常兴隆谈：大脑科学范例.doc

脑科学与教育 ??? 脑科学是21世纪若干国际重大的前沿研究领域之一，目前已经在世界各国形成了生物脑、意识脑、非常脑和人工脑的一些研究热点。新技术和新事物的不断涌现使脑高级功能的基本理论发生了巨大变革，动摇了百余年来脑高级功能的传统观念，使之获得了新的科学含义。21世纪世界经济发展的竞争，归根到底是知识、人才和教育的竞争。10年前，时任美国总统的布什就曾大声呼吁，应竭尽全力使公众充分意识到脑研究给人类带来的益处。美国国会也于1989年通过了公共法101-58，（Public Law 101-58），宣布90年代为“脑的十年”。据了解，美国报道必威体育精装版大脑研究的大众媒体先前只限于少数几家科学杂志，现在则是每一家大型新闻及商业杂志，都会刊载有关大脑的报道，积极倡导从“脑的十年”迈向“教育的十年”。在我国，由国家科委发起，在国家科委和中国科学院的支持下于1993年正式创办的面向全国科技界的常设性高层次学术会议组织“香山科学会议”，这几年也先后举办过“跨世纪的脑科学：脑功能研究、跨世纪的脑科学、脑的复杂性”和“脑高级功能与智力潜能的开发”等专题讨论会，为脑科学家、心里学家和教育学专家提供一个跨学科交流的机会，意在研究大脑是如何工作的，探讨“学习”和“推理”的高级大脑功能，沟通脑科学研究与教育的研究与实践，推行素质教育，提高民族创新能力。 　　 ??? 当今人们对脑科学与教育之间关系的认识，已经取得了不少进展。专家学者们根据多年的教育教学经验，在吸收国内外脑科学必威体育精装版研究成果的基础上，提出了跨学科的研究设想，力图使大脑研究走进学校、走进课堂、走进教学实践。1998年11月美国教育科学杂志第56卷以“How the BRAIN Learns”为专辑介绍了这方面必威体育精装版的研究进展，这有助于我们拓展教育科学研究领域。 　　 ??? 对教育的研究与实践起重要作用的脑科学新概念，归纳起来至少有5个。 1、第一个脑科学新概念是大脑神经突触生长呈倒U状的模型假说。 ??? 大脑的秘密主要在于神经细胞，而脑科学研究发现，早期大脑神经突触联系形成最为迅速。有这样一个脑科学事实，人在出生生20年里神经突触密度的变化呈倒U型，即刚出生时低，童年期达到高峰，而成年后则又降低下来。那么这个事实对儿童的学习和教育的科学含义是什么呢？让我们先来了解一下神经突触的作用。突触是电信号从一个神经细胞传递到下一个神经细脆的地方。举个通俗的例子，你想移动你的大拇指，在大脑运动皮层中会产生一个兴奋，兴奋沿脊髓神经传递到运动神经元，最终传递到手臂的肌肉细胞中。突触间有一条狭长的裂缝，化学物质可以通过这条裂缝进行扩散，而电刺激则无法穿越这条裂缝，所以信号的传递是由化学物质来完成的。离子流穿过裂缝，从而产生了细胞膜电势的变化，换而言之，传递了“动一动大拇指”的指令。由此可以想见，产生学习行为的原因是突触传递方式的改变，而细胞释放出传输体个数的不同，又会导致突触传输方式的变化，这一点似乎与学习行为有关。如果我们同意突触的增多是学习过程的细胞机理，那么回过头来从脑科学角度看，突触密度变化的倒U型现象就不是一个简单的事实，它表明神经突触密度与智力水平是直接关联的。从出生到10岁，随着突触联系和密度迅速增加，与此相关的技能和能力也随之迅速发展，一直持续到成年后才逐渐衰退。假定这个倒U状模型是存在的话，似乎可以得出这样一个结论，突触生长高峰期的童年是学习收获最多和智力发展最充分的时期。这项研究发现对开展早期教育提供了科学依据，尽管还没有完全证实，但值得进一步探讨。 2、第二个脑科学新概念是大脑发育的关键期假说。 ??? 脑科学研究的另一项发现是关于大脑发展的关键期问题。大脑发展的关键期概念是英国学者戴维.休伯尔等人在60年代提出来的。他们的研究发现，将出生后的小猫或小猴子用外科手术缝上眼皮，数月后打开，这些动物就无法获得视觉信息，尽管它们的眼生理机制是正常的。而且这些早期剥夺了视觉经验的动物在视皮层上的结构也有异于正常的动物。休伯尔等人由此提出了一个视觉机能发展的关键期概念。最近这30多年来，数以百计的脑科学专家对“关键期”作了大量研究并已取得相当的进展。其科学结论简要说来就是，脑的不同功能的发展有不同的关键期，某些能力在大脑发展的某一敏感时期最容易获得，如人的视觉功能发展的关键期大约在幼年期；对语言学习来说，音韵学习的关键期在幼年，而语法学习的关键期则大约在16岁以前。此时相应的神经系统可塑性大，发展速度特别快，过了这段关键期，则可塑性与发展速度都要受到很大的影响。此外，对不同的人来说，脑的不同功能发展的关键期也并不完全一致，存在着一定的个体差异，在脑的不同发展上有着不平衡性。所以在教育中要抓住关键期，让诸如视觉、听觉、语言等能力都应适时打开“机会之窗”(windows of opportu