上海市教育科學研究重大項目研究成果：腦科學如何影響語文教育

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精彩導讀

腦科學研究對小學的語文教學具有怎樣的啟示？在當下的語文課堂上，老師們又基於腦科學形成了哪些教學策略呢？

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隨著腦科學研究的不斷興起，越來越多的研究者開始嘗試對教育過程背後的認知神經機制進行探索，腦科學的研究成果正在逐漸滲透、指導和改變學校的課程教學。這種變化在小學階段的語文課堂中表現得尤為明顯，因為大腦對語言的習得和運用始終是腦科學中最為普遍關注的研究領域。

今天，小編為您推薦這篇乾貨滿滿的文章。本文作者繫上海市教育科學研究院普通教育研究所王楓，本文繫上海市教育科學研究重大項目《「零起點」政策背景下指向終身發展的兒童學習基礎素養的課程與教學培育研究》（D1504）的研究成果之一，文中案例均來自該項目的教學轉化實踐。

本文原載於《上海教育》雜誌2018年4A刊，更多內容，請參見雜誌。

把握語義學習與聯結的基本規律

建構大腦中字詞概念的神經網路

在腦科學看來，學習的本質是大腦與外部社會環境不斷交互形成神經聯結的過程。語文作為學生學習語言文字運用的基礎型學科，必須以學習者在頭腦中建立字詞之間的廣泛神經聯繫為基礎。字詞教學是小學語文教育的核心內容之一，了解字詞概念通過怎樣的形式存儲在我們的大腦中，有利於教師在開展字詞教學時制定更加高效的教學策略。

美國加州大學伯克利分校的腦科學研究者Huth 等人（2016）將他們研究985 個常見英語辭彙所對應皮層區域的「腦典地圖（mapofbraindictionary）」發表在了《自然》雜誌上。研究發現：大腦中的字詞和語義並不是以單點獨立的方式進行存儲，而是存在於不同腦區的多個語義神經網路之中。

比如「頂部（top）」這個詞，既出現在與建築、方位、數字有關的語義集中皮層，也出現在和外表、穿戴等相關的語義區。

▲「腦典地圖」中的字詞存儲

語義相關的字詞存儲在鄰近的大腦皮層，每個字詞都對應著與之具有意義關聯的字詞神經網路，這個研究結論為心理學家Collins 和Loftus（1975）提出的「擴散激活模型（spreading-activation model）」提供了支持。他們認為：語詞概念之間具有的共同特徵越多，概念之間形成的聯繫就越緊密，當需要調用或回憶相關字詞時，也就更容易相互激活。

▲「擴散激活模型」片段示例

對小學語文教學的啟示

「腦典地圖」和「擴散激活模型」為小學語文學科如何利用語義之間的聯繫開展字詞教學提供了指引。教師在字詞教學中，可以將課文中或學生已經學過的語義相似、相對或具有意義關聯的字詞安排在一起學習，引導孩子不斷建構並豐富大腦中的字詞和語義神經網路。

例如：在一年級語文《比尾巴》一課中，課文對不同動物的尾巴形狀使用長、短、彎、扁等形容詞進行了描述。教師在教學中，將動物尾巴的形狀作為意義主軸，指導學生運用比較，在長與短、彎與直、扁與圓這些相對的形容詞之間建立起關於尾巴形狀的語義神經網路，使學生對這些詞的理解和掌握更加牢固。

又如：許多小學中高年級語文教師常常會在課堂上組織學生製作「思維導圖」，其背後的腦科學基礎也是大腦對概念神經網路的建構與拓展。

關注兒童大腦學習的具身性特點

激發語文學習情境的全身心投入

發展心理學和腦科學研究表明：小學階段兒童的認知發展具有鮮明的年齡特徵，其最大的特點就是學習對具體情境、具體形象和身體動作具有依賴性。

在上海市教委委託上海市教科院普教所承擔的「學習基礎素養」研究項目中，項目組研究者（2017）重點強調了在課堂教學的實踐轉化中，對兒童學習具身認知（embodiedcognition）的關注。

在腦科學研究領域，Varela，Thompson 和Rosch 等研究者（1991）出版的《具身心智：認知科學和人類經驗》一書中指出：「學習者的認知依賴體驗的種類，這些體驗來自於具有各種感知運動的身體。個體的感知運動能力內嵌在更為廣泛的情境中，感知與運動過程、知覺與行為本質上在認知中是不可分離的」。Hauk，Johnsrude 和Pulvermiller等研究者（2004）使用功能性核磁共振成像（fMRI）技術，記錄了學習者在學習與身體運動相關的動詞時的大腦活動狀態。結果發現：當人體接收到與身體運動相關的動詞刺激時，與動作相對應的大腦皮層運動區域會產生比其他區域更強的激活。

具身認知的腦科學研究結果進一步揭示了兒童的學習和認知需要寓於真實的生活情境和已有的身心經驗之中，在身心同時投入到與外部環境和自身經驗的整合過程中形成對客觀事物的認識與學習。這一規律在人類的語言學習中同樣適用，並且在兒童對與身體相關的動詞的學習中尤其重要。

對小學語文教學的啟示

小學語文的課堂教學要盡量創設與學生生活經驗相接近的學習情境，教師要帶領孩子全身心地投入到學習情境中，用適應小學階段兒童的形象化、具身性認知方式，啟動孩子的感知和身體運動，使他們的實際生活經驗能夠在學習中得到不斷的整合與發展。

例如：四年級語文《擁抱大樹》一課中，徐匯區高安路一小的馬驥老師將課文主人公「擁抱大樹」的情境與學生實際生活中的「擁抱」經歷聯繫起來，使學生自然對「為什麼要擁抱大樹」產生了疑問，驅動了他們學習課文的興趣和主動性。

又如：二年級語文《小指甲變了》一課中，課文中出現了搗、摘、纏、捻、包、貼等大量表示動作的詞。金山區亭林小學的蔣劍老師在教學中，除了運用語義聯繫引導學生建立大腦中的字詞網路之外，還邀請學生到講台上實際運用自己的身體做出這些動作，將這些字詞的學習與軀體感知、運動及其潛在的神經活動結合到一起，並進一步將文中形容動作狀態的「慢條斯理」「小心翼翼」等詞語，一併融入到學生的具身性認知過程當中，不僅使他們對字詞本身的意義形成了更準確的理解，也通過身體參與，使課堂教學變得更加靈動和具有活力。

語言學習不僅要依靠大腦左半球

豐富的想像和情感體驗同樣重要

在神經科學的研究歷史上，大腦左半球語言運動中樞（布洛卡區）和語音辨別中樞（威爾尼克區）等的相繼發現及Sperry 和Gazzaniga 等人（1969）對切斷大腦左右半球連接的「裂腦人」開展的研究，使「語言主要是大腦左半球功能」的觀點得到了普及。

腦科學研究證實，人類的語言功能的確主要定位在大腦左半球，但語言的學習絕不僅僅依靠大腦左半球。語言文字作為表達人類思想情感的符號系統，能夠激發人們的想像和情緒情感，也是我們的思維依賴的基本載體。大腦皮層右半球的空間、想像、藝術加工等功能同樣對語言學習具有重要的支持作用。與此同時，大腦前額葉和邊緣系統的情緒喚醒對語言學習同樣具有積極的促進意義。

Hamann 等人（2001）研究發現：正向的情感體驗能使學習者產生情緒記憶增強效應（enhancementeffectof emotional memory）；伍海燕等（2012）在關於腦、認知、情緒及其教育意義的研究綜述中，梳理了大量通過激活情緒促進學習的實證研究成果。

應當看到：促進大腦各功能區域共同支撐同一學習過程，能同時激活學生語文學習中的思維、想像、情感等心理因素，這種「全腦學習」更有利於大腦學習機能的統整發揮，從而增強學習效率、拓展大腦潛能。

對小學語文教學的啟示

兒童的語文教學既要關注到語言學習本身，發揮好大腦左半球本身的語言功能優勢，也要同時通過教師的教學引導，激發學生對於文本的思考、想像和情感體驗，運用整個大腦不同功能區在語言學習活動中的同步激活，促進語文的深度學習和「情感態度價值觀」的目標達成。

例如：在四年級語文《火燒雲》和老舍先生的《林海》等課文的教學中，教師通過引導學生邊讀邊引發對文本的合理想像。對「火燒雲變化極多，一會兒紅彤彤的，一會兒金燦燦的，一會兒半紫半黃，一會兒半灰半百合色」這樣的描寫，學生通過基於文字的視覺想像，能夠更加深刻地理解作者是如何運用各種表示色彩的詞語來描寫出火燒雲的「變化極多」的；對「青松的邊沿閃動著白樺的銀裙，不像海邊上的浪花嗎」這樣的語句，也唯有通過啟動孩子們的想像，才能真正激發他們在思維中把握「青松」和「白樺」間的布局關係，理解修辭手法的運用技巧，併產生對大興安嶺壯美景色的情感共鳴。這種語文課堂教學中同時激活大腦語言、思維、想像、情感活動的學習方式，將為兒童未來自己在寫作中描寫景物提供從想像、感知再回到文本的經驗支持。

洞悉機械學習與策略學習的差異

讓大腦形成語文策略的自我指導

長期以來，教育領域的腦科學研究者一直致力於探尋不同學習方式背後的神經機制差異。Delazer 等人（2005）使用fMRI 方法，對學生採用機械學習和策略學習兩種學習方式下的大腦活動狀態進行了比較。結果發現：不同的學習方式對應著不同的大腦皮層激活模式。採用機械訓練的學生，皮層內側頂葉至左半球角回（angular gyrus）區域的激活更強；採用策略學習的學生，則在頂葉的楔前葉（precuneus）區域表現出更強的活動，兩者在額葉和枕葉皮層的激活模式上也存在明顯差異。

▲機械學習與策略學習的大腦激活模式比較

不同學習方式下的大腦激活模式差異反映了學生在採用策略學習時，大腦會比在機械學習時調用更多負責情境記憶和視覺想像調控的皮層資源（楔前葉的主要功能）。這種基於策略的學習方式在對學習效果的檢測中，也表現出比機械學習更好的記憶保持和遷移水平，預示著對未來學習的可持續意義。

因此，即使是小學階段的語文教學，也不應當僅僅局限在大腦對語言知識和語言符號的簡單習得上，更要關注語言學習及運用的「過程與方法」，從小讓兒童對自己大腦的語言加工風格和表達習慣保持敏感，不斷強化策略式學習的大腦皮層功能區域，通過元認知知識的持續積累和元認知調控的反覆實踐，使大腦逐步找到適應終身學習與發展的自我指導方略。

對小學語文教學的啟示

每個孩子都可以找到適合自己的識字、閱讀、表達等語言習得和語言運用的策略。在語文課堂上，教師要有意識地引導學生嘗試不同的語文學習方法，找到適合自己的學習策略。這些方法策略的運用，意味著兒童大腦中策略學習的皮層區域不斷被強化，是實現學生語文學習可持續發展的重要前提。

例如：在小學兒童的語文學習中，有一小部分孩子會在閱讀時遇到特殊的困難，這些孩子的問題被稱為「閱讀困難（dyslexia）」。閱讀困難是兒童智力和其他領域發育均正常，但在閱讀上顯著落後於同齡人水平的一種發展性學習障礙。

研究表明：閱讀困難兒童的閱讀過程具有與一般孩子不同的腦神經機制（Nicolsonet.al, 2008）。這些學生的閱讀問題，可以通過教師或者專業人員的針對性干預，來強化閱讀過程中的語音意識和文字識別策略，從而使學生掌握適合自身閱讀特點的閱讀方法，提高他們的閱讀能力（王楓,2015）。這種策略學習的腦機制形成，無論對閱讀困難兒童還是一般學生的語文學習而言都具有重要而深遠的意義。

理解分項等第評價背後的腦科學

發現大腦語文學習的優勢與短板

2013 年起，上海市教委在全市小學一、二年級推行「基於課程標準的教學與評價」（「零起點」「等第制」），並將等第制評價逐步擴展到整個小學階段。在具體實施上，主要採用分項等第制形式，從學習興趣、學習習慣和學業成果三個方面圍繞學科學習的不同子領域開展評價。

小學語文教學從聽、說、讀、寫四個方面開展的分項等第制評價，其背後對應著兒童不同語言實踐方式的特定腦機制。

在語文學習中，學生的「聽」主要依靠大腦顳葉聽覺皮層和語音辨別皮層區域（威爾尼克區）對語音進行分辨和理解；「說」涉及語言運動中樞（布洛卡區）的口頭語言產出功能；「讀」則對應著大腦從枕葉視覺皮層、顳葉聽覺皮層、視聽聯合的角回（angular gyrus）區域到語言運動皮層的廣泛神經迴路；「寫」還需要大腦負責手部精細動作的軀體動作皮層共同參與，來實現各部分活動的相互協調。

▲大腦聽、說、讀、寫對應的腦機制

兒童的大腦在語言實踐的不同領域具有各不相同的發展速率，因此，從腦科學角度看，對小學兒童的語文學習採用分項等第制評價能夠更有利於科學地反映學生不同語言中樞的發展狀況。

對小學語文教學的啟示

採用聽、說、讀、寫的語文分項等第制評價，既能為學生不同腦機制支持下的各個語文學習領域提供診斷和反饋，引導學生髮現大腦語文學習的優勢與短板；同時，也能夠為學生的語文學習帶來更加穩定的情緒狀態，克服「分分計較」可能引起大腦產生的負面情緒阻礙，保護好學生語文學習的興趣。

隨著科技的進步和研究手段的革新，人類在已經實現能用自己的大腦研究大腦的基礎上，正在朝著更高層次的神經機制研究邁進。然而，從整體上看，當代腦科學的發展仍處在朝氣蓬勃的成長階段，腦科學的研究成果對學校教育的影響、對課程教學的指導和對學生髮展的促進都還只是剛剛起步，需要大量的實證研究來為兒童的語文學習提供科學依據和啟迪，也必須與廣大從事語文教學的老師們密切合作，不斷將課堂實踐中的困惑轉化為腦科學問題，並通過研究進一步深化認識，從而更科學地指導小學的語文教學實踐，為每一個孩子掌握和運用中華民族的語言文字和優秀文化奠定紮實的基礎。