脑科学研究的前沿成果及对教育的启示论文

脑科学作为近二十年来世界上最受关注的前沿科学，已经取得了许多突破，直接影响到教育的许多方面。可以说，教育科学在很大程度上就是脑科学，遵循儿童生长发育规律，归根结底就是遵循儿童大脑发育规律。对教育有重要影响的脑科学研究成果有以下五个方面。

脑科学的第一个新概念是:大脑突触呈倒U形生长的模型假说。大脑的秘密主要在于神经细胞，脑科学研究发现早期大脑中的突触连接形成最为迅速。在出生后的前20年，突触的密度呈倒U形变化，即出生时较低，儿童期达到高峰，成年后下降。这一发现对儿童的学习和教育有什么科学意义？我们先来了解一下突触的功能。它是突触电信号从一个神经细胞传递到下一个神经细胞的地方。举个通俗的例子，你要动拇指，大脑的运动皮层就会有一种兴奋感。兴奋会沿着脊神经传递到运动神经元，最后传递到手臂的肌肉细胞。突触之间有一条狭长的裂缝，化学物质可以通过这条裂缝扩散，但电刺激无法穿过这条裂缝，所以信号的传递是由化学物质来完成的。离子流过裂缝，导致细胞膜电位的变化，换句话说就是传递了“动动拇指”的指令。可以想象，学习行为的原因是突触传递方式的改变，细胞释放的递质数量的不同会导致突触传递方式的改变，而突触传递方式与学习行为密切相关。如果我们认同突触的增多是学习过程的细胞机制，那么从脑科学的角度回过头来看，突触密度变化的倒U型现象并不是一个简单的事实，这表明突触密度与智力水平直接相关。从出生到10岁，随着突触连接和密度的迅速增加，与之相关的技能和能力也迅速发展，成年后继续逐渐下降。假设这种倒U型模型存在，可以明确得出结论，突触生长高峰期的童年是学习收获最多，智力发展最大的时期。这项研究为早期科学的智力发展提供了科学基础。

脑科学的第二个新概念是大脑发育的关键期假说。大脑发育关键期的概念是由英国学者David和Limber在20世纪70年代提出的。他们的研究发现，小猫或猴子出生后，眼睑被手术缝合，几个月后睁开，这些动物无法获得视觉信息，尽管它们眼睛的生理机制是正常的。而且，这些被剥夺视觉经验的早期动物的视觉皮层结构与正常动物不同。Limber等人提出了视功能发展关键期的概念。之后，数百位脑科学专家对“关键期”做了大量研究，取得了相当大的进展。科学结论是，不同大脑功能的发育有不同的关键期，有些能力在大脑发育的敏感期最容易获得。例如，人类视觉功能发展的关键大约是童年时期；对于语言学习来说，语音学习的关键期在幼年，而语法学习的关键期在16岁左右。这个时候相应的神经系统有很大的可塑性，发育速度非常快。过了这个关键期，无论是可塑性还是发育速度都会受到很大影响。另外，对于不同的人来说，不同大脑功能发育的关键期并不完全一致，存在一定的个体差异。所以，在教育中，要抓住关键期，让视觉、听觉、语言、思维、逻辑等能力。能及时打开“机会之窗”，让大脑的不同功能得到及时开发。如果我们的教育工作者在适时的关键期给孩子适当的学习机会，不仅可以使他们学得快，还可以促进他们的生理发展，从而促进他们相应能力的发展。因此，需要深入研究所需学习经验的起始时间、持续时间、表现形式、性质和作用，以及教育与关键期的匹配。这就是我们现在所说的合适的教育，对于教育中如何开发大脑的最大潜能具有重要意义。

脑科学的第三个新概念是，大脑的变化，学习和记忆，大脑中神经元的连接程度取决于环境对大脑的刺激。脑科学研究发现，丰富多彩的环境刺激对早期大脑发育有显著影响。科学研究证实，大脑的生理变化是经验的结果，大脑功能的高低很大程度上取决于其工作的环境状态。它受制于“用进废出”的规则，不能缺乏足够的刺激。要知道，人并不是生来就有一个功能齐全且高效的大脑。大脑的逐渐成熟是基因和环境相互作用的结果。以语言的功能为例，语言是人类区别于其他动物的重要标志，也是大脑成熟的重要标志。从大脑的进化和语言的脑机制研究可以知道，语言的产生确实有重要的脑科学基础。麻省理工学院的语言学家乔姆斯基只强调了语言和基因特征的关系，希望找到语言基因，但这一预测并没有得到科学证实。因为大脑的进化是自然选择的结果，必然离不开环境的影响。所以从根本上说，语言功能是大脑和环境相互作用的产物。虽然遗传在语言发展中起着重要的作用，但正常的语言发展需要童年的语言环境和语言教育的配合。总之，环境影响基因的变化，基因决定环境的作用。这是来自脑科学研究的新观点，这里的关键因素是对大脑的刺激。在研究中，人们已经认识到，大脑的巨大变化主要是由涉及学习和记忆的活动引起的，而不仅仅是身体活动，如愉快的课外对话、有意义的交流、填字游戏和勤奋阅读，这些活动可以以非常规的方式刺激人类的大脑。对于我们教育工作者来说，要给孩子创造丰富多彩的学习生活环境，因为丰富的环境可以影响大脑的发育和学习，尤其是在关键期。

脑科学的第四个新概念是，大脑高级功能的生理基础主要是后天获得和变化的，不存在先天的预成智能，也不存在单性智能。心灵的结构是多样的。脑科学研究的这一发现与上述发现密切相关，即智商不是天生固定的。1996年，美国阿拉巴马大学的心理学家Ramayer进行了一项关于贫困儿童早期教育干预的研究，证明了贫困儿童的教育干预计划可以有效地防止他们的智力发展被延缓，提高他们的智商分数。这项研究的另一个重要发现是，智商测试可能是一个有用的工具，但智力实际上是多样的或多重的。因为每个大脑表现出不同的个体特征，所以在情绪、行为、认知能力等方面存在差异。美国哈佛大学心理学教授加德纳花了几年时间分析大脑及其对教育的影响。他的结论很简单，但极其重要。他在《心智的结构》一书中指出，我们每个人的大脑至少由八种智力组成，脑外科和脑科学的研究表明，每一种智力或能力在大脑中都有相应的位置，大脑功能也有不同的位置。如果某个部位严重受损，你就有失去某项特定能力的危险。在加德纳看来，传统上，大多数所谓的智商测试都侧重于语言智能和逻辑数学智能，世界各地的许多学校也片面地侧重于这两种能力，导致对大脑学习潜力的看法异常和有限。他的“多元智能理论”拓宽了人们对智力的认识，不仅挑战了传统的智商测验，也为教学策略的研究提供了脑科学依据。根据“多元智能理论”的要求，教师应拓展教学技能和方法，采用多样化的教学策略。在传统课堂上，教师主要是讲解课文，在黑板上写字，在讲台上提问，但在注重多元智能的课堂上，教师将讲解为主的方法变为多种方法的结合，创造性地结合多元智能的策略。比如，除了适当的讲解，教师还可以利用图形、视频、音乐等多种教学形式，或者让学生离开座位进行活动，从而加深对抽象内容的理解，通过同桌、小组、大组等学生间的人际交流以及自学、讨论等其他学习方式，获得最佳的教学效果。教育工作者在应用多元智能理论及相关教学策略时，还应注意到学生在多元智能方面各有所长，因此对某些学生有效的策略对另一些学生不一定有效。比如对乐感差的学生采取说唱教学策略，可能是一种不好的策略；同图同想象教学策略对形象思维强的学生有效，对语言智能和肢体动作智能强的学生无效。因此，教育工作者应该吸收脑科学的成果，经常改变教学策略，使每一个学生的智能教学都充分应用到学习中，获得最佳的教学效果。

脑科学的第五个新概念是:突出了杏仁核在情绪反应乃至大脑的神经系统和行为系统中的整合功能，进而提出了“情绪智力”和“情绪分离”的概念，挑战了智力和智商的狭隘经典概念。越来越多的脑科学研究成果表明，情绪在人类学习中起着重要作用。情绪和认知不是两个对立的过程，而应该理解为两个平行的过程。它们以一种特殊的方式联系在一起，对生物体有不同的意义或价值。它们是脑神经整体功能的体现，反映了神经活动的效率。美国哈佛大学行为与脑科学专家戈尔曼教授先后发表了《情绪智力》和《情绪大脑》两部力作，挑战智力的经典概念。他认为我们有两个大脑，两个中心和两种不同形式的智力:理性的或感性的。人生的成功取决于两者，不仅是智商，还有情感智商。在人类的精神生活中，边缘系统、新皮层、杏仁核和前额叶皮层相对独立，又相互补充。其协调配合的优劣不仅决定了智力的高低，也决定了情绪智力的高低。在此之前，美国纽约大学神经科学中心的另一位脑科学专家勒杜已经发现，情绪的神经通路在新皮层之外，专门处理情绪事务的杏仁核在大脑整体结构中作为情绪中枢起着关键作用。杏仁核作为情绪前哨，占据优势，有能力造成大脑神经中枢的“短路”。对包括思维在内的大脑功能有重要影响。戈尔曼和勒杜的研究都揭示了“情绪智力”在学习和推理以及人格发展中的重要作用。这一新理念将情感教育带入学校，重新定位了学校的功能，拓展了学校的教育。

使命，使情感和社会生活本身成为学校教育的重要主题。戈尔曼说得好，情感教育课程的内容着眼于孩子的现实生活，看似琐碎，而我们未来的教育——健康的下一代——就靠它了。