基于腦科學的積極學習策略研究

馬芳琴

西安歐亞學院 陜西西安 710065

近年來，腦科學研究在國家戰略的扶持和信息技術飛速發展的背景下成為當前科學研究領域最前沿、最重要、最活躍的學科之一。我國在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006—2020)》等一系列重要文件中都高度關注腦科學研究，把腦科學與認知科學作為基礎科學的研究前沿問題，以此推動我國的教育理論研究和教育實踐的發展。如今新一代年輕人面對海量的信息，沉重的學業負擔，如何促進其積極學習，這是一個非常有價值的研究課題。

一、腦科學與積極學習

(一)腦科學與學習

大腦是學習的器官，學習是大腦的主要功能。腦科學的研究成果告訴我們，學習是大腦接收到來自外界的信息之后進行自身內在的加工之后逐步引發結構改變，最終促使行為變化的一個過程。如果人的一個愿望得到滿足，大腦中負責情緒的邊緣系統(包括杏仁核、海馬體、扣回帶、丘腦、下丘腦、腦垂體等)就會“指揮”大腦的神經元分泌一種“快樂物質”——多巴胺，大腦便會根據其形成一個獎勵機制，專門負責獎勵各種期待的達成。因此，大腦對于學習獎勵的不是“學習”而是“學會”。“學會”這個結果會讓人產生一種收獲的幸福感，讓學習者對于學習這個過程變得興奮。因此，教師在教學中以結果為導向，想方設法讓學生學會，為學習行為提供激勵。學習者經歷了這個過程，一旦知道自己能夠“學會”，學習就會變成一個令人愉悅的過程。

腦科學研究成果告訴我們，學習是學習者建立和優化大腦連接模式的過程，任何人的學習都要從大腦開始，學習使得腦神經的連接發生的變化，最終成為塑造大腦的過程。因此，人的認知、心理與思維活動都是大腦功能的體現，學習的背后都有腦科學的原理，腦科學理論也是教育科學的重要基礎理論。

(二)積極學習

積極學習(Active Learning)是對學習者學習狀態的一種描述。《學習科學百科全書》解釋：“積極學習是能夠讓學習者參與教與學的活動，對自己的學習負責，通過分析、綜合和評估建立思想連接的一類學習方法。”學習主要是學習者在大腦中構建或重構認知框架的過程。積極學習則更加強調學習者的認知模式的建構、問題解決技能的培養、知識的理解與遷移等方面，其與學習者的“學習動機”有著密切的關系。因此，學習者自己主動參與，積極探尋，大腦中不斷產生連接，學習才可能會真正發生。腦科學研究證明，學習者積極學習的狀態與其大腦的成熟度也有著密不可分的關系，這也許恰恰說明了青年學生學習狀態的一種生理原因。

二、積極學習面臨的問題分析

(一)學生學習狀態不積極的問題分析

首先，青年學生的生理特點分析。青年學生在決策的時候很大程度上依賴自身的情緒而非理性思考。腦科學研究表明，人類大腦的前額葉是掌管人類理性思維能力的腦區，而前額葉逐步走向成熟階段的時期正是人類處于18～25歲這個階段，這一研究成果為青年學生的學習狀態找到了生理上的原因。此階段的青年學生的大腦前額葉正處于從不成熟到成熟的過渡期，因此他們缺乏成年人應有的自律，有些學生雖認同學習非常重要，但仍不想學習，甚至可能會為了眼前短暫的歡樂而放棄更重要的任務。美國著名的棉花糖實驗其實早都證明了凡有較好自律能力的青少年，絕大多數會有較好的未來。因此，培養青年學生良好的自控能力是促進學生發展的關鍵因素之一。

其次，青年學生的學習動機分析。學習動機理論認為，學生應具有主動學習的潛能，學習動機激發和保持學生的學習行為發生。美國的約翰·凱勒(John Keller)教授從激發學生學習動機的角度提出激發和維持學生學習動機的模型，即“ARCS”學習動機模型。他認為影響學生學習動機有四個因素，即：注意力(Attention)、相關性(Relevance)、信心(Confidence)和滿意度(Satisfaction)(簡稱：ARCS)。這一理論為教師合理激發學生學習動機提供理論支撐。

圖1 ARCS動機模型

(二)教師課程與教學設計的問題

傳統的理念指導下的課程與教學設計是“以課程為中心”“以教師為中心”“以教室為中心”(簡稱“老三中心”)。此種模式下的課程與教學設計往往是教師為了完成教學任務在教室中講授，學生大多是被動參與，因此學生學習獲得感會比較弱，留下的也更多是被動的任務完成，容易喪失學習的興趣。華中科技大學趙炬明教授曾經提出了積極學習的五個要素，即知識的有用性、學習的真實性、任務的挑戰性、環境的社會性、過程的互動性。積極學習的“五要素”告訴我們，所謂積極學習就是要讓學習者在學習過程中切實地感受到所學知識的有用性，讓學習者置身于真實或仿真的社會情境之中，在不斷面對和接受來自學習任務本身和同伴的挑戰中激勵自身互教互學。因此，教師在課程和教學設計過程中需要不斷加強“五要素”的設計，不斷激發學習者學習的積極性。

根據維果斯基的最近發展區理論，學習者對學習的反應表現為舒適區、發展區、恐怖區三個區域。“舒適區”是學習者能夠獨立自如地應對并解決問題的區域，學習者可能會因為學習的挑戰度不足而不夠積極，自身也得不到發展；“發展區”是學習者在老師或他人指導下解決問題的區域，學習者可能會面臨一定的挑戰，但努力之后仍可以解決問題，學習者會因克服挑戰而得到獎勵時而獲得發展；而“恐怖區”是學習者無論如何都學不會的區域，學習者會因為挑戰過大、過分緊張而不能發展。因此，教師在進行課程設計與教學設計的過程中，只有為學習者提供適當挑戰，并及時提供幫助和指導。只有學習者嘗到學會的“甜頭”，體驗收獲感，學習的狀態才會比較積極主動。

圖2 維果斯基的最近發展區理論

(三)教學環境與教學條件的問題

腦科學和認知科學認為，學習是人腦適應外部環境的途徑，人腦在適應外部環境的過程中會形成對應的知識和經驗，這些知識經驗也會因所處的環境的不同產生差異。傳統的教學本身對于教學環境和教學條件并沒有特殊的要求。但是伴隨著現代社會的高速發展，信息技術和新的教育教學理念的出現，促使教育教學的物質環境更加豐富，大量電子媒體與海量信息涌入學習場景，面對新時代的學習者，營造合適的教學環境和教學條件顯得尤為重要。

首先，營造教學環境與教學條件。教師在教學中圍繞學習者的學習營造多種教學環境和條件，通過采用多種教學方式開展教學活動，比如翻轉課堂、混合式教學、項目制教學、情境教學、案例教學等教學方式激發學生參與課堂，逐步改變教學的軟環境。學校則需要根據教師教學的需求適當改進教室、實驗室、研討室等教學場所和教學條件。

其次，優化班級規模。在實踐中，任課教師往往會因為班級規模太大、學生人數太多而沒有辦法顧及每一個學生的學習狀態和學習成果，而原本可能設計好的教學活動或研討項目也可能會因為班級的人數過多而無法開展或草草開展，學習者無法真正參與到課堂的學習研討。久而久之，學習者惰性就會出現，對課堂關注度不足，出現注意力不集中，不認真學習的現象。

三、積極學習的基本策略

(一)情緒激勵策略

情緒在大腦內擁有“超高級通路”，情緒與思維、行為密切相關。腦科學研究成果表明，內啡肽、多巴胺等神經遞質的分泌能夠促進積極情緒的產生，但是當壓力來臨時，大腦分泌的皮質醇激素也會影響個體的認知與行為能力。積極情緒體驗能夠帶動學習者以飽滿的狀態進入課堂并貫穿始終，消極情緒則會降低學習者的腦索引功能與行為決策。

情緒激勵策略對積極學習的啟發表現在以下幾個方面：

首先，課前創設輕松的學習氛圍。任課教師在課前通過微信群、QQ群等方式與學生建立聯系，特別是一些難度較大的課程的任課教師需要嘗試創設安全輕松的教學氛圍與環境，課前可以播放輕松的音樂等，確保在課前構建和諧的師生關系。

其次，課中激發積極情緒體驗。在教學過程中任課教師需要持續關注學生的情緒體驗，并通過適合的、多樣化的教學活動引發學習者情感共鳴，引導積極情緒的產生，適當減輕學習者在課堂的壓力感和緊張感，促進積極學習的良好狀態。

最后，課后建立師生良好溝通的狀態。師生在課后及時進行課程學習的反饋，答疑解惑的同時緩解學習的壓力與倦怠，幫助學習者獲得積極的學習狀態。積極情緒會激勵青年學生在學習過程中更加專注且開放，產生情感認同，積極地嘗試解決問題的方法，具有創造的意識，從而產生積極學習的動機。

(二)深度學習策略

深度學習是學習者通過激活舊知，對新舊知識連接之后進行深度加工，在建構復雜學習過程中獲得認知遷移的過程。腦科學研究表明，新學習的內容和知識進入大腦的記憶系統，海馬體迅速做出反應，嘗試與原有的經驗和學習內容之間建立連接，并刺激大腦對信息做進一步加工，建立新的認知模型，知識便會得到強化；若新內容和新經驗無法與原有經驗建立連接且長時間不加以利用，神經元的連接能力就會逐漸減弱甚至消失，即出現“神經修剪”，人類的智慧就會丟失。深度學習的實質就是使人的學習更好遵循大腦神經科學規律的機制的過程，是調動學習者大腦神經的過程。由此，教師的教學過程就是通過課堂不斷刺激大腦神經元的連接，從而幫助學習者在頭腦中構建特定的認知模型。

深度學習策略對積極學習的啟發：“教”是教師采取合適的教學方式幫助學習者構建大腦中的認知模型的過程，“學”則是學習者在自己大腦中主動構建認知模型的過程。

首先，明確高階且有用的學習目標。教師需要在授課中給予學習者明確且具有高階性的學習目標并強調課程的有用性，使學習者的學習具備明確的學習期待，增強學習者對于課程的有用性的關注度。一旦學生認為課程的“有用性”不足或者與期待不相符時，學生可能會回避甚至拒絕參與后續的學習活動。

其次，給予真實且挑戰的任務。教師可提前給予學習者真實且具挑戰性的學習任務，讓學習者在真實的情境中接受訓練，相互研討，最終解決實際問題，增強學習者學習的動機。

再次，合理設計課程。教師針對學習者的學習過程，提供適當的環境刺激，設計合理的互動問題，采用案例研究、角色扮演、互動講座、頭腦風暴、小組討論、同伴分享、小劇場等方式開展有效的互動學習，讓學習者進行再次知識建構。

最后，反思與評價。通過學習日志、關鍵事件調查問卷、考后分析、學習反思、自我評價、論壇提問等方式，師生及時進行學習反饋，進行學習的正向評價，促進學習者的理性思考，給予學習者積極的反饋提升學習的收獲感。

(三)差異性策略

在教學實踐中，教師即使給予學習者同樣的環境和學習任務，不同的學習者在學習中也會構建出不同的認知框架。因此，教師在教學過程中必須關注每個學習者原有知識和經驗、認知結構及學習風格的差異，尊重學習者的認知差異，根據特定的學習目標及學習內容，合理組織優化教學環境，利用多樣化的學習形式，充分調動學習者的多種心理機能和多元智能參與各類學習活動。學習者通過參與這些學習活動幫助其進行新的認識結構的構建，產生知識之間的有效連接。合作學習能夠使學習者之間各自原有認知框架和他人產生互動與交流，進而達成自有認知框架的矯正和優化，以此達到更好的學習效果；同伴互學的合作學習有助于營造學習者之間相互激勵、相互幫助和相互競爭的學習環境，從而激發學習者的學習動機，保持和延長積極學習的狀態。

教育作為一種“塑造人的心智與開發腦的認知”的一種重要方式，無疑要遵循腦科學所揭示的腦認知活動的規律。因此，在腦科學理論指導下的積極學習策略，幫助青年學生正確認識學習，建立科學的學習策略，助力自身未來的發展。