教育神经科学的未来：建构学习发展路径的工具，本文主要内容关键词为：路径论文,神经论文,未来论文,科学论文,工具论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
一、“心智、脑与教育”的发展概况
脑科学研究对于分析学习与发展的阶段非常重要。但是，目前，教育中存在着许许多多的“神经神话”，尤其是在美国和欧洲“基于脑的教育”(brain-based education)曾经非常流行，并出版了大量书籍。实际上，这种教育方法和脑科学几乎没有关系，只是一种为了推销教育产品这类商业目的而作的宣传广告。在教育神经科学的研究中，必须避免这种简单化的解释而造成的神经神话。此外，那些论断都缺乏神经科学方面的证据。这就是为什么在世界范围内，我们必须开创一种新的学科来研究教育的原因，这个学科叫做“心智、脑与教育”，很多人将它称为“教育神经科学”，也有人将它称之为“神经教育学”。尽管对这个领域有许多不同的名称，但其实质是将认知科学、神经科学与教育学整合起来，为教育政策和实践提供坚实的科学基础。
基于这种认识，1996年哈佛大学首先开设了“心智、脑与教育”专业课程。此后，德克萨斯大学阿灵顿分校以及华东师范大学陆续启动了教育神经科学的专业发展计划。我们研究的关注点和目的是，期望下一代更健康更聪明。
我们还需要创设一种基层组织，以促进大学的研究者和中小学校的教育者相互合作、共同完成一些实际的教学研究，我们把这种学校称为研究型学校，大学的研究者与中小学的教育者合作，在学校的真实的环境中，研究学生怎么学、教师怎么教。
我们应该建立研究型学校，构建起中小学校与大学的合作关系。但不幸的是，很多学校并没有尊重学生的学习兴趣。我的两个同事曾经设计了一个快捷简易的测试，这个测试可以运用于许多学校。他们想知道孩子们心目中的学校是什么样的，学校对孩子们而言意味着什么，结果孩子们的回答是“无聊”。其实，这种情况并不仅仅发生在美国，这很令人痛心。获取知识应该是世界上最有趣的事情，但现实中的教育却只是简单的死记硬背。比如，作为一门探讨人的本质和世界本质的学科，科学应该是最令人向往的，然而在目前的大多数课堂里，尤其是在美国的早些年，孩子们却认为，科学课仅仅是机械记忆，非常乏味。因此，我们需要认真思考如何教好科学课。
实际上，问题在于，我们仅仅把儿童看作大脑和身体的简单结合体，把知识强行灌输给他们。正如一幅描述世界与装在桶中的大脑所表明的那样，我们的教育方式是将世界通过插座与大脑接通，以供大脑下载知识，即把知识灌输到孩子的大脑里让他们记住。如果孩子们没学会，我们就责备他们愚蠢，或是责怪老师教得不好。这实在是一个很不幸的事实，知识的获取过程不是这种方式，而应该是趣味盎然的。中国的教育常说，学习知识的过程应该是有趣的；杜威也曾经说过，帮助学生理解才是更为重要的。更好的模型应该承认心智的建构是主动的，因此，我们要理解学生的心智发展规律，而不只是一味地让他们死记硬背。
二、学习的发展路径
学习的发展路径因人而异。即使对同一个人，不同情景下的学习发展路径也是不同的。《圣经·旧约·创世记》中用巴别塔的故事来解释世界上的不同语言和种族。当时，人类联合起来兴建能通往天堂的高塔，这个塔称为巴别塔；上帝很生气，为了阻止人类的计划，就让人类说不同的语言，使人类相互之间不能沟通，计划因此而失败。后来，巴别塔成为人类语言和文化多样性的一个象征。但是，虽然我们试图教育好每一个孩子，但目前为止，基于标准的课程并没有充分考虑到儿童的差异性，因此，研究儿童的多样性非常重要。我们有多种不同的语言，也有多种不同的学习发展路径。我们现在要教育好所有的孩子，而不是像旧体制中所说的那样，只需教育好25%的孩子，我们的教育目的就达到了。如果是那样的话，受到良好教育的那25%的学生将会得到高人一等的公民权利，这是不公平的。因此，现在我们的目标是教育好每一个孩子。
我们有多种不同的语言，也有多种不同的学习发展路径。我们在早期阅读的研究中发现，孩子们掌握阅读能力的学习发展路径是不同的。在拼音文字的阅读模型中，儿童必须整合三个部分的技能：第一，词义。例如狗是什么、桌子是什么。第二，单词拼写。在英语中，我们首先关注的是，单词是由哪些字母构成的；而在汉语中，我们首先关注的是字形。第三，读音分析。世界上很多种语言都是字母—语音对应的，英语也是字母—语音对应的语言，但是它是所有语言中对应最不规则的。
图1 阅读中各要素协调发展的网络
词义(definition)、视觉图形(visual-graphic)和发音(sound)这三个部分的技能发展路径汇集成一个网络(如图1所示)，我们用这个图形来比喻语言的发展。在试验研究中，我们运用了16个课本里的单词作为实验材料，对象是从优到差4个水平的学生共计120名，然后用6个测试来测出标准模型(standard model)。根据这个模型，阅读的过程依次为词义、字母辨认、韵律识别、阅读识别、韵律产生，一直到阅读的产生。这个模型的顺序是线性的。因此，我们可以用线性模型得到一个量表。这个量表是通过偏序量表技术(POSI)得到的。将测试中最重要的因子列出后，按线性顺序依次呈现出来。数据表明，该模型很好(如图2所示)。
图2 简单的标准阅读模型：第一条发展路径
很多研究者会由此而止步，但进一步研究会发现，120人中，有30人并不是以这样的路径来发展的。从这些人的量表中，可以发现每个人都表现出与预期模式(pattern)不同的一、两个模式。老师认为比较差的30个学生的量表分布很乱，有200多种不同的模式。通过6个测试和16个单词，我们又发现了2种模型。第一种模型和标准模型相比，“韵律再认—韵律产生”从学习发展路径中独立出来，成为与“阅读再认—阅读产出”并列的一条路径，也就是说，阅读和韵律相互独立了。而第二种模型和第一种模型相比，则进一步将“字母识别”从学习路径中独立出来，成为第三条并列的路径，也即阅读、韵律和字母识别三者彼此独立了。因此，从标准模型到第一种模型、再到第二种模型，分离程度越来越大。可见，学习路径和模型的种类很多，因此，我们要特别重视儿童学习路径的研究。如图3、4所示。
图3 阅读的第二条发展路径
图4 阅读的第三条发展路径
三、阅读障碍
由于英语字母和语音的对应不规则，英语语言障碍的发生几率比其他语言要高。我们在研究语言障碍时发现，语言障碍有多种机制，例如阅读者在视觉分析和听觉分析方面存在缺陷。70年代的研究发现，阅读障碍者更擅长艾薛尔图形(escher figure，即不可能图形)，他们具有特殊的视觉才能。在视网膜的最中央是中央凹，它对微小差异的区分能力很强，比如bpdq。这些字母在阅读障碍者看来都是一样的，很容易混淆。但是，阅读障碍者对周边视野的信息有较强的视觉敏感度，视觉区分与比较的能力比常人更好。很多研究都发现，阅读障碍者有很多令人难以想象的视觉能力。例如，艺术学校的学生患语言障碍的概率是普通学校学生的两倍。研究发现，阅读障碍者在区分可能图形和不可能图形时，速度比常人快50%。我们的研究成果表明，阅读障碍者更容易观察出星象模式的差异，更能够在天文图中探测出黑洞。正常情况是，物体离中央凹越近，对所观察物体的视觉辨别力越好。但对阅读障碍者的研究结果却十分令人惊奇，在距中央凹至少12°时，阅读障碍者探测黑洞就比常人更有优势。而且，离中央凹越远、优势越大、眼睛就越敏感，这点在其他研究中也得到了印证。因此，我们可以得出这样一个结论：阅读障碍患不是有缺陷，而是具有不同于常人的能力模式、技能模式。
四、技能发展的量表
我们在大量研究的基础上，编制了一个有科学依据的量表，如技能复杂性量表(skill complexity scale)。该量表的研究表明，人的发展是不连续的，是以激增或跳跃式的方式来发展。例如，在关于个体语言发展的研究中，两个月大的荷兰男孩Tomas几乎不会用“你我他”这类人称代词，而两岁时，突然掌握了许多人称代词的用法。在实验研究和以往的文献中，我们都发现，认知发展和身体发展都表现出类似的跳跃现象。
技能的发展如网状结构，在变化中有不连续性，即在一些特别的年龄阶段会出现较大的间断。儿童技能的发展有两种水平：最佳水平与功能水平。相对最佳水平(optimal level)，功能性水平(functional level)表现一般，因此它的发展曲线也呈现出更多的平稳性和连续性，如IQ测试分数。最佳水平往往只出现在获得帮助、可以理解的情况下。只有在这时才会出现激增和跳跃式发展。如图5所示。
图5 技能发展的网状结构
另一个例子与批判性思维能力有关。杜威和我的一些同事都提出了反思性判断(reflective judgment)的概念。知识的发展从绝对知识(absolute knowledge)，发展到相对知识(relative knowledge)，再到杜威所说的最成熟形式——反思性判断。知识的发展经过7个阶段。
这里以第六阶段为例。为了更好地解释第6个发展阶段，我们做了一个研究，研究对象是一批从事广告行业、平均年龄为30岁的人，结果呈现出如图7所示的模式，进而得到了这个成长曲线。它很好地呈现了标准成长的曲线图。标准成长曲线是S形(S shape)的。我不管是从生物学研究的角度，还是从其他的角度来分析，成长曲线都是呈S形。最佳水平为被试提供了支持，即有示范的榜样。我们可以看到一连串的跳跃式发展模式。这是认知发展的标准模式，也是大脑发展的普遍模式。认知发展的一个重要原则就是，当有很多复杂的原因时，一个阶段的第一次出现只是开始，人们要花很多年的时间进行巩固，从而使之稳定下来。
很多年来，许多文献都提出过这样一个疑问，即认知发展中真的存在这些阶段么？我们的答案无疑是肯定的。这些阶段存在与否，取决于如何测量及测量的程序。通常情况下，最佳水平很容易呈现出阶段的特点，而在功能性水平的情况下，普通人却并不会呈现出阶段性变化，这些阶段性变化只在最佳水平、被帮助、被支持的情况下才会出现。因此，我们可以得出这样的结论：成长顺序是存在的，而且连续的成长也是存在的。我们根据这些证据制定的通用量表，至少包含10个阶段，从婴儿的动作阶段开始，继而进入表征阶段，再进入更复杂的抽象阶段。在学校教育中，抽象概念才是最主要的概念。
图7 第六阶段解释
人类的某些认知能力可能在10岁、15岁、20岁甚至25岁后还在增长，因此人类发展的进程完全超出了人们之前的想象，新能力的不断产生也持续推动着认知能力的发展。同时，大脑发展和认知发展有很大的相关性。虽然这方面的研究很少，但已有的研究结果都显示出正相关。
我们可以用儿童技能发展的这个量表对学生进行评估，评估他们在学校的表现。例如，可以用此量表来测量弹力球的能量，也可以测量学生对文化相似性和差异性的理解。我们的这些量表可以测试学生的推理能力、批判思维能力和科学思维能力。以前的大部分测试都是以小组为单位的，因此不能有效地帮助我们了解每个学生的真实情况。而我们的量表可以让学生进行自我评估，同时，教师也可以在日常教学中用它来评估学生在辩论中是如何推理的、在写作中是如何表达的等等。因此，用这个测试工具可以测出学生在真实学习情景中的情况。我们的目的是弄明白学生是如何在真实的环境中学习的，老师是如何教的。我们用这个量表制作了很多测试工具，其中一个就是Disco测试。我们可以用它来测量学生的口语表达水平和书面表达水平，进而分析学生的学习顺序。我们在对几百个学生进行研究，测量他们的学习顺序，以有效地评估学生的发展。例如，学生可以自行上网回答问题，然后我们在网上给予回复。用这样的方法来测量学生的理解能力。学生可以运用这个量表进行自我评估，也可以让老师进行评估。我们运用这个量表来对学生的论文和项目进行评估，从而得出他们理解能力的等级。我们也可以用其来分析课堂上的对话来为我们提供反馈，而不只是将其运用于高风险的考试中。
译者：周加仙，华东师范大学心理与认知科学学院副教授，上海 200062；柳恒爽，北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室硕士研究生，北京 100875；王泓，华东师范大学心理与认知科学学院硕士研究生，上海 200062