基于“脑科学”的数学教学新路径

◎王凤月 （江苏省苏州市苏州工业园区星澜学校，江苏 苏州 215000）

“大脑”是学习的重要器官，而学习心理则是脑的机能．当下，很多的教学研究往往是思辨性的，这种思辨性研究容易走向空洞．如何让学习研究成为有价值的、有效度的研究？笔者认为，一个重要的方法就是基于“脑科学”．“脑科学”一般将“心”与“体”对应起来研究．所谓“心”，就是指“心理”，主要包括感知、记忆、思维、想象等；所谓“体”，就是指“物质”，即通过感官，通过脊髓、脑干等，再反映到肌肉．“脑科学”往往是建立在生物学、心理学实验基础上的，因而具有一种实证、科学的品位．基于“脑科学”，我们可以开辟教学新路径．

一、脑科学对其数学教学的意义

人的大脑作为脑科学主要的研究对象．在教学的过程中，如果教师以传统的教学模式为主，那么往往是结合学生所学习知识运用的情况来判断学生的学习过程和结果．为此，研究者通过使用脑活动数据就可以对学生的心理变化进行探查．

脑科学的研究成果对数学学科教学而言还具有重要的意义，具体主要体现在以下两个方面：

一方面，促进教师对学生学习过程的理解．在进行数学教学的过程中，教师为了更好地向学生强调数学的有效性，通常会强调一些概念，最主要的是应向学生着重强调要“理解学习”．但就当前的情况来看，有的教师难以科学解释．但站在脑学科的视角上来看，分析其实就是学生大脑中不同神经元之间产生“联结”．在数学教学过程中，对于学生大脑中一些已经有的经验，教师需要不断地弄懂，还有就是新的数学知识对这个经验依靠的程度．

另一方面，指导学生对数学概念的学习．新知识的构建和知识的应用是数学学习最关键的环节．受应试教育的影响，学生对新知识的学习会受到一定限制，还会被压缩，基本上把时间都应用在应试上．而且这种重复性的“刷题”，从脑科学的角度上来看，难以促进学生神经联结，还会造成破坏．所以，为促进学生建构概念，教师有必要加强对各种手段的利用．脑科学研究表明，通过为学生设计情景，能促使学生更好地理解新概念．

二、基于“脑科学”的数学教学新路径

（一）注重“左右脑”协同开发，形象化的教学路径

“脑科学”研究表明，尽管人的大脑是一个整体，但却存在着明显的分工．一般来说，人脑的左半部分负责逻辑思维，人脑的右半部分负责形象思维．显然，学生的数学学习依赖于左脑的开发．但左脑的开发并不是孤立性的，而是需要右脑的支持、支撑和助力．为此，教师在教学中要注重对学生“左右脑”的协同开发，要让学生友善用脑、和谐用脑、健康用脑．只有这样，学生的脑活动才不是一种压抑性的活动．

过去，有的教师在教学中往往通过“繁难”的问题，来刺激学生的大脑．基于大脑协同功能的开发视角，笔者认为，教师不仅仅要注重对“左脑”的开发，更要注重对“右脑”的开发．左右脑是相辅相成、相互促进的．教师通过开发学生的“右脑”，可以同时刺激学生的“左脑”．如教师在数学教学中，可以采用“形象化”“直观化”“具体化”的教学方式，来吸引学生的注意力，开发学生的右脑，进而刺激学生的左脑．比如，教学“乘法分配律”时，我们不仅要引导学生在学习中积极猜想、举例验证、归纳小结，我们还要引导学生进行“数形结合”，利用同宽的两个长方形的面积，让学生形象化地理解、建构乘法分配律．在这个过程中，“乘法分配律”的教学不仅让学生理解乘法分配的实际意义，还让学生理解乘法分配律的图形、图像意义．相较于不完全归纳的举例验证，“数形结合”的验证似乎更合理、更科学，更能让学生对乘法分配律这一知识表示认同．

脑科学研究表明，当学生的脑电波能形成一种同频共振时，学生的注意力将会高度集中，学生的思维力将非常灵敏，学生常常会有灵感的降临．同时，当学生的脑电波形成一种同频共振状态时，学生的数学学习情绪也比较稳定，记忆状态也会调整到最佳．脑电波的同频共振，其实也就是学生左右脑协同配合、相互促进的学习状态．

（二）应用“脑电波”峰谷规律，多样化的教学路径

“脑科学”研究表明，一个人的脑的工作有点像人的脉搏，它往往是一会儿高、一会儿低的．在小学数学课堂教学中，教师要关注学生的“大脑疲劳”，让学生的大脑在工作之后得到休整．作为教师，要把握学生“脑电波”的峰谷规律，采用多样化的教学策略、路径等，让学生能有效地、成功地跨越思维的波谷区，要将重点、难点等内容的自主思考、探究与活动、交流等放置到学生的“脑电波”的峰时区．

为此，在数学教学中，教师要敏锐地洞察学生的思维、认知的峰谷状态，采用多变的教学策略，引导学生快速地跨越思维、认知的谷时状态，保持长久的峰时状态．教师要想方设法地降低学生的谷时时间．比如，教师可以组织一分钟的课堂保健，可以改变传统的教学策略，转而采用更加智慧、灵动的教学方式，如游戏、操作、多媒体课件展示等．教师通过这些教学手段、策略，重新唤起学生对数学学习的激情．在教学中，教师不仅要采用丰富的教学表情，而且可以辅之以相关的肢体语言，充分利用学生的“放松性警觉”，从而增强学生的注意力，调动学生的学习积极性．比如，教学“间隔排列”这一部分内容时，我们就设计了多样化的教学策略，首先是让学生感知生活中的间隔排列现象．当学生在学习中出现了“思维疲劳”时，我们再适时降降温，让学生用自己喜欢的方式来表征“间隔排列”现象，引导学生进行动手操作、画图等实践活动，从而再一次调动学生的学习积极性．为了舒缓学生的思维、认知的心理压力，在学生操作、画图等实践活动中，我们播放了益智益脑的背景音乐——“轻音乐”，刺激学生的右脑，从而让学生的学习如同呼吸一样自然．在学生舒缓了大脑的思维、认知压力之后，我们出示了一系列富有挑战性的习题，让学生解决问题，从而再一次掀起学生的思维热潮．

教师应用“脑电波”峰谷规律，采用多样化的教学策略、教学路径，其目的就是最大限度地发掘学生的思维、认知的潜质．作为教师，不仅要从脑科学的“心”的视角来认识学生的学习，还要从脑科学的“物”的层面来认识学习的本质，从而通过学习，不断地塑造学生的大脑、发展学生的大脑．从这个意义上说，学生与大脑的发展、提升是相辅相成、相互促进、相得益彰的．

（三）贯通“脑联结”的纵横通路，深度化的教学路径

脑科学研究表明，每一种数学认知都与学生的脑的不同区域相关．如数感与学生的脑的顶叶相关，空间认知能力与学生的脑的腹侧通路、背侧通路相关，而推理能力则主要和学生的前额叶相关，等等．在教学中，教师要打通学生的脑区域之间的通路，让学生的“脑联结”纵横相连，从而深化学生的认知．

在数学教学中，教师要从不同的层面，去开发学生的大脑，如通过计算、推理等不同的方式．比如，教学“年月日”这一部分内容，笔者遵循脑科学的联结、扩展、加深、贯通的原则，用不同的方式引导学生认知．以课堂提问为例，不同的问题能刺激学生大脑的不同部位．如问题“一年有多少个月”“一个月分别有多少天”“哪几个月是大月，哪几个月是小月”等仅仅能刺激学生的双侧顶叶（具体认知），学生获得的仅仅是一种“信息知道”；而问题“为什么一年有十二个月”“为什么会产生大月、小月”“二月为什么会独独是28 天或29 天”等问题，则能刺激学生的额叶（抽象逻辑）．为此，笔者在教学中，先让学生自主提出问题，如此，有学生提出了“是什么”的问题，有学生提出了“为什么”的问题，等等．这些不同层面的问题，能让学生的大脑负责不同问题的区域贯通起来．在数学教学中，教师应当为学生设计多层次、多类型的问题，从而能从不同的层面推动学生的思维，让学生能积极主动地架构数学已有知识经验与数学新知的关联，拓展数学新知与学生已有知识经验的关联通道，从而让学生的大脑神经元的联结更加紧密．

贯通“脑联结”的纵横通路，是深度化的教学路径．在数学教学中，教师要激发学生的良好的学习情绪，要增进学生的数学学习动机．研究表明，一个人的大脑有许多的“树状突起”以及输入输出信息的“轴束”．当学生拥有良好的情绪进行学习时，学生的大脑会分泌出一种多巴胺、内啡肽等的神经递质．这种神经递质有助于学生在数学学习中对信息的提取、选择，有助于学生对相关信息的编码、加工、重组等．从这个意义上说，脑的神经通路，对于学生的数学学习来说，就是一种催化剂，是一种润滑剂．

德国教育家赫尔巴特早就说过：“人类的教育学必须心理化”．时至今日，很多教师在教学中，往往因为不注重研究教育心理学，不注重研究脑科学，而让自己的教学在黑夜中摸行．只有从心理的视角，立足于脑科学，才能让教学具有一种科学性，才能让教学获得一种实证的科学的证据．作为一名小学数学教师，我们在数学教学中要积极主动地研究脑，按照脑的特性、脑的规律、脑的科学、脑的原理等展开数学教学．如此，教师的数学教学就会获得一种科学的支撑．当学生在脑的放松、舒展、愉悦状态下展开数学学习时，学生的数学学习一定会产生一种事半功倍的效果．

（四）利用脑科学之认知规律提高课堂效率

在具体学习这一期间，脑活动的效率和脑活动的人的认识规律有一定联系．对于小学数学教师而言，为确保教学活动顺利的开展，在实际教学的过程中必须要结合学生实际情况和心理特点，还需要把实际接受能力这点充分考虑好，由简到繁地为学生渗透．教师如果直接为学生讲解比较难的知识点，那么难以帮助学生树立学习自信心，还不利于激发学生的学习兴趣；如果只是简单讲解学生容易理解且非常简单的知识，那么这从某种程度上来看，难以满足学生的求职欲望．所以，小学数学教师应学会如何结合学生的知识水平和认知能力逐步为学生渗透数学知识，同时，自身应掌握好教材之间的联系，进而帮助学生掌握数学知识内容，促使学生更好地学习，使其获得良好的教学效果．

例如，数学教师在为学生讲解“除数是小数的除法”这部分知识内容时，可为学生布置复习的任务，让学生对旧的知识进行复习，其中可将商不变的性质和除数是整数的小数除法的原则作为复习的主要任务，组织学生进行复习．与此同时，教师应结合学生的实际情况和教学内容，精心为学生设计问题情景，为学生引出问题，由此，调动学生积极性，促使学生之间更好地进行讨论交流，最重要的一点就是使学生积极开动脑筋，还能激发学生的思考意识，这样还能把新知识和旧知识联系在一起，促使学生更好地理解，逐渐的对数学学习产生兴趣．

除此之外，数学教师还应遵循循序渐进的原则，为学生布置数学作业，让学生进一步巩固数学知识，而且随着学生不断练习，还能活跃学生思维，不断地提升学生学习水平．

（五）利用脑科学之内化性提高学生的“战斗力”

课堂教学的重点就是激发学生学习兴趣，挖掘学生自身的潜力，活跃学生的思维，不断地提高学生创造能力．数学学习这一过程需要不断探索，同时应进一步思考．如今，数学教学改革还面临着核心问题，该问题为是为学生单一讲解数学知识，还是结合学生实际情况精心的为学生设计情景，激发学生探索意识．在数学教科书中，通常会有一些例题供学生学习．但并不是学生掌握了书本上例题，就能把其他相类似的问题及解决好．总之，学生要学会举一反三，还需要不断思考，而且通过多次不完善的思考，才能更加地熟练掌握．这就需要学生做到学以致用．为达到这一目的，教师在课堂上要为学生提供思考机会，并根据教学内容为学生引出问题，让学生进行思考，同时让学生大胆地说出自己对问题的见解．在实际学习的过程中，学生说出自己的看法．从表面上来看，课堂教学没有达到相统一．但教师在学生回答问题期间，能清楚学生是如何进行思考的，在哪处学生理解程度还不够，这样可从现有的教学内容和方法入手，不断地进行调整，进而有利于学生养成爱思考的习惯．