【腦科學與教育】看「腦科學」引發的課堂與學習模式改變

這是一個腦科學的時代。

隨著信息技術、尤其是人工智慧的發展，人類對大腦的研究開始進入一個全新的時期，並取得了一系列意義非凡的成果。

腦科學的研究最為關鍵的領域還在於塑造人腦本身，而教育的實質其實就是在發展和建構我們的大腦。

今天，現代化的教育已經無法脫離對腦科學的研究。任何一種學習能力的培養、學習品質的提升;任何一項知識的獲取、合作的建立、行為的變化、情緒的調節;以及注意力、記憶力、思維力、反應力和自控力的養成都與腦科學密不可分，其背後都是對大腦的深層認識與科學塑造。

愉快又高效的學習能否實現?學習的設計如何遵循大腦發育規律，不超前也不延遲?學習環境和心理情緒會對大腦的發展產生怎樣的影響?如何基於科學的大腦分工規律實現在創新性思維能力、問題解決能力、社會適應能力等培養上的突破?腦科學如何激發學生的主動性，如何帶動學習方式的變革?它又將給學生的學、教師的教帶來怎樣的影響?

隨著這一個個問題被重視、被探索、被逐步破解，教育的內涵、學習的意義、潛能的發掘、課堂的改變⋯⋯都變得更為科學、充滿可能又能量無窮。

腦科學在課堂一：如何通過情緒的調節促進學生快樂的學習

情緒和情感在學習中起著至關重要的作用。

快樂是一種積極的情感體驗，它有利於學生身心的健康發展。

腦科學研究表明，杏仁核控制和調節著人的情緒，情緒和情感在學習中起著至關重要的作用。

由於大腦本能地偏好於快樂的記憶，所以追求快樂是人的天性。如果學生長期處於焦慮和壓力之中，腎上腺就會分泌出一種壓力激素——皮質醇，皮質醇長期停留在體內，會降低人的免疫功能，並且影響到記憶和思維的能力，對身體和學習都會帶來負面的影響。

因此，教師在教學中如何充分發揮興趣的導向作用就顯得十分重要。

教師在培養學生學習興趣的同時，更要培養學生自我生成興趣的能力，也就是要讓學生學會根據學習任務的要求和自己的實際情況尋找興趣的生長點，使之沒有教師的指導，也能憑藉自身努力，去形成和發展新的學習興趣，感受學習的快樂。

腦科學研究進一步證實了這一理論：「個體努力追求自己真正快樂的狀態，而它並不需要明確的外部獎勵。許多因素都能激發人的學習動機，如渴望讚揚和認同等，但其中最有力的一種是理解時的喜悅感。腦對這種感覺有著明確的反應。

例如，在人們突然有一種『我明白了』的感覺時，腦會突然產生一些神經聯結，並察覺到所有信息之間的內部聯繫。這是一種最快樂的腦體驗，至少在學習情境中如此，真可謂是一種『心智的極度快感』。人一旦有這種體驗，就會再想擁有。」

將間接興趣轉換為直接興趣，就是自我生成興趣的一種能力。直接興趣是指向活動本身的內容，如求知的欲望，對探索過程的享受，對認識客體的某種特殊愛好，樂此不疲的鑽研精神等。

學生自主的探究行為是促進直接興趣生成的源泉。

教師應該誘發學生對所學知識和各種現象產生探究的欲望，在質疑和探究中感受知識的魅力，體驗成長的快樂。

腦科學研究帶給教育的啟示

真正的學習是對未知的探究。

探究是一種發自內心的需求，這種需求一旦得到滿足，就會充滿愉悅和激情，獲得感和成就感就會油然而生。

它是直接被告知現成答案的學生無法體驗到的，就如同登山者背包攀登險峰時產生的樂趣是坐索道者無法享受到的一樣。這種學習興趣是濃厚而持久的，它不需要外部的獎勵來維持和加固。

因為大腦是一種喜動厭靜的器官，新鮮、刺激的信息是促使大腦成長的營養素，對未知的探究會讓腦分泌更多的多巴胺，於是，快樂也就在情理之中了。

培養學生的直接興趣是課堂教學的歸旨。

學生產生直接興趣的源泉是什麼呢?那就是在探究未知世界的過程中，形成自己的主體意識，點燃自己的求知慾望，獲得自己的獨特體驗。

「生疑提問」正是感受知識魅力、對學習產生直接興趣的一種方式。教師運用自己的教育智慧，讓學生的思維呈現開放狀態。

熱烈的討論和爭辯，構成了生命相通的靈動課堂，使學生產生了學習的心向，準備迎接新的挑戰。

而解決具有挑戰性的問題，正是大腦能夠形成新的樹突聯結，促進發育的最好時機。

腦科學在課堂二：如何通過促進大腦活動提高自主學習能力

對學習活動的自我評價、自我調控是腦的重要功能。

一個人在自我審思和自我調控中的所思所想，如分析、判斷、選擇、監測、評價、調節等，基本上都是新信息的處理，因而更能刺激大腦神經元持續放電並生出新的樹突，使大腦活動更為靈敏與高效。

一個善於不斷接受新的信息和刺激的人，一個喜歡提出自我挑戰的人，其大腦突觸的聯結較之其他人更多，腦神經網絡之間的聯繫也更加複雜。

因為審思注重反饋，反饋減少不確定性，增強了自我體驗，同時也降低了腎上腺的緊張反應，加速了快樂的神經遞質的分泌，這就為腦的發展提供了營養。

我國古代的孔子和古希臘的蘇格拉底、柏拉圖和亞里斯多德就都強調學生是學習的主體，並身體力行。

之後的中外教育家、心理學家也都相繼提出了諸如自然教育、兒童中心主義、人本主義、人文主義、建構主義等各種體現主體教育思想的理論和流派。

馬克思主義的科學人性觀和關於「主體是人，客體是自然」的論斷更是為主體性教育提供了理論基礎。特別是在信息技術迅速發展的今天，人的問題已越來越成為教育的核心問題，人的主體性發展比以往任何時候都更加凸顯。

教育既不是盲目追隨兒童的自身發展，也不僅僅是讓學生適應和依附社會，其根本要旨在於培育富有主體性的人。

學生能否成為學習的主人，這是衡量教育是否成功的最重要的標準。培養學生的主體精神，讓學生學會自主學習，應該是貫穿於教育始終的一根主線。

腦科學研究帶給教育的啟示

將培養學生求悟反思的能力作為重要的教學目標貫穿於教學始終，並採用相應的手段使之實現。這體現了研究者對學生身心發展規律和教育本質的準確把握。

對學習活動的自我評價、自我調控是腦的重要功能，也是促進大腦發展的有效手段。「結合認知心理學和兒童發展研究，腦科學確定了一個非常關鍵的腦區，它的活動和發展與自我控制能力的水平和發展有關。自我控制也是最重要的行為與情緒技能之一。」

"為了建立和鞏固正確反應的記憶模式，修正持有不完整或是錯誤信息的神經網絡，學生需要通過或正確或錯誤的預測參與活動。頻繁的形成性評價和矯正性反饋都是促進長時記憶、發展推理和分析執行功能的有力手段。"

大腦正是通過自我調控，來自覺地修正載有錯誤信息的神經網絡，便之準確地反映和處理外界信息，進一步增強腦對於正確反應的感受性，使學習者在大腦多巴胺愉悅水平的波動中獲益，確保其在快樂狀態下學習效率的提高。

同時，自我調控又是促進大腦神經元新陳代謝的過程，在此過程中大腦修剪一部分神經元，強化另一部分神經元，催生出新的神經元，使腦自身的「戰鬥力」得到提高。

腦科學在課堂三：如何讓學生掌握腦的運作規律實現高效學習

要讓學生知道「人的一生腦都具有可塑性」。

腦是學習的器官，認識和遵循人腦的運作規律，是教與學順利進行並取得良好效果的關鍵性條件。

因此，了解和應用腦科學中與學習有關的成果，是教師應該具備的理論知識和能力要求。

如腦科學研究表明，在學習新知識後，要安排一定的時間給學生進行反思，這對於形成長時記憶十分重要。

因為當大腦短暫休息時，它無需對其他與之競爭的刺激做出反應，就有時間來加強神經細胞的聯繫，加快大腦的蛋白質交替，使神經元的突觸得到鞏固強化，這是大腦關於注意的規律。

腦科學研究帶給教育的啟示

怎樣才能擁有一個記憶力強的大腦?

「多通道信息輸入能提高認知加工效率」，這是被多項研究成果證實的理論，它要求教師注意調動學生多個感覺通道參與認知活動，並指導學生在學習中主動創造動眼、動腦、動口、動手的機會。此外，大腦是以知識的合理性和意義作為主要標準來決定將什麼信息編碼到長時記憶中去，即獲取的知識要有足夠的意義或與生活相關聯。

教師可以有意識地介紹一些大腦有效記憶的方法如聯想、歸納、複述、討論、首因-近因、多通道等，並在課堂上通過活動場景的設計，讓學生在參與中體驗;通過相互間的討論，讓學生留下深刻印象;通過提供動手操作的機會，讓學生的才能得到充分發揮。

教師不僅自己要了解和應用腦科學有關成果，還要向學生宣傳這方面的知識，使學習更加科學、有效。

例如，教師要讓學生知道「人的一生腦都具有可塑性」，而新奇性和挑戰性是促使其生長的營養素，因為新的學習經驗和挑戰比簡單重複的、已知的內容產生更強的電能，正是這種電能實現了神經元之間的傳遞活動，促進了腦細胞的成長，形成新的樹突聯結。

「學習與經驗可以改變腦皮層的厚度與樹突的結構」。

相反，簡單乏味的學習內容，不求甚解的懶漢思維，會使大腦消極怠工並發生退化，「這是可塑性大腦的抗議，因為我們停止學新的東西，它就沒有辦法再去執行它最重要的東西——改變大腦了。」

學生一旦了解了腦科學的有關知識，他就會為了讓自己的大腦更聰明，去自覺地摸索和掌握科學的學習方法，從而提高自己的學習有效性。（本文選自《上海教育》雜誌4A刊。）

本文轉自微信公眾號「第一教育」，作者計琳、徐崇文、魏耀發。文章為作者獨立觀點，不代表芥末堆立場。

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