三种脑学习教育方法的原理、机制和评价

AdvancesinEducation教育进展,2017,7(1),6-13PublishedOnlineJanuary2017inHans.://dx.doi.org/10.12677/ae.2017.71002文章引用:徐琳,陈国鹏.三种脑学习教育方法的原理、机制和评价[J].教育进展,2017,7(1):6-13.:Nov.27th,2016;accepted:Dec.13th,2016;published:Dec.16th,2016Copyright©2017byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).三种脑学习教育方法的原理、机制和评价徐琳，陈国鹏华东师范大学心理与认知科学学院，上海收稿日期：2016年11月27日；录用日期：2016年12月13日；发布日期：2016年12月16日摘要近年来脑科学领域发展迅速，在教育领域的应用日益广泛。本文对三种应用最广泛、影响力最大的脑学OpenAccess徐琳，陈国鹏7习方法——基于脑的学习、健脑操和赫尔曼全脑学习方法的理论依据、应用方法和实证结果进行介绍和评价，并对脑学习方法在教育领域的发展进行了展望。关键词基于脑的学习，健脑操，赫尔曼全脑学习，脑学习，教育1.引言近年来，随着认知神经科学研究技术的进步，包括电生理仪器、认知神经设备以及脑成像等技术的问世，脑科学领域发展迅速，在全世界范围内唤起了人们对脑科学的重视[1]。上世纪八十年代，美国提出了“脑的十年”计划，呼吁人们更重视脑科学。进入二十一世纪后，美国将脑科学与教育科学的结合作为大力发展的研究领域，相继成立了各种脑科学研究计划和项目。日本将脑科学与教育紧密结合，将脑科学研究作为国家教育发展的一项战略任务，开展面向教育理论和实践的应用研究。我国在进入二十一世纪后，教育与神经科学结合的专业机构在各高校诞生。脑科学与认知科学还被列为国家“十一五”科学技术发展规划的重点学科之一[2]。随着人们对脑科学的认识日趋成熟，脑科学在教育领域的应用也日益广泛。神经元可塑性、大脑结构和功能适应性、大脑信息储存和提取过程等脑科学研究成果，对脑科学在教育领域中的运用奠定了理论基础[1]。各种脑学习训练方法也应运而生，近年来在全世界范围内进行了不同学科和领域的理论探究和实证检验。基于脑的学习、健脑操和赫尔曼全脑学习是教育学、心理学领域中三种应用最广泛、影响力最大的脑学习方法，本文对这三种脑学习方法的理论依据、应用方法和实证结果进行介绍和评价，并对脑学习方法在教育领域的发展进行展望。2.基于脑的学习美国的Caine&Caine(1990)在长期实践探索的基础上，提出了以整个生命系统为中心展开的基于脑的学习理论，试图将脑科学的最新研究成果引入教育理论实践中。Caine&Caine(1990)提出，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。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，才能开发出适合脑的课程，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[2][3]。因此，基于脑的学习是一种基于人脑的结构与功能的教育理论[1]。(一)理论依据基于脑的学习的理论依据主要源自脑科学、进化心理学、建构主义教育和情景认知等理论[4]。基于脑的学习将脑科学作为主要的理论基础，试图从广义的脑科学研究中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学，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等研究对学习教育提出建议。基于脑的教育将学生在课堂中的生存需要放在首位，重视学生在学校的生存状态。大脑可以执行多种复杂的思维任务，但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。大脑不停地扫描周围环境来确定所获取信息是否对生存有意义。故基于脑的学习认为，大脑对这种有意义的搜寻是自动的、生存取向的、本能的。基于脑的学习还吸纳了建构主义的一些主张。建构主义教育范式重视知识之间的联系，包括学科内容之间的联系和新旧知识之间的联系；提倡在教师指导下、以学习者为中心的学习，认为学生是信息加徐琳，陈国鹏8工的主体、意义的主动建构者；要求为学生创造真实、有意义的环境，承认并重视学习者个体独特性。情景认知理论提出学习者应在情境中学习，用真实的反馈提供有意义的有挑战性的经验。基于脑的学习也强调真实世界的情境，学生从中获得的是深层次的意义和理解，而非死记硬背的、肤浅的知识；同时还注重建构学习共同体，倡导合作学习。从中可以看出，基于脑的学习吸收了脑科学、进化心理学、建构主义教育和情境认知等理论知识，是一种综合性的跨学科教育理论。Caine&Caine(1990)对基于脑的学习提出了12条原理，作为其理论基础[3]：1)大脑是平行加工处理器：大脑同时进行多项任务，包括思考和感觉；2)学习需要整体生理的参与：大脑和身体都参与学习；3)对意义的搜索是与生俱来的；4)对意义的搜索是通过范式产生；5)情绪对范式的形成是至关重要的；6)大脑对部分和整体同时加工；7)学习包括集中注意和边缘感知；8)学习包括意识和无意识过程；9)我们至少有两种不同的记忆形式：情景记忆和分类记忆；10)学习是发展性的；11)学习因挑战而增强，因威胁而抑制；12)每个大脑都是独一无二的。(二)应用方法在此12大原则的基础上，Caine&Caine(1991)提出了教学设计的三要素说，来对基于脑的学习在实践应用提供具体的方法指导[4]：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：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：是学习者巩固和内化信息的一种方式，常常是获得理解的唯一途径。根据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。Sousa(1995)和Smith(2003)提出了基于脑的学习的7条应用方法：1、激活；2、阐述结果，并画一幅关于课程内容的大图画；3、建立连接；4、进行学习活动；5、展示学生的理解；6、回顾检查学生的记忆情况；7、预习新主题[5]。Duman(2010)进一步提出了基于脑的教学模型，为广大教学实践者提供方法指导[1]，见图1。(三)实践效果基于脑的学习方法自问世以来，已在全球范围内有了广泛的教育学应用，不同国家的教育学与心理学研究者在不同年级、不同学科进行了教育学领域的实践检验。在土耳其小学生的英语教学(五年级：Ozden&Gultekin，2008；六年级：Bas，2010)、马来西亚中学生的物理教学(Saleh,2011)、中国台湾十一年级学生的英语词汇教学(Chang,2004)、尼日利亚高二学生的数学教学(Awolola,2011)、伊朗和土耳其大学生的英语教学(Haghighi,2013;Bayindir,2003)、土耳其大学生的社会科学(《测量与评估》)课程(Duman,2010)、美国17至29岁学生的写作教学(Griffee,2007)等实践检验中，均显示了基于脑的学习方法与传统的教学方法相比，能有效提高学习成绩。然而，在美国小学生的阅读教学(Mcnamee,2011;Blackburn,2010)、美国高中生的语法教学(Pennington,2010)和美国成人的《房地产产权》继续教育课程(Tilton,2011)等的实践检验中，基于脑的学习方法并没有显示出其优越性[1][5][6]。土耳其的两位学者GÖZÜYeŞİL和DİKİCİ(2014)对1999年至2011年间31项来自土耳其(19项)、美国(9项)、中国台湾(1项)、巴基斯坦(1项)和马来西亚(1项)的基于脑的学习的教育实践研究进行了回顾检验，提出了相应的效果量计算公式：效果量=(实验组成绩−控制组成绩)/标准误，并基于随机效应模型进行分析，结果发现83.34%的实践研究效果量为正，且31项研究的效果量标准误为0.110，95%的置徐琳，陈国鹏9Figure1.Duman’sBrain-basedmodel图1.Duman的基于脑的教学模型信区间为[0.419,0.649]，说明基于脑的学习方法有利于学习成绩提高，另外土耳其和美国之间存在显著差异，土耳其的实践研究效果更为明显，但教育水平、教学内容和样本大小并不影响效果[6]。这一元分析结果为基于脑的学习方法的教育学应用效果提供了支持证据，通过效果量这一量化指标，对基于脑的学习方法的教学效果进行定量描述、比较，另外还说明该方法已在多国家、多学科、多年级的教育领域得到应用，总体效果令人满意。3.健脑操健脑操，也叫教育肌动学，由Dennison&Dennison从19世纪70年代开始发展，健脑操的提出最初起源于对残疾儿童解决特定学习问题的研究，是一种将肢体运动与心理功能相联系的脑学习训练方法。健脑操由一系列用于激活大脑的运动动作组成，能够提高神经重塑，并帮助大脑协调学习[7]。健脑操认为，学习中出现的问题是因为各脑区与肢体没有协调运作所致(Dennison&Dennison,1994)，因此设计了许多能够提高特定大脑功能与身体运动的整合性的运动动作。(一)理论基础健脑操的理论基础主要包括神经重整、半脑优势和知觉动作训练三方面[7][8]。1)神经重塑：来源于Doman-Delacato发展理论。根据这一理论，个体是种群的重演，个体的发展是物种发展的反映。因此，为了达到充分的神经发展，个体必须在不同发展阶段习得相应的运动技能，如果任何一个发展阶段的运动技能未习得成功，则神经发展会受到限制和阻碍(Doman,1968)。例如，一名儿童在学会爬行之前便学会走路，则遗漏了运动发展的一个重要阶段，从而为未来更复杂的神经加工(如阅读)带来困难。为了解决这一神经发展缺口，这名儿童将会接受训练，通过对最初的运动发展进行模