研究脑科学和教育的关系须遵循各自规律

杨雄里

脑是极其复杂的系统，它的复杂性表现在它有天文数字的神经细胞。大家知道，人脑的神经细胞大概上千亿，更准确地说是860亿左右。这些神经细胞又通过上千倍数量的突触，组成神经环路。不仅如此，脑的结构和功能不是一成不变的，而是不断发生变化的，是一个动态系统。由天文数字的神经细胞，通过突触形成环路，形成一个动态系统，我想大家都会同意，这是个宇宙间最复杂的系统。科技界有一个共识，就是揭示大脑的奥秘是自然科学界面临的最重大的挑战，是科学探索最后的疆域。

谈到与教育有关的脑科学活动的基本规律时，首先要谈的是神经环路。尽管脑是由神经细胞组成，但是单个神经细胞不可能实施脑和神经系统功能，而必然通过突触，形成神经环路，才有可能行使脑和神经系统的功能。感觉、听觉、视觉等都有特殊的神经环路，而这些神经环路之间又有紧密的联系，并且相互作用，最后形成大脑的神经网络。这是实施脑的复杂的高级功能，如感知、认知、思维、情绪、决策等的结构基础。

在这样一种神经网络中，某一个神经细胞是怎么活动的、产生怎样信号，并没有特殊意义，重要的是整个神经环路细胞活动的模式。就是说，在这样的神经环路的不同部位、不同位置的神经细胞，产生此起彼伏的信号的模式，对于实施功能才具有关键意义。以大家非常熟悉的柴可夫斯基的第一钢琴协奏曲第一乐章为例，它给人的感觉是气势恢宏、荡气回肠。之所以会产生这样的感觉，是因为它的旋律。但仔细分析它的旋律，不过是由很简单的音符组成的，所以每个音符发出的声音并不重要，重要的在于艺术家、作曲家把它组织成这个旋律，是这个旋律才使得第一钢琴曲的第一乐章不同于其它音乐作品。所以，重要的是在于旋律，由音符组成的旋律。

第二个与教育密切相关的是脑的可塑性。大脑不是一成不变的，在发育过程中，它的结构和功能不断发生着变化。更重要的是，在脑发育成熟以后，脑的结构和功能继续具有强大的可塑性。这表现在，它的功能因为某种特殊训练会出现非常明显的变化。如果测定一个训练有素的小提琴演奏家前运动皮层的神经细胞的活动，与一名普通的小提琴新手进行比较，前者前运动皮层产生的活动要强烈得多。可以这么说，如果神经系统和脑的结构功能没有可塑性的话，我们连最简单的学习都做不到。

以上这两点，是我们谈及脑科学和教育之间关系的背景与前提。

教育需要遵循脑活动的规律

对于脑科学和教育的关系，我想强调的第一点是，教育需要遵循脑活动的规律。

从传统角度来看，孔子提出了“因材施教”。“因材施教”的含义就是按个性脑的认知能力“施教”。此外，还必须遵循另一些重要的规律。

脑功能发育是有关键期的。脑的可塑性虽保持终生，但是在某一个时期，脑的可塑性特别强。在这一时期，如果外界条件发生变化，脑的功能发生的变化就非常剧烈。可以这么说，在关键期内，适宜的经验和刺激，是运动、感觉、语言及其他脑功能正常发育的前提。这方面研究取得显著进展的是感觉和语言两个方面，感觉方面主要是指视觉。

有一个非常著名的病例。一名6岁的意大利男孩，单眼失明，医生为他做了详细的眼科检查，并没有发现有明显的眼疾。医生们大惑不解，为什么会出现这样的情况？经过仔细调查了解才发现，这个孩子在幼儿期间，因为单眼的轻度感染，曾经用绷带把这个眼睛包扎起来，虽然只是很短的时间，但是因为包扎的时机是在关键期内，所以他长大以后，那个眼睛再也不可能恢复正常工作。

美国科学家和瑞典科学家曾经对视觉关键期问题进行了非常系统的研究，他们因此获得了1981年的诺贝尔生理学或医学奖。他们在理论上的研究结果证明，视觉在发育过程确实存在关键期。这一研究结果对临床实践产生重大影响。对于先天性白内障，以前的处理方法是等白内障比较成熟以后，等孩子长大以后，用手术摘除白内障。但是后来发现，这种情况下，即使把白内障摘除，孩子成年后视力的恢复仍然有限。这是因为先天性白内障使这些孩子在关键期内未能得到正常的视觉刺激，其视觉系统已经产生了不可逆转的改变。在他们的理论基础上，现行的原则是：只要孩子的条件能够进行手术，马上摘除它的白内障，使其在关键期得到正常的视觉刺激，使其有正常的视觉发育。一般认为，人视觉发育最敏感的时期是出生后半年内，可以长达4～5年。

另外一个关键期是关于语言的。大家都知道印度狼孩的故事。由于他在0～6岁一直处在狼窝里面，所以他被拯救出来以后，四年才学了两个单词，他始终不能融入人类社会。对于外语学习来讲，现有研究表明，如果在7岁以前移民的话，其语法错误要显著比成年移民者少，习得语言的水平几乎可以达到母语的水平。但是如果是7～15岁移民，其词法错误会随着年龄的增大而逐渐增加。在这个过程当中，他犯的错误常表现在词法上，比如英语里主语与动词之间“数”的统一。到了15岁以后，他在语法上犯的错误跟成年移民者十分相近。所以对于学习外语，从脑科学的规律来讲，显而易见是越早越好，这个没有问题。但这只是问题的一个方面。

“注意”（Attention）对学习的影响。如果给一个视觉刺激，在漫不经心的情况下，在视觉中枢几乎检测不出神经细胞活动。但是如果集中注意力，视觉中枢（枕叶）就有明显的反应。这说明，注意力集中与否，对学习功能，对脑其他功能的实施，有着非常关键的作用。我还记得自己在大学时学俄语和英语，曾经尝试这样的方法：在5分钟之内高度集中注意力，硬要记住50～100个单词。5分钟之后，尽管有些单词忘掉了，但还是记住了大部分单词，比漫不经心背诵单词效果远远好得多。

脑神经科学为教育提供的实证研究仍亟须拓展深入

然而，脑科学能够提供给教育的很翔实信息的规律目前还相当有限，对这些基本规律的认识还有待拓展和深入。一种情况是，有些现象的规律还几乎没有研究。譬如，对关键期的研究现在较多的是在视觉和语言方面，而对其他感觉系统，对其他功能是不是存在着关键期，关键期又会怎样影响功能的发育，我们还很少了解。1981年获得诺贝尔奖的戴维·哈贝尔曾经对视觉关键期进行过深入的研究，他曾经说过：“将来最令人兴奋的，就是把视觉关键期的研究拓展到其他功能方面。”他说，实验心理学家和实验精神病学家都强调，早期经历对随后的行为模式十分重要，如果在生命早期使机体与社会相隔离，或者使其处在有着其他异常、不良的精神因素环境中，相关的脑区会到底发生怎样的变化，人们几乎一无所知。另一情况是，对脑活动的规律，认识上并不都一致。比如对儿童双语教学的问题，一种观点认为，双语学习会影响儿童智力的发展。但是现在又有很多证据表明，双语学习不仅不影响儿童的认知，而且有可能提高儿童认知的控制能力;进一步证据表明，如果是成年时开始双语学习，患老年性痴呆的年龄更晚。

不仅如此，科学家们还发现，左侧顶叶灰质随着双语学习的年龄越早密度越高。就是说第二语言越熟练灰质密度就越高。所以到底要不要在儿童时期进行双语学习的问题，人们无所适从。对这些的规律，还需要科学家们进一步深入研究。

教育必须遵循其自身的规律

在现实社会里，教育作为塑造人的身心的一种社会活动，作为生产力和生产关系的综合反映，它必然有自己的规律，必然与意识形态和政治有密不可分的联系，必然随着各种外界因素而发生变化。所以，当我们决定教育走向、教育方式、教育资源分配、安排的时候，我们不可能也不应该只遵循脑科学的规律，还必须考虑其它因素。

还是以学外语为例，从脑科学的规律来讲，当然是学得越早越好，如果都是在关键期学外语，也许都能够讲一口纯正的、标准的外语。但要知道在关键期要学的东西何止是外语？有一句耳熟能详的口号是“不要让孩子输在起跑线上”，学外语要趁早，学音乐、学美术也要趁早;学计算机要从娃娃抓起，踢足球，也要让从娃娃抓起。请问，在这样的关键期，孩子们做得了這么多吗？让孩子们所有的都在关键期来做，目的是不让他输在起跑线上，但是结果恰恰是让孩子输在起跑线上了。

问题的另一个方面，到底为什么学外语？对绝大多数人来讲，外语无非是一种工具。因此，在关键期学什么、怎么学，就得全面考虑。即使大张旗鼓从娃娃开始就搞双语教育，还要看有没有足够量的合格的师资;如果没有合格的老师，孩子们学的外语可能会大成问题。有些地区的人分不清“La”“Na”发音的差别，上海人则是王、黄不分。这就说明关键期所学到的东西是多么根深蒂固。因此，要一个水平不高的老师去教孩子外语，孩子学得的是一口带有地方口音的外语，长大后改都很难。所以，教育是一个涉及面很广的问题，一定要全面考虑，一定要按照教育的规律来处理。

综上所言，遵循大脑活动的规律，从实证研究的角度确乎言之成理;但现状是，可能为教育提供翔实信息的脑的基本规律还十分有限。教育作为一门科学，显然有其特有的规律。因此，在决定教育的走向、方式、布局和资源的配置时，必须综合考虑其特殊规律和脑科学规律。

在正确处理脑科学和教育之间的关系上，还有漫长的路要走。在这一过程中，教育家和脑科学家携手并进，有希望探索出一条适合国情、适合现状的道路。