原创《教育神经科学成果对高中教学》
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陈春英
（浙江省兰溪市第五中学,浙江 兰溪 321100）
摘 要：自上世纪90年代以来,有关人脑的研究成果迅速增长.随后脑科学的研究者和教育实践者联合起来,建立了教育神经科学.教育神经科学研究发现情绪与学习效果、重复提取与学习中的记忆保持、神经可塑性与智力提升之间有着密切联系,笔者认为这些发现对现今的高中教学有着极大的指导意义.
关键词：教育神经科学研究成果 高中教学
中图分类号：G630 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2018）07-0156-01
随着科学和技术的迅猛发展,人类进入了“知识爆炸”的时代,也使教育面临重大而深刻的变革.全民学习、终身学习的学习型社会已经到来.当今的学生即21世纪的未来公民,要想在这样的时代中取得成功,需要教育工作者给他们提供更高质量、更有效的学习经验来全面提升学习技能.因此自工业革命以来的“专家创造知识、教师传递知识、学生储存知识”的传统的教学模式亟待突破.教师作为最终的“人脑变革者” ,急需找到一种贴合学生学习过程的科学教育范式,促进学生的高效学习.教育神经科学正是在这样一个脑与认知科学备受重视、神经科学研究方法飞速发展的时期应运而生.教育神经科学的一些研究成果和发现已经被世界各地的教师应用于当前的教学来改进其课堂教学策略.在我国,全国教育科学 “十一五”规划课题指南,就已把“基于脑科学的教与学效能研究” 确立为教育方向之一.
一、教育神经科学的兴起及其发展
教育神经科学是将心理学、神经科学和教育学三门学科综合起来而创建的一门新兴学科.这门学科是一门应用型学科,它将神经科学、认知科学、发展科学和生物科学等学科对大脑的运行规律和学生学习的脑机制的研究成果结合起来,并运用到教育研究和教学实践中,是建构在教育实践和神经科学之间的桥梁.在各国政府与国际组织的积极支持下,心智、脑与教育的整合研究以及新兴学科教育神经科学在全球范围内得到了蓬勃的发展,迄今为止,已有40多个专业研究机构、专业学术组织以及专业人才培养机构诞生[1].
二、神经科学与教育神经科学的重要研究成果
过去的三十年间,随着正电子发射断层扫描（PET） 、脑磁图(MEG)、功能性磁共振成像(fMRI)、经颅磁刺激 (TMS)等神经科学技术的飞速发展使得科学家嫩在正常被试无创条件下对大脑功能进行研究和分析,神经科学的研究成果不断涌现.下面介绍对教育教学有关的并有重要影响的几个研究成果：
1.情绪对学习有着巨大的影响
海马和杏仁核是脑中主管长时记忆的两个结构,但是它们均位于脑中的情绪区域——边缘系统中.压力使杏仁核将感觉输入被传递至较低级的非自主反应的脑区,而不是负责思维的大脑皮层,从而使得这种感觉输入得不到更高级的认知加工.另外,位于较低级的脑干结构中的网状激活系统决定了脑在任一时刻所接受的所有感觉信息中哪一部分能够被注意到.因此只有当学生在生理上（例如没有暴力威胁）和情感上（学生感受到来自教师的尊重和关爱）都感到安全时,他们才能将注意力集中于课堂教学上 [2] .神经递质对人的情绪有着巨大的影响.神经递质多巴胺不仅能使人产生愉快的情绪,而且能增强学习动机、记忆力和注意力.
2.重复提取在学习中起关键作用
“编码”与“提取”是学习的两种重要活动. “编码”是指将信息存入大脑,即人们通常意义上的学习. “提取”则是从记忆中回想信息的过程,当人在进行测试或从事类似的活动时,人的思维就将尝试提取问题的答案或可以被用来生成答案的相关信息.之前几乎所有的研究都认为,学习发生于学习者对学习材料进行研读和编码的过程中,而测试（回忆）只被只是对所学内容的评价,其本身并不会导致学习的发生.普渡大学心理学系助理教授杰弗里 · 卡皮克等人通过大量的实验和研究表明重复提取在学习中起关键作用,主要有以下方面[3]： （1）对记忆进行测试不仅能够探查学习者已经知晓什么,还能增强随后的记忆保持,而信息的重复提取对长时记忆具有关键性作用.重复提取能够增强长时记忆,而重复学习对增强学习帮助不大. （2）测试中的反馈促进记忆保持.与不参加测试相比,参加测试提高了记忆保持度,反馈则进一步增强了记忆的成绩. （3）测试形式并不影响记忆效果.与重复学习或无反馈测试相比,在有反馈的情况下,无论进行哪一种类型的测试都能增强长时记忆的保持. （4）重复的间隔性提取对记忆保持具有强大的效果.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,长间隔的重复提取对长时记忆保持有200%的提高. （5）提取练习比基于概念图的细化学习生成更多的学习.提取练习的这种优势不仅体现在单一文本的学习,对科学教育里的一般学习也同样适用.因此,提取练习还是一种有效的促进科学概念学习的工具.
3.神经可塑性的发现
21世纪初,脑科学的研究表明：由于环境刺激的输入,脑可以自我重塑,即神经可塑性.神经可塑性主要表现为突触的可塑性,即轴突树突的形成和轴突棘的形成.突触可塑性也是学习和记忆的神经机制.穿颅磁刺激研究发现在生命早期失明的盲人,其视觉皮层转向了对躯体感觉信息的加工,这种跨通道的皮层可塑性可以解释盲人为何具备出众的触觉能力.研究者已经研发出了阅读辅助软件和程序来帮助儿童阅读困难者重塑神经网络,使他们的阅读能力能达到正常人的水平（[2]） .神经可塑性也是脑卒中病人的神经康复的主要机制之一.过去的科学家往往认为在婴儿关键期后,大脑结构往往不发生变化.现在更多的研究支持神经可塑性会持续终身[2].
三、教育神经科学研究成果对高中教学的启示
高中阶段的学习在当下我国的绝大部分地区仍属于非义务教育,但在高考选拔制度和我国大学录取率偏低的国情下,高中生及高中教师都承受着巨大的升学压力.学生及学生家长将通过高考升入大学的希望寄托在教师身上,而且考试还直接影响到教师的生存状况、岗位、工资、福利等[4],使得高中教师承受的考试压力比学生还大.另一方面,在新一轮课程改革的大潮下,许多老师已有的教学方式和理念与新课改的要求相差甚远,许多教师感到自身的素质和教学方法亟待提升,却又困惑于如何提升和改进.
1.要调节课堂的氛围,教师在以下几个环节可以这样做
在上课铃声响起前提前进入教室,亲切的招呼前来上课的学生,留出一定时间倾听学生关于最近学习的内容或考试的感受或困惑. （2）每次在教授新的知识前,花几分钟时间通过小测验、思维导图、讨论等形式来复习前一次的知识内容,这有助于大脑形成前后贯通的认知模式和关系,使学生能够在不同的学习环境之间建立牢固而清晰的联系,从而有助于提高学生的理解能力,并减轻学习压力[5]. （3）在课堂提问环节,要注意避免先点名后提问,应先向所有学生展示问题,使所有学生都有一定的时间思考；还要注意答案的层次性,使得对所学内容掌握程度不同的学生都能通过努力回答出部分或全部答案；另外也允许学生用不同的形式来呈现答案.
2.强化提取练习,促进记忆保持,提升教学效果
世界上任何一个地方的教师都希望学生永远记住自己所教的内容,但是这是不可能的.实际情况是在考完考试后,学生就遗忘了绝大多数之前记忆的信息.学生对知识的记忆保持和与教师的教学方法有密切关系.在实际教学过程中,教师往往比较信赖那些支持细化学习如概念构图的学习活动,但对那些需要学生练习提取和对知识进行重构的活动兴致不高.而卡皮克等人的记忆研究告诉我们,为了达到长时记忆的效果,在学习过程中学习者应该更多地进行“提取练习” ,也就是更多地去和大脑中存储的信息进行交,而不是一遍遍地研读书本.为了实现高效学习,各种教学方法和学习方法要能够有效激发学习者的“提取” ,从而帮助学习者增强学习和促进学习的保持.
3.教学方法中的“提取”策略
教师讲授无疑是当前高中教学中采用的最普遍的教学法.这种方法饱受质疑,主要是因为它缺乏对学习者主体的尊重.但是如果教师的讲授能不断引导学生思考,激发学生建立新旧知识间的联系,不断产生认知冲突并在冲突中产生新的认知结构,也就是不断激发学生对知识的“提取”和建构,那么讲授法也不失为一种好的教学方法.概念图教学法也是在高中课堂教学中广泛开展的教学方法,然而多年以前就有研究指出让学生对概念图进行纠错或填空比常规的概念图教学法（直接构图法、看图法） 效果更好,因为前者涉及了学习者更多的 “提取” 活动[3].
三、结语
教育神经科学的研究直接与教育实践相联系,为教育奠定了科学的基础.教育神经科学在指导有效教学过程中的作用日益显著,它使教育工作者更深刻地认识教与学的本质和规律,并促进其有意识的改进教学方法.教育神经科学的研究成果不断涌现将进一步推动教学实践的变革.在教师持续的专业发展和对学科基础知识的牢固掌握的前提下,再结合教育神经科学的研究成果对课堂教学的指导作用,教育工作者将会成为提高学生准备水平、积极性和学习成绩的引领者.
研究成果论文参考资料：
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