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脑科学与教育 解建团 y 6 1 0 2 3 7 摘要：现阶段的教育仍处于前科学阶段，其理论基础仍主要是心理学、哲学和 社会学等。二十世纪初兴起的行为主义学习理论早已被认知学习理论所取代，但 是认知学习理论并没有系统地改变教育实践，教育者需要对其理论提供一个科学 的基础。在最近几年里，许多脑科学研究已为许多教育问题提供了科学的解释， 也为发展与脑适合的课程提出了挑战。教育者正面临一个脑知识飞速发展的时期， 并且这些信息将深刻地影响教育理论和实践。然而由于脑科学与教育之间的沟通 很少，而且对于脑科学在教育中的应用也未取得一致意见，所以目前脑科学在教 育中的应用很少。为使脑研究在教育中得到充分应用，在脑科学和教育之间进行 沟通是很有必要的。本文就脑科学为教育提供一个坚实的理论基础的可能性，以 及这两个研究领域之间的沟通进行尝试。 首先总结了脑科学研究在教育研究中的应用历程及研究现状，指出脑研究在 教育中的应用经历了三个阶段，这些阶段的研究在思想和方法上存在着一定的误 区。本文通过对原始文献和第一手资料的文献研究，以整体、系统的观点论述了 脑科学在教育中的应用，从脑科学角度对教育问题进行了探讨。首先指出，脑的 进化观点支持教育理论中的建构主义。脑研究已经表明，脑的生长和发育是渐成 的。人类后天的经验和学习可极大地影响大脑皮层神经网络的复杂结构和突触连 接模式。基因间接地支配个体的发育过程，后天环境中的个体独特的经历决定了 发育的方向。这与建构主义的观点相符合：知识是学习者积极建构的，建构是通 过新旧经验的互动实现的，认知的功能是适应。其次作者提出，脑的发育关键期 与学习关键期并不总是一致。脑在发育的特定时期必须习得某些类型的经验，脑 的发育过程中存在许多不同的这种关键( 或敏感) 期。但是这种发育的关键期应 用到学习理论中时，存在很多误解。通过讨论目前对学习关键期的研究情况，探 讨了关键期对教育实践的指导意义。再次，作者认为脑高级功能的模块性支持全 脑教学。脑按照一个由大量联结在一起的模块元件组成的分布式系统排列，以模 块的形式产生并感知信息，并总是寻求将新信息置于已存在的神经网络中。对教 育的启示是，孤立的信息很难对学习者产生意义，只有真实情境中的学习才可产 生更好的学习。最后指出，对情感的脑机制研究对教育影响深远。脑研究已清楚 地表明，压力过大的环境抑制学习，舒适的、挑战性的气氛有助于学习。脑的情 感部分与学习的相关性需要教育者阐明情感影响学习的机制。通过揭示情感的脑 结构基础，文章阐述了情感研究对教育的启示。 文章还指出了目前教育应用中对有关脑科学概念的误解。指出脑研究普遍使 用还原法把大脑分解成各级亚层次结构，在器官、细胞、生物大分子等水平探讨 大脑的高级功能。而事实上大脑是一个复杂的多元系统，还原式的研究必然丢失 大脑的许多功能，从而使认识在一定程度上陷入了唯心主义的不可知论或机械论 的诠释误区。以系统论和整体观为指导，辩证地分析了教育理论中值得探讨的有 关脑科学的观点。 在上述基础上本文探讨了脑研究在教育实践中的应用。分为四个部分：( 1 ) 课程单元的结构，( 2 ) 学习的物质环境，( 3 ) 学习的社会和情感环境，( 4 ) 教学 策略，分别进行探讨。 结论部分指出脑研究为教育理论和实践提供了一个坚实的科学基础，脑科学 的研究成果在教育领域中的合理解释与谨慎应用将成为理解学习和改革传统教学 的重要依据。 本文的创新之处在于：从脑科学角度对教育问题和教育理论进行理解，从宏 观层面上分析了脑的进化、脑的发育、脑功能的模块性和脑的情感机制对教育的 意义，同时修正了目前教育理论中的脑科学应用误区，并对脑科学研究在教育实 践中的应用进行了尝试。 关键词：脑科学教育进化建构主义关键期模块情感 i i b r a i ns c i e n c ea n de d u c a t i o n x i ej i a n t u a n a b s t r a c t ：e d u c a t i o nt o d a yi sap r e - s c i e n t i f i cd i s c i p l i n e ，r e l i a n tu p o np s y c h o l o g y ( p h i l o s o p h y ，s o c i o l o g ye t c ) f o r i t st h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n a l t h o u g hb e h a v i o r i s m d o m i n a t e de d u c a t i o nf o ral o n gt i m e ，a l lu n d e r s t a n d i n go fc o g n i t i v ep s y c h o l o g yh a s b e g u n t o s i g n i f i c a n t l yi m p a c t t h ee d u c a t i o n a l c o m m u n i t y b u t t h e c o g n i t i v e p s y c h o l o g yh a v e n tr a d i c a l l yc h a n g e dt h ee d u c a t i o np r a c t i c e e d u c a t o r sn e e das t r o n g t h e o r e t i c a lb a s ef o rw h a tt h e yd ot og u a r a n t e et h a ta a p p r o a c h t ot e a c h i n gi sa p p r o p r i a t e d u r i n gt h em o s tr e c e n td e c a d e s ，m u c hr e s e a r c hc o n d u c t e do nt h eb r a i nh a sp r o v i d e s s c i e n t i f i ce x p l a n a t i o n sf o rm a n y e x i s t i n gc l a s s r o o mp r a c t i c e s ，o f f e r sn e wc h a l l e n g e st o d e v e l o pb r a i n f r i e n d l yc u r r i c u l a e d u c a t o r sa r en o wc o n f r o n t i n ga ne x p l o s i o no f n e w i n f o r m a t i o na b o u tt h ew o r k i n g so fo u rb r a i nt h a tw i l lp r o f o u n d l ya f f e c te d u c a t i o n a l p o l i c y a n d p r a c t i c e b u td u et ot h ef a c tt h a tt h e r eh a v eh i s t o r i c a l l yb e e nf e wd i r e c tc o n t a c t sb e t w e e n b r a i nr e s e a r c ha n de d u c a t i o n ，a n dt h e r ei sn ow i d e s p r e a dc o n s e n s u so nt h ep o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o fb r a i nr e s e a r c ht o e d u c a t i o n ，t h en u m b e ro fd i s c o v e r i e sf r o mb r a i n r e s e a r c ht h a th a v eb e e ne x p l o i t e db ye d u c a t i o ni ss t i l ls l i m t or e a l i z ei t sf u l lp o t e n t i a l i n e d u c a t i o n ，m e a n i n g f u lc o l l a b o r a t i o n sb e t w e e nb r a i nr e s e a r c ha n de d u c a t i o na r e e s s e n t i a l t h i sa r t i c l et r i e st oe x p l o r et h ep o s s i b i l i t yt h a tb r a i nr e s e a r c hm i g h to f f e ra s o u n d e rb a s i sf o re d u c a t i o na n dc r e a t em o r e b r i d g e sb e t w e e nt h e t w or e s e a r c h c o m m u n i t i e s i n t r o d u c t i o n ，b a s e d 0 n a n a l y z i n g t h el i m i to f p s y c h o l o g y - b e h a v i o r i s m a n d c o g n i t i v el e a r n i n gt h e o r y , p o i n t so u tt h a te d u c a t o r sn e e dt ok n o wa b o u tt h ek n o w l e d g e o f h u m a nb r a l n t h ef i r s tp a r tm a k e sab r i e fr e v i e wt h eh i s t o r yo f b r a i nr e s e a r c h s a p p l i c a t i o ni n e d u c a t i o na n da n a l y s e st h ec u r r e n ts i t u a t i o n t h e r ea r et h r e e p h a s e s ，w h i c ha l lh a v e l i m i t s t h es e c o n dp a r tm a k e sa t h o r o u g ha n a l y s i so nf o u re s s e n t i a lq u e s t i o n s ：h o wt h e p l a s t i cb r a i n ，a n dt h eb r a i n sc r i t i c a ld e v e l o p m e n t , a n dt h em o d u l a rb r a i n ，a t l dt h e e m o t i o n a lb r a i n ，a r ec h a l l e n g i n gb a s i ca s s u m p t i o n sa b o u t t r a d i t i o n a le d u c a t i o n t h e s e b r a i nt h e o r i e s m e e t i n g e d u c a t i o na r ef o u n d b e l o w t h ee e o t v e db r a i nn n d i i l c o n s t r u c l i v i s m b r a i nr e s e a r c ha l r e a d ys u g g e s t st h a tb r a i ng r o w t ha n dd e v e l o p m e n t a r e e p i g e n e t i c w h i l e b r a i n d e v e l o p m e n t i s o b v i o u s l y am a t t e ro fg e n e t i c s ，i ti sn o t r e d u c i b l et og e n e t i c sa l o n e g e n e sc o n t r o lt h ew h o l eb u s i n e s si n d i r e c t l y ，b u tt h eb r a i n s f a t ei sd e t e r m i n e db ye p i g e n e t i ce v e n t st h a td e p e n do nd e v e l o p m e n t a lh i s t o r i e su n i q u e t oi n d i v i d u a le x p e r i e n c e s ，t h e s ef a c t sa p p e a rt ob e a ro u te a c hl e a r n e r sa c t i v el e a r n i n g ， t h ev a t l 2 eo fc o n s t r u c t i v i s t a p p r o a c h t of o s t e r m e a n i n g f u l c o n n e c t i o n sw i t h p r i o r u n d e r s t a n d i n g ( b ) o p p o r t u n i t i e sf o rl e a r n i n g b r a i nd e v e l o p m e n t i sar e m a r k a b l e p r o c e s s p r o g e m t o rc e l l s a r eb o r n ，d i f f e r e n t i a t e ，a n d m i g r a t et ot h e i rf i n a ll o c a t i o n s a x o n sa n dd e n d r i t e sb r a n c ha n df o r ms y n a p t i cc o n n e c t i o n sw i t h i nm o s tr e g i o n s t h i s p r o c e s s r e s u l t si nd i f f e r e n tc r i t i c a la n ds e n s i t i v e p e r i o d so fb r a i nd e v e l o p m e n t a p o p u l a rb u tp r o b l e m a t i ci d e af o u n di n t h eb r a i n b a s e dl i t e r a t u r ei st h a td a r i n gt h e s e p e r i o d sc h i l d r e nl e a r nf a s t e r ，e a s i e r ，a n d 、i l hm o r em e a n i n gt h a na ta n yo t h e rt i m ei n t h e i rl i v e s m a n yc l a i m sf o u n di nt h ee m e r g i n gb r a i na n de d u c a t i o nl i t e r a t u r ea r e v a g u e ， m e t a p h o r i c a l ，o rb a s e d o i lm i s e o n c e p t i o i l s t h i sp a r ti n t e n d st oa d d r e s sw h a tw e r e a l l y d ok n o wa b o u tt h ec r i t i c a lp e r i o d ，a n dw h a tt h a ti nt u r nt e l l su sa b o u te d u c m i o n p r a c t i c e f c ) t h em o d u l a rb r a i nm e e t se d u c a t i o n t h eb r a i ni sa r r a n g e da c c o r d i n gt oad i s t r i b u t e d s y s t e mc o m p o s e do fl a r g en u m b e r so f m o d u l a re l e m e n t sl i n k e dt o g e t h e r t h e nt h eb r a i n i s d e s i g n e dt op e r c e i v ea n dg e n e r a t ep a t t e r n sa n di sc o n s t a n t l ys e e k i n gt op l a c en e w i n f o r m a t i o ni n t oe x i s t i n gn e u r o l o g i c a ln e t w o r k s t h es e a r c hf o rm e a n i n gi sb a s i ct ot h e h u m a nb r a i na n dt a k e s p l a c eb yp a t t e r n i n g l e a r n i n g i se n h a n c e d b ym e a n i n g f u l c h a l l e n g e s i s o l a t e dp i e c e so fi n f o r m a t i o nu n r e l a t e dt ow h a tm a k e ss e n s et oas t u d e n ti s r e s i s t e db yt h eb r a i n u n d e r s t a n d i n ga n d m e m o r y a r ee n h a n c e dw h e nf a c t sa n ds k i l l sa r e e m b e d d e di nn a t u r a l ，r e a lw o r l d ( d ) e m o t i o na n d e d u c a t i o n r e s e a r c ho nt h eb r a i nh a s c l e a r l yd e m o n s t r a t e dt h a th i g hl e v e l so fs t r e s s ，o rap e r c e i v e dt h r e a tb yt h el e a r n e r ， i n h i b i t s l e a r n i n g w h i l e c o m f o r t a b l ea n d c h a l l e n g i n ga t m o s p h e r e s e n c o u r a g e r e s p o n s e si ns t u d e n t st h a th e l pt h e ml e a r n 硼1 eb r a i n se m o t i o n a lc e n t e ri st i e dt oi t s a b i l i t yt ol e a r n l e a r n i n ge m o t i o n sm u s tb er e c o g n i z e da n dt h e i ri m p o r t a n c ef o r l e a r n i n g a c c e p t e d t h i sp a r to ft h ep a p e rd e s c r i b e sh o wt h ee m o t i o n a ls y s t e mi sl o c a t e di n 吐l e b r a i n ，a n df o l l o w e db yt h ep o t e n t i a lc l a s s r o o m a p p l i c a t i o n si ne d u c a t i o n t h et h i r dp a r tp o i n t st h a tb r a i nr e s e a r c ho n l ys t a r t st of i n d a p p l i c a t i o ni ne d u c a t i o n e d u c a t o r sm u s tn o t i c et h a tr e d u c t i o n i s mi s u n i v e r s a l l yu s e dw h e np e o p l er e s e a r c ht h e b r a i n sh i g hf u n c t i o n s t h er e d u c t i v er e s e a r c hh a v el o s tm a n y h i g hf u n c t i o n s ，a n dt h e n t h e c o g n i t i o nt e n d st og e ti n t ot h ea g n o s t i c i s mo rm e c h a n i s mo f i d e a l i s mi ns o m ed e 2 r e e a f f e c t e db yt h ei n a c c u r a t eh e m a e n e u t i c ，e d u c a t o r sa r ep r o n et om a k es o m em i s t a k e s w h e nt h e ya p p l yt h e s e sc o n c l u s i o nt os u p p o r tt h e i re d u c a t i o n a lt h e o r y e d u c a t o r sw h o e x p l o r et h el i n kb e t w e e n b r a i ns c i e n c ea n d t e a c h i n ga n dl e a r n i n gm u s tb ec a u t i o u sa n d p r u d e n ti nh o wt h e yi n t e r p r e t ，a n du l t i m a t e l yu s e ，r e s e a r c h t h i sp a r ta l s oa n a l y s e ss o m e o f t h e s em i s u n d e r s t a n d i n gd i a l e c t i c a l l yf o r mt h es y s t e m a t i ca n dh o l i s mv i e w a tt h ef o u r t h p a r t ，t h i s a r t i c l ed i s c u s s e st h e i m p a c t i o n s o fb r a i nr e s e a r c hi n e d u c a t i o n p r a c t i c e t h i sp a r tf o c u so ns e v e r a la r e a s ：( 1 ) t h es t r u c t u r eo f t h el e s s o n s u n i t s ， ( 2 ) t h ep h y s i c a le n v i r o n m e n tf o rl e a r n i n g ，( 3 ) t h es o c i a l e m o t i o n a le n v i r o n m e n tf o r l e a r n i n g ，a n d ( 4 ) t h et y p e so f t e a c h i n gs t r a t e g i e s i nt h ec o n c l u s i o np a r t ，t h i sp a p e rs h o w st h a tt h ee m e r g i n gr e s e a r c ho nt h eb r a i n p r o v i d ea s o l i ds c i e n t i f i cb a s i sf o ro u r p r a c t i c eo f e d u c a t i o n k e y w o r d s ：b r a i n s c i e n c e ，e d u c a t i o n ，e v o l u t i o n ，c o n s t r u c t i v i s m ， c r i t i c a lt i m e ，m o d u l a r , e m o t i o n v 导言脑科学研究对教育研究的重要性 要提高教育质量，重点是教育思想的转变与方法的改革，而好的方法来源于 对教育和学习深层次上规律性的认识和应用。以往对教育和学习规律方面的研究， 多是以教育哲学和教育心理学为重点。二十世纪初以动物行为研究建模的行为主 义“刺激反应”学习理论，把学习的概念定义为在刺激和反应间建立联结的 过程，把学习简化成一种源自鸽子和老鼠的心理实验模式，严重脱离了教育的课 堂实践。在二十世纪七八十年代，认知心理学建议对这些学习过程作内在的、心 智上的解释。但遗憾的是，这样的解释并未系统地改变教育实践。对学习过程更 为复杂的表征并没有能够为教育过程的变革提供足够的推动力，所以认知革命还 不够彻底。 不可忽视的是，任何一种教育方式都必须通过人脑的活动才能实现，不论是 学校教育或家庭教育，我们的教育对象都是活生生的人。著名科学家钱学森认为， “教育工作的最终机理在于人脑的思想过程。”因此，充分利用脑活动规律或脑科 学知识来提高教育效果是必要的。这个简单的事实却由于技术上的限制和理论上 的隔阂为教育研究者和实践者所忽视：太多的教育理论和与教育相关的理论以及 教育实践视学生的学习内在过程于不顾，而将太多的精力投入于试图将“客观的”、 “现存的”知识以适合传播、传递的方式输入到学生的头脑中。下面是教育者应 该重视脑研究的理由： 首先，尽管许多教育者可能正在使用脑科学所支持的教学方法，他们却很可 能将其原理归结于他们的教学经验，而不明白这些教学策略为什么是有效的。实 际上教育者们现在不必再简单地依赖于直觉和经验，他们可以从脑科学研究中寻 求其长期使用的有效教学理论的生物学支持。 其次，由于脑科学研究得出大量关于注意、记忆和学习的知识，只有教育者 熟悉脑如何发育、如何学习和组织自身，这些信息才有意义。由此才能作出指导 实践的更好的决策。 最后，由于关于脑的知识正逐渐增多，教育者需要理解脑学习的主要基本原 理，以便区分以脑研究为基础的实践和不能被脑科学证实的实践。 d a v i ch j o n a s s e n s u a s a nml a n d ( 2 0 0 0 ) t h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n so f l e a r n i n ge n v i r o n m e n t sl a w r e n c e e r l b a u m a s s o c i a t e s ，i n c ，p 2 4 w o l f e , p ( 1 9 9 8 ) r e v i s i t i n ge f f e c t i v et e a c h i n g ，e d u c a t i o n a ll e a d e r s h i p , 5 6 ( 3 ) 6 1 6 4 s o u s a ，da ( 1 9 9 8 ，d e c e m b e r1 6 ) i st h ef u s sa b o u tb r a i nr e s e a r c h j u s t i f i e d ? e l e c t r o n i cv e r s i o n e d u c f l mw e e a 3 5 ，5 2 b r u e gjt ( 1 9 9 9 ) i ns e a r c ho f b r a i n - b a s e de d u c a t i o n p h id e l t a k a p p a n ，8 0 ( 9 ) 6 4 9 6 5 7 可以说，过去由于受自然科学条件的限制，对学习内部机制的不明确，导致 唯物主义者可供自己支配的材料很少，难免会产生这样那样的片面性：唯心论者 由于没有严酷的事实约束，有可能放任自己的理性纵情玄思。而当代脑科学的发 展，使我们对许多旧的理论争论形成了一些新的看法，或者提供了一些新的论据， 从而更好地指导教育实践。 一个实践例子是“快速说单词”：一个基于特殊类型的学习困难的项目研究。 这一研究建立于两个基础之上：对脑的可塑性的研究，以及一些儿童在听音素时 很困难( 尤其是在连贯性上) 是因为他们的脑处理口头语言时不够快的研究发现。 。例如，如果他们不能听出b 和“p ”，他们就不能对音素进行注意，而这是阅 读专家认为学习阅读时必备的。这个项目由计算机游戏组成，首先教学生区分相 似的声音，使用人为变慢的语音，接着逐渐加快他们的认知速度，并在每天使用 这个游戏几个小时。结果是，许多儿童在四到六周内取得的进步相当于治疗专家 大约两年的工作效果。 “快速说单词”是一个很好的例子，因为它是建立在对阅读和学习困难学生 的问题的了解之上。没有这种知识以及计算机游戏设计等其他知识，这种方法是 不会如此有效的。像这样来自于使用符合脑学习的方法的成功教学案例说明，脑 科学的研究成果在教育领域中的合理解释与谨慎应用将成为理解学习和改革传统 教学的重要依据。教育者不能对引起课堂中如此一股热情的研究视而不见，了解 这种文化是很有必要的。本文将就脑科学在教育研究中的应用历程、脑科学对教 育的启示以及其实践应用逐一论述说明。 b e v e r l y 皇w r 蛳e t a l , “d e f t c i t z n a u d i t o r y t e m p o r a l a n ds p e c t r a j r e s o l u t i o n i nl a n g u a g e - l m p a i r c d c h i l d r e n ，”n a t u r e ，8m a y1 9 9 7 1 7 6 7 8 第一节脑科学在教育中的应用历程 一、对心理过程的定位 人类对脑的认识经历了一个漫长的时期。古希腊人将心理过程定位于心或肺， “心生活在对流的血液供流里面，心正是人们所谓思想力的所在地”。亚里士多 德也把心脏视为心理活动的场所。他认为心理活动是与血液和体温联系的。心脏 是血管系统与体温的中心；一个人流血过多，就失去知觉；脑只是使血液冷却的 器官，因此，心理的器官是心脏而不是脑。但早在公元前5 世纪，毕达哥拉斯就 把灵魂分为三部分：理性、智慧与情欲。动物只有情欲与智慧，人才有从情欲、 智慧到理性三者。在他看来，情欲在心，智慧和理性在脑，他可算是西方最早的 主脑派。脑是思维的器官在古代医学家中得到了继承和发扬。希波克拉底写道：“有 人说，心是人们进行思考的器官，心感到痛苦和忧虑。但是这并非如此对于 意识来说，脑是信使我断言脑是意识的译员。”。古罗马医学家盖伦认为，脑 是理性灵魂的器官，感觉、记忆、思维、想象、判断等都是脑的功能。这些认识 都有其合理的成份，但是由于当时科学发展水平的限制以及亚里士多德的巨大影 响，这一认识没有得到公认。 主张心是思维的器官，在我国典籍中也早有记载。“心也者，智之舍也。”( 管 子心术上) 孟子曾明确提出，“心之官则思，思则得之，不思则不得也，此天 之所与我者。”( 孟子告子上) 苟予也认为，“心居中虚，以治五官。”( 苟子正 名) 在中国历史上，主张脑是思维的器官要相对较晚。正式提出脑是精神的活动 场所的是明朝的李时珍。他提到“脑是元神之府”。直到王清任时才明确指出：“灵 机记性不在心在脑。”( 医林改错) 自盖伦之后的1 5 0 0 年里，人们对脑的研究主要采用哲学思辨的方法，影响最 大的是法国哲学家笛卡尔创立的神经反射论。笛卡尔认为，人只有在神经系统的 参与下，才能实现对外界刺激的应答反应。也就是说，思维是外界事物在人脑中 的反映。但笛卡尔没有考虑思维形成的物质基础问题，因此人们只能从笛卡尔那 里学到思维与其物质基础的二元对立。可以说，这个时期人们对脑的认识仍然鲜 有成就。 直到1 9 世纪颅相学的出现，人们才逐步认识到心理不再是跟心和肺等器官联 系着的现象了，而是与脑紧密联系着的。颅相学是一种有关颅骨外形特征与行为 古希腊罗马哲学北大哲学系外国哲学史教研室编译，三联书店出版，1 9 5 7 年，第9 0 页。 同上，第3 5 3 6 页。 相关的学说，它是神经解剖学家根据大量临床观察到的事实，把颅骨分成2 7 3 5 个功能区并把它们绘制成图谱，以此判断人的智力和道德品质。虽然颅相学本身 由于其神秘性从未被科学界所承认，但是它肯定了心理现象是与脑联系着的功能， 推动了大脑皮层功能定位说的研究，对科学思想起了促进作用。 始于1 8 6 1 年法国医生布洛卡的脑功能定位说则是科学实证主义对哲学思辨 的一次挑战。布洛卡通过对一例失语病人大脑尸体的解剖，证实了大脑皮层语言 区的存在。加拿大神经外科专家潘菲尔德通过2 0 多年的研究，获得了大量的系统 而准确的关于大脑皮层功能定位的材料，最终确立了脑功能定位说，馒人们对脑 的认识更加纵深化、精确化。 二、脑科学在教育中的应用历程 现代脑科学正逐渐成为教育理论的重要理论基石，然而脑科学在教育中的应 用却经历了个漫长的时期。 达尔文的生物学演化观点提出种族间心智的特质是个连续的向度，就如外表 上的特质是个连续的向度一样，所以在二十世纪初期巴甫洛夫和桑代克受到达尔 文认为人类的心智能力是由低等动物演化而来的激励，发展出动物的模式来研究 学习。巴甫洛夫创立高级神经活动的条件反射学说，认为人的心理和精神、一切 智力行为和随意运动，都是机体通过中枢神经系统对作用于感受器官的外界刺激 发生规律性反应，是在非条件反射基础上所形成的条件反射。经典条件反射学习 理论使用条件反射作为科学实验方法，并由此而建立一些基本学习法则，对人类 某些基本学习现象的解释，留下相当程度的影响。桑代克根据动物行为实验研究， 将学习历程解释为刺激与反应之间新关系的建立，被后人称之为联结主义。斯金 纳参照桑代克的试误学习原理及效果律等法则，建立了操作条件反射学习理论， 认为学习行为的后效强化是行为习得的关键，学习受外在因素的控制，决定于其 本身对环境适应的结果，并据此发明了“教学机器”，设计出“程序教学”。二次 世界大战以后的学校教育在很多方面都采用了斯金纳的学习理论和方法，比如布 鲁姆的掌握学习和凯勒的个人系统教学法就是建立在操作式条件反射原理上的。 虽然行为主义极力想科学化，但是它仍受限于它的方法学及其所自订的范围， 因为它想模仿自然科学，仅研究可以观察得到的刺激和反应。行为主义放弃了许 多有趣的心智处理历程的重要问题，尤其是他们完全忽略格式塔学派、脑科学、 心理分析学上的证据，甚至忽略普通常识，因为这些都t f f t 艨r j 激和反应之间是有 中国丈百科全书( 心理卷) ，中国大百科全书出版社，1 9 9 1 年版 b o r i n g 。e g 实验心理学史，商务印书馆，1 9 3 5 年版，第6 7 页。 4 心智机制的，而且这个心智机制是很重要的。 1 9 6 1 年斯佩里通过对裂脑人的研究提出了大脑半球功能“一侧化”的理论。 他在明确地肯定大脑左半球对语言文字信号反应有优势的同时，提出许多高级的 功能属于右半球，以及右脑主管形象思维等主张。西方国家和中国由此掀起了“右 脑革命”、“右脑开发”的热潮。虽然现代科学已证实了这一理论的局限性，但是 直到现在，大脑两半球功能“一侧化”的观点在教育科学、心理科学和教育实践 中仍影响甚深。 1 9 7 6 年加查尼加提出脑认知功能的“模块说”，他认为，人脑所形成的功能模 块是一种快速、特异的信息过程。脑是由在神经系统各个水平进行活动的子系统 以模块的形式组织在一起的，脑功能模块是一转动态变化的组装，复杂的心理活 动是大脑中许多离散分布的特异区域功能的产物。这一学说揭示了人脑的整体 性，是对脑运转状态的动态的、全局性的描述。 三、研究现状 长期以来，人们对于脑的了解很少，利用和开发脑更是非常有限。脑就像是 一个沉睡的巨人。世界各国政府从2 0 世纪8 0 年代末开始重视脑科学的研究。前 布什总统在1 9 8 9 年宣布9 0 年代是“脑的十年”，从此揭开了“脑的十年”研究的 序幕。欧共体在1 9 9 1 年成立了“欧洲脑的十年”委员会，并提出了“脑的十年” 计划。1 9 9 6 年，日本推出“脑科学时代”计划，拟在2 0 年内，以每年8 亿美元的 力度推进脑科学研究。在我国，1 9 9 8 年3 月1 7 日，李岚清副总理在国务院会议室 召开了“人脑全面开发与素质教育”座谈会，希望从脑科学的角度来研究素质教 育。1 9 9 9 年，科技部启动了国家重点基础研究规划“脑功能和脑重大疾病的 基础研究”，这标志着我国脑科学研究进入了一个新的时代。 可以说，在过去的二十年里，由于脑成像技术的飞速发展，以及监测脑内活 动的新方法的出现和跨学科科学家的合作，人们获得了关于脑及其功能的大量知 识，脑科学作为当代生命科学研究的主流之一，正处于空前的飞速发展变化之中。 脑科学研究正逐渐认识脑的结构和功能，脑如何控制行为和情感，如何感受和产 生感觉意识，如何学习和记忆等问题。这些新发现、新成果对教育的意义深远。 例如，使用p e t 扫描，科学家已经通过研究猫在不同发育阶段的脑皮层内的葡萄 糖代谢对脑的发育有所认识。9 这项研究涉及到“机会之窗”，或脑作为对特定的 沈政，脑科学与素质教育，教育研究，1 9 9 8 ，( 8 ) ：2 0 2 7 美 m s g a z z a n i g a 主编，沈政等译：认知神经科学，上海教育出版社会1 9 9 8 年版。 高文，跨越脑科学与教育理论的鸿沟，全球教育展望，2 0 0 1 ( 2 ) ：1 6 2 5 c h u g a n i ，ht ( 1 9 9 8 ) b i o l o g i c a lb a s i so f e m o t i o n s ：b r m ns y s t e m sa n db r a i nd e v e l o p m e n t e l e c t r o n i cv e r s i o n p e d i a t r i c s ，1 0 2 ( 5 ) ，1 2 2 5 1 2 2 9 1 环境刺激输入的反应而产生或加强已存在的神经元网络的关键期。这对于儿童的 早期视觉、听觉、运动、认知和情感的发展具有深远意义。 一些批评者认为，目前对脑的研究仍不成熟，还不能应用到课堂中去。甚至 有学者认为，“神经生物学的研究领域与教育领域是分离的，希望脑科学直接产生 教学论是不现实的。”。b r u e r 进一步阐述，我们对教学和学习的许多理解来自于心 理科学研究( 其着重点在心理过程) ，而不是来自于研究脑的神经科学因为这 两个领域的理论障碍只是在最近才取得突破，教育者在解释这些研究发现时须谨 慎。 另一方面，尽管人们应竭力避免对脑研究发现的错误解释，仍有许多研究者 认为，忽视脑研究的重要性和它潜在的益处同样是危险的。o 概而言之，尽管脑研究在教育中的初级应用阶段可能仍未被广为接受，但是 神经科学可以为有效的教学实践提供一个生物学基础。现代脑科学研究的迅速发 展，必将对教育改革产生深远的影响。 本文采用文献研究的方法，以系统的、整体的观点，探讨了脑的进化、脑的 发育、脑高级功能的模块性以及情感的脑机制对教育实践的深远意义。 婴w o l f e - p b r a n d t , r 0 9 9 8 ) w h a t d ow e 虹o wf r o mb r a i nr e s c c h ? e d u c a t i o n a l l e a d p r s h i p 5 6 ( 3 ) 8 - 1 3 粤b r u e r , j , z ( 1 9 9 9 ) i n s e a r c ho f b r a i n i b a s e de d u c a t i o n p h i d e l t a k a p p a n , 8 0 ( 9 ) ，6 4 9 6 5 7 h a r t ，l ( 1 9 8 6 ) ar e s p o n s e ：a l l “t h i n k i n g 。p a t h s l e a d t o t h eb r a i ne d u c a t i o n a l 工e 础坩 帆4 3 ( 8 ) ，4 5 4 8 第二节从脑科学角度理解教育问题 教育研究着重研究入在教育过程中的宏观规律，而脑科学研究的侧重