脑科学研究的启示

         


随着科技发展，研究手段不断进步，脑科学已经成为21世纪最有可能不断产生突破性进展的研究领域。脑科学的研究成果正在对包括教育在内的人类自身发展的各个方面产生前所未有的深远影响。本文试图从近三十年来脑科学研究的趋势和特点去探讨这些研究成果对“幼儿思维游戏特色课程”的启示。

脑科学研究的发展趋势一：正视人脑及其思维过程的复杂性

左右脑，哪个更重要?

19世纪初从高尔(Franz 1Ioseph Gall)以颅相学提出大脑机能定位说开始。脑科学家就开始热衷于研究大脑两半球的功能。其中影响最大的是。大脑两半球分工说”。该学说倾向于将左半球看作是智慧和文明的。男性半球”．而右半球是野蛮、情绪化的。女性半球”。20世纪70年代，美国神经生理学家斯佩里(Roger Sperry)通过。裂脑人实验”提出了后来在教育中广为运用的“大脑半球优势理论”。这一时期的理论开始从崇尚左脑的思维模式转为崇尚右脑的思维模式，认为右脑中直觉和艺术的思维更具创造性。

近几十年来。人们在风靡全球的这一理论基础上构建了庞大的开发左右脑的教育理论。其主要观点是：大脑左右半球以不同的方式进行思维．左脑是语言的脑．是阅读、记忆、书写和逻辑思考的脑。演绎推理、抽象思维、数学运算、形成概念的能力较强：右脑有许多高级功能。诸如形象的学习和记忆、图形识别、几何学方面的空间感觉，是音乐、美术、空间知觉的辨别系统。因此，左脑也被称为理性的脑、知识的脑，右脑也被称为感性的脑、创造的脑。

90年代后。无创伤脑成像技术在脑科学研究中开始运用。逐渐改变了科学家们最初对大脑两半球分工的简单认识。在对待左右脑半球特异系统功能的问题上。脑科学家们至少达成了这样的共识．即脑的基本性运作主要是在分立的脑区进行的．但大脑思维的大部分活动都是大脑两半球共同参与的结果。大脑左右半球的分工是相对的。人的高级心理功能需要大脑左右半球的协调合作才能实现。

人的思维本质是什么？

1997年4月。IBM公司的计算机“深蓝”战胜了国际象棋高手卡斯帕洛夫在舆论界引起哗然的同时，也引发了脑科学家的争论“机器能否完全拥有人类的思维”、“入脑活动的机制能不能化解为可由机器执行的逻辑计算”。这些争论都关系到一个最根本的问题：人的思维的本质是什么。

肯定的观点强调。思维不过是一种信息加工过程。只要思维的内容可以用形式化语言来描写，思维过程可以用形式化算法来描述。那么人的思维活动完全可能通过计算机来实现。持否定态度的观点认为。人工智能的研究低估了大脑生物模式的复杂性，大脑的某些特点与计算机不同。“人类无法造出一台具有情感、意识和幽默感以及能做出人们意料之外事情的机器。”我国神经脑科学家杨雄里借用皮亚杰对智力的定义“智力是你不知道怎么办时运用的东西”．提出了自己对思维本质的看法：创造性是智力的核心。人之所以为人正在于我们有一个
富有创造性的大脑。

脑科学研究的发展趋势二：从脑的静态功能和生理基础的分析到动态发育和活动机制的研究

20世纪90年代，由认知心理学和神经科学充分融合形成的认知神经科学对认知活动的脑内过程和机制进行了大量研究，加之脑动态神经元功能成像技术的运用，人们开始逐渐认识到大脑的复杂性。其复杂不仅表现在神经网络系统的组织和结构上．还表现在大脑动态的发育过程和活动机制上。因为大脑的活动总是处于一定的社会环境中。
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没有一成不变的“智力”

神经科学家发现。大脑的运行主要是由神经回路实现的。“神经系统信息编码分为快速的神经元状态编码(兴奋和抑制两种基本状态)和缓慢的突触联系强度编码两大类。突触联系强度编码是连续的、分级的。它和脑的学习与信息存储功能密切相关。”

尽管神经系统的发生、发育规律目前还不清楚，但科学家们普遍认为。人的遗传基因只能在有限的程度上决定神经元间的精细连接．脑神经系统的精细化在相当大的程度上取决于后天经验。在人的一生中大脑都具有可塑性，没有一成不变的“智力”。儿童在脑发育期突触数量的快速增长及随后的逐渐减少有重要的生物学意义。这与大脑遗传的信息编码和机制有关。同时与环境刺激和经验密切相关。从发育上来看，神经元特有联结的建立是有关键期的。人脑的适应性和可塑性就在于可以根据环境的刺激、学习和经验构建新的突触联系，而突触间的联系即神经回路的运行遵循“用进废退”的原则。

智能存在于头脑中，还是人脑与环境相互作用的结果

人脑思维的复杂性。使传统的人工智能理论和20世纪80年代后出现的神经网络研究逐渐受到质疑。由于面临

许多无法破解的难题，1993年这一领藏的科学家已开始断定该领域的研究
不可能有突破性进展。

一些年轻学者开始对传统的人工智能和神经网络理论发难。什么是智能?它是存在于人的头脑中．还是人脑与环境相互作用的结果?他们从美国心理学家Gibson夫妇有关视知觉的生态心理学中找到支持。该理论认为人脑的各种高级机能是生物进化的结果，是脑与生态环境相互作用的产物。人工神经网络研究的黯淡前景在于它永远无法穷尽复杂多变的生态环境与人脑相互作用带给人的智慧。近

20年，有关视知觉的神经机制的研究发现。大脑视觉建构的神经机制是主动的。视觉不只是分析视网膜的映象，视觉刺激提供的是一种不稳定的信息编码．脑能够从来自外界不断变化的信息流中抽取其恒定不变的特性，对信息的阐释是感知的一个极重要部分。感知与意识活动的联想、记忆和理解过程是不可分离的。在心理学上这个发现可以说是一个重大的观念改变。

而吉布森夫妇的视知觉理论与这一发现有不谋而合之处。其中吉布森关于“可知度”的概念非常重要．即知觉行为与环境特性之间的关系。每一个物种从环境中获取的信息都是被分化了的，物种进化形成了一个可以发现或学会发现的知觉系统。可知度不仅增加了人类生存的可能性，而且儿童还可以利用遗传提供的知觉内在机制去主动探索环境。儿童知觉到的信息来自于环境提供的情境和目标。

趋势三：在科学研究的方法论上，整合还原论与整体论。

最早的脑科学研究主要是在整体和系统的水平上进行的，随着细胞生物学和分子生物学的崛起，神经科学家们一直努力把对神经活动机制的研究迅速推向细胞和分子的水平．使脑科学在对神经元的联系模式、功能和信息传递、分子水平上神经系统疾病定位等方面取得许多成果。但与此同时。研究所揭示的大脑活动的复杂性也使科学家们越来越意识到，单纯依靠分析的方法深入到细胞和分子的水平．即使弄清每一个细小环节的机理，仍然难以理解脑的整体功能。脑的整体功能和运行机制既不能还原为细胞和分子的活动。也不能还原为逻辑运算。脑并非以线性方式思维，而是以非线性思维运作，整体不等于部分之和，叠加原理失效。

脑科学对元认知的研究也表明，人有从整体上直觉地把握事物的能力，在幼儿没有掌握语言之前就有“元概念”。思维发展到较高水平的人在创造性活动中的“灵感和顿悟”也来自于对事物本质的一种整体把握能力。

总之。21世纪的脑科学研究越来越强调整合的观点，这是由神经活动的内涵决定的，即人的思维等高级意识活动是神经网络动态整合的结果。必须把还原论的分析与整体论的分析结合起来．把脑各个层次的功能活动整合起来加以研究，才能最终解决思维和意识之谜。

脑科学研究对思维课程的启示

为丰富幼儿经验提供支持的思维课程

自教育启蒙运动以来。游戏二直被视为学前儿童教育的最佳手段。但随着脑科学的发展，各国教育工作者对儿童游戏的认识也发生了一些变化。有心理学家认为，缺乏成人支持和同伴交流的儿童的“自由游戏”不能满足儿童身心发展的需要。比利时研究者费雷．拉维斯就此提出了“游戏内在刻度”理论。德国研究者多纳塔・艾申波茜在她的《小脑袋，大世界》中甚至列出了成人应为

“7岁儿童的认知世界”提供的经验“清单”。

脑和心理的发展周期研究也表明，“儿童的技能和理解水平一般取决于情境对思维高水平运作的支持。有效的教学和文本呈现(在年龄较大时)能有力地支持高水平运作。而取消支持会使理解水平自然而迅速地下降。”

思维课程需要从两个角度去看待“经验”的问题。首先，人类间接经验的传递和一些思维能力的训练。在我们提供给儿童的“经验”中是十分必要的。它对儿童的思维发展提供任务上的刺激和游戏材料上的支持。没有相关课程的支持。儿童的思维只能停留在一个较低的水平。其次，这些“经验”对儿童的意义大小，还取决于大脑的主动建构，它需要与儿童特有的反应方式、思维发展特点和学习机制取得内在一致性。才能促进儿童思维的发展。

思维游戏课程设计了幼儿喜爱的游戏情境和丰富的材料。让幼儿在自己动手操作的同时，向幼儿有目的地提出问题，造成“学习任务”，帮助幼儿产生在缺乏材料支持和问题设定的游戏活动中不可能产生的更高水平上的认知冲突，从而促进幼儿自主探索、尝试错误并最终解决问题。以课程中一个非常受小班幼儿欢迎的游戏单元《钓鱼》为例，我们围绕发展幼儿图形评价能力的活动目标。设计了四个形式各异、有趣的游戏情境和丰富的材料．让幼儿在愉快的活动中通过对小鱼身上的条纹颜色、顺序和数量的细致观察及比较，发展了幼儿对图形的分析、判断、归类能力和手眼协调。

以发展幼儿的“创造性”为课程的核心目标

尽管脑科学对人的思维本质的研究还处于初始阶段，但我们可以从动物和人类行为学家的研究中得到启发。在漫长的人类进化历程中。人是遗传基因的开放性和非特殊化程度最高的物种，这一遗传特性决定了人必须具有高度敏锐的探究欲。从而在漫长的发育期中能够改变遗传功能以适应环境变化。与动物不同的是。人在幼年期的探究欲不仅会延续到成年期，而且还会有所增强，探究欲保证了人类社会的生存和发展。

动物的探究只能停留在一个很低的水平，而且由于缺少父母的参与，它们不可能把玩耍中的发现和成年生活直接联系在一起；此外，动物的探究行为只限于基本的生存活动。它们绝不会像人类一样为了探究而探究。人类的探究行为已经和基本的生存活动分离而获得了独立。人类思维的核心品质――创造性是人类特有的探究欲决定的。人类的探索行为改变了生存环境。因此人能够主动地适应不断变化的环境。

保护幼儿与生俱来的探究欲和好奇心。培养幼儿的创造性是思维课程最重要的使命。课程的预设要与幼儿的主动探究保持一种平衡，要给幼儿留下自由探索的空间；社会环境对幼儿探究的支持。包括对探究的情感和价值观的培养――成人尤其是教师对待探索的态度。包括对幼儿探究的鼓励、错误的包容以及自身的探究精神，在课程实施中都有重要影响。

以思维游戏课程中的一个中班游戏单元《小魔法师》为例，我们设计了四个层层递进的有趣的游戏活动。“魔法室”中，幼儿利用各种形状的卡片，先根据图形手册的提示拼出与自己生活经验相关的图案；再根据自己对“帮助小白兔”故事情节的理解，发挥想象并利用卡片设计出符合故事设定的问题情景需要的图案；然后在魔法宝贝“变变变”中，幼儿可以根据图案变化的轮廓，在原有图案上添加图形变成新的图案；最后自由想象绘画设计“我的四件魔法宝贝”。游戏活动中问题的预设激发了幼儿探索的兴趣。给幼儿提出了探索的挑战。让幼儿运用观察力、想象力和理解力等多种思维能力进行创造，培养了幼儿利用图形创造性地解决问题的能力。

课程需要在实施和发展过程中不断整合

脑科学的研究表明，人的思维是大脑左右半球不同特异功能脑区协调合作、共同参与的结果。是神经系统整合运行的结果。儿童的思维更具有整合性的特征。因此。思维必然与意识、情感、动机系统、意志品质等密切相关；作为思维能力的理解、记忆、聚敛、发散和评价在整体的思维过程中也必然是相互整合的。

脑科学的研究使我们看到，思维课程应该体现幼儿思维过程整合性的特征。注重在思维能力培养的同时，培养幼儿良好的行为习惯、情感、社会性和意志品质：体现思维能力培养的目标在各个领域中的相互渗透：体现思维能力的不同方面在课程内容上的相互整合。此外。思维课程还需要在实施和发展中与幼儿园、家庭和社区更好地整合。

作为一个针对性的课程方案，思维课程虽然没有涵盖幼儿园的全部教育内容，但同样需要以整合的方式呈现给儿童提供的经验。最初设计课程时，我们以单元游戏活动为主要形式。也是出于这方面的考虑。当然整合并不是形式上的，不在于分科还是综合，而是要与儿童的思维特点和生活经验保持内在联系。

思维游戏课程设计的游戏活动都与幼儿的生活经验密切相关，在幼儿思维能力的培养过程中。也贯穿了与思维相关的其他心理品质的培养。课程实施几年的实验表明，幼儿在常规、自信心、自律性和合作能力等方面都有所提高。



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