“腦科學與未來教育”的成都實踐

曹璇 高瑜

習近平總書記視察北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室時指出，教育要“因人而異、因材施教，這就需要有科學基礎，掌握腦的規律”。簡潔的話語道出了教育的本質，也為我國未來教育的發展指出了重要方向。黨的二十大報告進一步提出要“深入實施人才強國戰略”“加快建設世界重要人才中心和創新高地”等重要舉措。隨著“中國腦計劃”等重大戰略的實施，我國正踏入一個嶄新的腦科學時代。腦科學的開創性進展，必將對未來教育產生深刻影響。教育在提升人腦智力水平和促進社會公平上將承擔更大責任。然而，對于腦科學與教育受益最大的群體——以兒童青少年為主體的基礎教育，腦科學與教育的實踐才剛剛起步，迫切需要腦科學工作者、教育科研工作者和一線教育工作者之間協同攻關，才能推動腦科學從實驗室走進教室，助力未來教育變革。

2019年成都市人民政府與北京師范大學簽署戰略合作協議框架協議，雙方將在共建認知神經科學與學習中心等方面深化合作。成都市教育科學研究院作為中國教育科研優秀“智庫”和“大城市教科院聯盟單位”，主動作為，積極實踐，在北師大認知神經科學與學習國家重點實驗室專家團隊的指導下聯合攻關，以《以腦科學為導向的“學會學習”核心素養培育研究》重點課題為引領，積極推進“腦科學與未來教育”重大研究項目（以下簡稱“腦·育”），以促進腦科學研究成果在真實鮮活的學校教育場景中的應用實踐，開展了系統深入的“腦·育”行動，以實現“每一個老師都成為腦科學工作者，每一間教室都成為腦科學的實踐基地，每一節課都是腦科學的應用場景”的美好愿景。

區域性推進的頂層設計和運行機制

聯合攻關，共建“腦·育”研究實踐共同體。以成都市教育科學研究院為主體，與北師大認知神經科學與學習國家重點實驗室、電子科技大學大數據中心等專家團隊聯合攻關。并在全市范圍遴選出一個試點區、20所試點校和多所實驗學校建立“腦科學與未來教育”研究共同體，開展適用于學校教育教學真實場景的腦科學與教育行動研究。

課題導航，提升“腦·育”行動的理性思考。以課題研究為導航，成功立項《以腦科學為導向的“學會學習”核心素養培育研究》重點課題，共計立項子課題15項，市級課題5項。院內成立“腦·育”課題組，由具有心理學、課程與教學論、教育大數據、監測與評估等多學科背景的6名博士、14名研究成員組成融合創新團隊。

師培先行，開展“腦·育”種子教師培訓。邀請北京師范大學、華東師范大學、西南大學等知名腦科學專家學者開展10余場報告會，培訓“腦·育”種子教師1500余人次。

數據畫像，開展基于大腦學習能力的認知測評。運用腦科學測評軟件，對成都地區小學和初中學生8000余人次開展了基于大腦五大認知能力即專注力、記憶力、思維力、反應力、自控力的抽樣測評和大數據分析，對學習能力現狀進行數據畫像。

深耕課程，探索“因腦施教”的課堂有效策略。重點開展基于腦科學為導向的腦育課程體系建設，探索“因腦施教”的課堂教學策略。組織開展腦育先行課例、優秀研究課例評選活動，評選出涵蓋各學科的“腦·育”獲獎課例120余節，匯編專輯兩期等。

區域性推進的行動路徑和階段成效

建構以腦科學為導向的課程體系，讓學習過程可見。課程與課堂是學校教育的主陣地、主渠道，尤其是在“雙減”政策背景下，如何減負增效向課堂教學要質量，如何促進腦科學從“實驗室”走進“教室”，如何推動學校教師成為“大腦的變革者”，必須要發揮課程的“中介作用”，搭建科學系統的“腦·育”課程框架。成都教科院把以腦科學為導向的“腦·育”課程體系構建和實施作為區域推進的最重要路徑，以“腦·育，讓學習可見”為指導思想，先后開展了腦·育先行課例研究，腦·育專項課例研究、腦·育學科融合課例研究，初步構建了腦·育課程體系。

一是構建實施腦·育專項訓練課程。基于腦科學的教育目標體系包括有機知識體系、強大認知能力和持久學習動機。其中，學生需要提升注意、記憶、思維、反應、自控、心理韌性以及情緒調節等大腦核心學習能力，也需要了解大腦的結構功能、工作原理、學習策略、科學保護和提升等基礎知識，這也是一線教師得以順利開展腦科學教育的理論基礎。對此，項目組引進北京師范大學腦科學研究團隊的研究成果《腦與心理發展》階梯課程資源，以心理教師和班主任為實施主體，對注意、記憶、思維、反應和自控力等核心學習能力進行了專項課程實踐。專項課程通過大腦故事、腦科學體驗活動、腦科學導航、大腦測評與訓練等進行學習和訓練，以達到對大腦核心學習能力進行專項訓練和提升的目的。以全國展示課《捕捉螢火蟲——腦科學視域下小學生集中注意力訓練》為例，教師以注意分散的兩種不同大腦加工機制（參與目標導向的自上而下的注意，參與刺激驅動的自下而上的注意）為理論基礎，以“尋找螢火蟲—鎖定螢火蟲—捕捉螢火蟲”三個教學環節為明線，以“自動注意—主動注意—控制注意”為暗線，綜合運用體驗式游戲、討論、閱讀、訓練等教學方法，將注意力相關的腦科學知識和積極的大腦塑造觀貫穿課堂始終，從而引導學生了解注意分散的普遍性和集中注意的腦機制，幫助學生訓練增強注意力的基本方法，激發學生主動提升大腦能力的積極態度。

二是構建探索腦·育學科融合課程。基于腦科學的學習能力提升，要與現行國家課程有機融合，才能對教師帶來持久的影響力，才能在學校教育中產生強大的生命力。項目組發揮教科院學科教學研究的優勢，積極探索以腦科學為導向的學科融合課程研究。首先，引導試點學校以課題研究的方式探索腦科學與具體學科的結合研究，如《基于腦科學的小學數學核心學習能力養成實踐研究》《腦科學為導向的小學語文主題式閱讀教學策略研究》《腦科學導向下小學體育教學提高學生反應力的策略與實踐》等。其次，鼓勵語文、數學、英語、體育、音樂等各學科教師開展腦科學融合教學研究。如在語言類學科教學中，可以適當講授其中的腦科學原理，靈活運用想象、聯想、意義、直觀、諧音等諸多方法，有意識地對教學內容進行科學記憶，以實現知識、方法與能力的同步提升。以小學數學《腦力大比拼——腦科學視域下小學生數學思維力培養》一課為例，教師選取數學課堂中的經典游戲“算24點”為教學載體，一方面繼續鞏固加、減、乘、除四則運算數學能力，另一方面遵循兒童腦的發展規律，利用樹形圖將學生隱性思維顯性化，促進學生大腦思維的順向和逆向發展，提高學生分析問題、解決問題的能力。同時通過讓學生初步感知與數學學習相關的大腦科普知識，理解大腦是如何處理數學知識的，幫助他們樹立起主動關注自身大腦發展的意識。該執教教師陽艷霞指出，大腦的發展與教育無處不在，在課堂教學中做到學科與腦科學的無痕結合，讓學習過程可見，是未來學科“腦·育”課程的前進方向。

以腦科學為導向的課程系列研究正逐步改善著教師的觀念，促進了教師由以前單純關注知識教學、考試教學轉向更關注運用腦科學規律和方法開展教學，吸引了更多的教師參與“因腦施教”的教學變革行動中。結合了腦科學的學科課堂，可以更好地尊重學生的生理特點和心理需求，更加符合學生的大腦認知規律，使課堂呈現主動積極、生機勃勃的樣態。

開展以腦科學為導向的實踐創新活動，讓大腦“燃”起來。腦科學與教育的結合，不僅需要進入課堂主陣地，在課程上進行系統建構，還需要融入生動活潑的校園文化活動中，讓腦科學知識普及起來，讓學生的大腦“燃”起來，在豐富新穎的趣味性、體驗性活動中發展出促進學生身心健康、善學樂學的良好氛圍。

腦育試點學校成都市經開區實驗學校開展了“魔法校園——腦科學嘉年華”大型游園活動。嘉年華活動特設展示區和體驗區，展示區呈現了學生的創意科幻畫作品、創意表情投票區、學科思維導圖區和科學創意展示區。體驗區則設置了創意DIY體驗區、思維游戲體驗區和腦科學互動體驗區等。思維游戲區通過各種思維游戲工具，訓練學生的專注力、手眼協調能力，激發全腦思維；腦科學互動體驗區則通過腦機設備讓學生感受大腦的神奇，盡情開啟大腦運動。

腦育試點學校溫江區鵬程小學開展了“育體育心? 燃腦提質”主題嘉年華活動，設計研發了“眼疾手快”“反應力燈”“六角反應球”“飛行模擬”等28類反應力游戲，讓學生寓教于樂，在活動中提高專注力、思維力、反應力，讓學生在活動中感受“腦科學”的神奇力量。

腦育試點學校錦江外國語小學則開展了“腦·育融合課程學科嘉年華活動”，通過“最強大腦”社團體驗活動，如“汽車華容道”“記憶棋”“七巧板”“電碰迷宮”“挖空心思”等游戲，在快樂中促進了學生專注力、反應力、記憶力、思維力和自控力的訓練。

此外，有的學校還運用“正念冥想”等訓練方法，堅持每天全校午休時間開展“5分鐘冥想活動”，以放松調節大腦狀態，提升專注力、自控力、情緒調節能力等，促進學生身心健康發展。

建設以腦科學為導向的物理空間，讓腦科學在學校落地生根。通過技術賦能，打造腦科學普及和應用的物理空間，是成都教科院推動腦科學與教育深度融合的另一條路徑，有利于師生對腦科學有更直觀的學習和體驗，有利于腦科學在學校落地生根。

2021年，成都市教科院在北師大腦與學習重點實驗室專家團隊指導下，以技術賦能教育，落地建成市級“心理腦育中心”。該中心以“腦育，讓學習可見”為指導思想，集腦科學與心理學的科普宣傳、教學研究、教師培訓、數據采集及應用等多種功能為一體的體驗式中心。中心引入腦科學前沿研究成果，設計了科普展示墻，購置了智腦儀、腦模型、益智教具、腦科學測評系統、互動腦電訓練儀等設備，供師生體驗學習、研究實踐。如智腦儀采用腦電數據采集技術，通過采集人的電腦波信號，結合腦電反饋儀將大腦皮層的腦電活動實時反饋，并有選擇性地通過反饋訓練增加特定的腦電活動，實時監測大腦活動狀態，使腦功能得到有效改善。此外，中心還運用大腦認知測訓系統，開展了三輪基于腦科學的學習能力測評，參與學生達8000余人次。目前該中心已接待了楊雄里、蘇國輝等中國科學院院士，以及來自北京、廣州、沈陽、西安、昆明、青島、重慶等市教育代表團2000余人次參觀考察。中心的建成在全市發揮了積極的示范作用，進一步促進學校對腦科學導向下的物理空間建設，推動腦科學在學校落地生根。

近四年來，成都市區域性推進“腦科學與未來教育”的行動路徑和階段成果，促進了腦科學研究成果在基礎教育實踐中的真實應用，為解碼學生心智成長規律、破解“課堂教學黑箱”進行了有益探索。今后，在黨的二十大報告關于“實施科教興國戰略，強化現代化建設人才支撐”的重要戰略指引下，成都教育將進一步探索以腦科學為導向的基礎教育教學新樣態，開發適用于本土化的腦育課程資源和教學指南等，為腦科學研究從實驗室走向學校教室，加快建設高質量教育體系，貢獻成都教育智慧。

責任編輯：邢曉鳳