動(dòng)態(tài)發(fā)布,，集中呈現(xiàn)學(xué)校學(xué)術(shù)活動(dòng)預(yù)告,、專(zhuān)家學(xué)者觀點(diǎn)、學(xué)術(shù)成果榮譽(yù)等,。
通過(guò)教學(xué),，將人類(lèi)世代積累起來(lái)的知識(shí)傳遞下去，是人類(lèi)文明得以延續(xù)和繁榮的重要途徑,。中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，更是一個(gè)教育大國(guó),，教育在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中更是發(fā)揮著舉足輕重的作用,。但是，教學(xué)是如何進(jìn)行的,？在教學(xué)過(guò)程中,，老師和學(xué)生的大腦是如何工作的呢？
長(zhǎng)期以來(lái),，由于研究手段的限制,，研究者無(wú)法對(duì)教學(xué)過(guò)程的腦機(jī)制開(kāi)展實(shí)證研究。以往研究的局限性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面,，腦科學(xué)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程,，但是卻忽略了老師，特別是忽略了師生互動(dòng)在學(xué)習(xí)過(guò)程中的重要作用,；另一方面,，教育學(xué)等學(xué)科雖然關(guān)注教學(xué)過(guò)程，但是主要采用思辨和描述性的方法,，無(wú)法了解人腦的工作機(jī)理,。因此，通過(guò)腦科學(xué)的手段探討教學(xué)過(guò)程中師生互動(dòng)的神經(jīng)機(jī)制是當(dāng)前教育學(xué),、心理學(xué),、腦科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的迫切需求。
7月5日,，腦科學(xué)領(lǐng)域的重要雜志 Human Brain Mapping 以封面文章的形式發(fā)表了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室盧春明課題組的研究論文 Enhancement of teaching outcome through neural prediction of the students' knowledge state,。該論文采用基于功能性近紅外光譜成像（fNIRS）的多人同時(shí)腦成像技術(shù)，在較為真實(shí)的教學(xué)情境下,，探討了師生間的腦活動(dòng)同步在教學(xué)過(guò)程中的關(guān)鍵作用機(jī)制,。
COVER ILLUSTRATION The cartoon shows that Confucius (left) is teaching his students (right). The text is a citation of The Analects of Confucius . It means that “The Master knows admirably how to lead people on step by step. He has enlarged my mind with an extensive knowledge of the arts, while guiding and correcting my judgement and taste. Thus I could not stop in my progress, even if I would.” The light spectrum behind the text implies the application of functional near infra‐red spectroscopy technique to the field of teaching in a naturalistic context.
圖1 本期封面。圖示為孔子在向弟子講學(xué),，上方的彩色光代表fNIRS技術(shù),。文言文的譯文為：“老師慢慢而有步驟地，善于引導(dǎo)人,，用詩(shī)文典籍開(kāi)闊我的眼光與思路,，用道德規(guī)范約束我的為人與言行,，讓人想停止不前都不可能?！?/span>
著名教育學(xué)家維果斯基提出了著名的“最近發(fā)展區(qū)”假設(shè),。該假設(shè)認(rèn)為，在教學(xué)過(guò)程中,，教師需要對(duì)學(xué)生的知識(shí)水平做出恰當(dāng)?shù)墓烙?jì),，進(jìn)而制定學(xué)習(xí)目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)不能太難,，太難了學(xué)生就學(xué)不會(huì),；但是也不能太簡(jiǎn)單，太簡(jiǎn)單了學(xué)生就沒(méi)有學(xué)習(xí)興趣了,。因此,，這個(gè)目標(biāo)一定是學(xué)生通過(guò)“適當(dāng)?shù)呐Α本湍軌驅(qū)崿F(xiàn)的，即所謂的“跳一跳,，摘桃子”,。基于這一假設(shè),，該研究提出了教學(xué)過(guò)程的“預(yù)測(cè)—傳遞”模型,，即教師在教學(xué)過(guò)程中提前對(duì)學(xué)生的知識(shí)水平進(jìn)行動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的預(yù)測(cè),，以此形成恰當(dāng)?shù)闹R(shí)表征,，然后師生間再進(jìn)行有效的知識(shí)傳遞。
圖2 最近發(fā)展區(qū)假設(shè)
為了檢驗(yàn)上述模型,，該研究要求老師分別采用“講授式”,、“討論式”以及“視頻”三種教學(xué)方法，以一對(duì)一的教學(xué)方式向三組學(xué)生分別講授數(shù)字推理知識(shí),。學(xué)生在教學(xué)前后分別完成有關(guān)的知識(shí)測(cè)驗(yàn),。在教學(xué)過(guò)程中，采用fNIRS同時(shí)測(cè)量了老師和學(xué)生的腦功能信號(hào),，并計(jì)算了老師和學(xué)生的腦活動(dòng)隨著時(shí)間共同變化的關(guān)系,，即腦活動(dòng)同步。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),，教師的腦活動(dòng)與大約10秒后學(xué)生的腦活動(dòng)有顯著的腦間同步,，并且該同步出現(xiàn)在教師的顳頂聯(lián)合區(qū)和學(xué)生的顳葉前部。以往研究表明,，顳頂聯(lián)合區(qū)主要負(fù)責(zé)預(yù)測(cè)社會(huì)互動(dòng)時(shí)對(duì)方的心理狀態(tài),，而顳葉前部則是概念知識(shí)表征的重要腦區(qū)。因此，這些結(jié)果提示,，教師可能通過(guò)腦間同步,，提前預(yù)測(cè)學(xué)生的知識(shí)表征狀態(tài)。以往采用類(lèi)似方法的研究雖然也發(fā)現(xiàn)師生間在存在腦同步,，但是并未對(duì)腦同步的預(yù)測(cè)機(jī)制進(jìn)行探討,。因此，盧春明課題組的該項(xiàng)研究為“預(yù)測(cè)—傳遞”模型的預(yù)測(cè)機(jī)制提供了重要的支持證據(jù),。
該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn),，無(wú)論采用哪種教學(xué)方法，老師—學(xué)生的腦間同步越強(qiáng),，教學(xué)效果就越好,。而且，上述腦間同步在教學(xué)過(guò)程進(jìn)行到大約一分半鐘左右（總時(shí)長(zhǎng)平均為20分鐘）時(shí),，就已經(jīng)能夠很好的預(yù)測(cè)最終的教學(xué)效果了。而與知識(shí)的實(shí)時(shí)傳遞有關(guān)的腦間同步（即教師和學(xué)生在同一時(shí)刻的腦活動(dòng)同步）在教學(xué)進(jìn)行過(guò)半后才能夠顯著預(yù)測(cè)最終的教學(xué)效果,?？梢?jiàn)，通過(guò)腦間同步發(fā)生的預(yù)測(cè)發(fā)生在知識(shí)傳遞之前,，并對(duì)教學(xué)效果有顯著的促進(jìn)作用,。
圖3 分別與教學(xué)過(guò)程中預(yù)測(cè)和傳遞對(duì)應(yīng)的師生間腦活動(dòng)同步
該項(xiàng)工作是盧春明課題組系列工作的一部分。該課題擬將最新的腦科學(xué)研究方法應(yīng)用于教育科學(xué)領(lǐng)域,，系統(tǒng)探討教育教學(xué)領(lǐng)域的重要理論問(wèn)題,，并希望為教育教學(xué)實(shí)踐提供啟示。這些工作對(duì)促進(jìn)教育科學(xué)研究的實(shí)證化,，促進(jìn)腦科學(xué),、教育學(xué)、心理學(xué)的深度融合將產(chǎn)生重要影響,。
該論文的第一作者鄭麗芬本科畢業(yè)于福州大學(xué),，2013年考入北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，跟隨盧春明教授攻讀博士學(xué)位,，并擔(dān)任上述課題的負(fù)責(zé)人,。目前她的工作主要采用fNIRS、tDCS等無(wú)創(chuàng)腦成像和腦刺激技術(shù)深入探討教學(xué)情境下師生社會(huì)性互動(dòng)的認(rèn)知和腦機(jī)制,。
該項(xiàng)研究是盧春明課題組與加州大學(xué)爾灣分校的陳傳聲教授以及重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室語(yǔ)言認(rèn)知與障礙研究團(tuán)隊(duì)的同事共同完成,。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（31622030 和 31421130158）和中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金（2017EYT32 和2017XTCX04）等基金項(xiàng)目的資助,。
歡迎下載原文：http://dx.doi.org/10.1002/hbm.24059
盧春明課題組網(wǎng)站：http://sc.bnu.edu.cn/
注：7月5日雜志刊出本期文章時(shí),，將封面誤標(biāo)為同期發(fā)表的另一篇文章。值得一提的是,，該文章同樣出自國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（畢彥超課題組）,。這也充分顯示了實(shí)驗(yàn)室在認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)和領(lǐng)先地位,。