中小学脑科学教育应用研究现状与展望

李春云 蔡金花

人脑具有很强的可塑性，教育实质上是在建构人脑。脑科学的发展不断更新人们对于教育的认识。例如，神经和认知科学对注意、记忆、情绪、创造力、运动、睡眠和练习等脑高级功能的研究成果，对于指导教育实践具有重要价值。如何正确地认识脑发展的规律，并在教育实践中遵循脑发展的规律，开展“因脑施教”，是当前教育研究者和实践者较为关注的问题。

中小学脑科学教育应用的实践探索

自20世纪90年代以来，国内外已经开始将脑科学的研究成果吸收和运用到中小学教育之中，面向一线中小学教师提供具体、直接的理论与指导。1997年，美国开始探讨脑科学对于早期教育的启示，以期推动早期教育质量的提升。美国以凯因夫妇为代表的研究者专注于研究“基于脑的学习”（brain-based learning），深入开展脑科学与教育教学的“联结”研究。他们认为，在教学实践中创设丰富多彩、动态发展、对儿童构成智力挑战的环境，有利于开发儿童的潜能，促进儿童的成长发展。美国玛丽亚·哈迪曼博士出版了《脑研究与有效教学的联结：以脑为导向的教学模式》，运用关于注意、记忆、创造力、执行功能、睡眠等来自神经和认知科学的成果，精心设计了一个完整的教学指导框架——以脑为导向的教学模式（BTT），帮助教师科学地计划、执行、评估教学程序，帮助学生创造性地运用知识解决问题，并关注情感气氛和物理环境对学习过程的影响。该模式已经在部分学校应用，例如，Roland Park小学、中学应用此模式后，学校获得巨大进步，成为美国著名的蓝带学校。

我国20世纪90年代以来，以韦钰院士为代表的研究者呼吁重视在脑科学与教育科学之间架设桥梁，以北京大学认知神经学沈政教授为代表的研究者和以杨雄里院士为代表的研究者从脑科学的角度研究素质教育，华东师范大学从事脑科学研究的周加仙教授等人则不遗余力地翻译、介绍国际脑科学与教育研究进展，这些都有力地推动了脑科学在中小学的应用。香港研究者较早开展脑科学教学应用。例如，香港中文大学等院校于2000年组织“脑神经科学与教育：中英语文教学教学研究计划”，历经4年，香港23所幼儿园、小学及中学的812名学生参与实验，获得了223个功能核磁共振显像个案和26个脑电图个案，形成了脑科学教育应有的科学数据库。香港研究小组所做的实验是基于教育情境，研究者从实验室走向教室，学生的学习是真正在课堂中发生的。这项研究，成为脑科学应用于中小学实践的开拓性研究范例。

中小学脑科学教育应用存在的问题

国际上对于脑科学应用于教育一直存在争议。支持者认为，理解脑的运行规律有助于设计适合每一个人的教育，教师应该利用脑科学去解决课堂中的教育问题。学生的学习都是以脑为本，但并非所有的课程和教学都能起到良好的效果。虽然已有部分研究结果显示，基于脑科学的课程和教学有利于提升教学效果，但从整体上看，将脑科学研究成果应用于中小学教育实践显得不尽如人意。

第一，教师、家长和学生对于脑科学知识了解不多，甚至可能受到伪“脑科学”理念或者教育产品的误导，从而对脑科学产生很多误解。目前，市场上有些所谓基于脑科学开发的教育产品，并非真正基于脑科学研究成果，其错误地引导学校、教师和学生开展教学和学习。学校、教师、家长和学生对于脑科学的理论知之甚少，甚至产生很多误解，就更加谈不上将脑科学应用于教育实践。

第二，脑科学研究成果未能获得深刻理解，教师只是粗线条的了解，有些脑科学研究成果与教师教学经验极为吻合而被认为是常识，教师对能够从脑科学研究中获得支持表示怀疑。对提高学生学习力教师有多种方法，而且在实践中也确实行之有效，从基于问题解决的角度看，需要脑科学研究成果进行支持的必要性似乎也不大，脑科学究竟能够在教育实践中发挥何种作用，还缺乏丰富的支持。当前，在脑科学与教育研究领域，脑科学研究主要集中在基础研究层面，例如北京师范大学在阅读方面的认知研究成果，但整个教育领域应用层面的研究还是有些欠缺。

第三，学校、教师、家长和学生因为受到考试“指挥棒”的影响，学生的学习往往还局限在考什么学什么，而不是更关心学生是如何学习的，尤其是对于学生批判性思考问题的能力和创造性地应用知识的能力关注不够。例如，通过题海战术能够提高学生解题能力和学习成绩，但是，这种解题能力也许是学生对于题目熟悉之后依靠记忆来解题的能力，而非真正提高了创造性应用知识的能力。 不仅如此，老师对于不同学生的学习方法缺少关注，每个孩子的脑不同，学习方法也会存在差异，需要根据孩子脑的发育基礎实施“因脑施教”。

中小学脑科学教育应用的探索方向

通过脑科学专家的努力，人类对于脑的认识逐步加深，给教育实践带来重要的依据与参考。但是，脑科学与教育之间仍然存在鸿沟，脑科学研究者难以给一线教育实践者提供课程与教学的现成答案，他们认为自己只能告诉教育实践者，科学已经证明了哪些理论，哪些可以用于教育实践。教育实践者则要去深入学习和理解脑科学的研究成果，避免陷入对于脑的错误理解从而误导教育实践。但是，教育实践者难以从教学中去了解学生的脑究竟是如何学习的，学习在学生的脑中发生了什么，这些需要脑科学研究者与教育实践者共同研究，脑科学研究者需要将实验室搬到课堂，与一线的教育实践者共同制定方案，开展基于教育情境下的脑科学研究。

中小学脑科学教育应用并非易事。当前关注脑科学教育应用的研究人员重点放在脑科学的普及上，正在通过多种渠道，尽可能地创设多种条件，宣传和普及脑科学的知识及其研究成果。一方面是高校和科研机构研究者，通过翻译国外脑科学与教育相关的著作、论文、访谈专家、举办论坛等形式，大力介绍国外关于脑科学与教育的最新研究动向和成果，并促进脑科学成果应用于教育实践。另一方面是以国内知名高校、全国大城市教科院联盟为代表的教科研机构，开展了一系列全国性脑科学与教育论坛，汇聚脑科学相关学科研究专家、教育研究者、教育实践者共同探讨脑科学基础研究成果及其在教育领域内的应用。

深圳市教育科学研究院作为地方教科研机构和地方教育智库，正着眼于未来教育发展的需要，开展脑科学与中小学课程、教学实践课题研究，研究目标有两个：

第一，普及脑科学知识，避免教育领域对于脑的误解。通过梳理脑科学基础知识，编制脑科学科普读本，让学校、教师、家长和学生准确了解人脑的构造、作用机制以及与学习的关系。科普读本内容将包括两个方面：一方面是脑的结构与功能。教育实践者不需要高深的脑科学理论，但需要了解关于脑的结构与功能的基本知识，才能将脑科学的成果运用到课程整合与教学实践之中。另一方面是与教育密切相关的脑科学研究结论。目前，对于脑与教育的相关研究成果不断更新我们对于大脑的认识，包括可塑性、神经生成、情绪与压力、注意、执行功能、运动、艺术等，需要将这些研究成果纳入普及范围。

第二，将脑科学研究成果应用于中小学课程和教学。脑科学与教育相结合的最终目的是形成基于脑的课程和教学，走向基于脑的教育决策。根据脑科学研究成果，整合的学科比单科教学具有多方面的优势：一是更能促进学生的主动学习，开放、多元的知识与环境更能激发学习者的兴趣;二是更会提高学生的高层次思维能力。人脑是通过建立联系、创建意义来进行学习的，整合课程更有利于激发学生的思考;三是学习分割更少，因此学生对过程与内容有更完整的认识和感受;四是跨学科课程提供真实世界的应用，有助于学生通过主动和自觉的学习，运用多元观点、从多学科角度分析问题，从而提升他们的学习迁移能力。未来，我们将与一线教师一起，通过行动研究法，开展以脑为导向的课程整合与教学研究。

本文为深圳市教育科学2019年度规划课题“以脑为导向的中小学课程整合与教学研究”（课题号：zdzz19044）的研究成果。