神经教育学概述

神经教育学概述

 

摘要:最近几十年,很多人开始尝试将神经科学(脑科学)的研究方法和成果应用于教育实践,产生了新兴的交叉学科:神经教育学。正如一百多年前,生物和化学等学科的引入促进了医学的发展,脑科学也将对教育起到积极的作用。神经教育学体现了实证的科学的教育研究思想,而且特别重视跨学科之间的沟通和合作。

 

关键词:神经科学 脑科学 教育 神经教育学 儿童发展

神经教育学的产生背景

神经科学是一门专门研究脑和神经系统的结构、功能、发育、遗传学、生物化学、生理学、药理学及病理学的跨领域的交叉学科,它应用生命科学、物理科学和信息科学的综合方法,从分子、细胞、神经系统、行为、认知、计算网络等多个层次,对神经系统的形成,正常功能和异常病变进行研究。神经科学的发展,为很多神经疾病患者提供了有效的治疗;但是,如何才能让这一新兴的学科领域服务于更广大的人群?将神经科学应用于教育事业,是一件十分有意义的事情,也是一件十分合理的事情,因为二者的研究对象说到底都是学生的脑袋。最近几十年,很多人开始尝试将神经科学(脑科学)的研究方法和成果应用于教育实践,产生了新兴的交叉学科:神经教育学。

教育和神经科学的结合是在争论中开始的。1996年,美国国家教育委员会(ECS)在丹佛召开了一次教育界和神经科学界的对话,讨论是否可能沟通这两个领域,并提出了很多具体的建议。但Bruer认为教育可以和认知心理科学的研究联系起来,认知心理的研究也可以和神经科学联系起来;但是,把教育实践和神经科学的研究直接联系起来,之间的距离是很难跨越的(Bruer, 1997)

然而随着现代脑成像技术的发展,对脑的认识的不断深入,研究者和教育者确实可以开始考虑研究教育活动的生理作用以及产生的生理变化了(Fischer et al., 2007)。很多教师希望了解更多的脑科学知识以提高教学实践和研究的水平,适应以学生为中心的新的教学法;政策制定者开始越来越多地寻求来自神经科学的实证性依据,这样制定的政策可以更让人信服;神经科学家也希望他们的研究成果能够惠及更多的人,同时也希望从教育实践中获取神经科学发展方向的启示。所以,人们目前普遍达成了共识,认为神经科学的研究需要和教育实践相结合,尽管目前神经科学在这方面的发展还是刚刚起步(OECD, 2007)

在新生物学中,学习定义为接受来自环境(除自己以外所有一切)的外部刺激构筑中枢神经通道的过程;教育是控制、补充外部刺激的过程(小泉, 2007)。可见,研究脑对学习和教育的关系是有理论依据的。

神经教育学的重要意义

将神经科学和教育实践结合的研究有非常重要的意义:

  1. 脑及其发展过程是教育工作的主要对象,神经科学能够为教育研究提供科学依据,使其教学方法和政策的制定更令人信服,更具有实际指导作用。譬如,最近脑科学和认知科学都认识到情绪对人的决策和社会能力的重要作用,提醒我们应该重视儿童情绪能力的发展,早期儿童在情绪能力上的发展有助于今后认知能力的提升和其他知识的学习。
  2. 教育界能够向神经科学界提出一些来自实际课堂中的问题,这些现实问题可以启发神经科学界的发展方向,使其新的研究成果可以被迅速应用到实际课堂中。神经系统的关键期和可塑性的提出对教育的意义很重要,但实验室中的基于个体的结论很难普遍适用于所有学生,因此这些神经科学的概念和建议必须结合教育实践来提出并得到验证。显而易见,神经科学和教育之间的结合和沟通应该是双向互动、互惠互利的(Howard-Jones, 2007)
  3. 向教师、教育工作者和社会大众普及脑科学的知识,让他们可以更好地了解儿童的身体、精神、社会和认知能力的发展过程,向儿童提供更好的教育(Wasserman, 2007)。神经科学家也可以通过和教师的合作,向儿童提供更好的科学课程。同时,在社会普及神经科学的知识,也可以让人们对一些没有太多科学依据的看似基于神经科学的商业产品有正确的认识和判断,不盲目听信一些商业产品的不切实际的宣传。
  4. 现代脑成像技术的发展,使我们能够不打开脑,就知道脑里面发生的过程,为我们研究学习的生理机制提供了可能。有了神经科学的成熟的检测手段,我们可以在更早期的时候发现儿童在感觉和运动方面所存在的生理缺陷,这样可以更早地进行干预,可以有更多的机会得到弥补,为其今后的学习和发展提供一个比较好的基础(Hall, 2005)

神经教育学的国际发展现状

正是由于上述意义的存在,今年来神经教育学方面的研究逐渐增多,并得到了体制化的发展。世界经济合作组织(OECD)教育研究和创新中心(CERI)分别于1999年和2002年启动了两期脑科学和教育之间的交叉研究计划,建立了国际合作研究网络,鼓励神经科学家研究教育中的实际问题。2002年,哈佛大学的教育研究院出现一门名为“认知发展、教育和脑”的新课程,为跨越教育界和神经科学界提出新的模型,着重培养学生解决实际问题的综合能力(Blake & Gardner, 2007);他们并于2003年成立了“国际心智、脑和教育学会”(IMBES),其目的是通过教育、神经科学和认知科学的结合,促进对人类学习和发展的研究(IMBES, 2007)。在英国的Bristol大学Paul Howard-Jones及其团队从2005年开始,建立了神经科学和教育界之间的联系(NEnet),召开了一系列研讨会,形成了一种合作机制,得到了很多研究结果(Howard-Jones, 2007)

神经科学的基本认知及其启示

目前在神经科学(脑科学)方面已取得了一些共同的认识,这些认识也在教育实践中也出现了很多的启示:

  1. 突触的建立和删减、髓鞘化:脑在儿童时期经历了复杂的变化,虽然不局限于早期发展,但脑的变化主要在儿童时期完成(Hall, 2005)。所以,对早期儿童提供良好的教育,可以促进他们大脑的良好发育,为以后的发展打下坚实的基础(Center on the Developing Child Harvard University, 2007a)如果我们在被修剪了的那部分上,想来创造出新的东西,就如同在沙地上盖楼房。所以,我们要想解决出现在当今社会上的诸多教育问题时,应该是在幼儿时期抓起,需要我们根据其发展规律,来逐渐完善教育论的原理(小泉, 2007)。“髓鞘化”是指神经纤维外面形成的绝缘体,可以使信息传输速度提高100倍。神经的“髓鞘化”是有顺序的,在尚未“髓鞘化”的部位进行长时间的教育肯定效果不好,所以,我们应该按照这方面的研究成果彻底修改现在的教学计划(小泉, 2007)
  2. 关键期和敏感期:“过期作废”(use it or lose it)这种对大脑发育的认识可能过分夸张(Hall, 2005)。一些基础功能(如视觉等)确实存在关键期(ECS, 1996);但是对学习而言,更合理的提法应该是“敏感期”。脑的发育是一个过程,存在一系列“敏感期”,“敏感期”存在一定的个体差异,并不都是一致的。在特定的敏感期内,会生成特定的神经回路,儿童更容易关注特定的学习活动(Hall, 2005)。脑的结构和技能是“自底向上”的发展过程,复杂的技能建立在早期的基础能力和经历之上。所以,人一生的工作、学习和生活能力都建立在早期(从出生就开始)发展出的能力上(Center on the Developing Child Harvard University, 2007b)。因此,我们要认真研究中国儿童适合在什么时间内发展出什么样的认知或者情绪和社会能力,同时也要谨慎地在大范围内应用这些研究成果。
  3. 脑的可塑性:脑在童年以后的很长时间内,甚至是终身的时间内,都可以通过学习或环境的影响,在某些功能或结构上继续发生变化。所以,人应该得到终身教育。持久的学习还能够保持脑的健康,对老年人同样是这样。但是,终身教育的提出丝毫没有弱化儿童早期基础教育的重要性,相反,作为终身教育的一个结实的基础,进一步强化了儿童早期基础教育的重要性(OECD, 2007)
  4. 情绪和认知:情绪会影响认知能力,甚至是神经组织的构建。儿童认知能力的潜力巨大,但是情绪能力不成熟;另一方面,情绪能力是影响人一生的基本能力。所以,一定要重视儿童情绪能力的发展和培养,特别是自我管理的能力(OECD, 2007)。要让儿童体会到学习是快乐的,保护他们的好奇心。良好的情绪能力和社会能力可以为以后的认知能力的发展提供一个坚实的基础(Center on the Developing Child Harvard University, 2007b)。基于一些脑损伤病人的研究,人们推测衰减的情绪和感受在病人的决策失败中扮演重要的角色,可能是不健全的情绪造成了他们的“社会行为缺陷”(Damasio, 1995)。也有实验认为人在做出两难决定的时候既会涉及推理过程,也会涉及情绪过程(Rustichini, 2005)。而且从神经解剖学和实际情况看,情绪对理智的影响远比理智对情绪的影响要强烈(Franks, 2006)。所以,现在人们开始关注情绪,意识到情绪的对理性思维、决策和社会能力的重要性,在认知科学和神经科学上都开始研究情绪的作用机制。( & , 2003; , 2004, 2005)
  5. 脑的健康:脑的保健和发展主要在于日常生活的良好习惯。很多不好的习惯会影响脑的健康,如:长期饮用可乐,不合理、不充足的睡眠,甚至不饮用足量的水。正常的养育环境就可以保证大脑的良好发育,不良环境会妨碍神经发育(Center on the Developing Child Harvard University, 2007b),但是并没有证据表明更好的环境会更进一步提高大脑的发育水平(Howard-Jones, 2007)

学科间合作方式的建议

神经教育学要求批判性吸收众多学科知识的能力、多个学科之间的专业的沟通能力、以及解决实际问题的能力。神经教育学对教育问题的回答来源于对脑科学的认识(如:敏感期、可塑性、情绪、基因等),但这些回答只能称得上一种假说,需要通过社会教育的实践来验证这样的假说(Center on the Developing Child Harvard University, 2007a),所以学习能力和跨领域的沟通能力尤为重要。为此,我们提出以下若干神经科学界和教育界之间合作的具体建议:

1.    研讨会:召集科学界和教育界的人员进行讨论。首先,神经科学家向教育工作者介绍神经科学方面的基础知识、研究进展和发现,教育工作者向神经科学家就这些发现提出他们的看法;然后教育工作者介绍他们以神经科学为指导产生的一些教育实践,以及教育工作者在实践中的困惑,然后神经科学家来回答这些问题。这种沟通以教育工作者遇到的实际问题为指引,并在验证神经科学的发现和成果的时候加入教育实践的环节。(ECS, 1996)

2.    发言人:神经科学家本身可能并不能很好的和教育界以及大众传达足够的、便于理解的信息,这时我们需要中间有一个代言人可以沟通科学界和教育界。这样的人需要能够使用教育者的语言向教育者解释神经科学,也需要能够将教育者的问题和观点反馈给神经科学家。他需要知道向哪些神经科学家请教可以得到具体问题的答案,也需要能够为公众利益而不是自己的利益工作。作为中间人,如何向教师提供和教育有关的神经科学知识,如何挖掘教师的看法、问题和建议,这些都是需要研究的问题。(Goswami, 2006)

3.    词汇库:双方要有共同的语言和专业术语,譬如对一些关键的词汇(如,“学习”、“记忆”、“关键期”等)有一致的定义和解释。建立一个这样的共同的词典,有助于双方开展持久的互动的研究,促进脑科学在教育实践中的应用。(ECS, 1996); (Howard-Jones, 2007)

小结

科学家要利用一切机会和教育者展开对话,鼓励教育者采用批判和谨慎的态度接纳来自神经科学界的观点。我们需要促进这样的公开对话,形成长期合作的机制和氛围,因为这样的对话不仅仅是一件科学的或教育的事情,更是关系到每一个儿童的学习和发展的事情。

参考文献

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