腦科學將如何顛覆學習領域

科學發展至今，對於人腦我們依然知之甚少。億萬年前，當人類始祖在懵懂愚昧中靈智乍現，彷徨探索中第一次思考「為什麼」時，他們對自己、對世界、對萬物的不解和疑惑，不僅出自靈智，也出自情感。而這些，都源於人腦。教育，實質上就是在建構人的大腦。

腦科學與學習評價的變革

科學的評價是指導一切學習活動的出發點和落腳點。對應著學習目標的變革，學習評價也必然產生全面深刻的變革，體現在評價的內容、方式和使用上。在評價內容上，目前學校還主要是以知識掌握為目標，普遍缺少對學習能力、知識獲取過程和效率的系統評價。在招生環節，雖然能力測試特別是智商測試越來越普遍，但卻面臨著測式的理論基礎落後、題目形式傳統、測評對象有限、測評實施困難、常模更新滯後、難以重複施測等局限。這就迫切需要發展以大腦功能網路和能力模塊為基礎的測評系統。以注意力為例，注意力是學習的關鍵基礎能力，包括不同維度，如注意的選擇、分配和廣度，分別對應人腦前額葉和頂葉的不同區域，測試需設計不同的任務。語文學習的基礎能力，如字元識別、形音聯繫、加工速度、閱讀理解等，也對應不同的腦區域。閱讀困難可能是其中某個或多個系統存在功能缺陷的結果。因此，只有對基礎學科的關鍵能力進行準確測試，才能找出學習問題背後的真原因。

在評價方式上，應結合新興技術手段採用基於任務的測評方式。隨著大腦測量科技的發展，一些可穿戴腦設備的快速普及和測量精度的提升，已可實現對個體學習狀態、過程、注意力和情緒等的測量。對於特殊個體，更專業的大腦結構和功能測量、基因測試、基因表達測試等，可以與行為數據一起，實現對個體學習能力的更精準表徵，以及對學習困難的更準確診斷。

最後，在評價的實施和使用上，需要把評價深入到學習的每個環節，實現測評的常態化和過程化。在減小測評誤差，提高測評精度同時，也有助於建立個體的成長性檔案。此外應強化測評的診斷功能，強化成長性評價，通過全面診斷找出學習困難背後的真原因，進行有針對性的訓練，指導學習力的培養。

腦科學與學習內容的變革

當下學校教育還是以知識傳授為主，一些教學理念先進，資源相對充足的學校還開展各種豐富的課程，實行選班走班學習。這些課程開設的重要動機一是為因材施教，二也是為提升學生綜合素質。而這是基於「日常的教學能夠有效培養學生的學習能力」這一假設。

雖然核心素養的提出，把提升學習能力作為一個重要的培養目標，但幾乎很少有學校開設學習能力的課程。有針對性的學習能力培養是否可以提升學習力？以打籃球為例，籃球運動員的訓練一般包含球場上的實戰對抗和健身房的力量訓練。後一種訓練是更基礎、更個性化的，卻相當關鍵。如果肌肉力量不足，技術動作會變形，還容易受傷。大腦學習也如此，需要針對性的、分解了的基礎能力訓練，才能保證我們的有效學習。以閱讀障礙為例，如果負責形音聯繫的腦區功能不足，無論多少閱讀量，可能都難以提升該部分的能力，而可能只是強化了前額葉的補償機制。基於此原理，很多機構開發專門的形音聯繫訓練任務。比如基於Fastforword的數據，學校教育能把閱讀能力提高6分左右，而專門訓練能提高20分。類似結果在數學學習以及注意力困難干預中也有報道。還有研究發現，對兒童進行工作記憶等執行功能的訓練也能提升學業表現，改善行為問題。

若以腦的學習能力為導向，課程設置或應有較大變化。如對於學習能力，包括注意力、 記憶力、思維力、反應力和自控力的培養；對於學科基礎能力，包括數學中的數量加工、空間幾何能力等，語文中的形音聯繫、語音語素意識等的培養；對於積極情緒和動機，包括成長性思維、習慣養成、決策能力、情緒調節能力等的培養。諸如此類都可以開發專門課程和訓練任務來培養。再如體育鍛煉特別是有氧鍛煉，不僅有助於身體發育和健康，對大腦的發育、學習和記憶也價值非凡，在課程開發上也很必要。

此外，更需要將腦科學的理念方法融入到學科教育的方方面面，在充分的教育實踐基礎上指導課程設置和教學方式。最後，這樣的課程一定是個性化的，因人而異，因材施教。從這個意義上講，建立個體學習過程和能力發展大數據，對教學的科學決策至關重要。

腦科學與學習方式的變革

圖片來源：教育家

腦科學同時對基本的學習規律和不同類型學習的特殊規律給出了指導。

第一個要遵循的就是大腦發育規律。出生後，人腦依次發展的區域分別是感知覺皮層、運動皮層、顳葉，最後是前額葉，其中外側前額葉發展先於內側前額葉。學習的設計就應基於這個腦發育規律，而不應超前或者延遲學習的窗口。比如，0-3歲是早期語言爆發期，此時是聽覺感知能力發展的關鍵時機，但提前識字、背外語單詞等都沒有遵遁這一規律。小學階段是基礎認知能力發展的重要時期，但有些家長只想著如何超前或額外學習。中學階段（青春期）則是情緒動機和決策能力發展的關鍵期，可這一點卻沒有得到充分科學地關注。

第二要遵循大腦分工規律。大腦中有多種不同學習系統：如知識學習系統，又稱陳述性記憶，可快速獲得，也容易遺忘 ；又如一種技能性系統，是程序性記憶，習得雖慢但可長期保存。二者具有不同的大腦神經基礎。不同內容的學習對應不同學習方式，但我們在實踐中往往犯錯。比如語法本是技能訓練，我們卻把它當成一種知識來考察。結果是語法題都答對了，而一開口說話就犯錯。類似的，能力培養是一個慢過程，但產品為導向的學習（模仿和識記）是一個相對較快的過程。現在的STEM教育過多以產品為導向，並沒有真正培養創新和問題解決能力。我們的學科教育致力獲取正確答案，而忽視了知識產生過程的再現。實際上，創新性思維能力、問題解決能力、社會適應能力以及領導力等的培養都需基於科學的大腦分工規律。

第三要遵循學習和記憶的基本規律。人腦記憶有很多重要的，有時甚至違背直覺的規律。比如，在有效學習中，大腦會呈現一種特定的神經活動模式。如果你產生了這個模式，學習效果就好；而即使你沒在學習，若通過其他手段實現此種模式，也能夠實現鞏固記憶的效果。死記硬背、不注意休息和鍛煉，實際達不到有效學習的目的。另據研究顯示，分散的學習、以測代練和變化學習等都有助於學習的長期保持和遷移，但我們直覺會認為這樣的學習沒有效果。這要求我們在加大對有效學習規律研究的同時，還需加強對學生學習方法的指導。

第四要依據情緒和動機的工作規律，注重持久強大動機的培養。當下教學過度依賴外在動機，依賴大腦意志力作為學習動力。但人的意志力是有限的，也是容易消耗的，對於發展階段的兒童尤其是挑戰。相反，學生對所學內容的內在興趣才是更強的學習動力，需要挖掘。同時習慣也是一個非常強大和穩定的動力系統，對其值得強化認識研究，發展科學的習慣養成方式 。

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