心理与神经科学视角下的思维型教学

余美华

思维型教学包含了五大原理，即動机激发、认知冲突、自主建构、自我监控和应用迁移（林崇德、胡卫平，2010）。随着20世纪70年代神经成像技术的出现，研究人员几十年来一直在研究大脑如何处理不同类型的信息，对学习和记忆的研究产生了极大的兴趣。研究表明人类大脑中空间位置不同的皮质区域可通过结构或功能联系整合起来，以形成不同的网络模式，与学习相关的一些脑网络包括了突显网络、默认网络和执行控制网络。突显网络对周遭信息进行评估，找到最相关、切题的刺激进行反应。默认模式网络是指人脑在无任务的静息状态下，仍持续进行着某些功能活动的脑区所构成的网络。默认网络涉及内部聚焦、自我参照认知和思维游移。执行控制网络是工作记忆和执行功能的重要基础，参与了多个高级认知任务。因此，我们可以借助学习的神经科学研究来理解为什么思维型教学可以提高学生的学习潜力。

一、思维型教学激活大脑网络及其动态转换

认知心理学的研究证据表明了激发动机可以增强学生的注意力和反应速度，并且增强他们的学习活力（Lim et al.， 2016）。神经科学领域的研究进一步揭示了动机激发时个体内的大脑活动。当动机被激发时，多个脑网络被激活，并且脑网络之间出现动态转换。例如，内在动机在抑制默认网络的同时，又激活了突显网络和中央执行网络（Hidi，2016）。

思维型教学涉及了认知冲突的构建，认知冲突指学生学习过程中原有认知结构与现实情境不相符时在心理上所产生的矛盾或冲突，它是促进学生积极思维和主动学习的“引发器”。认知心理学领域中的特征整合理论认为，在面对冲突时，整个大脑是一个自组织系统，主要通过当前信息之间或者与过去知识的联系进行连接学习来解决认知冲突，前扣带回负责学习效果的评价。总之，思维型教学中的动机激发与认知冲突原理可以激发大脑网络的活动，增强大脑网络之间的动态转换。

二、思维型教学诱发广泛的大脑区域活动

思维型教学下，教师如何激发学生的动机？研究发现，当学生需要猜测两个事物之间的联系时，学习效果会更好，学生的学习和记忆新信息的能力更强（Gruber etal.， 2014）。根据Kang等人（2009）的研究，好奇心会激活大脑的尾状核区域，这是大脑中与预期奖赏、多巴胺释放相关的区域。在思维型教学过程中，教师常使用一些学习策略来帮助学生增加好奇心。

神经科学研究表明，当冲突出现，刺激的信号会发送至背外侧前额叶，并由背外侧前额叶负责控制其他的脑区，加强大脑活动，以更好的解决冲突任务（Botvinick et al.， 2001 ）。一项脑电神经研究结果表明，当刺激呈现时，个体的脑电波的一个成分——N200会出现，在冲突任务中，冲突条件与非冲突条件相比，诱发显著更负的N200成分，说明了认知冲突刺激大脑皮层会出现更强的脑电波活动。

思维型教学的一个重要环节是学生的自我监控，影响学生创造力的发展。心理学领域提及了元认知的概念，元认知即所谓的思考过程，是指个体的思维意识和自我调节行为（Keith & Frese，2005）。神经科学大量证据表明，自我监控或元认知过程，涉及了认知和注意力的调节，它们与广泛的大脑区域有关，譬如海马体、杏仁核等 （Bresciani Ludvik et al.， 2016）。思维型教学中的动机激发、认知冲突、自我监控均能诱发广泛的脑区活动，特别是高级认知活动，体现着创造力思维以及逻辑性思维。

三、思维型教学促进神经通路的构建与加强

思维型教学注重学生的自主建构，而传统的教学方式通常是学生被动地学习课堂材料。神经科学的研究也提供了有力的证据，表明自主建构对于大脑的激活作用。在自主建构的情境下，学生参与自发探索性学习过程，与传统的教学相比，大脑的运动控制区以及感觉通路的活性更高。在大脑边缘区，包括海马结构、杏仁核，也发现了更强的脑区活动。此外，认知心理学的图式构念提示了自主建构的重要性。图式指大脑中储存一般信息的记忆结构（Rumelhart，1980），是经验和知识积累的结果。每个人的图式都是独特的，因为个体都有不同的经历。学习者的图式不同，人们学习和解释信息的方式也不同。因此，为学生创造自主建构的课堂，有利于学生运用各自独特的图式，运用特定的大脑经验和知识积累，去理解、解释新的信息刺激，形成独特的、牢固的知识链接。

在思维型教学中，教师注重学生的应用与迁移，这有助于建立长期记忆（Merriamet al.，2007），并建立和加强快速有效地存储和检索信息的神经通路。Collins（2016）认为构建新的神经网络就像与人建立新的关系。起初，两个神经元从来没有见过面，他们相遇几次就更加了解对方。神经元通过突触之间的连接，神经递质被交换来发送和接收电信号。信号最初是微弱而缓慢的，随着神经元反复交换信号，髓鞘就像网络的电缆一样变得更厚，连接变得更快更有效。类似地，神经科学学者认为，神经具有可塑性，个体能发展出新的神经连接。这种新连接的发展是由于各种外部刺激造成的，包括环境、人际关系等。这也说明了大脑是可以被改变的，即使成年以后，大脑依然可以被塑造。学生在应用过程中，触觉、视觉等参与了处理的过程（Mueller & Oppenheimer，2014），这增加了参与大脑执行功能的前额叶区域的激活。因此，应用迁移有利于综合学生的多个感官，激活大脑的认知功能，帮助学生构建新的神经连接，形成知识的神经网络，塑造发展个体的大脑。

四、结论

综上所述，我们可以借助学习的神经科学研究来理解为什么思维型教学可以提高学生的学习潜力。思维型教学能够协同地激活大脑网络及其动态转换，诱发广泛的大脑区域活动，促进和加强神经通路（连接）的构建，这样的教学过程所诱发的神经活动反映了创造性和逻辑性思维的出现。简单地说，我们越能以不同的方式激活学生的大脑，他们就学得越多。