人类的可教性与教学脑——安东尼奥#183;巴特罗院士访谈，本文主要内容关键词为：安东尼奥论文,院士论文,巴特论文,人类论文,可教性论文，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。
问：正如您所说，人脑的教育之所以成为可能，是由于人具有“可教性”。与其他动物相比，人具有相对较长的青春期，这为教育过程的深入展开提供了可能；而人脑的可塑性使得教育不仅能够改变脑的功能，而且还可以改变脑的结构。这表明，人的可教性与人类的天性之间存在着密切的关系。您能够具体说说，人的可教性和人类的本质特性之间存在的这种关系吗？
巴特罗：是的，可教性是人类所特有的。动物能够学习，但是不能像人类一样传授知识。如果没有教学，人类的学习就无法在世代相传中得到提高，有限的知识就得不到扩充，人类也就无法创造出多种多样的文化。每个人都可以接受教育，即使是在处境极为不利的情况下，人仍然具有学习的能力。生物学的研究证据支持这种从自然本性到精神，从过去记忆到未来建构，从种系进化到个体发展，从个体到社会的跨越。这种生物学上的支持取决于两个因素：相对较长的青春期和人脑的惊人可塑性。人类较长的青春期为教育过程提供了可能。目前，人类不仅能够直接从不同的层面对脑可塑性进行验证，例如，从分子层面到行为层面，而且还可以通过间接的教育实践来评估。因此，人类天生就隐含着能够接受教育的本质。认知神经科学的研究能够发现许多新的可能性，并揭示出个体所具有的许多新能力。
人类的本质是多维的，现代科学技术与手段可以鉴别、理解、解释甚至预测其中的某些维度。“可教性”(educability)是人类所独有的本质。“人类的可教性”(homo educalilis)揭示了人类的重要特性。根据这一经典的说法，“可教性”并不是“偶然”出现的，而是人类的“自我统一体”(proprium)。学习和教学这两种杰出的能力是以人脑惊人的可塑性为基础的。由此，我们可以作出这样一个必然的推论：教育的实际结果是，全世界学校数量的急剧增长、许多学生和教师惊人的成绩以及其他人令人悲伤的失败都与这种神经改变的潜能以及人脑神经网络的不断变化有关。由此，我们可以预计，将来教育过程中的干预措施将会适当地考虑教与学的神经生物学基础。按照斯坦尼斯拉斯·迪昂的观点，从这种变化的角度来看，我们可以将教育理解为“神经元的再利用”过程。事实上，人脑并不仅仅是在人类社会出现正规教育以后才开始进化的(大约5000年前)。为了解释社会中这种学与教的快速增长，我们必须依赖于个体神经系统所具有的特定功能的可变化性。由此，我们可以得出结论：由于文化可以改变人脑，所以教育展示了人类的第二个本质特征。
问：人类的“可教性”为教学提供了基础。而教学的能力也是人类所独有的，那么您能够从神经科学的角度来具体解释一下人的教学能力吗？
巴特罗：所有的动物都会学习，但严格意义上来说，只有人类会教学。这一观点已经得到该领域许多专家的一致认同，这种观点对教育产生了极大的影响。这一根本差异的原因就在于人脑的发展，尤其是新皮层的长足发展。人类新皮层的面积是与我们同样大的灵长类动物的三倍。斯坦尼斯拉斯·迪昂认为，人脑容量的显著增大，扩大了人类的神经元工作区域，使得人具有思考观念、重组观念的能力，进而创造性地产生预想不到的用途。教学的能力是人类意料之外获得的新能力中至关重要的一种。或许，我们应该把人类称为智人老师(docens)。在某种意义上，世界上的第一个人就是教师。最重要的、而且常常为人所忽视的是：儿童也能够教学！假如没有在各种条件和文化下儿童所展示出的这种天生的教学能力，人类种族的生存将深陷困境。在数字化时代，我着重强调的是，数以千万计的儿童自觉不自觉地教其他儿童和成人亲属的行为有着非常重要的意义。这个新的事实在21世纪开辟了一个新的领域：即教学脑的研究。
准确的界定教学或者对我们人类的不同教学方式进行分类不是一件容易的事情。我赞同西德尼·施特劳斯(Sidney Strauss)的观点，教学有两个前提条件：首先，教学必须具有心理理论；其次，有教学目的。教学的目标是增进其他人的知识。因此，教师从一开始就应该认识到，接受教育的一方存在着“知识空隙”，需要教师去填补。同时，教学技能具有发展的趋势。
但是教学本质上是一种神经认知能力，一种所有人都具有的自然技能。这一能力开始于生命的早期。在任何年龄段，人都能够教学。施特劳斯通过严密的实验支持了这一观点。以此类推，语言的习得也是如此。没有人为了说话而必须学习语法，也没有人为了教而必须学习教学法。学与教的能力是人本来就具有的能力，没有正规的教育条件，它也能够从生命的第一年开始，不断得到发展。但是，语法和教学法必须向儿童教授，才能使得儿童在正规的教育中，说、写和教都取得实质性的进步。早在3岁时，儿童就会在他们玩新游戏的时候自发地教其他儿童。3岁的儿童用的是示范教学，5岁左右的儿童则可以用解释的方式来教学。施特劳斯和他的研究团队发现，儿童在以教学为目的和在以玩为目的竞争性游戏中的表现会有很大的差异。以教学为指向，儿童的目的在于弥合知识的不足；而以玩为指向，儿童的目的则在于赢得比赛。更有趣的是，当儿童以赢得游戏为目的时，他们或许会采取欺骗的手段；但当他们在以教学为目的的任务中，则不会表现出欺骗行为。在5岁时，他们已经具备充分发展的“心理理论”，这使得他们可以察觉同伴认知和情感上的变化，预测和避免教学中的失误，在学习者学会时停止教学，当教学遇到阻碍时改变教学方法等等。因此，“教学需要即时的心理理论(on-line ToM)”，它具有检测和执行的功能，以便保持教学的复杂过程协调一致，教师和学生都能猜测对方的心理。
问：在教育领域，有两个既有联系又有区别的词：pedagogy和didactics。过去，人们常常将这两个词用作同一个意义。例如，在上世纪70年代的10卷本的牛津英语词典中，把pedagogy定义为“教学的艺术或者科学”，把didactics定义为“教学的科学或者艺术”，两者的意义是一样的。didactics作为教学的科学或者艺术，包括教学设计、教学模型、评价、人类发展与课程开发。由于知识的传授模式与科学有关，所以目前很多人从学习的角度来进行研究。而pedagogy中，paed这个词根的本意是指儿童，因此这个词是指儿童的教育，是指教育过程的理论基础，与andragogy(成人教育)相对，现在很多人将它定义为“教的科学”。正如您所说，既然教与学都是人的天生能力，但是当我们查阅文献时，却发现，对于学习脑的研究已经积累了大量的研究证据与成果，而教学脑的研究却很少。您能解释这一现象吗？
巴特罗：是的。目前，对于学习脑，我们了解得很多，而对于教学脑却研究得很少。这是令人奇怪的现象，因此我们必须对此做出解释。我们认为，教育至少由两个组成部分：教与学。我们常常把这两个部分看作一枚硬币的两个面，但是这种说法会导致误解。事实上，教育是非常复杂的系统，包含着许多持续发生且相互作用的要素。教与学仅仅是它们中的两个要素而已。但是它们的联系却非常紧密，因此，我们有时候很难把它们截然分开。我们在教别人的时候自己也在学习，表达我们所共同具有的经验。事实上，教法(pedagogy)和学法(didactics)都强调从教师和学生的互动中得到的反馈。在每一个教育性环境中，教与学都会形成一个环，一个连续的、交互式的、不断上升的螺旋。
我们所缺乏的是对“教学脑”的探索。人类学习脑的功能成像研究正以几何级数的速度增长，但是我们却很难找到教学脑的成像图。很多与脑有关的动物和人类研究都关注学习方面，而教学脑方面的研究却很少。正如施特劳斯所表明的，这是由于当前大多数心理学和教学法的研究者对教学的(神经)认知研究缺乏兴趣。
为了理解教育的整个过程，我们必须对教育过程中教与学的这两个方面都进行深入的研究。但是，目前我们对教育过程中脑加工过程的了解大部分(如果不是全部)来自学习的研究，而不是来自教学，这一证据给我们提出了严重的警告，即教与学的研究存在严重的偏差。我认为其原因主要有这样几个方面：
首先，我们所面临的一个挑战是难以找到可靠的教学脑的动物模型。脑科学的巨大发展是基于不同物种间的比较研究而取得的，但是我们当前所面临的难题在于，从人类教学的含义来说，动物不会教学。人类的教学是基于心理理论的，这一点已经得到了很好的证明，而目前，专家们仍然对猴子或灵长类的教学是否具有相同的理论存在争议。从严格意义上来说，如果没有这种认知能力与语言之间的相互转化，教学就不可能存在。因此，我们关于教学脑的研究打开了一个全新的领域，而且这个领域只对人进行研究，这非常重要。但是我们仍然可以运用动物脑研究所取得的基础研究成果。
里佐拉蒂(Giacomo Rizzolatti)和他的团队在猴子身上发现的镜像元神经就是一个很好的例子，因为镜像神经元系统同样存在于人类身上。但是人类与猴子不同，人类可以同时描述行动的目标和达到目标所必须采取的步骤，而这两者对教学都是必要的。此外，我们还研究过镜像神经元在语言演化中所起的作用。由此得出如下假设，镜像神经元在教学中也发挥着作用。那么我们确实需要运用无创性脑成像技术来制订实验方案以对它进行更深入地研究。其次，大部分脑科学研究都是让单个个体在实验室中完成任务，而教学则是一种社会活动，是教育所创设的一种全新的人类环境。我们的学校和课堂均是知识长期建构和传递的产物。不久前，在实验室以外，还无法使用无创性脑成像技术。但现在，我们在很多十分不同的环境中，都可以使用便携式和穿戴式的无创性脑成像技术设备。在不久的将来，我预计课堂将变成研究教学脑与学习脑两者交互作用的最适合的环境。
再次，教育的规模问题。毫无疑问，教育的基本单位是一位教师与一位学生结成的对子。毋庸置疑，我们应该从这样的模式着手对教学脑进行探索。但是，我们不应局限在一位教师与一位学生这样的基本单位上。通常情况下，教学是一种一对多的工作。此外，教育的实质超越了如宗教、政治、社会、地理等等界限，以扩展知识和其价值。因此，仅以孤立的课堂作为实验环境来研究教学脑是不够的。我们需要对更大的群体样本进行研究。对于许多人来说，这听起来似乎是不可行的，但是这种可能性已经不那么遥不可及了。
信息技术的发明，从根本上深刻地改变了教与学的环境。儿童不仅教其他儿童如何使用电脑，而且也教他们的长辈。因此，在教的水平方向上又增加了一条知识传递的路径，在某些情况下，将传统的成人对儿童的纵向知识传递颠倒过来，这些都将对教育产生巨大的影响。作为教育者，我们必须认识到，我们仅仅处于“全球数字时代”的起始阶段。总有一天，我们可以在各种各样的情景下对更大的群体进行教学脑和学习脑的互动研究。接下来的挑战将是借助便携式脑成像设备，在“教学环境”中对一群学生和教师进行多年的追踪研究。
问：由于教学脑的研究刚刚起步，那么，您认为从哪些角度开始对教学脑进行研究呢？
巴特罗：我们必须创造一个新的神经科学模型，以描述和预测不断展开的教学过程。标准的动物模型对研究学习技能非常有效，但是却在理解人类的教学能力上帮助不大。我们应该对其他物种教学的演化过程进行研究，或许我们能够从中找到一些教学技能的原型，一些动物学家也正试图做类似的事情。但是，问题在于，人类的语言使其认知环境发生了根本性的转变，其他动物不能够像我们一样进行教学。因此，我挑选了苏格拉底对话作为标准的教学模型。
由于一代代人的教育作用以及不同世代间的文化是通过语言来传承与累积的，灵长类动物与人类认知能力上的差异以指数级的数量增加，这是显而易见的事实。至关重要的一点是，教学最终还是基于语言的，这是我们人类所独有的。当然，我们可以训练黑猩猩去理解概念，而且一些动物甚至会利用奖励或惩罚的方式去训练它们的后代。但是，人类的各种概念都可以用定义来进行阐释，我们并不需要借助于具体的实例。因此，在人类的教学中，语言是核心。此外，我认为，教学脑的一个新研究热点应该是探索儿童的教学方式，而不是仅仅局限于成人的教学脑研究。
总之，我认为，我们应该从一种更广泛的意义出发，来改变看问题的视角，以对学习脑和教学脑两者的动态变化有更加深刻的认识。直到现在，认知神经科学一直关注学习、学习脑、学习技能的各个方面，但是今天更加迫切的是，需要对它的另一面，即教学技能进行思考。但是不幸的是，现在我们对教学脑的工作机制到底是什么还一无所知，因此，我们必须努力弥补这种差距。我们将努力从认知神经科学的视角，为这种具有建设性的自然教学法寻求支持。这种教学法将以动态的双螺旋结构把教与学的问题与答案、模式与实验方法等紧密地结合在一起。
问：如前所述，您认为，人脑的可塑性是人的可教性的基础。目前，人脑的可塑性研究中取得了重要的进展。那么，您可以举几个例子来说明可教性与可塑性之间的关系吗？
巴特罗：人的可教性源于人脑的可塑性。人类与动物的脑都具有可塑性。麻省理工学院的瑟尔(Mriganka Sur)和他的团队所做的工作表明，动物脑具有很强的可塑性。他们通过手术重新联结刚出生的白鼬的视觉通路与听觉皮层，以使神经皮层完全重组。这样，视网膜细胞的轴突穿过内侧膝状体核(MGN)，而视觉输入则需要从视网膜通过内侧膝状体核到达初级听觉皮层。这些新联结的结果是，重新连接的听觉皮层内视觉反应神经元，显示出与视觉区相同刺激偏好的视细胞群相似的定向模块。这是动物中存在的结构—诱导神经元再利用的极端例子，但是我们也能在人类临床实践中看到皮层功能替代或者“皮层转化”的很好例子。
人脑也具有可塑性。盲人的盲文训练对视觉皮层的影响就是一个很好的例子。大脑枕叶通常是对字母等视觉刺激进行初级加工的地方，可是盲人无法使用这块区域。但是，盲文符号的触觉信息仍然可以在这些视觉区域得到加工，这确实是既让人意外但又很令人兴奋的发现。而更为重要的是，通过系统的盲文阅读训练，会使参与将触觉信息解码为突起的字母或标点的视觉区的大小发生显著而稳定的变化。此外，皮层运动区表征“阅读”手指区，在高强度的训练后范围会扩大，在周末和假期则缩小。我们可以想象，未来的教育日程会有许多与脑可塑性有关的实验。作为这个研究的补充，医生通过磁刺激装置(经颅磁刺激，TMS)在颅骨上检测这些皮层区在磁场的作用下产生兴奋或抑制的状况。比如，磁场中一个很短的脉冲可以在短时间里抑制皮层功能，并且能够使外科医生定位出损伤的部位。帕斯寇-利昂(Alvaro Pascual-Leone)和他的同事运用这项技术研究了磁刺激对学习盲文的失明学生的视觉皮层所造成的影响。他们发现，在不同频率重复的经颅磁刺激条件下，阅读触觉技能会产生特异性的兴奋或抑制，这明确地证明了盲人的初级视觉区域也参与其中。这似乎表明，脑以触觉模式再利用了视觉皮层，而不必为阅读盲文创造新的神经网络。换句话说，教育在脑水平上是相当保守的：我们以一种不同的方式来使用我们已经拥有的功能。问题在于，我们是如何改变神经回路的？参与那个特殊的动态循环过程的突触机制是什么？这些问题触及了“可教性”与脑的可塑性的本质。
人脑还可以将“神经元再利用”解释为使用相同的皮层区域来加工符号语言和口头语言。聋哑婴儿用他们的手“咿呀说话”：“通过手或口……符号语言和口语具有相同的脑激活模式”。这是另一个关于人脑学习机制具有非凡可塑性和经济性的例子。当然，远程通讯是聋哑群体的主要障碍，但是网络计算机的广泛使用有助于他们解决这个问题。此外，我们应该指出，为残疾人设计的电子辅助工具的广泛应用，特别是为聋哑人植入人工耳蜗，是第一个在教育实践上获得巨大成功的人脑—电脑对接试验。如今，已经有很多聋哑特殊学校的学生植入了人工耳蜗，我们确信整个聋哑教育实践因此而发生了根本性的改变。聋哑儿童必须从最开始就学习听。现在他们中有一些人，刚出生第一年就植入了人工耳蜗，教师们戴上麦克风以适应助听器的频率，尽量提高学生听到的声音的质量。在人工耳蜗越来越精密并且能更好地适应每天生活的同时，科学家们也在分析植入的脑中，语言相关区域的功能可塑性。这再一次证明，由于神经系统的可塑性，听觉通路损伤可以通过使用替代性数字设备得到改善，这给全世界数以万计的聋哑人带来了教育与希望。换句话说，聋哑人的可教性在增加，而他对社会的融入性也在增长，社会的全球化趋势也在增长。
人类具有可教性。那么，我们的学习需要占用多大的脑体积？我认为：半个脑足矣。尼寇(Nico)是我研究了十年的右半脑损伤(hemispherectomized)的儿童。对我们所有的人来说，他是一个奇迹。这表明，教育环境使得人脑具有令人难以置信的可塑性。3岁零7个月大的时候，由于严重的癫痫，他做了右脑切除手术。他只使用左脑。虽然，尼寇有生理上的缺陷，同时患有偏瘫和偏盲，但是他的大脑左半球极具可塑性，而且在许多方面已经过上了正常人的生活。他不仅是一位绘画能手，同时也是一位业余击剑爱好者，这两项活动都需要掌握非常精细的技能。他希望教残疾人练习击剑，并以这个职业作为谋生的手段。这振奋人心的例子说明，人任何时候都可以教学，即使他只有半个脑。而另一位患者，布鲁克，22岁，9岁零7个月时被诊断为患有拉斯马森综合征，并曾严重发作过，10岁10个月时左脑切除。他现在正要上大学。尼寇在术后没有失语，而布鲁克失语了，但是在18个月后他又重新获得了语言能力。两个案例中，基底节神经中枢与小脑仍然完好无损。哈佛教育研究院的英莫迪诺-杨(Mary Helen Immordino-Yang)所做的一项认知和情绪策略的比较研究可以帮助我们更好地理解可教性与可塑性之间的关系。布鲁克和尼寇接受了有关音韵(通过语音辨别“挖苦”和“真诚”)和情绪(区分正相关和负相关，确认产生悲伤、开心、恐惧等面孔图)控制任务测验。我们知道在正常的脑中，每个大脑半球都会以特定的方式协助脑处理情绪和音韵信息。例如，在音韵方面他们都有很好的表现，但采用的却是不同的策略。尼寇的策略更多的是依靠归类(主要是左脑的功能)，但布鲁克则更多地依靠情绪与音调的认知(主要是用右脑的功能)。“在情绪和音调的归类上，尼寇相当熟练，但是在判断与更为广泛的社会环境和情绪背景之间的联结方面他却表现得相当不好。”反之，布鲁克“即使在仅仅需要进行分类判断的辨别任务中，也会表露出情感和语调。”换句话说，两个男孩在脑功能补偿上表现得很好，他们是用尚有的能力把加工问题重新建构为他们知道如何做的事情，而不是改变自己来适应问题。英莫迪诺-杨总结到，学习者以不同的方式来解决新问题，并不仅仅是通过引入不同的力量来解决同样的问题，而可能是将目标问题转换成新形式。作者认为，为了补偿严重的脑损伤，最好的办法并不是极度痛苦地改变剩下的大脑半球以接管原本属于已失去的半球的功能。尼寇和布鲁克都更好地利用自己现存的半脑资源，而不是徒劳地试图改变加工过程本身。我认为，这是一种很好地掌握人类统一体“可教性”本质的方法。我们可以改变认知的情绪策略，因为人脑具有惊人的可塑性，不论是在新的情景还是在旧的情景中，半个脑的能力就足够应对大多数情境。
问：您认为按键选择是人类的基本能力。目前在按键选择方面有哪些研究进展，按键选择在生活中具有怎样的作用？
巴特罗：在我的另一项研究中，我发现按键选择是行为的一个基本组成部分。人类自出生第一个月开始就会执行按键选择这个动作，这对许多认知神经发展的研究非常重要。实际上，能否按键是一个非常重要的具有普遍意义的命题。它可以用布尔代数四格初级框架来表示。此外，我和邓汉姆(Percival Denham)一道提出，按键选择是一种新的智力，即“数字智力”的“核心”这一观点。它也属于霍华德·加德纳多元智力理论的分类系统。按键这个“外显的动作反应”可以通过脑成像技术来检测，以精确地记录这一动作在大脑皮层的“内隐神经活动”，这就是按键选择的最有用的属性。
斯坦尼斯拉斯·迪昂和同事运用这一强有力的特征来预测一连串呈现的数字中，哪一个数字比5大，哪一个数字比5小。在实验过程中，在被试通过左手的大拇指或右手的大拇指进行外显的按键选择时，可以对被试大脑前中央皮层的活动状况进行观察。这或许可以称作“反向神经科学”的方法，也就是说，它是从脑到行为的过程。在这个例子里，是从运动准备的实验线索到实际做出反应的过程。我预计，不久的将来，对学生认知能力的许多评价可以通过类似的简单的按键选择任务来实现。
“按键选择”对残疾人具有决定性的作用。当人通过电脑接入网络，就开启了所有的可能性。今天我们甚至能够训练用脑来控制电脑光标而不需要任何自主性肌肉运动，仅仅依靠想象，就可以实现向右、往左、点击等不同的动作。这已经在一些极端的病例中进行过实验，在实验中要向患有完全闭锁综合征(lock-in syndrome)病人(这些病人无法完成任何自主活动)的皮层中植入电极。无创性新技术也取得了同样的成就，通过眼动控制光标，通过脑电技术(EEG)来记录生理反馈，或者通过声音进行控制。正如在一个四肢瘫痪的天才建筑师的病例中，我们训练他“用他的声音来作图”，并借助声音识别系统创作出专业的建筑设计作品。这个例子明确地证明，在数字设备的帮助下，我们能够在多大程度上扩展我们的学习能力并超越严格的神经上的局限。在这些极端的案例中，我们再一次证实了人类惊人的可教性。我们始终相信我们神经系统的非凡可塑性，相信我们能够制造出可以有效增强认知能力的辅助工具的创造力。为需要的人提供这种帮助是我们的责任。
问：你列举的大量证据表明了人脑的可塑性与可教性之间的密切关系。目前，研究者对受教育的脑进行了大量的研究，那么，您能否从这个角度来进一步阐明人的可教性机制？
巴特罗：人的智慧(homo sapiens)实质上在于人的施教(homo docens)能力。智人所具有的学习与教学能力，使得人类可以一代代地传递真理、美德、正义、平等和美丽等价值观。这种可持续和建构性的历史进程塑造了我们的脑。
文化对脑功能的最重要影响之一是对双语的探究。研究发现，很早开始且能够比较熟练地使用两种语言的人，其两种语言的表征是由颞叶皮层的相同区域完成的，然而较晚使用双语的人，其皮层表征往往由不同脑区进行。由于在全球化世界中使用双语越来越成为一种重要的能力，许多教育者和政策制定者都制定了不同的策略。但是很明显，其中一些策略，如禁止公立学校中双语的推广违背了认知神经科学所发现的基本规律。另一个案例是对全世界阅读障碍儿童普遍存在的、在读写上的问题进行预防与治疗。脑科学在理解正字法、语音、语法、语义记忆等基本机制方面所取得的重大研究成果，正在帮助数以千计的读写障碍学生克服他们的困难。最重要的是，不同语言在很多方面都不相同，其中一个重要的方面就是从字形到语音的转化，一些语言要比其他一些语言更“透明”。例如，意大利语或者英语单语使用者，皮层语言激活的分布不同。换句话说，不同的文化塑造了不同的语言脑。我们不能低估文化对人脑的影响。
阅读、书写和计算是全世界所有学生都需要学习的共同教育领域。虽然数以千计的认知神经科学家研究了大量的不同文化中的语言，而数学则不同，有其独特性，它在所有的文化中都具有相同的内容和形式：无论在哪里，无论什么时候，2加2总是等于4。从脑科学的研究角度出发，这种普遍性是认识论问题。然而，我们的数学脑可以因训练而发生变化，数学神童的脑功能成像清晰地显现出其特殊性。在巴黎，迪昂(1999)和他的团队发现，在皮层水平上阅读字母和觉察阿拉伯符号之间存在着显著的差异。不同文化和语言的成人具有相同的、与初级计算能力有关的顶—前中央神经网络。此外，在动物和婴儿中也发现了对少量物体的“数量”概念；并且发现，猴子顶叶区中一些单个神经元会对偏好的数量作出调整。这个特殊区域，在所有个体中都是一样的，是人类学习算术的前提而并非训练的结果。此区域的特定损伤会使大脑产生功能障碍，并导致计算障碍症，这也证明，计算是一种天生的能力。皮层水平上的数量表征是数学脑最重要的特点之一，现在的任务是如何研究从这种对数量的准自动化侦测加工到最先进的数学表征的发展过程。科学家要得出结论可能还需要很长的时间，但对这条路的探索已经开始。毋庸置疑，数学是人类可教性研究的一块试金石。
我们似乎也能在皮层上检测到“概念改变”的痕迹，比如从亚里士多德的物理学到牛顿物理学的转变。几十年前塞瑟(Andy di Sessa,1982)介绍了学生借助电脑在牛顿的物理世界里进行互动时所遇到的巨大困难。在那里，力与速度有关，而亚里士多德的力学则认为与位置有关。很多学生都有朴素的理论，他们所拥有的一系列偏好概念与物理课堂中所学习到的知识相矛盾，比如“惯性”的概念(或者说物体朝着推的方向运动)。邓巴等人(J.Fugelsang and Kevin Dunbar)通过一段不同大小的球分别以相同的或不同的速率掉下来的视频展示出表征“牛顿”理论的脑区与表征朴素概念的脑区的差异。他们让物理系学生和非物理系学生观看影片并且对他们进行测试。功能磁共振技术研究表明，辅助运动区激活增加，且发现物理系学生前扣带回抑制原来的物理理论的激活，而非物理系学生该区域“抑制”牛顿理论的激活。这类研究打开了教育神经科学研究的全新领域，极大地丰富了对人类可教性机制的理解。
问：大量的研究证据雄辩地说明，人脑的可塑性、人脑的可教性以及教学脑之间存在着非常复杂的关系。对于三者之间的关系，尤其是教学脑还需要进一步的研究。那么，您认为，在这方面的研究中所面临的挑战或者问题有哪些呢？
巴特罗：如前所述，有关教学脑的研究目前是认知神经科学中的薄弱研究领域。教育神经科学的发展呼唤教学脑的研究。但是我们也必须清楚地了解这方面的研究中挑战与机遇并存。首先，我们应尽力避免把教育神经科学沦落成为医学、神经病学、遗传学等学科的一个分支。纵观已有的研究文献，我们可以看到，已出现的、持续很长甚至是越来越明显的一种倾向：即不是从宏观的学科整体视角(包括无障碍学习)出发，而是只倾向于研究受教育脑的缺陷方面。而这种偏向也许会使心理学、脑科学以及教育学科陷入尴尬的境地。尽管我们必须尽全力帮助那些需要特殊照顾和特殊教育的人，但同时，认知神经科学家们也必须注意不要过分关注脑损伤和学习困难等方面的研究，而忽视了教育中同样需要迫切关注的其他一般群体。另外，教与学两者之间存在着交互作用，所以作为一个称职的教育者不应当仅仅关注学习的过程。目前我们遇到的难题是：尽管我们已经开发出许多仪器和方法用来探测学习脑，但是我们却缺乏合适的工具来研究教学脑。在不久的将来，我们将竭尽所能以使两者达到更好的平衡状态。事实上，儿童可以教学这一基本事实可以成为研究儿童从入学到大学的过程中教学脑发展的主要知识来源。此外，收集大量学生的教与学对教学脑的研究也十分重要。特别值得一提的是，电脑的大量使用，为在线学习和评估提供了一个十分便利的平台，而这在几年前还无法想象。
最后，教学不仅是一种权利更是一种责任。但不容乐观的是，在我们当前的社会中，教师的重要作用常常得不到很多人的理解。因此，教育者要在各种可能的情况下努力提升教学在全社会的地位。教育神经科学将为教师带来新的希望，因为将大量的科学知识引入学校教育中，不仅从理论上，而且还可以从实践上扩大这一学科领域。