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大腦是宇宙中最復(fù)雜的系統(tǒng)之一，腦科學(xué)是研究腦認(rèn)知、意識(shí)與智能的本質(zhì)與規(guī)律的科學(xué)，被稱(chēng)為人類(lèi)理解自然和人類(lèi)本身的“終極疆域”。

隨著腦成像、生物傳感、人機(jī)交互以及大數(shù)據(jù)等新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，腦科學(xué)正成為多學(xué)科交叉的重要前沿科學(xué)領(lǐng)域，也成為發(fā)達(dá)國(guó)家的科技戰(zhàn)略重點(diǎn)，全球科研界下一個(gè)必爭(zhēng)之地。

自2013年起，美國(guó)、歐洲各國(guó)、日本等相繼啟動(dòng)大型腦科學(xué)項(xiàng)目。華東師范大學(xué)出版社今年出版的《腦科學(xué)與課堂：以腦為導(dǎo)向的教學(xué)模式》為我們展示了美國(guó)最新的腦科學(xué)研究如何運(yùn)用于學(xué)校和教室，如何與教學(xué)實(shí)踐緊密相連。腦科學(xué)不僅為教育教學(xué)提供了新的方法，也使我們洞悉課堂內(nèi)一些復(fù)雜問(wèn)題行為背后的神經(jīng)加工過(guò)程。

對(duì)教育研究者、中小學(xué)教師而言，了解腦科學(xué)知識(shí)，可以幫助我們更好地理解個(gè)體發(fā)展規(guī)律和特點(diǎn)，更好地理解學(xué)習(xí)的發(fā)生和過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)因材施教，取得事半功倍的成效。

仔細(xì)通讀中科院心理所楊志老師的譯著《腦科學(xué)與課堂：以腦為導(dǎo)向的教學(xué)模式》，很有收獲。

先簡(jiǎn)單介紹一下這本書(shū)的重點(diǎn)內(nèi)容。比如，可以通過(guò)用進(jìn)廢退來(lái)說(shuō)明的“可塑性”；鍛煉、營(yíng)養(yǎng)和壓力都會(huì)影響的“神經(jīng)生成”；為學(xué)習(xí)營(yíng)造情緒氛圍的“情緒和壓力”；理解學(xué)習(xí)中注意作用的“注意控制”；包括工作記憶、抑制控制、靈活轉(zhuǎn)換的“執(zhí)行功能”；“自我監(jiān)控和情緒調(diào)節(jié)”；心情愉悅、鞏固記憶、促進(jìn)“海馬新神經(jīng)元”的發(fā)展；“運(yùn)動(dòng)”對(duì)知識(shí)的獲得與保持的作用。特別是對(duì)青少年階段“各個(gè)腦區(qū)之間更多的關(guān)聯(lián)互動(dòng)，而腦內(nèi)灰質(zhì)容積卻顯著減少”和“邊緣系統(tǒng)和前額葉執(zhí)行功能的連接平衡”；以及睡眠與學(xué)習(xí)關(guān)系“晝夜節(jié)律（晚睡晚醒，推遲上課時(shí)間）”等問(wèn)題的解釋說(shuō)明，都是大家非常關(guān)心的話題。

在此基礎(chǔ)上，書(shū)中還詳細(xì)介紹了以腦為導(dǎo)向的教學(xué)模式的實(shí)踐：由于積極的情緒能提升績(jī)效，教師可以通過(guò)讓學(xué)生選擇學(xué)習(xí)的內(nèi)容、方法和評(píng)估來(lái)為學(xué)習(xí)營(yíng)造情緒氛圍。社會(huì)性與情緒學(xué)習(xí)還可以通過(guò)反思和正念訓(xùn)練、幽默、沉浸于藝術(shù)等方法和途徑達(dá)成。關(guān)注環(huán)境特征，如照明（陽(yáng)光）、聲音、氣味以及座位安排和教室環(huán)境設(shè)計(jì)等對(duì)注意和學(xué)習(xí)的作用，為學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的物理環(huán)境。通過(guò)整體圖景、概念組織、新舊聯(lián)系和概念圖的構(gòu)建創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。利用記憶規(guī)律幫助學(xué)生掌握內(nèi)容、技能和概念。特別值得注意的是與學(xué)習(xí)評(píng)估有關(guān)，即采用持續(xù)性評(píng)估增強(qiáng)學(xué)習(xí)和記憶的效果。書(shū)中在倡導(dǎo)上述教學(xué)模式的過(guò)程中，充分利用案例進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明和解讀，為實(shí)際操作提供了具體的行為指南。

上述內(nèi)容是近來(lái)飛速發(fā)展的神經(jīng)科學(xué)研究成果與學(xué)習(xí)和教育關(guān)系的一個(gè)縮影，接下來(lái)我們來(lái)拓展一下這方面的描述。我的專(zhuān)業(yè)是發(fā)展心理學(xué)，就從神經(jīng)科學(xué)與個(gè)體發(fā)展的相關(guān)研究談起。

從畢生發(fā)展的角度理解神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)和教育應(yīng)用的關(guān)系

這部分內(nèi)容與一個(gè)新的分支學(xué)科的興起有關(guān)，即發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)。董奇教授在2012年中國(guó)科學(xué)院院刊上介紹了這個(gè)正在迅速崛起的領(lǐng)域：發(fā)展認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)，將以往研究心理行為生物學(xué)基礎(chǔ)的“靜態(tài)”視角討論大腦發(fā)展與心理行為發(fā)展的關(guān)系，轉(zhuǎn)向“動(dòng)態(tài)”研究畢生發(fā)展進(jìn)程中各種認(rèn)知功能的發(fā)生、發(fā)展和衰退的過(guò)程，以及伴隨著學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)等影響大腦結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)變化及其可塑性。這一領(lǐng)域貫穿個(gè)體畢生發(fā)展全程。

我們?cè)谡務(wù)撃X發(fā)育時(shí)，通常認(rèn)為神經(jīng)元的遷移在出生前就已經(jīng)完成。2016年10月《科學(xué)》（Science）雜志上發(fā)表的研究成果則首次揭示了大腦發(fā)育過(guò)程中一個(gè)全新的重要階段，在新生兒出生后的幾個(gè)月內(nèi)，一些抑制性神經(jīng)元會(huì)大規(guī)模遷移到大腦額葉皮層。研究人員推測(cè)，這種后期遷移可能在建立人類(lèi)基礎(chǔ)認(rèn)知能力中發(fā)揮重要作用，這一過(guò)程的紊亂可能與一些神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切相關(guān)。

嬰幼兒期大腦各個(gè)系統(tǒng)都在發(fā)展，但系統(tǒng)間的聯(lián)系卻需要經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)。在一項(xiàng)有趣的兒童研究中，實(shí)驗(yàn)者讓孩子先與實(shí)體大小的玩具玩耍，如可供她們爬上滑下的室內(nèi)滑梯，可以坐的椅子、可以進(jìn)入的玩具車(chē)等。之后，再次進(jìn)入時(shí)室內(nèi)大型玩具被換成一模一樣的小玩具。孩子們玩小型玩具時(shí)，還是用的一樣的方法：試圖爬上滑梯、爬進(jìn)小汽車(chē)和坐在小椅子上。這種行為反映了孩子大腦視覺(jué)系統(tǒng)中背側(cè)通路和腹側(cè)通路間的聯(lián)系還沒(méi)有發(fā)育成熟。腹側(cè)通路識(shí)別物體是什么，背側(cè)通路識(shí)別它的大小，但信息沒(méi)能充分共享。研究證明了背側(cè)通路與腹側(cè)通路間信息交換的重要性。這些證據(jù)也與幼兒教育和腦智開(kāi)發(fā)對(duì)“做中學(xué)、知行合一”的強(qiáng)調(diào)不謀而合。

吻合兒童“學(xué)習(xí)高峰”與青少年“青春期”等一系列行為表現(xiàn)的則是，兒童與青少年期的基本功能網(wǎng)絡(luò)（如運(yùn)動(dòng)控制、注意/認(rèn)知控制、沖突監(jiān)控、社會(huì)信息加工和情緒管理等）已初步形成，但相比成人而言，這些網(wǎng)絡(luò)功能并不穩(wěn)固，尤其是注意控制功能，主要還以自下而上的刺激驅(qū)動(dòng)為主，腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)的功能連接更弱。同時(shí)，邊緣系統(tǒng)比前額葉更早發(fā)育，扣帶回尾部與腹部之間的認(rèn)知控制等長(zhǎng)距離功能連接較弱。結(jié)果，青少年往往容易做出一些沖動(dòng)冒險(xiǎn)和物質(zhì)濫用等危險(xiǎn)行為。青少年時(shí)期，大腦開(kāi)始選擇性地修剪那些很少會(huì)用到的聯(lián)系。正如交通工程師一樣，通過(guò)清除某些街道和建立新的環(huán)形公路來(lái)減緩交通堵塞，提高效率。同時(shí)，額葉也逐漸會(huì)和邊緣系統(tǒng)更好地連接，從而更好地進(jìn)行情緒調(diào)節(jié)，日趨完善的自我意識(shí)背后是大腦的發(fā)展。

對(duì)于人腦功能和發(fā)展的未知和誤解常常導(dǎo)致違背科學(xué)規(guī)律的教育，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)和發(fā)展的效率。因此了解腦的發(fā)展可以更好地理解個(gè)體發(fā)展規(guī)律和特點(diǎn)，也就更有可能做到因材施教，取得事半功倍的成效。

腦的可塑性為教育提供了大有可為的空間

2017年11月，我在兩次學(xué)術(shù)會(huì)議上聆聽(tīng)了譚力海教授的學(xué)術(shù)報(bào)告，對(duì)其中一些內(nèi)容印象深刻。如“大腦語(yǔ)言功能區(qū)文化特異性理論”、中文閱讀與書(shū)寫(xiě)的關(guān)系等。他們的一些研究結(jié)果表明，如果總是用手機(jī)拼音輸入，缺乏書(shū)寫(xiě)的運(yùn)動(dòng)輸入，會(huì)影響個(gè)體的漢語(yǔ)閱讀能力。國(guó)外的研究也表明，文盲個(gè)體即使到中年才開(kāi)始學(xué)習(xí)閱讀，也還是可以看到腦的變化。這些都說(shuō)明了大腦結(jié)構(gòu)和功能的可塑性，學(xué)習(xí)、經(jīng)驗(yàn)、職業(yè)等會(huì)一直持續(xù)地塑造著大腦結(jié)構(gòu)與功能，調(diào)節(jié)著腦—行為—環(huán)境的平衡。與《腦科學(xué)與課堂》一書(shū)的內(nèi)容呼應(yīng)，藝術(shù)體驗(yàn)和運(yùn)動(dòng)都塑造著我們的大腦，如音樂(lè)訓(xùn)練可以改變聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等皮層的形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能連接，增強(qiáng)這些網(wǎng)絡(luò)之間連接的協(xié)調(diào)性和同步性。體育運(yùn)動(dòng)、動(dòng)作技能訓(xùn)練均能使運(yùn)動(dòng)區(qū)、頂下溝、枕顳皮層等區(qū)域的灰質(zhì)增加。甚至在想象運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，運(yùn)動(dòng)員的海馬旁回、前額葉區(qū)域也會(huì)有更大的激活。經(jīng)驗(yàn)幫助大腦優(yōu)化其結(jié)構(gòu)和功能的研究為知識(shí)改變命運(yùn)中教育的作用提供了重要的神經(jīng)科學(xué)基礎(chǔ)。

20世紀(jì)最后10年以來(lái)，由于成像技術(shù)和計(jì)算方法的進(jìn)步，神經(jīng)科學(xué)的發(fā)展日新月異，積累了大量的基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)，并被用來(lái)解釋個(gè)體發(fā)展規(guī)律及其可能的問(wèn)題，也常常作為教育政策和教育教養(yǎng)實(shí)踐的理論基礎(chǔ)。近年來(lái)，我國(guó)在新的科研布局中也設(shè)立了“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”重大研究計(jì)劃，其中就有一系列研究項(xiàng)目會(huì)系統(tǒng)探討兒童腦身心發(fā)育規(guī)律。2017年9月，由北京師范大學(xué)、北京大學(xué)、清華大學(xué)、華東師范大學(xué)、華中師范大學(xué)、東北師范大學(xué)等十八家機(jī)構(gòu)共同發(fā)起建立“中國(guó)兒童青少年腦智研究全國(guó)聯(lián)盟”，共同簽署了《中國(guó)兒童青少年腦智研究全國(guó)聯(lián)盟共識(shí)》：希望推動(dòng)跨學(xué)科交叉融合，深入揭示兒童青少年腦發(fā)育、心理適應(yīng)與學(xué)習(xí)能力發(fā)展規(guī)律，基于科學(xué)證據(jù)，建立、改進(jìn)兒童青少年腦智發(fā)育與各類(lèi)發(fā)育困難的評(píng)估技術(shù)、診斷工具與標(biāo)準(zhǔn)、分型分類(lèi)系統(tǒng)及干預(yù)促進(jìn)方案，大范圍應(yīng)用于基礎(chǔ)教育和兒童醫(yī)療、健康相關(guān)領(lǐng)域。雖然“腦科學(xué)與類(lèi)腦研究”不只是局限在教育應(yīng)用的基礎(chǔ)研究，但教育無(wú)疑是最重要的成果轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。

神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)及教育的學(xué)科交叉與融合

神經(jīng)科學(xué)方面的發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了我們對(duì)睡眠、壓力和營(yíng)養(yǎng)情況如何影響個(gè)體發(fā)展的理解，同時(shí)也有助于我們識(shí)別可能存在的發(fā)展和學(xué)習(xí)障礙。將神經(jīng)科學(xué)與教育進(jìn)行有機(jī)結(jié)合可以使我們?cè)谶@些理論運(yùn)用的初期謹(jǐn)慎解讀，避免誤會(huì)。當(dāng)然了解腦功能有助于教育者更加科學(xué)地處理如青春期階段個(gè)體遇到的“加足油門(mén)難以剎車(chē)”這類(lèi)問(wèn)題，但僅僅對(duì)于青少年階段大腦發(fā)育情況的了解并不一定就能幫助教育者直接有效地提升青少年的自我控制力，這也提示未來(lái)神經(jīng)科學(xué)與教育領(lǐng)域的融合還特別有賴(lài)于那些有教育實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家將理論真正運(yùn)用并落到實(shí)處。

《腦科學(xué)與課堂》一書(shū)的序言中有句話非常重要——“哈迪曼博士……能從浩瀚的科學(xué)信息中找到教師真正想知道的內(nèi)容，并以一種容易理解和應(yīng)用的方式傳遞給教師”。研究成果與理論分析如何真正讓一線教師理解和正確運(yùn)用是一個(gè)不亞于發(fā)現(xiàn)和總結(jié)神經(jīng)科學(xué)研究的工作。也已經(jīng)有學(xué)者開(kāi)始關(guān)注神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)和教育的融合，融合后的新領(lǐng)域不僅應(yīng)為教育教學(xué)提供新的方法，也應(yīng)從神經(jīng)科學(xué)角度洞悉課堂內(nèi)一些復(fù)雜的問(wèn)題行為背后的神經(jīng)加工過(guò)程。

未來(lái)，如果我們希望教育教學(xué)實(shí)踐能夠得益于神經(jīng)科學(xué)，那么兩個(gè)領(lǐng)域間的溝通合作就顯得非常重要。當(dāng)然，神經(jīng)科學(xué)所遵循的自然科學(xué)解釋框架和發(fā)展心理學(xué)以及教育學(xué)的社會(huì)科學(xué)解釋框架的固有差異，是將神經(jīng)科學(xué)的研究成果應(yīng)用于心理發(fā)展與教育實(shí)踐上時(shí)所面臨的一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。有時(shí)，“神經(jīng)科學(xué)數(shù)據(jù)可以加深我們對(duì)學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)過(guò)程的認(rèn)知限制因素的理解，但不能直接指導(dǎo)設(shè)計(jì)教學(xué)來(lái)最大程度地促進(jìn)學(xué)習(xí)”。但愿我們的科學(xué)家和教育工作者能夠充分關(guān)注這個(gè)問(wèn)題，促進(jìn)神經(jīng)科學(xué)與心理學(xué)和教育的真正結(jié)合，造福社會(huì)，造福人類(lèi)。

（作者系北京大學(xué)元培學(xué)院副院長(zhǎng)、教授）