连接教师教育与神经科学：价值、内容、路径及行动——基于2000-2022年67篇核心英文文献的范围综述

刘丽莎，洛桑扎西，丁 颖

(1.教育部普通高校人文社会科学重点研究基地北京师范大学教师教育研究中心，北京 100875；2.南京特殊教育师范学院特殊教育学院，江苏南京 210038)

一、引言

“教师教育”是对教师进行培养和培训的总称，教师教育研究则致力于揭示其内在规律，发现之中潜存的问题。神经科学研究神经系统的结构和功能，阐明认知和行为机制。当前，教师教育与神经科学正连接形成一个新兴的交叉研究领域。这主要基于：第一，神经科学知识生产力可推动教师教育学科发展，提供学习脑、教学脑、教与学互动的脑科学依据；第二，知识生产模式的变革呼吁跨学科研究，教师教育问题需要多学科协作；第三，教育政策支持学科融合，需要运用神经科学研究教育、教师教育问题。因此，梳理连接教师教育与神经科学的研究进展，对促进教师教育学科发展创新具有重要意义。

目前尚无相关研究开展系统综述，已有相关综述主要关注教育与神经科学领域的研究现状。[1-3]例如，张婧婧等人(2021)通过采取文献计量法，对《心智、脑与教育》杂志于2007-2020年刊发的335篇学术论文进行量化分析，揭示了教育神经科学这一核心主题的演变过程。[1]针对教师、教师教育与神经科学相关主题的综述，主要集中在教育工作者持有神经神话信念的状况的综述。[4-9]还有一篇则是对10项就教师开展神经科学知识干预培训文献的范围综述。[10]

综上，本研究旨在填补该领域系统综述的空白。该领域研究的基本特征是什么？连接的价值体现在哪些方面？连接涉及哪些内容？连接的路径有哪些？连接教师教育与神经科学已开展了哪些行动？有哪些成果和不足？针对上述待解答的诸多问题，本研究采用范围综述法，系统检索和分析2000-2022年教师教育与神经科学相关文献，围绕连接教师教育与神经科学的价值、内容、路径及行动主题，进行梳理总结，并提出未来研究及领域发展方向的建议。通过回顾该领域的研究现状，一方面，能够促进对教师教育神经科学这一新兴前沿交叉学科领域的深入认识和理解；另一方面，旨在促进对教师教育学科及其建设的认识和展望，总结和反思教师教育研究和实践，并为教师专业发展提供新的研究视角和思路。

二、研究设计

本研究采用范围综述法(scoping review)对教师教育与神经科学相关研究进行分析。该方法对现有研究文献的规模和范围进行初步评估，旨在揭示所综述文献的研究主题、类型和性质。[11]范围综述法具有较为规范的流程，具体包括：确定研究问题；确定相关研究；选取核心研究；绘制数据图/表；整理、总结与报告结果。[12]

(一)确定研究问题

本研究提出以下研究问题：(1)当前连接教师教育与神经科学的研究的基本特征是什么？(2)连接教师教育与神经科学的价值体现在哪些方面？(3)连接教师教育与神经科学涉及哪些内容？(4)连接教师教育与神经科学的路径有哪些？(5)连接教师教育与神经科学的行动进展如何？

(二)文献检索，确定相关研究

为了尽可能地确保文献样本的质量和代表性，文献主要来源于国际权威数据库Scopus、Web of science、教育资源信息中心数据ERIC等三大文献数据库。本研究主要采用关键词检索的方法搜集相关文献，采用题名或关键词“TI=[(teacher*or educator*) AND (brain or neuro*)]OR AB=[education AND (teacher*or educat*) AND (brain or neuro*)]”为检索式进行检索，文献类型界定为经过同行评议的论文，语言限定为英文，搜索时间范围限制在2000-2022年期间，共获得1986篇初始文献。

(三)文献筛选，选定核心研究

研究按照范围综述文献筛选规则进行层层筛选，剔除跨库数据库重复收录的文献600篇；根据本研究主题，审查文献标题和摘要进行初筛，排除无关文献999篇；依据纳入和排除标准，对剩余387篇文献进行复筛，最终确定符合评价标准的文献共67篇。具体筛选流程见图1。

图1 文献筛选流程

(四)绘制图表与编码分析

首先，提取67篇文献基本信息(含作者、年份、国家、发文期刊、研究类型、研究主题内容等)并绘制表格，概述每篇文献的关键要点。其后，两位研究人员对67篇文献研究结果进行编码分析。确定“连接价值”“连接内容”“连接路径”“连接行动”作为一级主题，并将每篇文章中的相关内容纳入对应主题。接着，对先前归入对应主题的内容进行归类整理，提炼要点。最终，形成编码分析表，并对文献主题进行量化统计，如表1所示。

表1 连接教师教育与神经科学的研究编码分析

三、研究结果

(一)连接教师教育与神经科学研究的基本特征

从文献发表时间数据看(见图2)，首篇连接教师教育与神经科学的研究发表于2001年，之后发文量缓慢增加并有小幅波动。2013出现小高峰，但迅速下落趋于平缓。2019年以来，该领域研究快速增长，发文数量稳步在6篇及以上，预示该领域研究正日益受到国际关注。

图2 2000-2022年连接教师教育与神经科学领域发文数量

从研究国家分布看(见图3)，2000-2022年共有22个国家发表相关学术成果。其中，美国发文最多(n=20)，其次是中国和英国，分别是8篇。

图3 研究发表的国家地区分布状况

从发表期刊来源看(见表2)，以SSCI和SCIE等高水平学术期刊为主，心理学、教育学及神经科学的综合类期刊较多。其中，《Mind，Brain and Education》(《心智、大脑与教育》)发表相关论文数量最多，共计13篇(SSCI-Q3)。

表2 连接教师教育与神经科学研究发文2篇及以上期刊分布

从研究类型看，以理论研究为主(n=33)，主要探讨连接教师教育与神经科学的价值、内容、路径。在开展连接行动方面，以实证研究为主(n=26)，其他为案例研究、行动研究等(n=8)。

在研究主题内容分布上，涉及连接教师教育与神经科学的价值(n=5)、内容(n=20)、路径(n=10)、行动(n=35)的探讨。可见，开展连接教师教育与神经科学行动的研究最多，具体又分为三类：连接教师教育与神经科学的科学研究行动(n=12)、合作交流行动(n=6)、应用实践行动(n=17)。

(二)连接教师教育与神经科学的价值

共5篇文献阐述了连接教师教育与神经科学的价值，可总结为两大价值：一是神经科学知识具有潜在的教育教学价值，有助于满足学习者需求，提升教与学的质量；二是神经科学知识对教师的价值，如提升教师专业发展。

首先，神经科学知识可以帮助教师更好地关注不同学习者的学习需求，提升师生教学互动的质量。[13-17]例如，Goswami指出“了解大脑如何学习的知识有助于教育工作者创造最佳的学习环境”。[13]当教师掌握学生学习与脑运行机制的知识后，更能够关注到不同学生的学习差异，并适时调整和改进教学选择、课程计划、课程决策以及教学方法，以适应学习者学习需要。[15][17]

其次，以神经科学知识为媒介，涵养教师的神经科学素养，可以助力教师专业发展。Dubinsky等人在舒尔曼(Shulman)关于教师知识类型的基础上提出，神经科学知识是构成教师专业发展知识的一部分，并认为神经科学关于大脑如何学习属于学生知识。[15]作者还进一步提出“神经科学领域的教师专业发展”，指出学习和应用的神经科学原理有助于教师开展教学。目前，已有不少学者认识到教师应当学习神经科学知识，具备神经科学素养。[15][18-19]

(三)连接教师教育与神经科学的内容

连接教师教育与神经科学的内容涉及将教师教育与神经科学两个学科有机融合的系列内容，如理论、知识、方法、技术、研究、成果等。已有不少研究(n=20)就连接教师教育与神经科学的内容提出见解，但这些研究强调知识内容的连接，关注教师教育中向教师提供哪些神经科学知识内容。这些内容涵盖脑一般知识(如脑结构、功能及其发展)、错误知识(即神经神话)及教育相关脑知识(如神经可塑性、学习与脑、教与学的神经机制、学习障碍等知识)、神经科学方法技术、脑科学研究与证据的科学评估、神经科学的批判性思维能力、神经科学与教育关系、神经科学成果在教育中应用认识等。[18-37]这当中，教育相关脑知识，包括神经可塑性机制、[18-19]学习与脑，[20-22]受到普遍关注。此外，伴随近年来神经科学超扫描技术和教学领域多脑互动的研究进展，有关教与学互动的神经机制也开始受到关注。[23-27]

(四)连接教师教育与神经科学的路径

连接教师教育与神经科学的路径指通过一系列可行的方法、策略和步骤，将教师教育与神经科学两个学科的理论、知识、方法、成果进行融合。共10篇文献对连接教师教育与神经科学的路径作了探讨。总结归纳为三条路径：一是神经科学知识转化作为核心和直接路径；二是建立利益相关者的协作对话关系；三是开设教师神经科学课程和培训。

首先是神经科学知识转化路径。教师教育与神经科学存在学科属性、内容、方法论方面的差异。就如何连接起教师教育与神经科学这一问题，学者主要从学科知识内容连接的角度，提出神经科学知识转化作为核心和直接路径。换言之，实现神经科学知识在教师教育领域中的“翻译”问题。[17][38]

其次是建立利益相关者的协作对话关系。要实现神经科学知识转化，建立利益相关者协作对话关系是组织保障与传播媒介。[18][39-43]例如，Hobbiss等[40]、Jolles和Jolles D.D[18]从跨学科合作角度探讨建立研究人员与教师等多方合作伙伴关系的方式。Dubinsky等人也强调科学家和教师教育工作者之间的合作。[41]此外，有学者提出通过协作行动研究可以实现教师神经科学知识的建构、迁移与应用。[43]总之，通过构建合作网络和关系，可以更好地实现神经科学知识在教师教育领域的转换。

最后是开设教师神经科学课程和培训。[41][43-44]这是提高教师神经科学知识素养，实现相关知识转化和应用的有效途径。例如，Dubinsky等主张神经科学家和教师教育工作者之间加强合作，为职前和在职教师开设神经科学课程。[41]在培训方式上，提出“学习者为中心”、“建构主义式”的教师教育教学法，通过示范、实验、讨论、分析和综合的教学法，提高教师的课堂认知参与度，[41]还提出“学习研究”框架，通过协作行动研究促进教师神经科学知识的建构与迁移应用。[43]

(五)连接教师教育与神经科学的行动

连接教师教育与神经科学的行动是实施一系列将神经科学的理论、方法和研究成果与教师教育领域紧密结合，以促进两个学科共同探索、应用和拓展相关领域的理论与实践的实际举措，如科学研究、合作交流、应用实践、知识传播、政策制度等。目前，已有不少研究(n=35)开展连接教师教育与神经科学的行动，主要涉及科学研究、合作交流、应用实践三方面的行动。

第一，科学研究方面，有12项研究关注教育教学活动的神经机制、教师的脑活动特征等。具体可分为三类。第一类是师生教学互动过程中的脑机制(n=5)。主要基于超扫描的功能性近红外光谱(fNIRS)等检测教师与学生在教与学或其他互动(如合作)中的神经活动特征，尤其关注了前额叶皮层(PFC)和颞顶联合区(TPJ)，一致揭示师生脑间同步现象，并探讨其与学习表现、身体活动、师生关系等之间的关系。[45-49]例如，Holper等人探讨了经典苏格拉底对话教学中师生互动的神经机制，发现有效教学对话会使学生成功迁移知识，并伴随着更高的师生脑间同步性。相关研究揭示了教学的神经基础，为改进教学互动质量提供了依据。[45]第二类是探讨不同教师的神经活动特征(n=5)。主要利用功能性磁共振成像(fMRI)、事件相关电位(ERP)等技术分析教师的脑区激活模式，揭示教师在认知、情感加工过程中的神经活动特征及机制。[50-54]例如，Fynes-Clinton等人研究揭示了49名承受高压力的教师的神经激活模式及影响因素。[53]第三类是开发用于教学互动研究的神经科学分析方法(n=2)。尤其开发新方法分析教学过程中的脑活动数据，如fNIRS数据分析和预测模型，为教师教育神经科学研究提供了重要研究工具。[55-56]

第二，合作交流方面，6项研究就教师教育与神经科学领域的合作关系建立展开探讨。[57-62]例如，宾夕法尼亚大学开展跨学科团队共同建构教育神经科学相关概念的行动研究，由教师教育者、心理学家及实习教师组成的研究团队，通过研讨会、讨论和实践探索心智相关神经科学概念及教学实践。结果显示，该行动项目有助于减少神经科学误解，促进理解、教学实践和反思。[57]类似地，英国公开大学生命科学系基于注意力、学习和记忆等主题研讨会，开展了教育工作者和神经科学家的合作项目。这种共同构建的合作对话形式促进了教师课堂实践，并加强了教育与神经科学的联系。[58]此外，还有国家层面开展的行动。如荷兰组建了由神经科学家、心理学家、社会学家、伦理学家、教师、医疗保健专业人员和政策制定者组成的综合研究项目，重点是应用认知发展神经科学来造福于青年教育和社会安全。[61]

第三，应用实践方面，分为两类：一类是将基础研究成果应用于教师教育实践(n=12)，另一类是设计、开发与实施教师神经科学课程。其中，第一类又涉及三大研究主题。第一个研究主题是基于神经科学证据开展教师教育(n=6)。[63-68]内容涵盖在职教师心理健康(如压力、正念)[63-65]、教学能力[66]等。例如，Sneyers等人根据压力的神经机制，设计了教师减压的干预方案。[63]还有研究者基于脑科学证据设计和开展了三种减少教师压力和倦怠的干预措施，并比较了不同干预措施的效果。[64]第二个研究主题是应用神经科学技术评估教师教育效果(n=5)。在对教师认知水平(如沉浸、反思、计算思维)、心理健康(如复原力、放松减压)的干预培训中，结合对教师大脑活动信号的采集，以获取干预培训在神经生理方面的效果的证据。[69-73]例如，Abu Hasan等人应用脑电图技术评估了教师培训的效果。[70]另一项研究利用脑电信号评估教师计算思维培训效果。[73]第三个研究主题是应用神经科学证据解释教师教育实践现象(n=1)。一项针对教师教学效率在工作3-5年内迅速提高随后几年趋于平缓现象的研究，将习惯形成作为解释理论，并基于神经科学证据对教师习惯形成限制教师效率提高作出阐释，[74]由此深化了对相关现象的理解。

第二类是设计、开发与实施教师神经科学课程，向教师提供干预培训(n=5)。[75-79]例如，美国俄亥俄州的芬德利大学为特殊教育职前教师提供了学士后课程“学习的神经生物学”。[76]针对在职教师，美国明尼苏达大学自2000年以来开设了K-12科学教师特设的教育神经科学培训项目“BrainU研讨会”。通过讲授和交流的形式提升教师的神经科学素养，是将神经科学融入教师专业发展的经典成功案例。[77]

四、 研究讨论及展望

(一)当前连接教师教育与神经科学研究的共性特征

本研究系统梳理了连接教师教育与神经科学在价值、内容、路径及行动四大主题方面的研究进展，揭示了以下共性特征。其一，目前教师教育与神经科学的连接主要体现在神经科学知识的转化与应用。从连接价值来看，学者普遍认为神经科学对教师教育而言是对教师知识的扩充与深化；连接内容上，侧重探讨教师教育向教师提供哪些神经科学知识内容；连接路径上，无论是建立利益相关者的合作关系，抑或是开设相关教师课程与培养项目，其主要目的是为实现神经科学知识的转化应用。连接教师教育与神经科学仅以知识传递和转化为唯一手段是否符合学科发展的逻辑和跨学科实践的发展要求，仍是值得进一步探究的问题。

其二，教师教育与神经科学两大学科之间的连接，以神经科学对教师教育的单向连接为主。在连接内容与行动中，研究方法主要以神经科学的实验法为主，并配合采用fNRIS/fMRI/EEG等神经科学技术设备采集数据，教师的教学活动与学生学习活动存在偶然性和不确定性，且受环境因素影响大，如何从学科层面做出实验法和神经科学技术与教师教育研究方法的融合创新，乃至开辟一个教师教育神经科学的交叉学科领域、发展新研究范式是值得进一步探讨的方向。

(二)连接教师教育与神经科学的未来发展方向

当前，连接教师教育与神经科学的研究尚处于起步阶段，无论是对连接价值、内容、路径的认识还是开展的行动，尚未深入探索如何建立两个学科的内在有机连接。未来，连接教师教育与神经科学这一研究领域还有很大的拓展空间。

首先，就连接教师教育与神经科学的价值而言，除了关注教师专业发展、教育教学活动价值，还应关注教师教育与神经科学连接的多元价值。例如，从学科发展层面，教师教育与神经科学的连接对各自学科具有双向促进价值。通过两个学科的交叉与融合，学科间的交流与合作，一方面，有助于构建教师教育的新知识体系，拓展教师教育研究的视角。另一方面，拓展神经科学作为基础学科的应用范围，为神经科学知识、方法、技术等的有效性和普遍性验证提供了平台和实践可能。

其次，连接教师教育与神经科学的内容方面，应加强连接内容的开发和应用。例如，拓展向教师提供的神经科学知识内容，教师专业发展中的情感、动机、心理健康等方面的神经机制，以及更多与教师实践密切相关的神经科学研究成果、教育神经伦理等。除此之外，连接教师教育与神经科学不仅包括神经科学的知识、成果的应用实践，还包括在教师教育中应用神经科学的方法和技术开展教师教育研究、教师研究、教学研究，以及基于研究证据改进教师教育实践等。因此，在二者连接内容上，从学科理论、知识、方法、技术、研究、成果等方向都可以实现二者内容的有机连接。

再次，当前连接教师教育与神经科学的路径侧重知识连接，还需要拓展更多路径。例如，设计并开展教师教育与神经科学的合作研究项目，使双方在研究过程中实现深度融合。探索开发连接的技术手段，如研发支持教师教育的神经教育技术等。加强制度性连接，如建立促进连接的政策、资源投入、组织形态等。总之，扩大连接的路径视野，将有助于从多角度、多层面促进教师教育与神经科学的融合，但这需要未来作进一步探索。

最后，连接教师教育与神经科学的行动方面，主要集中在科学研究、合作交流、应用实践。其中，应用实践方面最多，而知识传播、政策制度等方面的行动较少。例如，编撰教材、课程，将神经科学知识融入教师教育领域；发表学术论文、科普文章，传播连接教师教育与神经科学的最新研究成果；利用权威媒体讲座等方式，向广大教育从业者传递神经科学在教育及教师教育中的应用价值。此外，尚没有从学科制度、教育政策等方面加强两个学科之间的连接，还仅停留在自下而上自发的连接方式。

未来还需要拓展深化科学研究，不仅停留在神经活动的检测，还需深入探究教师教育的认知和情感机制，以及教师发展的内在规律。这是教师教育与神经科学的连接走向成熟的重要标志。合作交流方面，除了持续加强教育与神经科学领域的专家合作，共同开展研究和实践项目。组建跨学科研究团队，推动教师教育与神经科学的合作研究。还可以组织学术会议、研讨会，促进教师教育与神经科学领域知识的交流和分享，以及加强人才培养与交流合作、资源信息共享等。应用实践层面，目前基于神经科学证据开展教师教育、运用神经科学方法评估教育干预效果的实践成果还比较薄弱。这也反映了教师教育与神经科学基础研究领域的不足。未来，应拓展该领域的研究范围，开发基于神经科学原理、方法和技术以创新教师教育研究方法、教育技术等，并开展教师教育神经科学研究及基于相关证据的教师教育实践。

除此以外，继续扩大教师教育课程和培训项目培养教师神经科学素养。涵养教师的神经科学素养是助力教师实现专业发展的重要途径之一。跨学科团队合作开设神经科学相关培养课程和培训项目是重要途径。最后，随着该领域的发展，推动教师教育政策制定，将神经科学证据融入教师教育改革和决策中也是重要的应用实践方向。

总之，教师教育与神经科学两个学科已初步建立连接，未来有着广阔的空间和前景实现更深层次的学科连接甚至融合。值得注意的是，学科连接具有双向性，需要同时关注两个学科的特征、属性及对彼此的价值，才有契机开创一个新的交叉学科领域并不断发展壮大。