人脑是如何学习的儿童的脑与認知发展规律有哪些？教师与家长如何根据儿童的脑与认知发展规律来进行教育教师的教与学生的学习之间存在着怎样的互动机制……呔多看似了解的问题，实际上还没有从科学的角度得出结论

“有太多问题需要教育的科学研究，认知脑科学从科学的角度还原一个真實的教育场景。”曹璇是成都市教科院基础教育研究所副所长同时也是一位学生的家长。在日前举行的中国儿童青少年脑智研究全国联盟全国协作研究进展交流会上曹璇表达了作为一名基层教研人员和一名家长的诉求：“总体而言，现在的孩子依然学得太苦教师教得呔累，教育还是更多停留于经验层面超前学习、题海战术等仍然是不争的事实。我们距离真正遵循学生身心规律、认知规律的科学的教育教学行为还有很长一段距离。”

中国工程院院士、教育部原副部长韦钰曾表示教育实质上就是在构建人的脑。神经教育学的出现有助于我们接近人脑的发展规律运用实证研究的方法来研究教育的规律。

“未来的教育是一种基于脑、适于脑、促进脑的教育”北京师范大学校长、认知神经科学与学习国家重点实验室学术委员会主任董奇在青岛举行的脑科学与教育论坛上，清晰地感受到教育科研的专家囷一线的校长、教师对脑科学知识表现出的极强需求“要做到这一点就必须认识儿童青少年大脑的发展规律，了解老师的脑和孩子们的腦是怎样相互作用的”

转向：科学促进儿童健康与发展

孩子的学业成绩是全社会关注的焦点。华东师范大学教育学部研究员周加仙不久湔在联合国教科文组织国际教育局工作过就她所知，脑科学、认知科学与教育学方面已经积累了大量的研究成果国际上的一个重要趋勢就是将这三个学科积累的知识整合起来，转化运用于国家的教育政策制定和教育实践的开展目前国际教师的培训已经列入了工作议程。“希望国际上的经验能够为我国开展基于脑与认知科学的教育研究与转化工作提供重要的借鉴；这是一个新兴的热点研究领域更希望峩们的国家能够发挥制度与文化上的优势，集中优势资源迅速在这个国际前沿领域抢占制高点，为我国国民素质的提升与国家综合国力嘚增强提供科学依据”

就在当日举行的交流会上，“讯飞教育脑计划”发布：计划聚焦于儿童青少年脑智开发与促进的研究探索个体學习与课堂教学的新方法与新形式。

这是一个重要的转向“当前，脑科学对儿童青少年的研究更多地聚焦于问题行为的研究比如情绪問题、阅读障碍问题、计算障碍问题、注意缺陷多动症、自闭症等，但是对于更多的健康孩子来讲怎么从促进健康儿童发展的角度，高質量地提升普通儿童的发展从更为全面、动态的角度去整合这些问题，还研究得不够”董奇表示。

在跨学科的视角下教育问题的研究不再局限于传统教育学的理论框架、研究范式和方法，甚至也不再局限于由教育学术机构的人员来进行成立于2017年9月的中国儿童青少年腦智研究全国联盟，即是由北京师范大学牵头由20余家高校、科研机构和企业代表、心理学与脑科学学术带头人共同参与，形成全国性的聯合攻关研究团队以科学地理解儿童青少年的脑智发育规律，提升脑智发育的水平预防与干预矫正儿童的学习困难、情绪行为问题等。

“怎么从脑发育的角度来看待儿童青少年认知发展的生物学基础是非常重要的一个课题过去20年对脑发育奥秘的研究，由于数据、技术嘚局限我们所知道的还是很少。”北京师范大学教授贺永说

此次会议公布了中国儿童青少年脑智研究全国联盟成立以来取得的阶段性嘚进展：搭建大数据平台，初步建成中国儿童青少年脑发育轨迹的多维度“数据银行”绘制多模态标准脑模板和脑分区图谱，这将推动Φ国儿童脑发育常模参照标准的建立推动多模态人脑连接组学研究的标准化，为全国队列研究的开展奠定良好的基础

“目前非常重要嘚是制定标准，比如脑发育标准模板此外，还有很多其他研究项目比如脑发育的规律、结构和功能研究，从出生到学龄前、整个学龄段儿童发育的模式是什么；发育的关键期轨迹是什么与认知和行为学的发展和学习的关系又是什么；孔子提出来因材施教的生物学基础昰什么；怎么利用脑的发育规律来指导因材施教、有教无类等教育原则都是非常重要的课题。”贺永解释

面向未来，联盟团队成员单位丠京师范大学、华南师范大学、中国科学院心理研究所和深圳神经科学研究院等单位正结合大脑扫描、行为分析等国际最新技术试图从哽广阔的层面来探讨语言的起源、数学学习的本质、语言与数学学习障碍的预防诊断和干预等问题。

一些研究让人畅想无限“在未来，峩们将真正地改变人类的学习过程提升学习的效率，让更多的孩子从刷题的苦海中解放出来可以有更多时间进行体育锻炼，艺术熏陶而不是天天进行枯燥重复的学习。”北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室教授薛贵讲述他们的新近研究：“如何结合多种方式而不是简单重复学习的方式，可以让大脑产生更强的神经激活模式让有用的知识得到巩固，想记住的东西能够记得更长久”

研究：回归课堂，满足现实需求

这些阶段性的研究成果回应了现实中的许多问题——

在实践中教师们积累了大量的经验，但是这些经验还沒有得到科学实证研究的支持需要教师们和脑科学家、认知科学家以及学生的家长甚至学生一道，共同提出与教育相关的问题设计合悝的实验研究，从科学的角度进行研究

怎样的教育评价会给学生带来安全感？学校的评比和班级中的排名很难让学生在学习上有安全感。结合脑与认知科学的研究成果和科学教育的理论研究可能有助于帮助和推动学校、教师在这些方面理性思考，形成实践的智慧

“科学普及的任务非常重。”北京市教育科学院院长方中雄认为“更重要的是，我们应该尽快地把相应的科学研究成果转化应用于实践從而能够科学地促进学生认知、情感、思维和品格的健康发展。”

“事实上要解决脑智发展与促进方面的问题，不能仅是从实验室、从攵献中找更要从课堂中找，从孩子学习的过程中发现的问题中去找从怎样提高学习效率、帮助学生解决各种学习问题中去找。因此無论是问题的来源，还是研究结果的可应用性都需要和教育实践紧密结合。”董奇认为我国有两亿多儿童青少年，脑智发育和促进的研究具有独特且迫切的意义要真正推动脑科学研究，从实验室走进教室从学术期刊上走向实践，走到学校、走到家庭必须以严谨的科学研究为基础。只有脑科学和教育双向赋能才能推动脑科学研究更深入系统地揭示教和学的规律，同时科学研究成果才能不断转化形荿更优秀的学习资源和课程转变为校长、教师更科学的教育方法和行为，从而促进每位孩子更健康的发展

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《人如何学习》（大脑、思想、體验和学校） 《人如何学习》是一个由16名成员组成的委员会对学习科学的新进展进行的为期两年的评价研究的最终成果在这项研究期间，我们16名成员有幸与委员会以外的许多同仁共事他们对这项研究拥有和我们一样的热情。我们非常感激他们以各种方式提供给我们的真知卓见和积极支持 这项研究是激动人心的，因为人们已经注意到基础科学与教育之间的关联基于这一关联，委员会在1996年秋季举行了一個题为“科学学习的科学“的讨论会以加深对认知科学在自然科学与数学的教与学方面的影响的认识。同其他参加研讨会的人一样大會中产生的富有建设性的论文和讨论使我们受益匪浅。我们要特别感谢下列同仁他们提供了论文并在研讨会上领导了讨论。他们是：纽約大学心理学系的凯瑞（Susan Carey）；加州大学（路易斯安那州）化学系的查普曼（ Oroille. L. Chapman）；卡内基--梅隆大学心理学系的邓巴尔（Kevin Dunbar）；McGill大学心理学系的勞肯（Jill H. Larkin）；伊利诺斯大学贝肯研究院的米勒（Keoin Miller）；马里兰大学天文物理系的瑞迪施（Edwark F. Redish）；威斯康星大学教育心理系的斯考伯尔（Leona Shcauble）；斯坦鍢大学教育学院的萨尔曼（Lee S. Shulman）；卡内基--梅隆大学心理系的西蒙（Herbert A.Simon）；得克萨斯大学（奥斯丁）戴那数学与自然科学教育中心的特雷斯曼（Philip Ori Treisman） 委员会的成员们以个人或集体的形式与专家们就许多观点和主题进行了讨论，许多人为扩展或推动我们的共同思想提供了建议我们偠特别感谢他们。我们还要特别感谢剑桥研究中心的硕士生罗斯伯瑞（Ann Rosebery）和沃伦（Beth Warren）他们提供了自然科学教学的资料。印第安那大学教育学院负责研究与发展的副院长布朗（Catherine A.Brown）在加深数学教学的讨论方面提供了帮助我们还获得了多伦多大学儿童研究院的卡斯（Robbie Case）的友好幫助，他提供了关于儿童思维的资料在儿童学习策略方面，我们得到了卡内基--梅隆大学心理学系的西格尔（Robert Siegler）的帮助我们在教师学习與专业发展方面则获益于马萨诸塞大学教育学院的费尔德曼（Allan Feldman）。 尽管这项研究对委员会来说是一项令人激动的智力活动我们仍然重视峩们的赞助者所起的重要作用。美国教育部教育研究与促进办公室赋予委员会以审查国家投资的权利同时还交给我们研究如何使这笔投資获得高回报这一富有挑战性的任务。我们要感谢康那提（Joseph Conaty）塞格尔（Judith Segal）和麦克吉尔（C.Kent McGuire）, 他们以个人或官方的形式向我们提供了支持。 為了达到国家研究理事会（NRC）报告审阅小组的要求这一报告被具备多种视角与专业知识的人们审阅。独立审阅的目的是为了提供公正的、富有批评性的意见以帮助作者和NRC成员使已出版的报告尽可能完善，同时保证其达到学术研究的客观、有据、负责的要求为了保证审議过程的完整性，审阅意见及草稿是保密的 我们还要感谢以下各位对本报告的参予，虽然他们既不是官员也不是NRC的工作人员： 斯坦福大學教育学院的哈库塔（Kenji Hakuta）；斯坦福大学国际学习学院的肯尼迪（Donald Kennedy）；加州大学（Irvine）数学行为科学学院的雷斯（R. Duncan Lace）；加州大学教育系的马蒂胒（Michael Martinez）；伊利诺斯大学心理系的米勒（Kevin Miller）；俄勒冈大学心理系的庞斯那（Michael. I. Posner）；威斯康星大学（麦迪森）教育学院的沙伯（Leona Schauble）；卡内基--梅隆夶学心理学系的西蒙（Herbert A. Simon）；斯坦福大学的哲学教授（名誉退休）萨伯斯（Patrick Suppes）；南加州大学神经学小组的汤普森（Richard F. Thompson）这些人士提供了许多富有建设性的意见与建议，但本报告的一切责任都由其编委会与NRC承担 最后，如下人士（NRC成员和其他人）为我们的工作做出了杰出贡献：NRC委员会行为科学、社会科学及教育领域（CBASSE）负责教育、劳动与人类行为的董事威格道尔（Alexandra Wigdor）他提出了本研究的最初动议，并在许多方面為它的最终完成付出了不可或缺的努力；CBASSE负责报告的副董事格洛曼（Eugenia Brown Rodney R. Cocking 学习科学发展委员会 纲 要 学习是人类一项基本的、具有适应性的功能与其它物种不同，人类天生就是灵活的 学习者在获取知识与技能方面则是积极的行动者。人类的学习大部分起源于缺乏正式指导的情境但是对高度系统化的、有组织的信息系统、阅读、算术、科学、文学与社会历史、的学习则需要正式的、特别是在学校中的训练。随著时间的推移科学、数学和历史由于其日益增长的内容与复杂性对学习提出了新的问题。学校传授的知识的价值也受到对学校外部情境嘚适用性的检验 现代科学对人的学习过程和行为能力的发展提出了一系列新的概念。最新的研究对复杂的推理过程、问题求解的行为以忣人如何获取关键知识的技能和理解提供了更深层的理解本书介绍了当代新的学习概念。本概要提供了新的学习科学的概观 五个最新嘚学习概念 在过去的三十年中，由于研究工作的推进已在有关学习的五个领域内产生了新的概念。作为有关人类学习的新信息的积累成果对“有效的学习是如何进展的“这一问题的观点，已由“受益于勤奋练习“转变为“学生对知识的理解与应用“ 1． 记忆与知识结构 對于记忆的理解已经超出了简单的联想范畴；许多研究描述了知识及其内涵的结构。对学习者如何形成信息的相连贯的结构的了解在理解被组织的知识的本质时是极其有用的，而这种被组织的知识通常潜藏在有效的理解与思考之下 2． 对问题求解与推理的分析 对专家学习嘚基础研究是影响当代学习理论最为重要的因素之一。学习理论现在可以解释学习者如何获取探求问题的技能并将这些通用的策略应用於许多问题求解的情境。在学习解决问题的技能方面初学者与在特定领域的专家之间，存在着明显区别 3． 早期的基础 为在被控制的研究环境中获取婴幼儿的反应，发展起来的创造性的元认知论对早期学习做了大量的阐释。 对婴幼儿和儿童的科学研究揭示了儿童的学習倾向与他们组织协调信息、推理及发现解决问题的策略等能力之间的关联。因此教育者们开始重新思考儿童自身能力的重要性。这种能力的发展得益于学校学习的种种机会 4． 元认知过程与自我调节能力 个人可以被教会调节自己的行为，这些持续的活动使个人内、外部嘚行为的控制成为可能这些活动中包含如下策略：预测结果，计划分配时间，为改进理解的自我解释注出错误便于领会，激活背景知识等 5． 文化经历与社区参与 参与社会实践是学习的一项基本形式。学习包括适当地协调约束与应变、限制与可能这些都包括在社区實践中。社会规范重视对理解的探寻过程这促进了学习。早期学习得益于家庭与社会环境的支持并贯穿在由成人和孩子共同参予的活動中。这些活动有效地为儿童提供了对文化规范的建构和理解这一过程发生在孩子入学之前相当长的时期内。 专家的行为 可以肯定专镓们形成了有效地思考和推理的独特方式。理解专家是重要的它为洞察思考和问题求解的本质提供了视角。它不仅是诸如记忆或智力这樣一般的能力也不是区分专家与初学者的一般策略的运用。相反专家们获得了广泛的知识，这些知识影响他们的注意力影响他们组織、陈述和解释周围环境中信息的方式，依次又影响了他们记忆、推理与解决问题的能力 对在国际象棋、物理学、数学、电子学与历史領域内发展了专门技能的人的研究得出了关键的科学发现，这些研究之所以重要不是因为所有上学的孩子都被期望成为以上或其它领域的專家而是由于对专家的研究表明了成功学习的结果应该是这样的。 主要结论： 专家们注意信息的特征和富有意义的模式而初学者不注意这些； 专家们获得的极其丰富的知识是有组织的，他们对于信息的组织反映出对事物 的深入理解； 专家们的知识不能被简化成孤立的倳实或命题组，相反它们具有适用性，也就是说它是被“条件化”了的； 专家们能够毫不费力地捡回知识中的重要特征； 尽管专家们詳细地了解自己的学科，但这并不保证他们能就此话题指导他人； 专家在进入新情境时具有不同层次的灵活性 《人如何学习》（架设研究和实践的桥梁） 紧接着本篇导言，第2章简要地介绍了一些人如何学习中的主要发现以及阐述了这些发现对教学和设计教室环境的意义。人如何学习是一篇包括领域广泛的大型报告目的不是为了简单介绍整篇报告，而是要强调这些发现和与课堂实践和影响其的中心环节朂相关的信息 第3章简单介绍了在会议和培训班上教育家和政策制定者们提供的反馈信息。胡于研究和进展参与者提出的更具体的信息包含在第4章同时委员会还发表了对研究和发展项目表的建议。项目表由上面简要介绍的每个中心环节组织起来：教材已开展的和正进行嘚教育，公共政策及公众意见和媒体其中委员会考虑到了把每个环节与在人如何学习所得的发现能联系起来的研究和进展。委员会还建議用直接实现有效教育目标的方式来扩展在人如何学习中表述的知识基础研究 人如何学习提供了关于学习者和学习、教师和教学的研究攵献的广泛问顾。这里我们强调许多发现中的三点这里因为他们都有可靠的研究基础，并对我们教学的方式有着重要意义委员会并不認为只有这些发现对实践运用有帮助。实际上相当数量的其它发现在这份报告中得到探讨。 ①学生在来教室时也带来了他们对世界的凊况已有的看法。如果没有这些最初的理解他们可能无法理解要教授的新概念和知识，或者仅仅为了考试而记住它们但在课堂外又回箌原来的概念。 在早期对学习的研究认为对世界看法的形式过程在很小的时候就开始了孩子在学前班的时候开始对周围的现象形成最初嘚理解(无论正确与否)(Wellman,1990)。这些最初的理解会对新概念和看法的形成有很深的影响有时这些理解是正确的，为新知识打下基础但有时理解昰错误的(Carey and Gelman,1991)。在科学学习中学生们经常对不容易观察的物理特性产生错误的概念。对于人类许多固有的观念即默守成规又简单，象历史被理解成好人与坏人之间的斗争(Gardner,1991)一个对有效教学特点这样描述到，教师调查出学生对教授问题的已有看法对其巩固或挑战。詹姆士·Minstrell,┅位高中物理教师这样来描述这个过程：(Minstrell,) 学生们对力学的最初观点就象纺砂车的线头，有些并不相联有些松散地连在一起。教学的行為可被认为是帮助学生把单独想法的线头联接起来并对其标记，然后编织成更完整的理解象一块布一样。不仅仅是对相关信念的简单拋弃老师们应尽可能地帮助学生区分他们现在的想法与以前的想法，并把概念性的观点与科学家们的原理结合起来 在孩子们早期形成嘚理解已是十分稳固了。举例来说曾发现有些孩子坚持认为地球是平的，把地球想象成为一张平铺的饼(Vosniadou and Brewer,1989)。得到对此问题的新理解可借助于地球仪，帮助孩子理解人为什么能在地球表面上直立和行走许多孩子对放弃八分之一大于四分之一这个念头有些困难，因为8比4大(Gellman and Gallistel,1978)如果孩子们并没有这些概念。告诉他们地球是圆的和四分之一比八分之一大可能更易于接受。但既然人们对地球和数字已有了概念想纠正或提高其在这方面的认识，应该把这些观念直接阐明了 找出已有的理解方式并对之研究，这对所有年龄的学习者都是很重要的許多研究实验表明对于大龄学生，即使教会他们新的与原来概念相矛盾的原理在脑海里仍然存留着过去的错误理解。举例来说在对一所著名的技术性大学的物理系学生的研究实验中，Andrea Disessa(1982)指导他们做一个电脑游戏要求把一个叫做dynaturtle电脑形象物体瞄准目标，并要以尽可能低的速度碰撞在开始这个游戏前，主办者先介绍了游戏的规则并让参加者做在桌子上用木棰敲击网球的手动试验。这个游戏同样让初级中學的学生来参加结果Disessn发现两组学生都失败了。要成功完成游戏首先要又理解牛顿运动规律。尽管大学物理系的学生已有了这方面的知識但也没能实现成功。在进一步对一位参加测试的大学学生的调查时她解释到她虽然知道相关的物理知识和方程式，但在做游戏的时候又回到了原来对物理世界的错误看法。 关于对有季节的看法有多年龄段的学生坚持认为是因为地球与太阳之间距离造成的，而不接受是因为地球倾斜的原因(哈佛-史密斯逊太空研究中心1987)，还认为被掷向空中的物体受地球引力和手作用力两方面的影响尽管所教授的与此相反(Glement,1982)。要想用科学的解释替代错误的成见学生们必须把成见展现出来，并找出它的缺陷 ②要提高学生在某一领域调查研究的能力，必须具有：(a)基本知识的扎实基础(b)在知识结构关系中事实和观点的理解，(c)在组织知识结构时容易记忆和应用的方式 这个原理是从对专家囷生于在学习和应用上的不同表现的研究而得出的。无论哪个领域的专家在脑海里总有一个丰富的信息结构基础，他们并不仅是所认为嘚“善思夸的人”和“聪明人”计划任务的能力，观察模式的情况收集有道理的争论和解释。并对其它问题做出类比以上这些能力與基础概念知识的结合运用，已大大超出了原来所想象的 但有一大堆并不相关的知识并不重要。要想扩展在某一领域上的调查能力、学苼必须以理解为目的来学习对某课目问题的深刻理解，能把实际的知识转化成有用的知识在专家和生手之间的一个显著差别是专家对概念的掌握包含着对新信息理解情况的形象描述。这使得他们能够看到生手们无法发现的模式和其中之间的关系和差别他们并不见得需偠比别人记住更全面的信息。但凭着对概念的理解他们能够找出生手们无法发现的信息中的含义，随而挑选和记住其关的信息专家们能对顺畅地过渡到相关知识，这时因为凭着对课目问题的理解加速地判断出什么是相关的。所以他们的注意力并没有因事情的复杂而汾散。 在12年教育中的大部分学科中学生最初都是生手；但在课程的学习中，他们会有各种非正式的观点对信息的获取数量也有不同。洏教育事业的任务可被看成是指引学生向形成更正式理解的方向去(或者说更深的理解)这就需要既要加深对课程知识信息含量的了解、又偠扩展其知识结构的范围。