神经教育学视域下的学校教育优化

【摘 要】神经教育学融合了神经科学、认知科学、发展科学和生物科学等有关脑发展机制的研究成果，并将其运用到教育研究和教学实践中，架起了教育实践和神经科学之间的桥梁。对神经教育学研究主要成果进行简要梳理，可以阐述其对传统教育理论的反拨与提升，进而从文化、课程、教学三个方面提出有关学校教育优化的路径。

【关键词】脑科学;神经教育学;学校教育

【中图分类号】G420  【文献标志码】A  【文章编号】1005-6009（2022）18-0022-04

【作者简介】焦晓骏，江苏省苏州工业园区星澜学校（江苏苏州，215127）校长，高级教师，苏州大学教育学院博士研究生。

20世纪90年代以来，随着认知科学、神经科学和教育学等相关领域研究的不断深入，融合心智、脑与教育的研究催生了神经教育学。我国神经教育学奠基人、教育部原副部长、中国工程院院士韦钰认为，教育学与其他领域的交叉发展可分成四个阶段：一是与哲学的交叉而产生教育哲学，这是探讨教育何以可能的学问;二是与心理科学的交叉产生教育心理学，侧重研究教与学的相互作用;三是与认知科学的交叉产生认知发展理论，主要研究心智活动与个体差异;四是与神经科学的交叉产生神经教育学，这是一种关注神经活动与功能的基于实证的研究。教育与这四个领域的交叉先后出现，相互渗透，是一个连续的且重心逐步转移的发展过程。[1]

神经教育学是一门新兴的交叉学科，它融合了神经科学、认知科学、发展科学和生物科学等对大脑的活动规律和学习发生的脑机制的研究成果，并将此运用到教育研究和教学实践中，架起了教育实践和神经科学之间的桥梁，给家庭与学校教育提供了更科学、更有效的指导框架。正如华东师范大学教育神经科学研究中心副主任周加仙教授所言，一场改革教育研究的革命正在酝酿之中。作为新兴的研究领域，神经教育学将使21世纪学校的学习和教学方式产生深刻的变革。[2]毋庸置疑，学校教育方式的变革必将丰富基础教育的理论内涵。

一、神经教育学主要研究成果及启示

首先是神经可塑性的发现。神经可塑性指人脑在外在环境与个体经历作用下发生改变的综合能力。这可以解释人长期处于紧张、受伤、营养不良等状态对行为表现、智力水平带来的负面影响。现代神经心理学的先驱研究者比尔·格里诺认为，大脑的变化可分为三类：基因可以控制的改变、生活经历可能带来的改变、基于经历的改变。[3]64-65尽管神经可塑性是持续一生的，但大脑发展的最重要阶段是从出生起到青春期后期（19岁左右），这正是经历不同家庭教养与学校教育的关键阶段。由于婴儿期、青春期等敏感期比人生其他阶段带来的影响大得多，因而在基础教育阶段营造益智性环境可能比知识技能的教学更重要。

其次是情绪对学习的巨大影响。尽管情绪加工涉及多个脑区域，但边缘系统是公认的情绪中心，而负责记忆加工与学习的关键结构——海马体和杏仁核均位于边缘系统。杏仁核不仅参与隐性情绪反应，还参与显性情绪学习，如意识到危险并记住相关信息。海马体则主要参与显性情绪学习。[4]研究表明，情绪对学习与记忆有重要影响，其原理是杏仁核释放紧张性激素并作用于内侧颞叶和额叶等脑区，增强了这个长时记忆的增强效应，同时也进一步触发海马依赖的记忆固化作用。换一种角度来说，就是杏仁核将情绪唤醒事件的信息进一步编码，成为长时陈述性记忆。情绪可以看成是“记忆固化剂”。通过对神经影像的观察可以发现，积极情绪状态下的杏仁核新陈代谢正常，学习者的注意更集中，记忆能力增强，读写与判断力均有所提高，发散性思维与创新思维达到理想水平。所以，教师要先关注情绪，再关注学习。

再次是重复且有间隔性的提取在学习中起着关键作用。传统研究认为，学习发生于学习者对学习材料进行研读和编码的过程，而提取只是对所学内容的回顾，本身不会导致学习的发生。大量实验和研究表明，重复提取在学习中起关键作用，可以增强长时记忆，而重复学习却意义不大。提取的测试反馈能促进记忆保持，即在有反馈作为前提的情况下，任何类型的测试都能增强长时记忆。此外，提取的间隔性对记忆保持影响较大。研究发现，“增大重复测试之间的时间间隔总和能够产生最强的长时记忆保持;与无间隔的重复测试相比，长间隔的重复提取比无间隔对长时记忆保持有200%的提高”[5]。由此我们可以推断、演绎出能够促进学习与记忆的“密钥”。

最后是运动促进认知水平的提升。运动有助于产生脑源性神经营养因子，可以促进学习与记忆功能，修复与维护神经回环。运动还会引起血液中钙含量的增长，促进多巴胺的合成，使大脑在问题的解决和记忆方面更为灵敏。[3]133作为教育者，我们对传统户外运动的理解不能局限于促进强身健体的范畴。

二、神经教育学对传统认识的反拨与提升

神经教育学对教育理论的贡献是多角度的，既有与传统理论深度契合的（例如，可以更明晰地诠释“温故知新”等教育典故的原理），也有与之相去甚远乃至背道而驰的。

1.关于教育的本质。

有关教育本质的论述相当丰富，如“教育就是培养大写的人”“教育不是把篮子装满，而是把灯点亮”“读书是为了促进思考，而不是为了记忆而记忆”“一万次的灌输，不如一次真正的唤醒”，或者更为诗意的“教育是用一棵树去摇动另一棵树，用一朵云去推动另一朵云”等。但在神经科学的角度，教育是一种神经元的再利用过程，或者说教育的本质在于生物学意义上的改变。大脑是学习的器官，神经教育学倡导“因脑施教”。只有认识大脑，才能开发与脑活动相宜的课程。当儿童走进学校时，教育并非从一块白板开始，因为人类大脑结构功能不仅取决于基因，还以儿童对自身内部及外部环境的先验知识为基础。在内外环境的相互影响下，大脑以其非凡的重组能力演绎了发育过程中的智力变化。

2.关于成长环境。

傳统的教育往往重视个体学习的目标确立与过程中的坚守，在“宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来”的激励教育中富含孙敬“头悬梁”、苏秦“锥刺股”、匡衡“凿壁偷光”、车胤“囊萤映雪”等故事。有些家长或教师将吃苦教育、棍棒教育、准军事化管理奉为信条，以至于“虎妈”“狼爸”文化一时盛行。事实上，大脑的发展高度依赖个体经历。大脑具有两面性，它可以很快吸收一门新语言，也能吸收伤害、虐待以及不良环境的相关信息。大脑在互动、温暖、安全的环境里可以健康发展，但在长期受虐、高压的环境中会形成紧张反应型的工作系统，更容易思维紊乱、焦虑甚至消沉。此外，睡眠不足不仅严重损害记忆以及技能学习，而且会对个体情绪管理与认知能力造成伤害且不可逆转。

3.关于有意义的学习。

神经科学研究并不直接导致对教育更好的理解，但可以通过明确教与学的认知科学机制来指导实践。通过客观的、可量化、可复制的行为和脑活动测量技术，神经教育学让我们能看清诸多行为现象背后的根源，带给我们更多了解学生行为和能力变化的方法。研究认为，新的学习项目能促进新神经元的生成，尤其是学习内容具有挑战性时更是如此。复杂环境中开展的益智活动能使大脑产生更高质量的蛋白质，从而提高学习与记忆功能。此外，迈克尔·基尔加德等人的研究表明，只有学习者认为某一事物值得学习时，大脑的相应区域才能被激活[3]50。没有这个激活步骤，大脑便不能产生形成记忆的乙酰胆碱，也就无法保存新信息。

那么如何有效帮助学习者了解新信息的价值呢？答案是帮助其形成全局概念，了解知识间的关联。正如蒙台梭利所言，传授细节会带来混乱，建立关联才产生知识。如果将学习比喻为一所超市的运营，其物流、仓储与销售的效率同样重要。传统教学过程更重视“进货”，但如果没有分类清晰的仓储货架，货物会毫无关联地堆积，即使超市规模再小，高效提取也难以实现，进货于是会成为灾难。神经教育学中的全局概念就意味着“进货”之前，教育者先帮学习者做好仓储盘点与分类更新。添置货架、制作标签不产生效益，但可以通过提高物流效率来获利。相反，不通过梳理已学知识来阐明新知的关联性价值，只一味重视知识传授，有意义的学习就不会发生。

三、神经教育学视域下的学校教育优化路径

学校应致力于追求公平的教育资源配置、人本的教育理念、科学的教育方式。在神经教育学视域下，学校教育优化可以从三个方面推进。

1.努力办“大脑友好型学校”。

其一，开展以脑科学普及为目标的培训活动，在学习环境上做好文章。一方面，学校可以开展理论科普活动，传授与脑科学契合的亲子相处、提升学业、改进习性等技巧，使家长减少对孩子过度规划、揠苗助长、评价单一、态度粗暴等不当行为，从而优化学生的家庭环境;另一方面，提升教师的教育理念，使教师认识到充足的户外运动、良好的睡眠饮食、民主的管理规则、积极的人际关系等对学生成长的重要性，积极开展可持续、参与程度高、健脑效果好的群体性中等强度运动，如校园马拉松、啦啦操、跳绳等。

其二，优化校园的物理环境，改善教室照明、做好噪音控制、美化教室内外文化布置等。需要指出的是，办“大脑友好型学校”是对教育规律的遵循以及对先进教育理论的实践，可以对学校环境文化、制度文化、行为文化等进行审慎的反思，但与学校原先的历史、特色等文化传承发展并不矛盾。

2.重视社会情绪能力培养。

神经教育学视域下的校本课程规划应当增加一个新维度——社会情绪能力培养。韦钰院士认为，教育的目标是培养学生的综合心智能力，其中一个是综合解决问题的能力，另一个是社会情绪能力。她甚至指出，“未来教育最重要的不是关注提高智商，而是需要强调培养社会情绪能力”。社会情绪能力的内涵包括三个维度：一是对待自己，要有自我感知与自我驾驭能力;二是对待他人，有社会感知能力与处理人际关系的能力;三是对待事务，有决策与执行的能力。

培养社会情绪能力是当代教育的重要课题，学校应明晰情绪对认知的重要影响，强化“学习是情绪导向而非逻辑导向”的理念，倡导教师与家长做好自身的情绪管理，可以尝试开发情绪体验互动课程，强化教育者对情绪与认知关系的理解，根据科学规律改善教育行为。学校还要鼓励教师协助学生养成同理心，从而有意识地管理自己的情绪。学校可以组建团队、研制大纲，根据不同年龄学生的身心特点，结合语文、数学、道德与法制等教材内容，开发故事会式的校本课，通过“情节评价”“角色转换”等进行深度讨论，为学生设计系统的社会情绪能力训练活动。

3.探索以脑为导向的课堂。

目前，国际上有关神经教育学的研究已超越实验室阶段，睡眠、运动、注意力等项目实验进入校园，形成了较为完整的课堂教学模式。例如，玛丽亚·哈迪曼提出“以脑为导向的教学”的概念，并帮助一线教师采用这个模式来制订教学计划与课程方案，相关实验学校因明显的进步而获得诸多奖项并被评为美国杰出蓝带学校。学校可以组织针对性学习，制定整套整合脑科学的备课、研讨、评价实施方案，确立“教学目标富有弹性，学习内容丰富多彩，学习方法形式多样，学习伙伴互相促进，学习环境温馨有序”指导思想，进行本土化、专题性实验。

【参考文献】

[1]王湘蓉，吕虹.教育实质上就是在建构人的脑[J].教育家，2017（40）：38-41.

[2]巴特罗，费希尔，莱纳.受教育的脑：神经教育学的诞生[M].周加仙，等译.北京：教育科学出版社，2011.

[3]詹森.聪明的秘密：发掘大脑潜能的7个法则[M].杜争鸣，钱婷婷，译.上海：华东师范大学出版社，2007.

[4]哈迪曼.脑科學与课堂：以脑为导向的教学模式[M].杨志，等译.上海：华东师范大学出版社，2017：36-37.

[5]赵国庆，郑兰琴.重复提取胜过细化学习——卡皮克记忆研究进展及其对教学的启示[J].中国电化教育，2012（3）：18.