基于脑科学研究的教育教学常识辨析

范立　吕红日

【摘 要】大脑是教育实践活动的基础，从脑功能和脑学习的机制出发，对“不让孩子输在起跑线上”“学习压力和负担”“睡眠”“有意观察”“快乐教学”“有效教学”等教育教学常识可以做出科学的解释和判断，为辨析教育现象提供新的方法和证据。

【关键词】教育教学常识；大脑；脑科学

【中图分类号】G420 【文献标志码】B 【文章编号】1005-6009（2018）10-0020-03

【作者简介】1.范立，江苏省无锡市开放大学（江苏无锡，214011）讲师，硕士；2.吕红日，江苏省无锡市教育科学研究院（江苏无锡，214001）科研员，南京师范大学教育学博士后。

大脑是学习的器官，任何学习都离不开大脑的直接参与。大脑还是开展教育实践活动的基础，理解与“脑活动”相关的教育观念，设计与“脑活动”相适宜的教育环境，实施与“脑活动”相适宜的教学行为，首先应了解大脑的功能，学习掌握脑学习的一般机理。缺少脑科学的支持，教育实践难以建立在科学的基础上，对一些司空见惯的说法或做法很难做出准确的判断。脑科学的加盟为观察教育现象提供了新的视角，对辨析教育教学常识，提供了新的方法和证据。

一、伪命题：不让孩子输在起跑线上

当前家庭教育“知识化、技能化、正规化”的趋向愈发严重。“学习知识和技能越早越好，学习内容和种类越多越好”成为家长们的共识。教育机构瞅准应试教育商机，打出各种招牌竞相逐利。其中最具感召力的口号莫过于“不让孩子输在起跑线上”。受此鼓动，不少家长即便不清楚儿童学习的目标和内容，也还要迫使孩子在学业任务之外报名参加各种补习，似乎补习越早越好，越多越好。

“不让孩子输在起跑线上”是个站不住脚的伪命题。从脑学习的角度分析，即便儿童到了成人时期，脑细胞数量仍继续增长，相互连接，形成树突，树突的生长伴随人的一生。大脑内部突触、神经元之间的连接会由于学习和经验建立新的连接，影响个体的行为。然而就像树木需要定期修剪，大脑也会主动选择清除一些不活跃的细胞体。随着练习停止，原本掌握的技能和知识会出现衰退。频繁使用的大脑回路保持畅通，不用的部分则被修剪或彻底清除，这个现象就是大脑的修剪。“要么走，要么留”，修剪是大脑为了应对新的学习而主动弱化其他方面的正常反应。

二、违反规律：压力大、负担重

学习压力大很大程度源于应试频繁和学习评价失真。在应试教育背景下，多数学校的师生拼时间、拼体力，过早透支孩子的青春。有的学校“跑操和打饭时间用来做题”“只要学不死，就往死里学”也绝非个案；“家长主动要求周末寒暑假补课”等现象层出不穷。但如果从脑科学角度判断，“压力大、负担重、时间长”违反教育规律的本质立刻昭然若揭。

正电子发射计算机断层显像扫描显示，来自大脑感受器区域的信息只有通过杏仁核才能进入海马体，然后通过海马体进入额叶，信息在这里被加工并储存进入长时记忆。扫描还证明，如果杏仁核受到压力，过度刺激会引起过量的代谢反应，通往存储记忆的通路将会堵塞，负责推理和长时记忆的代谢活动将受影响。换言之，如果边缘系统尤其是杏仁核受到过度刺激，产生压力，神经代谢活动就会出现异常，新记忆不能通过杏仁核进入记忆存储和推理中枢。只有当处于愉悦舒适、充满动力的状态时，杏仁核才会受到温和的内在的刺激和提醒，引起适度反应，进入警觉状态，加快信息处理和传输，如果学生不能对信息进行加工和存储，说明学生的情绪正处于压力状态。这些证据说明，在高压状态下，学习内容不能进入脑中枢的信息处理中心。因此，课堂要尽量避免过度刺激杏仁核，保持适中的学习难度和挑战，重视激发学生的好奇心和参与度，把杏仁核调适到理想的活动状态。此外，大脑需要周期性休息。如果学习时间过长，课程难度过大，突触神经递质处于耗竭状态，学生会烦躁不安、精神涣散。所以在大脑神经递质耗竭、杏仁核产生压力之前，要及时让大脑休息，避免摄入新的信息。

三、帮助记忆的睡眠

随着树突的增长和相互连接，记忆得到存储。神经元之间的连接在此时也在萌发，不过它的成长需要时间。大脑需要休息，也需要睡眠，在睡眠过程中，大脑再次聚集大量的神经化学物质，刺激树突分支的生长。信息存储到大脑后，只有长时间连续的睡眠才能保证记忆的有效性。在这个过程中，深度睡眠帮助大脑建立和延伸树突分支，把最新的记忆变为长时记忆，把当天学习的知识从“硬连接”转变为长久记忆。树突越多，与细胞的连接越多，大脑识别新经验与以往经验关联程度的能力就越强。

睡眠期间的生长激素异常活跃，此时新的树突分支激活了神经营养因子。当睡眠时间在第六至第八个小时的时候，体内分泌的神经递质血清素加速树突分支的进程。睡眠有助于大脑将新的知识“黏合”进记忆。睡眠的相关研究证明：在清醒状态下复习知识比临睡前复习效果好。因此，学生应该认真复习，在睡意来临前即入睡，这样记忆的效果比困乏时仍继续学习的效果要好很多。

如果剥夺了睡眠时间，即便弥补，新的学习表现仍差强人意。有研究表明：学业成绩落后学生的睡眠时间普遍比优等生少25分钟，上床睡觉的时间平均推迟40分钟。睡眠少于7小时的青少年即使延長白天的睡眠时间，也会伴随情绪低落以及其他的行为问题。

四、培养有意观察

对观察记录做出合理的解释需要调动大脑额叶的执行功能，包括抽象思考、排序、判断等技能。就大脑功能和结构而言，学生最初注意到的只是一种表象，还无法真正理解，也无法在记忆中生根。一旦学生掌握了观察技能，构建起识别模型，形成洞察力，记忆回路收到更多刺激，产生更多的连接，大脑就会处于高度的认知水平。最后，生长出新的树突枝杈，将新信息传递到长时记忆区域。教师应该提供体验机会，创设感知环境，增强学生自信心，掌握观察的技巧，有效支配自己的观察力。

例如，最初可以安排有关人员闯进课堂，做一些怪异的动作后离开。教师要求学生回忆、写下或者口述闯入者的行为特点。先不要提醒，让学生据实描述。随后进一步追问，提示一点信息，学生回忆更多的细节后，慢慢练习自我提问的技巧。经过若干次的观察练习，再使用别的训练方法，比如放幻灯片、阅读某个篇章、看电影等。先不给任何提醒，要求学生再现情境，记录下观察的结果，再提示若干细节，学生再完善观察记录，最后学生对自己的判断结论做出解释。经过反复练习，学生会逐渐形成问题清单，提高观察的技能，增加感觉输入的数量和质量，提高感知的准确性。

五、理想的教学方式：快乐教学

课堂学习内容过多，难度过大，教学枯燥乏味，必然造成学习的压力，焦虑、烦躁堵塞大脑神经元的传递、突触的连接以及树突的生长。在焦虑状态下，学习难以发生，学习质量将大打折扣。

通过神经影像可以观察到，处于积极情感状态的杏仁核受到适中的刺激，新陈代谢表现正常，学生的注意力更为集中，记忆力进一步增强，读写能力和判断能力有一定程度的提高，解决问题时思维善于变通，萌生更多的创新想法。经过杏仁核和海马体区域的信息会被赋予情感的意义，带有积极情绪连接的信息被有效地保留下来。教师要营造快乐舒适的教学环境，激发学生的学习兴趣，提供积极的情感体验，同时促使学生大脑产生积极反应，保持工作效率和行为效果，这才是理想的教学方式。

六、有效教学的基本特征

信息经由一个或多个感觉器官进入大脑，学习才会发生。信息先被特定的感觉接收器编码，随着身体或皮肤的神经流动到脊髓，通过网状激活系统到达大脑的特定区域。运行顺利，信息会被带到大脑的边缘区域，先进入海马体，再送到前额叶存储区域、联合区域以及加工区域，之前存储在这里的潜在记忆随之激活。被激活的记忆只要传回到海马体区和颞叶的临近区域，就与信息形成关联记忆。

学习是增强神经元与神经元之间的联系。大脑在新的学习材料和习得的材料之间建立起联系，将新材料纳入先前的图式系统。增加图式的数量，以供学生使用、辨别和交流，这是教学的全部意义。有效教学的目标就是建立更多、更强大的神经回路，为学生提供多种选择途径，将新知识输入存储器，一有需要就能有效地提取出来。

从脑记忆的视角判断，有效教学至少应该具备四个基本特征：第一，教学方式多样，知识信息对感官实施多重刺激，学生在需要的时候可以获得更多连接；第二，教学有动手实践的机会，增强学生体验，调动多种感官参与学习；第三，教材的公共知识需要转化，教学内容与学生经历发生关联；第四，学习更少地依赖知识记忆，教学重点帮助学生掌握信息存储、检索方法，优化记忆结构。

七、迎接脑科学研究的挑战

20世纪60年代，以大脑生理学、大脑解剖学等神经科学为代表的脑科学研究兴起，借助侵袭性方法（解剖、电刺激）和脑电波来对动物进行研究并做出描述。20世纪70年代，“基于脑的课堂研究”出现，基于人类大脑结构与功能的“学习科学”快速形成，标志着脑科学向“脑教育学”的转变。到了20世纪90年代，脑科学研究借助技术开始实证性地阐明教育现象，认知脑科学取得的重大进展实现了认知科学与技术学的融通。以脑成像技术为代表，不仅可以观察脑的形态，还可以从外部观察人脑处理信息的情况。学生在学习知识和解决问题时，通过脑成像技术就可以確定人脑的哪个部位发挥了怎样的功能。近年来，以欧美为中心的“脑科学与教育”研究开始倡导面向一线中小学教师提供更具体、更直接的“教育脑科学”。当前，“教育神经科学研究”正在国际教育界流行，一线教师和中小学研究者应当重视这股教育潮流，主动了解和学习从“脑科学”到“为儿童教育”的新兴科学，重点关注基于脑科学的学习研究和教学研究。

虽然，我国基础教育还未达到基于脑科学的成果倡导课程与教学的时机，在“脑科学”和“社会文化”两种教育维度之间构建桥梁还需时日。但相信，基于脑科学研究的教学变革必然会在不远的将来对基于经验的教育判断和传统教师课堂教学行为发出挑战。