化了不需要的路徑和已經到位的學習。這些應盡量避免，避免的前提則是了解大腦發展與學習的基本原理。

（二）適度緊張學習與壓力應對

如果說路徑創建與刺激強化是學習的基本機制，那么適度緊張學習對促進學生的發展非常重要。適度緊張學習觀點認為：既要給予一定強度的學習，又要防止過度的壓力帶來消極影響。

適度緊張學習包括身體或心智技能經常性、重復性的練習。每天十分鐘與每周一次、一次一小時相比的話，重復練習往往更有效。這些技能的練習可以促進和加強神經聯接通路，也使得技能更有可能得到保持和鞏固。

既要適度緊張又要防止訓練過度所帶來的壓力，這也是神經科學研究給教育帶來的啟示。在考慮加強神經通路時，教育者要考慮和回應學生的準備狀態或接受能力，建立在他們已經知道的和他們所回應的學習方式的基礎上。過度刺激會引起生理層面的情緒反應，激活杏仁核，從而觸發大腦進入“戰斗或逃跑”狀態，這對學習有著巨大的影響。[3]壓力反應在生理上表現為阻止信息到達大腦吸收新知識所必需的中樞。壓力大的大腦無法形成必要的神經聯接，且持續的過度刺激會導致重要的神經聯接消失。

因此，教師可以通過以下方式積極營造平靜輕松的學習環境。一是使用日常儀式，包括聽音樂、朗讀詩歌、唱歌或玩游戲等；二是經常給學生提問和討論的機會，不加評判，鼓勵學生參與；三是為每個學習者確定可實現的挑戰目標；四是運用常規的活動。如多重、重度障礙學生的學習方面，應充分利用嵌入式學習，將相關的唱歌學習融入學生的常規學習活動中。教學中，教師要善于“積極傾聽”，聽學生們想說什么，特別是聽他們的意圖，幫助他們放松焦慮的大腦。

（三）大腦的神經可塑性與學習

人類大腦的基因特性只在一定程度上決定了個體的發展基礎，但并不是不可改變的。大腦發展改變很大程度上取決于環境因素，其中最重要的是教育。大腦的適應性改變，即所謂的“神經可塑性”，這意味著，即使有神經系統的疾病，也可充分利用大腦的可塑性，挖掘其改善的潛力，重要的是把握住可塑的關鍵敏感期和學生相應的腦工作記憶特點。

神經的可塑性主要表現在大腦發育的敏感期刺激和青少年時期的大腦重組，這些時期是與突觸修剪、路徑創建緊密結合的，可稱之為神經可塑的窗口期。充分利用這個窗口期實現大腦的重塑，對障礙學生的發展至關重要。

由于大腦的神經可塑性，在環境發生變化的情況下，仍然有可能建立新的神經聯接。由于這種學習是在生物學和神經元水平上進行的，它需要數月和數年的時間。如果一個特定的學習領域（如語言學習）依賴于特定的發展窗口期中的特定經驗和機會，那么如果錯過窗口期，這些技能的學習將更加困難。[4]所以，把握敏感的關鍵期進行學習干預至為重要。

（四）工作記憶與學習

工作記憶是心理學家的一種理論概念假設，即一種對信息進行暫時加工和貯存容量有限的記憶系統，在許多復雜的認知活動中起重要作用。

工作記憶困難被認為是閱讀障礙、注意缺陷多動障礙、語言障礙等重要特征之一。工作記憶差會影響學生參與課程的能力，因為許多結構性學習對記憶提出了很高的要求。工作記憶困難的學生由于不能滿足記憶要求而面臨學習困難，結果工作記憶超載，失去了重要的工作信息。因此，除非學生能夠再次訪問重要的任務信息，否則他們無法繼續活動或成功完成任務。

作為非神經科學研究者，教師通常不會發現學生工作記憶的困難。相反，工作記憶困難的學生通常被描述為注意力有問題。神經科學研究的證據表明，工作記憶困難的學生在進行高要求的認知活動時，比其他人更容易讓他們的大腦游蕩。[5]這種現象被稱為“區域外蕩（Zoning out）”，在這種情況下，學生無法再將指導心理活動所需的信息留在腦海中。

工作記憶困難學生的教育干預，意味著教師首先要能識別工作記憶困難或失敗。一般比較明顯的標志包括不完全回憶、不聽從指示、放置錯誤、放棄任務或猜測答案等。教學前，教師應評估學生工作記憶負荷，除了要考慮教學的時長、順序，還要考慮不熟悉的內容或復雜的處理任務對工作記憶的負載。在教學中，教師要善于觀察學生，尋找標志性的現象，詢問學生教學的進度是否太快，并及時做出調整。當學生學習上出現困難時，應減少工作記憶負荷、簡化學習材料，或將內容分解、提供輔助參考的資料等；重復重要信息，鼓勵學生使用記憶輔助工具，利用多感官強化關鍵內容；鼓勵學生發揮自己擅長的學習優勢，如記筆記、小組合作等。此外，加強記憶訓練也是提高工作記憶能力的策略之一。

三、神經科學的特殊教育回應

如前所述，來自神經科學的證據有助于為患有神經系統疾病的學生提供多層次的個性化教育服務，即認清神經問題對障礙學生學習所造成的具體影響，并找到替代方法，消除障礙，支持其有效地參與學習。除了前面提及的神經科學對教育的啟示外，神經科學對障礙學生教育的影響還表現在以下兩個方面：不同障礙類別學生的神經問題及其教育應對，以及利用神經反饋機制進行的干預支持。

（一）障礙學生的神經問題及其教育應對

1.學習障礙

學習障礙是多種因素共同作用的結果，涉及生物學、語言心理認知和成長環境等多個方面。從神經科學的視角看，學習障礙產生于神經系統或大腦在發育過程中由于各種原因所導致的發育延遲或發育不良，而大腦發育方面的問題會導致認知功能障礙，影響心智加工等。

學習障礙最主要的表現是發展性閱讀障礙和計算障礙。對于閱讀障礙學生，神經科學認為應建構一個具體、系統的語音結構并給予足夠密集的干預，以確保兒童的進步和鞏固學習。目前，對誦讀困難兒童提供的主要支持方式是語音強化教學。[6]另外，基于音樂節奏的干預也有利于閱讀障礙學生學習，通過節奏訓練提高其語音意識。[7]

計算障礙由大腦特定區域的功能異常引起，主要因遺傳因素或早期腦損傷引起，在數學符號認識和運用等方面存在障礙，說明大腦有關數學系統各組成部分之間的聯系沒有建立起來。研究表明，采取“搭積木”的方式，耐心、穩步地重復基本的數學步驟以及教授數學規則，可以有效改善計算障礙。

2.孤獨癥

神經科學研究成果顯示，孤獨癥譜系障礙學生的神經系統存在明顯問題。早期對孤獨癥的研究提出孤獨癥學生存在“認知缺陷”。其中心智理論認為孤獨癥學生弱于心智推理或心智解讀。[8]這一觀點得到了神經科學的認同。在正常的大腦發育過程中，腦細胞之間的聯接首先是增殖，然后根據它們的使用量被“剪除”。以此推理，孤獨癥患者的神經系統可能沒有得到適當的修剪。因此，神經科學研究認為孤獨癥學生的大腦在此區域存在缺陷。[9]對阿斯伯格綜合征者執行心智化任務的大腦掃描顯示，參與“心智化”的三個大腦區域活動較少。[10]

孤獨癥學生缺乏“心理推理”的內在基礎，并不意味著他們不能通過具體細致的教學來學習心智推理或心智解決。主要問題在于，他們往往無法將自己的學習從一種情況延展到另一種情況，實現遷移。因此在不同的情況或情境下，需要分割開來分別教授，即使像動作、面部表情、身體姿勢和字詞的含義等也需要明確地解釋清楚或拼寫出來，而這對大多數人來說，似乎很容易理解。社交故事的教育策略就是針對孤獨癥學生心智特征采取的一種教學策略，它可以幫助孤獨癥學生了解行為的含義，理解如何與他人得體、和諧地相處。

3.行為障礙

本文所論及的行為障礙主要是指由于神經系統問題，在行為執行方面出現的困難或障礙，主要包括注意缺陷多動障礙、注意缺陷障礙。眾所周知，注意缺陷多動障礙或注意缺陷障礙的共有特征是不恰當的沖動、慢性注意力不集中，有時還表現為多動。這類障礙學生往往很難與他人建立關系，因為他們的行為方式往往使別人感到難以理解。因此，他們有時會出現所謂的“第二次情緒困難（Secondary Emotional Difficulties）”。

從神經機制發展規律看，兒童注意力的保持與大腦前額葉皮層的成熟程度相關。抑制是額葉的一個重要功能，前額葉皮層及基底神經節兩個領域相互溝通，在計劃、決策、注意力控制和抑制不當行為等方面起著重要作用，基底神經節是否產生運動取決于前額葉皮層有沒有發出信號。因此，前額葉皮層可以決定一個人何時行動和如何行動，但對于注意缺陷障礙學生來說，關鍵是知道并能控制自己的行動，即知道什么時候不應該行動。

許多注意缺陷障礙學生被給予處方藥治療，以改善大腦中不活躍部分的功能，但藥物可以改善行為卻不能治愈多動癥。自我控制是學業成功的重要因素，因此，神經科學更多地傾向于利用神經的可塑性，通過認知訓練來改善大腦功能，通過適當的教學來發展自我控制能力。神經學的研究成果目前對注意缺陷障礙學生的教育策略主要是聚焦自我控制的發展，具體的策略包括結構化、可預測性、減少分心、調整任務和積極引導。

4.腦癱

腦癱是一種持續的、變動的運動、協調和姿勢障礙，是大腦在發育完成之前，由于一種或多種非進行性異常而引起的腦損傷。腦癱學生在諸多方面存在不足，在聽覺處理方面，如記憶或回應口語指令存在困難；在學習或重復口語指令方面，如對數字序列、一周的天數、月份名稱、字母表等理解能力弱；在視覺處理方面，如眼睛可能無法協同工作，無法解釋或處理圖像，無法使用與視覺圖像一起接收的其他信息，難以將物體、形狀、單詞或字母與其嵌入的背景區分開等。

由于大腦負責諸多功能，如交流、記憶和學習等，所以大部分腦癱學生也有學習和交流困難的障礙。目前，神經科學的研究重在減輕與腦癱相關的腦損傷的后果。常見的一些專業干預措施包括手術、藥物治療、物理治療和輔助支持運用等。教育領域主要結合專業干預開展引導式教學等。

（二）基于神經反饋機制進行的干預支持

神經反饋是指大腦對神經生理信號刺激所做出的反應機制。神經反饋技術則是利用神經反饋機制將有關生理信號轉換為容易被人們感知、理解的形式、手段或方法。神經反饋干預是指對與特定功能相關的腦神經活動進行測量，并將測量結果以視覺、聽覺、觸覺等方式實時反饋給受訓者，通過一定的訓練手段（如獎勵機制），幫助受訓者調動操作性條件反射功能，學會對目標腦神經活動進行自主調節和改善，從而使得對應的腦功能得到修復或提升的過程。目前比較普遍的是采取非侵入式的腦電技術（Electro encephalo gram，EEG）來實施干預。一般而言，利用神經反饋技術，通過傳遞聲音、動畫等信號，受訓者可以選擇性地增強或抑制某一種特征的神經生理信號，進而達到調節腦功能的目的，即所謂的神經反饋干預。

神經反饋干預是基于腦科學和行為科學學習理論發展起來的一種安全、非侵入式、個性化的改善大腦功能和結構的方法。由于神經反饋作用于大腦功能層面，超越了使用現有診斷類別進行分類的需要。它在興奮和抑制的神經元動力學水平上調節大腦活動。經過半個世紀的發展，神經反饋干預領域進行了大量的基礎研究和臨床試驗。結果表明，神經反饋是康復治療注意缺陷多動障礙、癲癇、孤獨癥、頭痛、失眠、焦慮、抑郁、藥物濫用、創傷性腦損傷和其他疼痛障礙的有效手段。

同正向行為支持一樣，利用神經反饋干預的原理與機制，可以建立起障礙學生學習的支持系統，包括診斷、干預和學習規劃三個層面。診斷，即通過神經反饋對個體腦神經活動進行測試，以此來識別特定的功能及其潛在的神經活動特點，為改善或促進正向的神經活動提供基本依據。干預，即針對識別的神經活動特點，有目的、有計劃地通過神經反饋干預活動，提高、促進或改善相應的神經活動特質，為學生的學習提供支持輔助條件。學習規劃則是在前兩者的基礎上，基于教育神經學的指導原則，結合學生的學習特點，設計、規劃適合學生需要的課程計劃和教學策略。對于障礙學生的學習，這個支持系統將是一個值得深入探討和實踐的話題。

與神經科學對話，有助于我們更好地認識神經科學研究與當代教育的關系，特別是與特殊教育的關系。我們需要用理論武裝自己，包括神經科學的最新成果，但也要清醒地認識到理論與實踐之間的關系：既不要盲從各種理論，也不要固步自封，較好的方法就是以開放的心態，審慎地看待一切研究成果的積極意義，盡可能地與教育實踐結合起來，為障礙學生的發展服務。但有一點可以斷言，隨著神經科學研究的不斷深入，神經科學研究成果對教育的促進作用將是革命性的。

喚鴿王春雷（浙江省杭州文匯學校）指導老師：沈穎