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2016年12月学习资料:“基于脑的教育”理论述评

“基于脑的教育”理论述评

北京师范大学  周加仙

[摘要」文章从“基于脑的教育”概念、理论基础及教学思想等方而对“基于脑的教育”进行评述与剖析,认为该模式对于促进脑科学与教育的连接、将认知心理学的研究成果转化为教育实践、批判工厂式教育模式有一定的作用。但“基于脑的教育”在脑结构研究成果的基础上直接推论出学生的学习行为,或者在对脑科学研究成果不恰当解释的基础上提出课堂教学建议的做法,造成了某些“神经科学谬误”的流传。同时,“基于脑的教育”提出的许多概括性主张还没有得到脑科学的证明。

[关键词」脑科学;认知心理学;“基于脑的教育”教学思想


   “基于脑的教育”是指在20世纪70年代末产生,90年代中期至21世纪初期达到顶峰的一种教育模式。理论研究中著名的研究者有哈特(Leslie A.Hart)、杰森(Eric Jensen)、凯因夫妇(Renate and Ge-offrey Caine)、阔瓦利克(Susan Kovalik)、苏索(DavidA. Sousa)和希尔威斯特(Robert Sylw}ster)等人。“课程开发与督导协会”( ASCD)是倡导基于脑的教育的重要组织,该协会发行的核心期刊《教育领导》在1997年3月,1998年12月及2000年11月,分别以“孩子怎样学习”、“脑是怎样学习的”、“学习科学”为专题,发行“脑与学习”专集,刊登了数十篇相关论文。20世纪90年代以来,仅该组织就发行了十余本基于脑的教育书籍,并在教育界产生了较大的影响。此外,以脑科学与教育研究为主题的研讨会、工作坊此起彼伏,学校中的实践探索也积极展开。一般将基于脑的教育理论研究及美国20世纪90年代基于脑科学的早期儿童教育决策统称为基于脑的教育。在此,木文仅就美国基于脑的教育理论研究进行分析。

一、“基于脑的教育”的概念

基于脑的教育是一种旨在将有关人脑学习的脑科学研究结果引入教育的一种理论与实践,也有人称之为“适于脑的学习”或“基于脑的学习”。20世纪80年代初,哈特首先提出“适于脑的学习”这一术语,他把教育分为“适于脑”和“不适于脑”两类,认为理解两者的区别非常重要。他认为,没有意识到脑如何学习的教学就像是不知道手的形状以及手的活动方式而编织手套。他说:“在我们周围都是适合手的工具、机器和键盘,这些工具根据手来设计。我们往往没有这样去想,因为我们认为,没有人会不知道手的形状而生产人手操作的工具。要求每一只手有8个手指的键盘机器或者乐器会立即招来奚落。然而我们却强迫千百万孩子入学而从来没有认真研究过人脑的性质和形状。”他认为,学校没有效率是因为学校不了解突触与神经递质的化学构成,没有把脑看作是学习的器官,使教学与环境适于脑的结构。凯因夫妇和杰森都认为,基于脑的学习是指承认脑有意义学习的规律,并根据脑的自然学习规律来组织教学。因此,基于脑的教育是一种基于人脑的结构与功能的教育理论。他们认为,脑是学习的器官,学校是脑学习的场所,只有了解脑的学习规律,才能开发出适于脑的课程,向学生提供符合脑加工规律的学习机会,设计适于脑的教学环境。

二、“基于脑的教育”的理论基础

(一)脑科学

   基于脑的教育试图将脑科学作为其主要的理论基础。脑科学是研究大脑结构和功能的科学,狭义的脑科学也称为神经科学,主要对神经系统内分子水平、细胞水平、细胞间的变化过程及这些过程在中枢的功能、控制系统内的整合作用进行研究。广义的脑科学从行为学或心理学的角度对大脑的高级功能进行研究,因此包括了认知心理学。认知心理学研究心理过程的全部范围,从感觉到知觉、模式识别、注意、学习、记忆、概念形成、思维、表象、回忆、语言、情绪和发展过程,且贯穿行为的各个领域。基于脑的教育模式试图从广义的脑科学研究中来寻找人脑的自然学习规律,不仅将大脑功能定位、脑可塑性、关键期等神经科学研究引入教育,而且还根据短期记忆和长期记忆的研究,程序记忆、陈述记忆和事件记忆的区别,首因效应和近因效应等认知心理学的研究对学校的教学提出建议。

   (二)进化心理学

   进化心理学从进化论的角度出发,运用进化生物学的资料和方法来探讨人类心理的结构和起源。进化心理学认为,人是由生理和心理两部分构成的有机整体,人的生理和心理机制都应该受进化规律的制约。几百万年的进化在人类的身体和生存策略方面以及人的心理上必然会留卜一些印记,这些印记也就成为探索心理机制的基础。基于脑的教育把课堂中学生的生存需要放在首位,关注学生的生理需要,重视学生在学校的生存状态。他们认为,大脑可以执行多种复杂的思维任务,但是其主要目的是个体和种属的生存,在大脑的发展过程中,提高生存能力的神经特征被保留下来。大脑不停地扫描其周围的环境,确定所获得的信息是否对生存有意义。由此,基于脑的教育认为,大脑这种对意义的搜寻是自动的、生存取向的,是本能的。

   (三)建构主义教育理论

   20世纪80年代末兴起的建构主义教育思潮试图从“新认识论”的视角阐述个人对知识的建构。建构主义教育范式重视知识之间的联系,不仅让学生看到学科内容之间的联系,而且也要发现新知识是如何与已知知识联系起来的。建构主义教育范式提倡在教师指导下的、以学习者为中心的学习,认为学生是信息加工的主体、意义的主动建构者,他们必须根据先前的知识经验来建构意义,而不是外部刺激的被动接受者。建构主义教育范式要求为学生创造有意义的、真实的环境,设计复杂的具有挑战性的问题情景,重视直接经验在学习中的重要性,承认并重视学习者个体的独特性。基于脑的教育吸纳了建构主义的这些主张,并从脑科学的角度进行论证。

   (四)情景认知等理论

   一些认知理论学家提出了情境认知和认知学徒制的概念,这些概念要求学习者在情境中学习,用真实的反馈提供有意义的有挑战性的经验。因为这些经验发生在情境中,学习者更容易建立联系。基于脑的教育也强调真实世界的情境,为学生创建体验丰富、复杂的情境,进而消除学生对失败的恐惧。在这种环境中学习,学生获得的不再是死记硬背的、肤浅的知识,而是深层次的意义和理解,是大脑中发生的生理变化。大脑同时具有社会性,社会关系深刻地影响学习经验,因此基于脑的教育注重建构学习共同体,倡导合作学习。此外,基于脑的教育模式还吸收了加德纳的多元智能理论、学习方式理论以及维果茨基社会建构主义的理论主张。

   从上述分析可以看出,基于脑的教育理论汲取了脑科学、认知科学、生物学、发展心理学、建构主义教育、多元智能理论等多学科的知识,是一种综合性的跨学科的教育理论。

三、基于脑的教学思想

   基于脑的教学思想已经形成了一个庞大的理论体系。这里我们考察基于脑的教育范式中比较有代表性的研究者的思想,以把握基于脑的教学思想的主要内涵。

   (一)教学的目的:意义的建构

   基于脑的教育研究汲取了建构主义的观点,把意义的建构作为教学的目的。他们把意义分为两类:感觉意义和深层意义。感觉意义是人们感知模式或者建立联系时的一种心理状态,它与感觉和顿悟有关,是大脑搜寻模式过程中的核心环节。感觉意义对形成人的洞察力和创造性都非常重要,但是学校往往忽视感觉意义。深层意义包含了脑中的所有本能,是人在社会关系、情感生活及智力等多方面活动的需要,是内在动机的真正来源。只有感觉意义和深层意义聚合起来才会产生真正有意义的知识。

   基于脑的教育认为,意义的产生是以大脑的结构为基础的,大脑不同的部位产生不同的意义,如顶叶产生洞察力与灵感;额叶形成乐观的态度、建构范式、运用情境;枕叶发现范式和空间顺序;颖叶形成关联性、与先前经验的连接;边缘系统感受到意义、满足和愉悦。而关联性、情绪、情境或范式的形成,是这些部位产生意义的重要要素。关联性是指神经元之间产生的大量连接。神经元间的连接越多,牵涉的神经区域越大,新的信息就越牢固地储存于长时记忆中。情绪要素是指强烈的情绪会使脑释放出化学物质,如肾上腺素等,从而使情绪

与意义关联起来。学习者的情绪状态对学习者的注意与记忆等认知功能的发挥具有重要的作用。范式是指若干个元素按照一定的关系集合在一起组成的一种结构,物体、图像、语言、符号等,这些都是客观世界中具有一定结构的各种客体}91。范式赋予信息以情境,以免将信息作为无意义的东西而消除。在意义建构的过程中,最重要的是建立连接(即相关性),并

找到相似的神经元网络(形成范式)。在此基础上,基于脑的教育提出,教师可以运用讨论、做概念图、写日志等多种教学策略将新知识与旧知识关联起来,让学生将正性或负性情绪表达出来,通过拥有适度的新奇感等策略帮助学生进入有益的情绪状态。在课程方而则倡导科际整合和跨学科模式,因为这种模式能够产生更多的关联性和情境。

   由此,在设计基于脑的课程时,首先要根据脑的功能来界定意义,因为信息是储存于神经回路中的,要理解新的信息,脑就要搜寻过去建立的神经网络,以找到适合储存新信息的地方。而决定脑取舍意义的主要因素是输入的信息是否具有可以识别的范式或特征。如果脑可以提取出已经储存了的与新信息相关的信息,那么新的信息就更容易获得意义。其次要将意义与经验连接起来。学生已经拥有与新课题有关的信息并对新的课题进行个性化的处理,才能将新的信息与先前储存的信息联系起来。再次要创造新的经验。神经网络中的大量信息来自具体的经验,而具体的经验可以形成大量的连接。因此,学校与社区中的真实问题具有重要的价值。最后要为学习者创设低威胁、高挑战的环境,学习者只有当沉浸于复杂的体验并积极加工这种体验时才能够建构意义。只有当新信息以个性化的方式与个人的兴趣和需要关联起来,与个人的先前学习与经验联系起来时,新的信息才会对个人具有意义。

   (二)教学的依据:心智剧场

   教学的依据是心智的剧场。心智剧场理论由吉文(Given B. K.)提出,认为心智的剧场由5种学习系统组成,分别是情绪学习系统、社会学习系统、认知学习系统、身体学习系统和反思学习系统。情绪学习系统决定了个体的外显特征,影响人的交往、学习及对环境进行思考的方式。积极的情绪有助于知识和技能的获得,消极的情绪则阻碍人们达到满意的成绩。归属的需要是社会学习系统的最大需要,而学校和课堂文化向学生提供了归属于群体的机会。认知学习系统与学术性学习相关,因而受到最广泛关注。运动、戏剧、舞蹈及音乐表达等都与身体学习系统有关。脑的反思性学习系统是最复杂的学习系统,负责脑和身体的执行功能,如高层次的思维和问题解决。而学生的学习就是这些系统交互作用的心智剧场。


根据心智剧场进行教学要注意以下几点:1)不能同时开启所有的学习系统,要有所侧重,以免造成思维的混乱;2)心智剧场有主次之分。情绪、社会和身体学习系统是最基木的、首要的,这些学习系统的功能决定认知和反思系统的作用。因此在教学中,首先要满足学生的基木需要,学习时才不会受到这些系统的干扰;3)心智剧场理论中,5种自然学习系统对教师和学生的影响都各不相同,这为教学提供了依据(见表1)。心智剧场理论对教师备课、与学生交往、形成学习共同体等都做了具体的思考。因此可以说,吉文的心智剧场理论是借助某些脑科学研究成果对心智加工方式的一种假设。

(三)教学原则与教学设计:大脑学习的自然规律

   教学原则是指教学工作要遵循的基本要求。基于脑的教育研究者提出了不同的教学原则,来设计、指导基于脑的教学。史密尔克斯坦(Rita Smilk-stein)、杰森、苏索等人都分别提出了基于脑的教学原则。其中,凯因夫妇提出的12条“基于脑或心智的学习原则”是引用最广的:1)脑是复杂的适应性系统;2)脑具有社会性;3)对意义的搜寻是与生俱来的;4)对意义的搜寻是通过范式而发生的;5)情绪对于范式的形成是非常关键的;6)每一个大脑同时感知与创造部分与整体;7)学习既包括集中注意,又包括边缘性感知;8)学习总是包括有意识与无意识的过程;9)我们至少有两种组织记忆的方式,即分类记忆和情景记忆;10)学习是发展性的;11)学习因挑战而增强,因威胁而抑制;12)每一个脑的组织方式都是独特的。他们提出这些原则的目的在于“奠定基于脑的学习理论基础……为确定与选择教育计划和方法提供指南。

   在这些原则的基础上,凯因夫妇提出了教学设计的三要素说:1)精心编排的沉浸状态,指教育人员如同编写管弦乐一样,灵巧地创设教学情境,使文本和黑板上的信息与学生的生活联系起来;2)放松警觉这是一种心理状态,让学生放松神经系统,在思维、情绪、生理上感到安全,并具有学习的动机,低威胁、高挑战的氛围有助于放松警觉状态的形成;3)积极加工,这是学习者巩固与内化信息的一种方式,常常是获得理解的惟一途径。根据凯因夫妇的三要素说来设计的教学环境具有整合性、关联性、丰富性和挑战性的特征,其目的是为了创建综合性的意义。而课程的设计采用综合主题课程,设计学生感兴趣的、复杂的、真实的项目以及如“战争与和平”、“秩序与混沌”等这种需要整合多学科内容的大主题。为学生营造放松的心理状态需要有多种策略,如类似孩子的状态、与听古典音乐会的心理状态相似的被动倾听状态、沉思冥想、秩序井然的氛围、支持性的评价等。巩固与内化信息则必须进行多种类型的反思,以达到对深层意义的领悟。

   在课堂教学时间的安排上应该根据首因一近因效应。心理学研究表明,人对于最前面和最后面的学习事件记得最牢,中间的学习事件记忆效果最差。据此,课堂时间可以分为三段:首因时间、低落时间、近因时间,与此相应,在首因时间传授新知,在低落时间巩固练习,在近因时间让学生进行总结归纳。低落时间随课堂教学时间的增长而延长,20分钟的课低落时间为2分钟,40分钟的课为10分钟,80分钟的课为30分钟。因此,对于80分钟的长课时(block scheduling),研究者建议将它分为4个20分钟的阶段以保持学生的兴趣,而教师主导的时间段最好为1- 2个。不同时间段的过渡采用故事、笑话、休息等策略进行。

   (四)课堂管理:文化课堂中的生物脑

   基于脑的教育在课堂管理问题方而,主张将生物科学尤其是神经科学的研究成果引入班级管理的研究视野中,从先大素质、神经系统、激素和神经递质释放水平的正常与非正常波动、应激机制与过程等来研究班级管理中学生和教师的行为、行为不当以及班级管理策略,从而为班级管理研究提供一种崭新的视角。他们认为,这些知识对于听课、讨论及研究学生的行为是有用的,可以使教育人员更好地理解学生的行为,更好地进行课程管理。

   希尔威斯特认为,课堂管理有四个关键要素:能量消耗、文化空间、时间和运动。能量的消耗与课堂管理有着密切的关系。希尔威斯特认为,在课堂中,决定学生消耗能量进行竞争或合作的因素部分地取决于对课堂社会环境的评价,而自我概念(如何对自己定位)或者自尊(重视这个定位的程度)等是有助于驭动情绪的基木能量。神经递质复合胺的波动对于调节人的自尊心以及在社会阶层中的地位发挥着非常重要的作用。高浓度的复合胺与高自尊和

高社会地位有关,而低浓度的复合胺与低自尊和低社会地位有关,因此复合胺的波动是适应性的。在阶层稳定的群体中,底层的那些人(缺乏控制力)比上层的人经历更多的紧张以及与紧张有关的疾病;而在动荡不稳的阶层群体中,那些在上层的人则经历更多的紧张以及与紧张有关的疾病。因此,与社会共同体一样,在课堂中保持稳定是权贵们的利益,而尽可能多扰乱课堂则是处于苦苦追求成功和被尊重地位的被剥夺了权利的学生的利益。学生在课堂中成功的机会越少,课堂就越不稳定。如果在班级中社会阶层两端的人能够和谐共处,就可以创建合作性的课堂精神,帮助全体学生提高自我概念和自尊。由此,基于脑的教育将神经递质复合胺的波动与学校的课堂管理连接起来。

四、对“基于脑的教育”的评价

   从历时性与共时性的视角来分析,基于脑的教育是脑科学与教育研究发展历程中的一个必然过程。它在神经科学、认知心理学、发展心理学、进化心理学和教育学等诸多学科之间搭建了一个沟通对话的平台,也引发了学者们对基于脑的教育中所运用的脑科学研究成果进行思考与讨论,这对澄清研究中的失误、探索脑科学与教育的发展方向发挥了积极的作用。当然,也有它所无法克服的局限性。

   (一)基于脑的教育模式的先进性

   1.在教育研究史上,曾经有很长一段时间,人们将按照医学模式来研究教育的方式标之为“生物决定论”,造成了教育界对生物学研究的抵触态度。而20世纪70年代末以来,基于脑的教育模式将脑科学与教育连接起来的积极努力是一大突破,这对于破除“生物决定论”的禁忌,促使教育者关注脑科学的研究成果起到了积极的作用。基于脑的教育通过书籍、报刊、培训等多种途径,在教育界广泛宣传了神经科学与认知心理学的基木知识,并在教师中形成了关注脑科学研究、思考适于脑的教学的探究氛围。

   2.基于脑的教育促进了认知心理学的研究成果转化为教育实践。基于脑的教育使教师了解了首因效应和近因效应、程序记忆、陈述记忆和事件记忆的区别、先前知识如何影响学习能力等重要论题对学校教育教学的价值,可以说这种将认知科学研究成果与教学实践连接起来的努力是可贵的。基于脑的教育认为,在课堂教学时间的安排上遵循首因效应和近因效应,在教学内容的安排上应依据工作记忆的原理。因为不同的年龄段工作记忆的容量不同,学前儿童可以一次处理两个信息项目;青春期前儿童平均可以处理5个信息项目;青春期少年平均可以处理7个信息项目。因此,教师要根据学生记忆功能的年龄特征来安排信息项目,借助信息组块的策略使更多的信息进入工作记忆。基于脑的教育根据认知心理学提出的这些教学建议具有积极的意义,这也表明,认知心理学的研究可以为教育提供有益的启示。

   3.基于脑的教育倡导以科学的教育模式取代工厂式教育模式。基于脑的教育研究人员认为,人类社会经历了农业社会、工业社会的漫长历史,教育模式是与社会变迁相适应的。在农业社会,教育模式是学徒制,学习的场所是家庭或所生活的集体,学习的方式是从直接经验中学习。与工业时代相适应的“工厂式教育模式”的主要特征则是专家创造知识,教师传

递知识,学生储存知识。但是,人类社会在迈进信息时代之初,与信息社会相应的教育模式还没有诞生。伴随人类走进信息时代的脑科学研究正取得突飞猛进的发展,这为教育人员了解脑的结构、功能和学习方式提供了有利条件。建立在脑科学研究基础上的新型科学教育模式,不但能够促进信息社会的发展,同时也让人们为达到信息社会的要求做好准备。基于脑的教育研究者这种从神经科学研究中寻找教育的科学规律,并将它看作是克服工厂式教育模式弊端的最佳武器的观点具有鲜明的时代特征与进步意义。

   (二)基于脑的教育模式的局限性

   1.基于脑的教育造成了一些“神经科学谬误”的流传。基于脑的教育运用了脑可塑性等比较可靠的研究成果,但是也将一些陈旧的脑科学研究成果引入教育,如麦克连1969年提出的“三脑说”在脑科学领域并没有被普遍接受,但是却作为基于脑的教育的理论基础。基于脑的教育在脑结构研究成果的基础上直接推论出学生的学习行为,或者在对脑科学研究成果不恰当解释的基础上提出课堂教学建议的一些做法,引发了教育界关于左右脑教育、关键期、大脑10%论断、丰富环境、莫扎特效应等“神经科学谬误”的流传,受到了学术界的猛烈抨击。

   2.基于脑的教育各有不同的主张,但是其中有两点比较一致:其一,即提出所谓神经科学支持的概括性原则;其二,根据这些原则来提出具体的教育方法或指导教育实践。基于脑的教育概括了一些非常宽泛的、简化了的与脑有关的教育主张或教育原则,但是这些原则既没有得到具体的脑科学研究成果的证实,也无法通过实证研究来验证其有效性,因此它们对教育实践的意义是模糊的,或者错误的。但是,这些概括性的、宽泛性的主张可以将多种教育实践纳入其范畴,因而对一些教育工作者很具有吸引力。例如,上述基于脑的教学原则中,“每一个大脑同时感知与创造部分与整体”这一条原则是正确的,但是它与脑科学研究没有关系,也不能为教育实践提供直接的有价值的启示。而基于脑的教育根据这条原则作出了不正确的推论,认为整体语言教学法和合作学习是有脑科学依据的,因为这些教育方法鼓励学生同时思考部分与整体。

综上所述,基于脑的教育作为一种模式也将而临其他教育模式的命运,退出其在脑科学与教育研究中的主流地位,但是脑科学与教育的连接必将更加科学、理性,亦将更加牢固。在国际社会对脑科学与教育研究的热情高涨,而基于脑的教育理论与实践研究中良荞并存的形势下,当务之急是对教育者进行培训,使教育者具有批判性思维能力,并能够分辨错误的与正确的脑科学研究成果。

(选自《外国教育研究》2007年第2期)

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