探析脑科学发展对教育的启示
随着脑科学的不断进步和发展,基于脑科学的学习研究取得了长足的进步,尤其是在学习与记忆机制的研究方面积累了不少资料。

本文在简要介绍近年来脑科学中关于学习研究的基础上,探求其对当前我国教育实践的启示。

1 脑科学中关于学习的研究
脑科学关于学习的研究是个富有诱惑力的科学研究课题,研究者们从不同的层面进行研究,积累了许多科学事实。

1.1 脑是学习的基础
1.1.1 学习的脑功能定位
条件反射理论已经对大脑皮层与学习的关系进行了一定的解释,近些年来,研究者运用脑外科切除手术和对病人的临床观察发现,尽管学习与记忆涉及到了整个脑的广泛区域,但海马、大脑联合区的区域与学习和记忆的关系更为密切:(1)额叶皮层:额叶与时间、空间的复杂整合学习有关,研究表明有额叶损伤的病人可能出现以下三种情况:抽象思维能力改变;无法利用经验计划和解决问题;思维僵化。

(2)海马:海马是将短时记忆转换成长时记忆的通道,主要功能是登记和暂存信息,将构成记忆的各元件联系在一起形成新记忆。

(3)前扣带脑皮层:美国科学家们确定前扣带脑皮层是人脑中负责存取长期记忆的区域。

1.1.2 学习的神经生化机制
目前,学习与记忆的神经分子生物学基础方面的研究主要集中在四个方面:(l)蛋白质:与学习记忆相伴随的是某种蛋白质增加,并有新的蛋白质产生。

如果抑制蛋白质的合成,动物学习和记忆效果也将受到影响。

(2)RNA:实验证明,神经元内部的mRNA通过对酶的控制,决定着突触部位神经递质的释放和控制合成相应的蛋白质,从而影响个体发育过程中经验和行为的获得;(3)神经肽:临床研究发现:AVP 有加强记忆、抗遗忘的长期作用;生长抑素(SOM)可增强海马的LTP,对学习记忆有易化作用;SOM还参与了条件性反应的形成和信息的储存,在学习记忆过程中发挥着重要的作用;(4)神经递质:应用拟胆碱药可显著增强学习记忆能力,相反,中枢胆碱受体阻断剂——东莨菪碱可阻抑习得性LTP的形成,促进已形成的LTP的消退,从而引起记忆、识别能力明显减弱。

1.2 学习和环境对脑的可塑性
脑的可塑性即脑可以被环境或经验所修饰,具有在外界环境和经验的作用下不断塑造其结构和功能的能力。

脑和神经系统的结构和功能具有高度的和终身的可塑性,特别是在脑发育的关键期内。

脑的可塑性体现在以下三个层次上:突触可塑性、神经元条件性活动,以及皮层功能代表区的可塑性。

1.2.1 突触的可塑性
突触是神经元之间实现信息传递的关键位点,其功能的强弱取决于其信息传递效率,而其传递效率受神经活动或经验的支配。

学习可以使突触传递效率出现长时程增强现象,同时学习过程的刺激使神经细胞联系变得更为丰富和复杂,即形成新的突触,新突触的形成又大大促进了信息的交换和处理。

新近研究发现,从婴儿出生开始,突触就不断经历着增长、修剪、消退、增长的循环过程。

1.2.2 神经元条件性活动
条件反射是人们所熟知的,这一现象在神经元水平上的反映就是神经元条件性活动,即神经元在某种特定刺激条件下会出现活动的增强。

神经元条件性活动是介于突触可塑性和皮层代表区可塑性之间的桥梁。

条件性训练使得神经元活动和刺激能够良好结合起来,就有力证明经验可以改变神经元的反应特征。

1.2.3 皮层代表区可塑性
脑功能定位告诉我们,感觉、运动、语言、认知等功能在大脑皮层具有各自的功能代表区。

然而,这些皮层代表区并不是固定的,而是一个动态性结构。

经验或训练可以使皮层代表区的精细结构发生重组,学习正是促使其实现的原因之一。

研究发现,盲人在进行盲文阅读以及弦乐器演奏家进行弦演奏时,手指的感觉在皮层的代表区明显比常人更强烈。

2 对教育的启示
2.1 学习与营养
脑仅占2%体重,却消耗着全身20%的耗氧量和耗能量,而且,几乎所有的能耗都是利用葡萄糖为能源代谢产物。

这些葡萄糖又只能通过血液循环送至大脑中,所以,大脑对于供血不足和缺氧十分敏感。

因此,要想能很好的保证高效率学习,就必须供给充足的营养,特别是要注重为各种参与学习的酶的合成提供必要的蛋白质基础。

2.2 全脑开发
全脑开发的基础在于脑的功能定位和皮层代表区的可塑性。

本文认为,全脑开发的意义并不在于要塑造一个非常完美的大脑或全才,而是要充分尊重脑的特点,应用多种教育活动及方式促进脑的整体发展和全面发展。

2.3 教育要适时合理
此处适时是指教育要重视脑发展的关键期,合理则要求教育的方式要符合个体认知发展的特点。

一般来说,0～1岁是儿童感觉—运动功能和简单语言能力发展的关键期;3、4月龄～13月龄为简单感觉运动发育关键期;知觉表征发育关键期为7岁;抽象概念表达和复杂精细语言表达能力直到青春期才能发育完全。

能力发展具有个体差异性,因此根据儿童的个体特点及时培养其认知能力对儿童的成长至关重要。

2.4 最佳学习状态
脑电波研究显示,脑电随清醒状态不断变化。

当我们处在中等清醒状态时,能最有效地完成任务。

当脑获得适宜挑戰,它能以最优方式学习;不同年龄阶段的个体注意力维持能力不同,幼儿较差,约15～20min,所以幼儿园每节课的时间不宜超过30min;小学生注意力维持时间略好,每节课可安排45min。

教学安排只有遵循以上规律,才能让学生保持良好的学习状态。

3 结语
随着研究技术与手段的不断提高,对脑的研究将不断深入,我们对人脑的了解也将仅一步拓宽。

脑科学对教育的现实意义是,教育活动的开展必须与脑科学相结合,用科学的教育方法和手段开发大脑的潜能,运用脑科学理论总结、改进教学方法,根据脑科学理论切实推行素质教育。

参考文献
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