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神经教育学 发布于:

神经教育学是国际上2006年问世的一门新兴交叉性前沿学科,它融神经科学、心理学和教育学等成熟的学科于一体,旨在借助新型的心脑科学原理来实现对教学课程、教学方法和教育一学习的结构性与功能性改善及创新,以此有效促进教师的先导性发展(知识一经验发展、情感的审美一道德发展和思维的理性发展、行为能力的个性化创造性发展),继而推动学生的情知意行之主动自由、全面和谐发展。

神经教育学是国际上2006年问世的一门新兴交叉性前沿学科,它融神经科学、心理学和教育学等成熟的学科于一体,旨在借助新型的心脑科学原理来实现对教学课程、教学方法和教育一学习的结构性与功能性改善及创新,以此有效促进教师的先导性发展(知识一经验发展、情感的审美一道德发展和思维的理性发展、行为能力的个性化创造性发展),继而推动学生的情知意行之主动自由、全面和谐发展。换言之,神经教育学旨在将人的知识传导与内化过程落实到心理内容的加工、神经系统变化的效应机制和教学方面的师生操作范式等三大环节上,以期实现教学行为的合情合理运作、教学价值的高效持续传承。

作为一门横跨文理的新兴交叉学科,教育神经科学的发展得到了美国、英国、德国、日本、荷兰、印度等发达国家和发展中国家高层领导与政府部门的高度重视与大力支持,这些国家的自然科学基金委、教育部等都有教育神经科学的专项支持项目。

神经科学是一门专门研究脑和神经系统的结构、功能、发育、遗传学、生物化学、生理学、药理学及病理学的跨领域的交叉学科,它应用生命科学、物理科学和信息科学的综合方法,从分子、细胞、神经系统、行为、认知、计算网络等多个层次,对神经系统的形成,正常功能和异常病变进行研究。神经科学的发展,为很多神经疾病患者提供了有效的治疗;但是,如何才能让这一新兴的学科领域服务于更广大的人群?将神经科学应用于教育事业,是一件十分有意义的事情,也是一件十分合理的事情,因为二者的研究对象说到底都是学生的脑袋。最近几十年,很多人开始尝试将神经科学(脑科学)的研究方法和成果应用于教育实践,产生了新兴的交叉学科:神经教育学。

教育和神经科学的结合是在争论中开始的。1996年,美国国家教育委员会(ECS)在丹佛召开了一次教育界和神经科学界的对话,讨论是否可能沟通这两个领域,并提出了很多具体的建议。但Bruer认为教育可以和认知心理科学的研究联系起来,认知心理的研究也可以和神经科学联系起来;但是,把教育实践和神经科学的研究直接联系起来,之间的距离是很难跨越的(Bruer, 1997)。

然而随着现代脑成像技术的发展,对脑的认识的不断深入,研究者和教育者确实可以开始考虑研究教育活动的生理作用以及产生的生理变化了(Fischer et al., 2007)。很多教师希望了解更多的脑科学知识以提高教学实践和研究的水平,适应以学生为中心的新的教学法;政策制定者开始越来越多地寻求来自神经科学的实证性依据,这样制定的政策可以更让人信服;神经科学家也希望他们的研究成果能够惠及更多的人,同时也希望从教育实践中获取神经科学发展方向的启示。所以,人们目前普遍达成了共识,认为神经科学的研究需要和教育实践相结合,尽管目前神经科学在这方面的发展还是刚刚起步(OECD, 2007)。

在新生物学中,学习定义为接受来自环境(除自己以外所有一切)的外部刺激构筑中枢神经通道的过程;教育是控制、补充外部刺激的过程(小泉, 2007)。可见,研究脑对学习和教育的关系是有理论依据的。

1.脑的可塑性与教育

人脑是一个复杂的动态系统,认知神经科学的研究表明个体的中枢神经系统在生命全程中都具有一定的可塑性。在外部环境刺激改变时,或是在脑内部本身产生某些缺失时,神经系统就会产生某种调整。不同的认知功能和神经基础在不同时期所表现出的可塑性的强弱、可塑性敏感时间的长短以及对外在环境的依赖性很不相同。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。不仅如此,Coull和Friston等研究25~36岁成人在视觉物体和方位之间联想学习,发现加工物体和方位的皮层之间的有效连接在学习后得到加强。运动技能、人工语言的学习中也发现了中枢神经系统发育成熟之后仍具有一定的可塑性。就目前认知神经科学的研究进展来看,对人脑可塑性的了解还停留在一个初级阶段,对脑发育的“关键期”和“敏感期”之争就充分说明了在教育实践中要更加慎重地对待这个问题。脑的可塑性现象对教育实践具有一定的启示。一方面,要充分利用脑的可塑性,重视早期教育。尽管神经科学的研究表明在个体发展的生命全程,大脑都具有一定的可塑性,然而在个体发展的不同阶段,脑的可塑性也不相同,而且脑区之间的发展也不是同步的。在敏感期脑的可塑性较强,进行早期教育或及时干预的效果更好。因此对于教育工作者而言,必须根据具体的认知功能综合考虑才可能制订有利、有效的教育方案或干预措施,加强教育的针对性和实效性。另一方面,对早期教育的重视并不意味着其他时段的教育不重要,认知神经科学的研究结果提示在生命全程中大脑都具有一定的可塑性,应避免过度施压可能导致的更严重问题。目前更需要关注的是将脑的可塑性研究与残障和疾患的治疗联系起来,避免对正常成长不适当的忽略和虐待行为,重视学生的身体健康和社会情绪的培育,为他们终身发展打下基础。

2.脑功能定位理论与教育

脑的功能定位和半脑功能偏侧性的观点最初来源于神经心理学的研究。对裂脑人的研究发现大脑半侧交叉支配对侧的运动和感觉系统,并且左半球侧重于抽象思维,如语言、逻辑、数学、分析、判断等;右半球侧重形象思维,如空间关系、艺术、情感等。由于人类语言的发展,以言语思维为主的左脑得到了较为充分的利用,因而出现了“左脑优势说”。很多人认为这种左脑优势在很大程度上是人为的,人们习惯用右手操作、用言语交际。而传统的教育从课程设置、教学内容到教学管理都是有利于左脑的,因此有人提出开发“右脑”的观点。然而,认知神经科学的研究表明功能定位和半脑功能偏侧的现象并不是绝对的,左右半脑虽有分工,但它们又是互相配合、互相支持、互相补偿的一个整体。脑功能系统不是简单地按左右分工原则,更多是皮层和皮层下、后脑和前脑、背侧和腹侧的分工。特别是,半脑功能偏侧化的结论是以神经心理学病人的研究为基础,将该观点引入正常人,特别是引入教育实践应更为慎重。认为过去的教育只利于左脑发展的观点是片面的,盲目提出开发单侧半脑的主张也是不妥的。强迫儿童用左侧肢体不仅打乱了正常发育的进程,而且可能会造成某些儿童的口吃,严重者甚至会导致儿童精神分裂症。对大脑潜能的开发研究应是全脑的开发,是以大脑为核心的整个身心潜能的全面开发,而不是片面强调开发脑的单侧功能。

正是由于上述意义的存在,近年来神经教育学方面的研究逐渐增多,并得到了体制化的发展。世界经济合作组织(OECD)教育研究和创新中心(CERI)分别于1999年和2002年启动了两期脑科学和教育之间的交叉研究计划,建立了国际合作研究网络,鼓励神经科学家研究教育中的实际问题。2002年,哈佛大学的教育研究院出现一门名为“认知发展、教育和脑”的新课程,为跨越教育界和神经科学界提出新的模型,着重培养学生解决实际问题的综合能力(Blake & Gardner, 2007);他们并于2003年成立了“国际心智、脑和教育学会”(IMBES),其目的是通过教育、神经科学和认知科学的结合,促进对人类学习和发展的研究(IMBES, 2007)。在英国的Bristol大学,Paul Howard-Jones及其团队从2005年开始,建立了神经科学和教育界之间的联系(NEnet),召开了一系列研讨会,形成了一种合作机制,得到了很多研究结果(Howard-Jones, 2007)。

自上个世纪90年代中期以来,美国政府的高层领导人多次召开会议,如1997年,克林顿政府召开的“儿童早期发展与学习:脑科学对早期儿童教育的启示”、2001年布什政府召开的“早期儿童认知发展”、2015年1月奥巴马政府召开的“神经科学与学习”等白宫会议,对教育神经科学研究成果的转化应用发挥了重要的引领作用。美国已经将“教育”列入国家脑计划的支持范围。2005年,美国自然科学基金委(NSF)斥资9亿美元,组建了包括教育学、认知神经科学、心理学、计算科学四个学科领域专家合作的跨学科研究团队,大力推动教育神经科学的研究,并且已经设立了多个持续性支持项目。

英国皇家学会于2010年发布了四个有关神经科学的研究报告(脑浪潮计划)。其中,《神经科学:对教育与终身学习的启示》报告了教育神经科学对于教育发展的重要价值。

德国联邦教育与研究部大力支持教育神经科学的发展,专门设立了神经科学、教学与学习基金项目。

2001年,日本政府启动大型的“脑科学与教育”研究项目,将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务。

2001年,荷兰科学委员会启动了总预算达2.9亿欧元的“国家项目”,设立心智的学习、心智的健康、心智的运作三个主题。

发展中国家中,印度科学与技术部在2013-2014年启动了国家教育神经科学计划,其主要目的是鉴别学习困难的学生,包括阅读障碍、读写障碍以及计算障碍等认知缺陷。

总体状况

神经教育学在国内的发展要比国外发达国家迟得多,应用进程也滞后很多。国内最早倡导神经教育学的是教育部原副部长、中国工程院院士韦钰,在十多年前就利用其特殊的身份倡导神经教育学,并进行了积极有效的探索,对中国的神经教育学发展起到了奠基和推动的重要作用。学习力教育专家余建祥在2001年作学习力教育研究时,就非常重视脑部活动规律对学习的决定性影响,如大脑的记忆规律、不同状态下学习效率的对比、环境音乐对学习状态的影响、神经语言程式学(NLP)等,使得学习力教育研究一开始就建立在科学的基础上,而不是经验主义。余建祥认为教育不仅仅是一门艺术,更是一门科学,只有将相关的多学科引入教育学领域,才会产生真正有重大改变和发展的教育学理论。

在实际应用方面,余建祥一直倡导将环境音乐引入学习过程中来,通过环境音乐调节脑波状态,大幅提升学习效率,并在余建祥音乐辅助学习系统的基础上研发了高效环境音乐辅助学习机,目前已进入实验和试生产阶段,积极探索神经教育学的实践应用。

研究机构

华东师范大学教育神经科学研究中心于2010年12月16日成立,是国内第一所将教育科学、心理科学、认知科学、神经科学进行整合研究的多学科综合研究机构。

如前所述,将认知神经科学与教育结合起来,用认知神经科学的观点和方法来探讨教育中的相关问题,其终极的目标就是找到一种真正基于脑并且适于脑的学习。将教育活动的开展必须与脑科学相结合,用科学的教育方法和手段开发脑的潜能。尽管在新技术的带动下,人们对脑的认识又向前迈出了一大步。然而,人类离最终揭开脑的奥秘还有很长的路要走。鉴于教育的重要性和特殊性,人们应该努力吸取人类对脑研究的新成果,结合教育实际,促进教育改革,使其沿着尽可能科学的方向前进,尽可能避免做违背科学规律的事。

作为一名教育工作者,对于认知神经科学的正确态度应该是不可不知、不可简单化和不可神话。教育工作者需要掌握—定的脑科学知识,并且客观正确地利用脑科学研究的成果。如果不了解最新的教育理念、知识与技术,其专业提升必然会受到影响。学习神经科学知识可以更深刻地认识教与学的本质和规律,运用脑科学理论总结、改进教学方法。其次,将教育活动与认知神经科学相结合时,也应客观认识认知神经科学成果在教育实践中的应用价值,不可夸大某些脑科学研究成果,避免对脑科学成果的不恰当解释。类似开发左右脑教育、脑发育的关键期、大脑10%利用论断、丰富环境以及莫扎特效应等将脑科学研究结果简单化和神话的做法缺乏足够的科学依据,加重了学生的负担,不仅不利于教育教学活动的开展,也使得神经教育学走向了另一个极端。因此,教育工作者应该更深刻地了解神经科学、与神经科学研究者相互探讨、理性地分享脑科学的研究成果,根据脑科学理论切实推行素质教育,更好地适应新形势下的教育改革,肩负起处于发展重要时期的学生的基础教育重任。

脑神经科学研究表明,运动是可以提升学习效率的。艺术和运动是提升学生学业成绩最有效的途径,遗憾的是“许多学校大刀阔斧地削减艺术课和体育课,结果导致校园内儿童尽情玩耍的欢快气氛消失殆尽。这不能不说是会令我们懊悔不及的生理悲剧,因为现在我们明明知道,各种身体活动对发展和维系儿童的大脑功能起着关键的作用”。

将神经科学和教育实践结合的研究有非常重要的意义:

1.脑及其发展过程是教育工作的主要对象,神经科学能够为教育研究提供科学依据,使其教学方法和政策的制定更令人信服,更具有实际指导作用。譬如,最近脑科学和认知科学都认识到情绪对人的决策和社会能力的重要作用,提醒我们应该重视儿童情绪能力的发展,早期儿童在情绪能力上的发展有助于今后认知能力的提升和其他知识的学习。

2.教育界能够向神经科学界提出一些来自实际课堂中的问题,这些现实问题可以启发神经科学界的发展方向,使其新的研究成果可以被迅速应用到实际课堂中。神经系统的关键期和可塑性的提出对教育的意义很重要,但实验室中的基于个体的结论很难普遍适用于所有学生,因此这些神经科学的概念和建议必须结合教育实践来提出并得到验证。显而易见,神经科学和教育之间的结合和沟通应该是双向互动、互惠互利的(Howard-Jones, 2007)。

3.向教师、教育工作者和社会大众普及脑科学的知识,让他们可以更好地了解儿童的身体、精神、社会和认知能力的发展过程,向儿童提供更好的教育(Wasserman, 2007)。神经科学家也可以通过和教师的合作,向儿童提供更好的科学课程。同时,在社会普及神经科学的知识,也可以让人们对一些没有太多科学依据的看似基于神经科学的商业产品有正确的认识和判断,不盲目听信一些商业产品的不切实际的宣传。

4.现代脑成像技术的发展,使我们能够不打开脑,就知道脑里面发生的过程,为我们研究学习的生理机制提供了可能。有了神经科学的成熟的检测手段,我们可以在更早期的时候发现儿童在感觉和运动方面所存在的生理缺陷,这样可以更早地进行干预,可以有更多的机会得到弥补,为其今后的学习和发展提供一个比较好的基础(Hall, 2005)。

受教育的脑:神经教育学的诞生》(安东尼奥·M.巴特罗、库尔特·W.费希尔、皮埃尔·J.莱纳 著,周加仙 译,教育科学出版社,2011年)的出版标志着神经教育学的诞生。


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