脑研究对教学的启示

第六节　脑研究对教学的启示

人类对脑的研究已经有一千多年的历史。现代人脑研究始于19世纪末。20世纪40年代末期，神经生理研究出现了重大的飞跃。20世纪60年代后期，神经科学概念的出现是人类认识脑的历程中又一个里程碑。1967年美国心理学家Neisser提出认知心理学，标志着对人类认知和智能活动的研究进入到新的阶段。Cajal的神经元学说及Hodgkin和Huxley的离子通道理论是20世纪神经科学的重大成果。20世纪末，脑科学研究取得了可喜的进展，以至于美国政府把20世纪90年代称为“脑的十年”。可以预见，在21世纪，脑科学研究将取得更大的进展。

人脑是认知和智力的物质基础，它在很大程度上制约着认知的发展。而认知及其发展则在个人与环境的交互作用中得以实现，环境和教育在认知的发展中起到决定性的作用。既然脑与认知和智力发展有着如此密切的联系，对脑的研究必将给教育教学带来有利的影响。为了更好地认识两者的关系，我们必须对人脑以及脑兼容学习研究方面取得的成果作初步的了解。

一、人脑的解剖结构及功能

脑干（brain stem）。人脑中最古老、最原始的部分。它由延髓、脑桥和中脑组成，连接脊髓与前脑和大脑。人脑的这一部分负责调节身体最基本的自主功能，如心跳和呼吸。它也负责一些重要化学物质——如调节睡眠和清醒周期的5－羟色胺——的产生。

小脑（cerebellum or little brain）。脑的三裂叶状组织，位于脑桥和延髓之后脑半球的枕叶下面，负责调节和协调复杂的自发肌肉运动，同时负责保持身体姿势的平衡。有实验（Thompson，1993）表明，长期记忆痕迹位于小脑中。

大脑（cerebrum）。占据颅腔大部分的大而圆的脑组织。它构成人脑总容量的75%，分成左右两个半球，各自的功能稍有不同。两个脑半球在基部由胼胝体相联结。大脑起控制和协调运动、感觉及高级心理活动——如思想、推理、情绪和记忆等——的功能。

胼胝体（corpus callosum）。脑的这部分是一座由神经组织，即数亿连接大脑左右两半球的神经构成的拱形桥，使大脑左右两半球之间的交流和信息交换成为可能。

新皮质（neocortex）。大脑皮层的背面区域，在高等哺乳动物中尤其大，是大脑中最新生长的部分。这一层薄薄的组织覆盖着大脑，厚2—3毫米，上面有许多皱褶和隆起。如果把它铺平，其面积约有1平方米。

脑边缘系统（limbic system）。在脑的中央有两个重要结构。第一个结构是杏仁状的灰质组织，位于颞叶前部，叫作杏仁核，是人脑的情绪中心。第二个结构是新月形的海马状突起，涉及学习和记忆。这是一组互相连接的大脑深层结构，为所有哺乳动物所共有，与嗅觉、情感、动机、行为和各种自主功能有关。

间脑（diencephalon）。位于脑干和端脑之间。可分为背丘脑、上丘脑、下丘脑、后丘脑和底丘脑五部分。间脑的主要功能为接受和初步整合躯体性与内脏性感觉（嗅觉除外）冲动，并中继给大脑皮质特定感觉区。此外，它还是大脑皮质下自主神经和内分泌的调节中枢。

二、研究发现

近年来，对人类大脑的研究取得了可喜的成果，对人脑如何学习有了进一步的认识和了解。主要有以下一些研究发现。

脑研究最重要的发现是，每一个大脑都是独一无二的，处理信息的方式都稍有不同（Christison，2000）。虽然每个人的脑子都拥有一套由感觉系统和情感系统等组成的复杂系统，但这些系统却是以不同的方式整合在一起的。

脑科学研究揭示，人脑是一个平行处理器。人脑可以同时执行不同的任务（Caine ＆Caine，1990；Ornstein ＆Sobel，1987），即思维、体验、感受、想象以及自主功能等可以同步进行。

当一个人感到威胁、不确定、焦虑或胆怯时，大脑就会“降低档”。（Goleman，1995）此时，大脑就得不到足够的可为认知活动提供燃料的葡萄糖。研究表明，大脑在压力（高挑战性）与舒适（低威胁）两者达到平衡时学习效果最佳。大脑需要一定的挑战以激发情感，推动学习（Lackney，1998），威胁和高度紧张会改变并削弱学习能力，甚至杀死脑细胞。

脑研究的另一个重要发现是，人脑是一个建模器。人脑非常乐于捕捉任意、无序的信息并加以整理（Lackney，1998）。建模促进理解——智力就是抽象出并构建有用模式的能力。建模是有意义的信息分类和信息组织（Nummela ＆Rosengren，1986）。人脑试图辨别并理解外界事件和刺激时，通过建模产生对意义的搜索。建模始终在进行着，且每个人的建模各不相同。

人脑由意义驱动，意义对于大脑的重要性甚于信息本身。从无数信息中作出有意义判断的能力对于理解十分重要。人脑对意义的渴求是自动的，人脑寻求模式的自然过程无法阻止。当人脑发现每一个模式都能够被添加到认知网络之中时，它就能避开混淆或焦虑状态而变得最为有效，并为更多的挑战作好准备（Christison，2000）。

运动和锻炼可改进大脑机能（Christison，2000）。体育锻炼能加速肾上腺素反应及在大脑中的恢复。Dienstbier的研究（1989）显示，有氧运动通过增加大脑血流量，从而增加氧流量，来改善心理机能，这有助于改善思维和学习。

实验显示，婴儿出生时其大脑尚未定型，具有可塑性。大脑神经的“连线”是后天的，有赖于个人的经历。换言之，大脑是由环境塑造的，至少部分如此（Starr，1999）。虽然科学家们仍然相信人不能长出新的神经，但人脑确实能长出新的树突——神经间产生记忆和学习的连接。

不断学习可强化脑的生长（Christison，2000），促使人脑更好地发育。大脑通过消耗“智力脂肪”保持年轻、聪慧和敏捷。新的神经通路在用脑思考并解决问题的过程中建立起来，反之，这些通路就会消失（Lackney，1998）。人脑特定区域的特定功能不是先天的，而是由后天的经验和学习所铸就（Genesee，2000）。有直接证据表明，影响神经系统的化学物质在学习时更容易在神经元之间进行交换，而且只要较少的输入就可激活已经存在的连接。也有证据表明，学习不仅使邻近神经元之间建立连接，而且能使不相邻神经元之间建立连接（Genesee，2000）。

脑研究证实，情感通过激活存储在中枢神经系统中的记忆，使之与学习相联系。情感起源于中脑，即边缘系统和新皮质。感觉信息被传递到中脑里的丘脑，丘脑担任将信息传递到感觉皮层、听觉皮层等的中继站。情感有助于记忆的保持，也就是有助于学习。协作互助、安全场所、氛围融洽等条件可激发积极的情感，从而确保学习的持续进行。

三、对教学的启示

上述各项研究成果对教学具有普遍的指导意义。

每个人的脑子都是独一无二的这个原理告诉我们，与人脑相协调的教学必须考虑学习者的个体差异性，教学活动必须向学生提供更多的选择。如果教学者不考虑学生在一定的学习情景中所采用的独特的学习过程，那么就会遗漏或失去大量深入了解学生以及最好地推动他们的学习的机会。教学者应该通过提供可供选择的分组安排、教学材料、时间框架等措施来适应学习风格上的个体差异。学习风格上的个体差异未必是简单的个人喜好问题，而是人脑“硬连线”的个体控制能力问题。

人脑是平行处理器这一原理意味着，与人脑相协调的教学应该配合学习者的生活经验，以便脑子的众多不同功能得以共同参与学习活动。虽然没有单一的方法、策略或技术能够囊括人类大脑的多样性和差异性，但那些在备课中考虑到学习风格以及多元智能理论从而使学习者积极参与课堂活动的教学者必将创造发挥大脑平行处理能力的教学环境。

人脑在遇到威胁时“降低档”的原理表明，情感对学习是极为重要的。情感和认知不可分割（Ornstein ＆Sobel，1987），学习能力因为挑战而得以增强，因为威胁而遭抑制。而教学者所面临的挑战是使学生的课堂经历成为情感上积极的课堂经历。一名善于鼓励的教师必须专注于学生的学习，不断地考虑课堂活动对学生情感的影响。

既然人脑天生要建立模式，那么教学者就有必要以有利于学习者的大脑为目标创建模式并建立相关连接的方式来组织、呈现学习材料。现实生活常常是任意和无序的，因此从某种意义上说，向学生呈现任意、无序的信息可能让大脑最大限度地整理信息并形成能够被记住并学习的有意义模式。当大脑从模式构建意义的自然倾向在教学中得以开发的时候，学习就成为更贴近现实生活的学习。既然人脑天生会创建连接或模式，学习应该建立在先前知识的基础之上。

由于大脑是意义驱动的，对语言教师的挑战是创设有意义的活动和材料。学生可以是死记硬背（rote memorization）的大师，他们往往饱餐了信息，但在意义方面仍处于饥饿状态。除非信息携带意义，否则他们将不可能使用它。帮助学生从文本中、从他们的日常交互活动中衍生出意义的过程应该是语言教学的一个关键点。

运动和锻炼改善大脑功能这一发现意味着在教室里让学生移动位置，使他们参与组成小组、走上讲台、从教室的不同位置提取材料、变动各小组等活动有助于增加大脑的氧流量。显然，包含身体移动的课堂活动有益于发挥大脑的最佳功能。如果可能，学生应该被允许自由地站起来、走动、伸懒腰等。

人脑的可塑性意味着智力至少部分地取决于环境。其他因素，例如营养、先前的学习、生活经历，甚至信仰和价值观等也有助于改造大脑。神经科学家相信，树突数量和效率决定大脑接受、处理并保留信息的数量和质量。Diamond指出，智力有赖于神经细胞间的连接。而这些连接则至少部分地依赖于教育环境的质量（Starr，1999）。

既然大脑的大多数神经连接是在积极投身于学习的时候产生的，那么学习应该是多感官的和交互的。丰富可能来自许多不同的源头，包括积极的和吸引人的社交接触、高挑战性但低压力的活动，以及新奇的令人激动的生活经历。解决问题对于大脑就好比有氧运动对于身体。大脑保持更年轻、更聪明、更有用的状态，消耗掉“心理体重”。我们应该向学生提供一个他们能够参与到团队中和与同伴合作的课堂，以获得积极的、吸引人的交际接触。

研究显示，情感对于学习是至关重要的。情感影响我们的注意力、健康状态、学习能力、意义建构和记忆。大脑任务的分层次开始于生理上的生存，然后转移到情感的生存，而且只有到了此刻才转向思维和学习。因此，学生必须感觉到生理上的安全和情感上的可靠才能开始学习。我们应该设计富含情感的活动来激发能增强大脑记忆的化学物质的释放。另一方面，当今学生的大脑习惯于快速改变的环境刺激。因此，短的学习周期比长的学习周期更有效果。

随着人类对自身脑研究的不断深入，对脑的认识将越来越清楚，这必然给教育、教学带来深刻的影响。作为教师，我们有必要关注脑研究领域的进展及其对教育、教学带来的启示，因为学习离不开脑的参与。建立在脑研究成果基础上的教学策略将是符合人脑学习功能的策略，因而也将是有效、高效的策略。学校管理者有责任向教育者提供学习和评估这些研究的机会；而广大教师则应该多多了解有关的脑科学知识，以便在教学实践中有效地应用这一领域的研究成果。脑研究不可能规定我们该教什么和如何教，也不可能提供现成的教学方法。因此，在计划有效教学的时候，我们应该结合教学经验和以课堂为基础的研究，吸收脑研究带来的新见解。

参考文献

［1］ALTENBERG B.On the phraseology of spoken English:the evidence of recurrent word combinations［A］.In COWIE A（eds）.Phraseology:theory，analysis and applications［C］.Oxford:Oxford University Press，1998:101—122.

［2］BADDELEY A D，HITCH G.Working memory［A］.In BOWER G H（eds）.The psychology of learning and motivation:advances in research and theory（Vol.8）［C］.New York:Academic Press，1974:47—89.

［3］BOD R.Exemplar－based syntax:how to get productivity from examples［J］.Linguistic Review，2006，23:291—320.

［4］BOERS，et al.Finding ways to make phrase－learning feasible:the mnemonic effect of alliteration［J］.System，2005，33（2）:225—238.

［5］BOLINGER D.Meaning and memory［J］.Forum Linguisticum，1975（1）:214.

［6］BREEN M.Learner contributions to task design［A］.In CANDLIN C，MURPHY D（eds.），Language learning tasks［C］.Englewood Cliffs，N J.:Prentice－Hall，1987:20—42.

［7］CAINE RN，CAINE G.Understanding a brain based approach to learning and teaching［J］.Educational Leadership，1990，48（2）:66—70.

［8］CHRISTISON M A.Brain－based research and language teaching［J］.English Teaching Forum，2000（4）:2—7.

［9］DIENSTBIER R.Periodic adrenaline arousal boosts health，coping［J］.Brain－mind Bulletin，1989（14）:9.

［10］GENESEE F.Brain research:implications for second language learning［R］.ERIC Educational Reports.Washington，DC:ERIC Clearinghouse on Languages and Linguistics，2000.http://www.cal.org/ericcll/digest/0012brain.html.

［11］GOLEMAN D.Emotional intelligence:why it can matter more than IQ［M］.New York:Bantam Books，1995.

［12］http://ourworld.compuserve.com.homepages/A_Littlejohn.2006-06-20.

［13］KRASHEN S.Principles and practice in second language acquisition［M］.Oxford:Pergamon，1982.

［14］KRASHEN S.The input hypothesis:issues and implications［M］.London:Longman，1985.

［15］LACKNEY J.12design principles based on brain－based learning research［EB/OL］.http://www.designshare.com/Research/BrainBasedLearn98.htm.2006-05-11，1998.

［16］LEWIS M.Implementing the lexical approach:putting theory into practice［M］.London:Language Teaching Publications，1997.

［17］LITTLEJOHN A.What is a good task？［EB/OL］.http://www.designshare.com/Research/BrainBasedLearn98.htm.2005-02-11，1996.

［18］NUMMELA R，ROSENGREN T.What’s happening in student’s brains may redefine teaching［J］.Educational Leadership，1986，43（8）:49—53.

［19］NUNAN D.Designing tasks for the communicative classroom［M］.New York:Cambridge University Press，1989.

［20］ORNSTEIN R，SOBEL.The healing brain:breakthrough discoveries about how the brain keeps us healthy［M］.New York:Simon and Schuster，1987.

［21］PAWLEY A，SYDER F.Two puzzles for linguistic theory:nativelike selection and nativelike fluency［A］.In RICHARDS J C，SCHMIDT R（eds）.Language and communication［C］.London:Longman，1983:192—226.

［22］PRABHU N.Second language pedagogy［M］.Oxford:Oxford University Press，1987.

［23］RICHARDS C，RODGERS S.Approaches and methods in language teaching［M］.Cambridge:Cambridge University Press，2001.

［24］SKEHAN P.A cognitive approach to language learning［M］.Oxford:Oxford University Press，1998.

［25］STARR L.Growing bigger brains:research affects how teachers teach［EB/OL］.http://www.education-world.com/a_curr/curr140.shtml.2006-05-17，1999.

［26］STOTSKY S.A comparison of the two theories about development in written language:implications for pedagogy and research［A］.In HOROWITZ R，SAMUELS S J（eds.），Comprehending oral and written language［C］.San Diego:Academic Press，1987:371—395.

［27］THOMPSON R.The brain［M］.New York:W.H.Freeman Company，1993.

［28］WILKINS D A.Linguistics in language teaching［M］.London:Edward Arnold，1972.

［29］WILLIS J.A framework for task－based learning［M］.London:Longman，1996.

［30］WILLIS M，BURDEN R.Psychology for language teachers:a social constructivist approach［M］.Cambridge:Cambridge University Press，1997.

［31］柏舟.言语理解过程中的记忆［J］.现代外语，1989（3）:1—8.

［32］曹小雪.语块背诵与基础英语教学［J］.湖北广播电视大学学报，2008，28（9）:128—129.

［33］陈方.以形式为中心的二语教学研究述评［J］.山东外语教学，2006（1）:47—50，94.

［34］陈开顺.从多重记忆系统看外语能力与学习［J］.外语研究，2009（2）:63—66.

［35］程晓堂，高洪德.理解与实践高中英语新课标:与高中英语教师的对话［M］.北京:高等教育出版社，2006.

［36］丁言仁，戚焱.词块运用与英语口语和写作水平的相关性研究［J］.解放军外国语学院学报，2005（3）:49—53.

［37］东雪珍.词汇首次处理策略对词汇记忆影响的实验研究［J］.基础教育外语教学研究，2006（4）:19—23，50.

［38］段士平.国内二语语块教学研究述评［J］.中国外语，2008，5（4）:63—67，74.

［39］龚亚夫，罗少茜.任务型语言教学［M］.北京:人民教育出版社，2003.

［40］桂诗春.记忆和英语学习［J］.外语界，2003（3）:2—8，25.

［41］胡春洞.中学英语教学法漫谈［M］.保定:河北人民出版社，1982.

［42］黄娟.从认知心理学角度谈外语学习过程中的记忆［J］.合肥工业大学学报（社会科学版），2004（6）:141—144.

［43］教育部.全日制义务教育语文课程标准（实验稿）［M］.北京:北京师范大学出版社，2001.

［44］教育部.普通高中英语课程标准（实验）［M］.北京:人民教育出版社，2003.

［45］李梅英，吕勤.以写促读:一项英语专业阅读课教学改革的试验［J］.山东外语教学，2002（6）:41—44.

［46］李太志.词块在外贸英语写作教学中的优势及产出性训练［J］.外语界，2006（1）:34—40.

［47］刘津开.任务型教学的核心思想［J］.中小学外语教学（中学篇），2006（5）:11—13.

［48］刘仁增.个性化阅读的基本特征及教学策略［J］.福建教育，2002（6A）:30—31.

［49］刘玉茹.浅谈日语词语学习记忆能力的培养［J］.教育科学论坛，2007（4）:34—35.

［50］潘涌.论创新教育与教师角色转换［J］.吉林教育科学（普教研究），1999（2）:1—4.

［51］潘彧.论语块理论与英语教学［J］.黑龙江科技信息，2008（33）:203.

［52］申伟.运用记忆理论指导学生提高英语学习记忆效果［J］.中国校外教育，2008（8）:1267，1278.

［53］束定芳，庄智象.现代外语教学——理论、实践与方法［M］.上海:上海外语教育出版社，1996.

［54］王强，张冬梅.信息加工模式的记忆理论对外语学习的启示［J］.辽宁工学院学报（社会科学版），2007（5）:91—93.

［55］王立非，张岩.基于语料库的大学生英语议论文中的语块使用模式研究［J］.外语电化教学，2006（4）:36—41.

［56］王学瑛.遵循记忆的基本过程提高学习效率［J］.郑州铁路职业技术学院学报，2001，13（1）:33—34.

［57］文卉.外语学习过程中的记忆［J］.重庆工商大学学报（社会科学版），2008（2）:155—157.

［58］文秋芳.Learner variables to learning outcome［D］.Hong Kong:The University of Hong Kong，1993.

［59］肖辉，陈芙蓉，史志祥.认知、心理学背景下外语学习过程中的理解与记忆［J］.外语界，2003（3）:9—13.

［60］谢薇娜.谈阅读语写作的交融性［J］.外语教学，1994（4）:51.

［61］杨科.语言学习中记忆的心理机制［J］.基础教育外语教学研究，2004（2）:31—33.

［62］杨金昌.中国英语教学类型的定位:“习得”还是“学得”［J］.英语通（高中教研版），2007（6）:14—17，55.

［63］曾祥芹.语文新课标的阅读教学新概念［J］.中国小学语文教学论坛，2003（5）:7—10.

［64］张献臣.新课程理念下中小学英语教学需要处理的几个辩证关系［J］.课程·教材·教法，2007，27（4）:41—45.

［65］张正东.敢问路在何方:话说中国英语教育之路［J］.基础教育外语教学研究，2006（12）:21—25.

［66］张正东.中国英语教育的四个问题［J］.基础教育外语教学研究，2007（1）:15—21.

［67］朱卫红.高中英语任务型教学模式初探［J］.中小学英语教育，2007，2（5）:42—45.

【注释】

[1]马太效应（Matthew effect）:指强者愈强、弱者愈弱的现象，广泛应用于社会心理学、教育、金融以及科学等众多领域。（A phenomenon in specific circles whereby one’s accomplishments and reputation tend to snowball，and those with meager accomplishments have greater difficulty achieving accomplishments.）

[2]有研究表明，文本中的生词率超过3%时就会达到一个“难度阈值”，读懂3%生词率文本的时间是低于1%生词率文本的两倍，5%时达到5倍，7%时达到9倍。听力理解的这个难度阈值是1%生词率。参见http://blog.tostudy.com.cn/blog/show.aspx?aid=829。