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脑科学与课程教学
作者：白月桥
（3）胼胝体。两个大脑半球是脑的最大组成部分，约占整个脑重的85%。从结构和功能上看，左右半球虽有不同，但胼胝体把二者联系起来，形成一个整体。胼胝体是联系大脑左右两半球皮层的巨大纤维束，是架在两半球间的超高速公路，约有两亿五千万条神经纤维组成。通过这条超高速公路，左右半球可自由地瞬间反复往来交换信息，协调命令。比较神经学家的研究表明，胼胝体的演化与大脑皮层的演化是一致的，现代人的胼胝体远比古代人的胼胝体更发达。裂脑人的实验证明，如果切断胼胝体则左右脑的信息不能交流。这也说明，课程教学的设计和实施应是全脑教育，前些年一度兴起的片面强调开发右脑作法是不实际的。
4.脑细胞。前面讲了脑干、边缘系统和新皮层及其功能。如果说这是脑的宏观结构，那么脑细胞则是脑的微观结构。脑是细胞的王国。脑细胞的结构和功能是相当复杂的。和人体其他部位的细胞不同，脑细胞有自己的特点。脑细胞的类型主要有两种：胶质细胞和神经细胞。神经细胞通常称神经元。人脑内两种细胞共计约1万亿，其中胶质细胞9000亿，神经细胞1000亿，两种细胞的比例为9：1。
（1）胶质细胞。胶质细胞因其质地类似胶水而得名，其形状是多种多样的。这种细胞没有细胞体。在胚胎脑发育的过程中，神经细胞处于游漓状态，不能到达应到的脑区定位。胶质细胞则帮助神经细胞迁移到位并加以固定。神经细胞每天耗费大量养料并产生废弃物或死亡。胶质细胞担任着繁重的运输任务，它不仅运送养料，清理废弃物，还具有调节免疫系统的功能。这一点，科学家解剖爱因斯坦的大脑得到有力的证据。很久以来，人们都猜测大科学家爱因斯坦的大脑整个结构可能和常人不一样。但通过解剖发现，爱因斯坦的大脑构造没有特殊的地方，不过在一个特定脑区胶质细胞的数量大大超过常人。有的解释说，这是因为爱因斯坦由于繁重的脑力劳动，神经细胞需要大量营养并产生更多的废弃物，这就加大了胶质细胞的运输任务，因而也使胶质细胞更加发达。一般认为，神经细胞是不能再生的，但胶质细胞可以再生。此外，据迈阿密第29届神经科学年会1999年的报导，在形状各异的胶质细胞中，有一种“星形胶质细胞”，还具有加快神经信号传递速度的作用。
（2）神经细胞。是控制脑和全部神经系统的最小单位。人脑神经元为1000亿，猴子有100亿，老鼠为500万。1个神经元有多大，有的比喻说30000个神经元仅相当于针头那么大。神经元是由胞体、树突、轴突构成的。如果把神经元比作人的手和前臂，那么胞体好比人的手掌，树突好比人的手指，手腕和手臂好比轴突。不过细胞体所生出的树突远比手指数多，一个胞体能长出成千上万的大小树突。轴突仅有一个。短轴突约一厘米，最长的可达一米。轴突外面包裹着特殊的物质即髓磷脂。髓磷脂具有绝缘作用，能保障电信号的传递畅通，避免干扰，这种现象称作“髓鞘化”。
大脑内的每个神经元都是独立的，神经元间的信息传递要通过突触。所谓突触就是一个神经元的树突和另一个神经元的轴突终端之间的极其微小的联络处。当一个神经元通过树突接受到外界刺激的信息之后，它就通过髓鞘化的轴突电信号传递到轴突未端的突触小泡，突触小泡就释放出神经递质，并穿过微小的突触间隙，到达另一个神经元受体。神经递质是一种化学物质，其分子结构上和药物的类似。不过在脑内合成的化学物质称神经递质，而在实验室合成的则叫作药品。现在科学家已发现100多种神经递质，如多巴胺、内啡肽、谷氨酸等。各种不同的神经递质对人的思想情绪、学习记忆、动作行为等有着不同的刺激作用，有的使人兴奋，有的使人抑郁或抑制。同时，神经递质产生的类型还和一定的教学活动方式密切相关，例如使人产生快乐体验感的多巴胺就是在扮演角色的教学方式中产生的。
神经元还能产生生物电。每个神经元都是一台小小的发电机，如果把脑细胞产生的生物电收集起来可以点亮一盏25瓦的灯泡。当人们处于高度专注思考、闲暇放松自由、朦胧似睡非睡或沉睡无梦各状态时，脑电产生的频率是不同的。科学家把脑电分为α脑波、β脑波、θ脑波与δ脑波四种。当我们专注逻辑思维时大脑就放出β脑波，当放松遐思时就放出入α脑波，脑波和人工作学习和休闲睡眠等各种状态有关。
由此我们就可联想到这样一个问题：什么是课程教学，它如何在脑中发生的？了解了神经元和神经递质之后，我们就可以这样说，课程教学就是受外界信息刺激的无数神经元在脑电的帮助下通过神经递质建立神经网络联系的过程。这种网络联系涉及不同的脑区，穿过各种的神经通道，反复多次，扫除了障碍，达到畅通的地步，从而也就熟练地掌握了知识和技能，培养了能力，形成了情感态度和价值观。这样神经网络联系巩固后，就达到了课程教学的预期目标，完成了课程教学任务。
（二）课程教学的脑理根据
人脑是地球上出现生命后经过亿万年演化来的，其结构、机能和发展程度，受基因、环境和教育因素的制约和影响。在胚胎期的脑有发育的规律性，在出生后的脑有成长的规律性。脑是自然界特殊的客观对象，它和自然界一切客观对象一样，有一定发展变化的客观规律。我国唯物主义哲学把各种客体变化的规律性统称为“理”。因此本文这里所说的“脑理”，就是人出生前后脑在遗传环境和教育刺激下发展变化的规律性。长期以来大家都说要把心理学作为课程教学改革的理论基础，今天面对脑的时代，课程教学改革要把“脑理”作为坚实的理论根据。在此我们仅论述几种和课程教学密切相关的脑理。这就是脑的可塑性、关键期、髓鞘化和突触剪修的规律性问题。
1.脑的可塑性。自然界一切生物体的结构、形态和功能都是在外界环境的刺激下形成的，并且在环境影响下都会产生变化。这种变化是生物体的自然属性。脑是大自然的产物。在外界环境和教育的刺激下，脑的结构和功能也会发生改变，这种改变就是脑的可塑性。脑的可塑性是由树突、轴突、细胞体和神经递质的变化以及整个神经系统的变化决定的。在上个世纪六十年代，神经解剖学家就发现，加大并丰富外界的环境刺激，可使大脑皮层加厚，细胞体增大，树突增多。近十年来的脑科学证明，树突和突触的变化与人使用脑的活动方式和次数密切相关。以前人们认为，脑的可塑性主要体现在儿童的脑，成年人的脑则不一定可塑，但实际则不然，裂脑人的训练证明了这一点。大家知道，左脑负责右半身的运动和感觉，侧重语言和逻辑思维；右脑负责左半身的运动和感觉，侧重于形象认知。但临床手术后的一些脑半球切除的患者，经过训练仍然有相当程度的正常人的认知或活动能力，其根本原因在于脑的可塑性。当然青少年脑的可塑性最大，因此这要成为我们设计和实施课程教学的最重要的脑理根据之一。平常我们所说的“人的可教育性”、“脑的巨大潜能”、“脑的记忆容量无限”、“脑如同肌肉决定于锻炼”等，这些都是基于脑的可塑性本质。