脑科学知识在教学中的应用.docx

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脑科学知识在教学中的应用

脑科学知识在教学中的应用

近些年，全世界的研究者对脑科学都给予了高度重视并取得了丰富的研究成果，脑科学在很多研究领域都得到了广泛的应用，尤其是脑科学与教育的结合已成为一种新的范式。

但是在将脑神经科学与教育连接起来的过程中，人们的认识依然存在着一些无法逾越的鸿沟，其中教育实践者难以严谨地应用脑科学、一些脑科学研究者对研究成果的不恰当转化、脑神经科学家与教育工作者之间无法进行有效沟通等都成为制约因素。

但是毫无疑问，脑科学对课堂教学具有一定的指导意义。

在将脑科学知识应用于课堂教学之前，应先对混杂的脑科学知识有所辨析，以便于实现其恰切的转化。

笔者结合脑科学的相关研究，总结出了基于脑科学的教学策略，以期为教学实践提供参考。

一、甄别使用脑科学知识

目前，教师、家长和学生都处于众多“基于大脑的学习”软件包的接收端，接收了学习知识和技能要趁早、错过关键期学习发展就会停滞、我们只用了10%的大脑、开发左右脑训练等信息，但这其中包含了惊人数量的错误信息，一些家长、学生对这些脑神经“神话”深信不疑，乃至于步入各种广告经销商所推出的教育产品的圈套。

因此，作为教育工作者更应该审慎地甄别信息，消除伪证据，正确使用脑科学知识。

（一）“关键期”是否存在？

人什么时候最适合学习？

什么时候认知程度最高？

最初的脑神经科学会告诉你越早越好，最好不要错过关键期。

突触是神经冲动从一个神经元传递到另一个神经元重要的连接。

研究人员发现，大脑皮层外层的突触密度在人一生的前20年中呈现“倒U”型变化，出生时较低，在4岁时达到峰值，而后突触经过不断地修剪，密度逐渐降低。

于是便有了“学习要趁小、补习培训应尽早，大脑才能发育好”的教育理念。

但是，脑神经科学的研究表明，突触密度与智能之间没有简单的直接关系，突触密度的增加与技能、能力的最初出现有关，但这些技能、能力在突触密度下降到成人水平后会继续发展。

所以，学习并非只是局限在幼龄时期，而是应该贯穿人的一生，教师不仅要教育学生学习是终其一生的事情，教师自身更应该进行终身学习。

在脑科学走进教育之后，还掀起了“关键期”的热潮。

“关键期”的概念来源于发展心理学，是指儿童最好能够在某一个特殊时期习得某个领域的知识或技能，符合这个理论的研究领域通常是语言和视觉发展。

而人们对“关键期”的理解进一步扩大，认为如果儿童的大脑不能在正确的时间接受适当的刺激，那么它就不能正常工作，某些技能的直接教学必须在关键时期进行，错过这段教育的最佳时期，机会之窗就会关闭。

其实，在猴子和人类身上进行的研究已经明确证实，成人大脑仍然具有高度的可塑性，面对新的复杂环境，大脑能够进行广泛的神经重组。

每个人在出生时，大脑都已经有了一定程度的发育，而在其后的一生中，我们的神经元都在延展新的树突，生长新的轴突。

当环境刺激输入时，神经元之间、不同神经结构之间的纤维连接会自主地生长，形成新的突触连接，修正或者剪切已经存在的神经连接。

所以，我们应意识到“关键期”有助于发展视力、语言等基本能力是事实，但大多数学习领域的“关键期”都未经证实，更与正规教育没有太大关系，人在任何时期都可以获得音乐、数学、机械等专业知识和技能。

教师应该教育学生认识到学习应该是终身的，认知是没有时限的。

（二）只使用了大脑的10%？

 “目前只使用我们大脑的小部分，即10％，其余都是未使用的。

”这个谣传起源来自1935年卡尔·拉什利（KarllAshley）的实验，他发现去除58%的大脑皮层仍旧有能力完成特定任务，不会影响小鼠某些类型的学习。

对这些数据的过度解释和夸大可能导致人们相信“大脑的大多数区域没有被激活”的错误结论。

一些公众人物如美国心理学家威廉·詹姆斯（WilliamJames）和人类学家玛格丽特·米德（MargaretMead）被认为认可关于人类只使用大脑的很小部分的说法。

但人们用脑成像技术研究发现，绝大多数大脑是不休息的，尽管某些小功能一次只使用大脑的很小部分，但任何足够复杂的活动或思维模式都会使用大脑的许多部分。

对于任何特定的活动，你可以使用大脑中的一些特定部分，然而在一整天的时间中，几乎所有的大脑都在一个或另一个时间被使用。

在事故或疾病中失去不到10%的大脑，即遭受头部创伤、中风或其他脑损伤，这些人往往会遭受灾难性的创伤。

所以我们不可能只用到了大脑的10%，而是要在不同的活动中分别用到其中的一部分，脑功能的发挥需要大脑的许多部位共同协作。

对于教育工作者来讲，在教育学生的过程中我们不仅要利用多维的刺激方式全面调动学生学习的积极性，以使其充分使用大脑的各个区域，更要注意学生的用脑健康问题，我们不能在一个相当长的时间内让学生始终锻炼大脑的同一个区域，也不能试图使其所有脑区充分地被开发。

在教育教学过程中，应该让学生劳逸结合，提供学习以外的刺激来促使学生脑区交替休整。

（三）左右脑型人是否存在？

除了“大脑被忽视的90%”以外，脑科学领域还存在着左脑型人和右脑型人之说。

20世纪60年代，美国神经心理学家斯佩里（Sperry）提出了大脑两半球功能分工说。

脑的左右半球以不同的方式进行思维活动：

脑的左半球侧重于抽象思维，如语言、逻辑、数学、分析、判断等，主要是以线性方式处理信息，被称为理性脑；脑的右半球则侧重于形象思维，如空间关系、艺术、情感等，主要是以视觉空间的非线性方式处理信息，被称为情感脑。

于是特殊形式的左右脑训练一时风靡，乃至于左右脑学习的神话已经深入人心很多年，并且依然以测试、课程等方式被曲解而充斥在生活中。

从事教育工作的人们经常被告知儿童应该被确定为左脑或右脑学习者，并确保课堂实践能够自动平衡人的左右脑，以避免学习者的偏好和学习经验之间的不匹配。

这种神话可能源于对大脑半球特殊化的过度字面解释，虽然左右脑半球确实存在着专门化，但两半球拥有更多相似的功能特性而非不同。

比如布洛卡区（左侧额下回，布罗德曼分区第44、45区）和威尔尼克区（左侧颞上回的后部，布罗德曼分区第22区）都在左半球，控制了大多数的言语产生，而右半球在对语言元素的加工方面起着重要的作用，所以对于完整而灵活的语言系统来说，左右两个半球都是不可或缺的。

除非连接两个半球的胼胝体被切断，两个半球才会去参与到其本身所控制的绝大多数任务之中去。

所以，将人简单划分为左脑型或右脑型缺乏充足的科学依据，也不存在单独的开发左脑或右脑的有效训练。

在教育教学过程中，我们更要客观看待学生的特长与其脑半球之间的非对应关系，不能以此对学生进行心理暗示，造成其丧失自信心或产生自卑心理。

教师除了自身破除这些脑科学谣传之外，更要教育学生甄别这些信息，不要受培训机构大肆宣传的欺骗。

二、脑科学在课堂教学中的应用

以脑科学为基础的教学毫无疑问已经带领人们走向了一个新的教学起点，并达到了更高的终点。

有研究者在自然科学课上进行了为期一年的基于脑科学基础的探究式教学，结果表明该教学模式能显著提高学生的学习成绩，并提高了他们的右脑倾向和形象思维。

土耳其研究者对八年级的学生进行了实验研究，以“细胞分裂与遗传”为教学内容，利用了以脑科学为基础的教学方法，研究发现该方法能够提高学生的学习动机和学习态度。

这些实例都表明基于脑科学的学习在课堂教学中是有效的，进一步诠释了基于脑科学教育的最终旨趣——深层认知。

脑科学已经证明情绪、思考和学习都是相关的，人的思想和情感并没有分离，所以深层认知不应局限于促使学生意义建构、利用情境增进认知的层面，还应该从情绪环境的创设视角来综观。

我们更应该充分利用脑科学寻找教学艺术的灵感，为教学提供科学的、有根据的支持；以脑科学为基础精心设计课堂，关注学生的学习动机、课堂情绪、思想映射等，以实现科学和教育的最大价值。

（一）基于意义建构的教学策略

大脑的中心任务和主要功能在于探索知识，并且大脑通过形成概念来实现此功能，它是大脑面对所遇到的所有现象时，持续呈现的普通运转方式，并且它贯穿于整个自然生命的全过程。

大脑在探索知识的过程中会产生不同的意义，意义的构建能够使大脑形成稳固的神经连接，从而形成长时记忆。

加扎尼亚（Gazzangia）推测接收到的信息中99%的部分都被过滤掉了，因为它们与大脑中存储的信息不相关。

换言之，教师给学生所传输的信息如果没有与学生自身的经验有关联，那么就不利于学生建构意义。

所以，教师在教学过程中应该注重输入刺激的意义，新信息应该基于学生原有的实际经验，让学生参与问题的解决，这样既能够促进学生对概念的理解、能力的提高，还能够提高学生的学习动机、自我效能感和自信心。

当然，我们不能保证所有的信息都能够引起学生的经验回想，因此情境的设置就显得尤为重要了。

除了信息的意义之外，情感因素也强烈地影响着大脑是否注意最初进入的信息，以及注意是否能够被保持。

情感推动注意，注意推动学习。

教师在此基础上，可以开展制作概念图的活动，以激发学生的思维和促进理解；也可以组织学生进行技术应用、实验操作、见习活动。

比如，学生在学习了杠杆的原理之后可以让其解释生活中的现象，使学生在深刻理解课程的意义同时意识到学习内容的实用性、有趣性和真实性；还可以给学生布置创建模型、实验探究、数据调查的作业，如让学生制作简易电路、收集化肥的相关资料进行汇报、调查社区中的垃圾处理方式等。

学生在解决各种现实问题时，也更能看清楚课程与现实之间的联系。

当然，帮助学生进行意义建构的教学策略还有很多，需要教师不断地通过基于脑科学的教学进行挖掘和创新。

（二）基于情境认知的教学策略

情境认知观点是20世纪80年代由认知理论学家提出来的，该观点认为认知加工的性质取决于其所处的情境，情境的创设对脑组织的结构和功能也会起到一定程度的改变。

神经科学家格里诺（Rreenough）和他的同事通过对大鼠的研究发现，在复杂环境中长大的老鼠其大脑中视觉区域的神经细胞突触数量比在隔离环境中的老鼠多了25%。

而后在人类身上也发现了类似的研究结果，这说明丰富的环境刺激可以促进新突触的形成，这启示教育者应该充分利用课堂内外因素形成的情境刺激来“塑造”学习者的独特大脑。

所以基于脑科学的教育也应强调真实世界的情境,为学生创建体验丰富、复杂的情境，进而消除学生对失败的恐惧。

在课堂教学中，古诗词和歌曲的引入、生动活泼的图片和视频的加入都为情境创设提供了丰富的资源，这就需要教师在教学过程中充分认识到情境创设对脑发育和认知提升的重要性，恰当地利用符合学习主题的音乐和古诗词、视频和图片来营造情境，以促使学生新突触的建立，形成长期记忆。

除此以外，教师还可以组织学生开展校外考察旅行、动手操作、实验室工作等活动，将其置身于情境之中，这样复杂多彩的外部刺激更加有利于学生将经验编码形成认知地图。

（三）基于情绪环境的教学策略

认知和情绪是紧密联系在一起的系统，两者在大脑的结构和功能上都是密切相关的。

当情绪过程导致基底前下丘脑和脑干神经核的某些化学物质分泌并传播到几个其他脑区时，就会诱发旨在联结、培育和探索的行为。

营造良好的学习情绪环境应该是每一个教师应该考虑的事情，学校基础设施的大环境可能无法轻易改变，但班级的基本学习氛围还是可以有效构建的，轻松、快乐、安全的学习环境是我们应该追求的。

更重要的是教师在每一个教学计划中应该精心设计学习活动，利用与学生自身贴近的实例增进学生与学习内容的联结，从而激发学生的兴趣，促使其主动构建意义。

大脑在生理程序上首先注意那些具有强烈情绪内容的信息，这是因为信息被丘脑接收到之后，丘脑将信息传递到适当的皮层部分进行理性加工的同时，也会将信息传递到测定情绪的杏仁核，而从丘脑到杏仁核的通路要短很多，所以脑在情感条件支配下往往会做出非理性的行为。

引起情绪的事件，通常会被记忆很长时间。

但是应避免过多地向学生施加负性情绪，尽管在特定情境中的轻微压力能够提高成绩、增强回忆，但是持续的压力会减少信息的获取、保持和再认。

教师可以采用如下方式来营造学生积极的学习情绪氛围：

（1）对学生具体的行为进行表扬，以巩固和塑造其行为；

（2）建立班级快捷而有趣的仪式，如手势、击掌、歌曲或者放松练习，以激发学生活