首页 -> 2008年第2期
脑科学与课程教学（续）
作者：白月桥
数学在脑区的定位，医务工作者临床病症诊断早就有发现。如果一个人的左脑顶叶受损，将会造成数学困难；视觉加工不良的人，难于学好几何，这是因为做几何题需要把直觉观察转化为可用语言表示的逻辑，这要求不同脑区的协同活动。近10年来，脑成像技术的运用进一步揭示了数学问题在大脑活动的规律。首先，简单的算术问题例如加法和乘法的小数字运算，这要由左脑顶叶皮层区承担，如果该脑区受损，就丧失了加法和乘法的简单运算能力。如果不是简单加法、乘法运算，而是较为复杂的数字加工问题，这要根据数字加工方式的特点，不仅会涉及左脑顶叶，还会涉及左脑语言区和右脑顶叶。当进行数字比较时，不需要语言参考与表达，因脑图像显示右脑顶叶皮层最为活跃；当进行数学乘法运算时，脑图像显示左顶叶最活跃，并且该顶叶还和左颞叶下的布洛卡以及威尔尼克两个语言区相联系；当进行减法运算时，左右半球顶叶都活跃，这时胼胝体就发挥了桥梁作用；把两个顶叶联系起来。同时，还有的科学工作者利用脑成像技术观察发现，复杂的数学精算和估算所激活的脑区不同：精算过程使用的主要是大脑左额叶和左侧角回；估算过程中使用了左右脑顶叶和部分右枕叶，因为精算与口语技能有关，而估算与视觉与空间技能相联。总之，数学科的各种不同内容和活动方式，都在特定的脑区呈现。总体来看，不是左前脑就是右前脑。
3.体育科的脑区定位。由于体育科目涉及的内容广泛不一，我们这里所说的体育科是以运动技能教学为主要内容的体育，不包括艺术类内容如音乐和游戏等。脑成像技术显示，体育运动科目涉及多个脑区，但以小脑和大脑额叶以及运动皮层为主。小脑占整个脑体积的十分之一，但却包含了大脑中几乎一半的神经元，它有神经纤维约4000万个。这些纤维把不同脑区联系起来，致使大脑额叶、运动皮层和小脑间信息的往返传递畅通无阻，以保持身体姿势的平衡和运动技巧的学习。小脑和记忆、空间知觉、语言、情绪甚至决策等都有着密切联系。复杂的体育运动如掷球、翻滚、摇摆、爬行、倒立和翻跟斗等，除小脑外还要调动前额叶参与。体育运动加强了很多神经元的联系，加大了脑对营养物质的需求量，因而增强了毛细血管的运输能力。神经科学家还发现，体育运动能使脑释放一种特殊的神经递质。这种激素分泌物不仅使人能尽快恢复体力，加快神经元间的相互联系，当进行数字比较时，而且使人思维敏捷，记忆力强。
运动技艺的学习掌握，与额叶和运动质层高知能脑区有关，更与小脑这一较低智能脑区密不可分。当开始学习新的活动技能时，这时是有意识的和注意力集中的，这种学习调动了大脑额叶区和运动皮层；一旦技艺熟练掌握，便转入小脑编码贮存，转化为长期记忆。当以后再使用这一技艺时，就不需要再由高智能脑区下达命令，而是由小脑直接调控，这就是心理学所说的技巧的无意识和自动化的运用。例如，驾驶员一面驾驶汽车，一面和人谈话，就是由于小脑在指挥驾驶。同时，运动技巧的学习和年龄密切相关，这也就是关键期问题。据说乔丹从8岁就开始了篮球生涯。
尤其令人高兴的是，脑科学的最新成果，为我们重视并加强了体育课提供了理论根据。长期以来，人们都认为人脑不能再生新的神经细胞。但美国加利福尼亚的一个脑科研机构于1999年公布的研究成果说，跑步能使老鼠的脑再生新神经元。如果的确是这样的话，那就是说开展体育锻炼，提倡跑步运动，也能使人脑神经元再生，因此我们还有什么理由轻视体育课。
4.音乐科的脑区定位。前面我们讲到数学脑区，大家知道左脑顶叶是数学脑区的主要脑区。研究证明，音乐脑区和数学脑区是有某些重叠的。特别令人兴奋的是，研究发现音乐竟然能改变脑的功能。小脑是与节拍和节奏有紧密关系的一个脑区。脑科学家发现，音乐家小脑的体积比非音乐家小脑的体积平均大5%，胼胝体更明鲜，平均大15%。这大概与音乐家长期从事各种乐器的演奏以及形象思维和逻辑思维高频率地交替，有着直接关系。
关于课程教学的脑区定位在此仅举四个科目为例，无需逐一阐述。总之，基础教育的各不同学科在奥妙的脑海中，一般来说各居特定的位置，我们可以对教学科目实行辩证唯物主义的相对脑区定位。当然有些科目在某些脑区是重叠的。课程教学的脑区定位具有双重涵义，其一是说不同教学科目在不同脑区各有所表征，其二是说各教学科目都有开发脑潜能和培训脑功能的积极作用。俗话说“数学是训练思维的体操”就是这个道理。这一理论已被今天的脑成像技术所揭示，不容置疑。
辩证物主义的哲学原理告诉我们，任何两个客体都可以从一定的角度找到它们的共性，任何一个客体都有多种不同的属性。人脑也是如此。一方面，从生物学的角度看，人脑和爬虫脑及其他哺乳动物的脑，都是大自然的产物，有着生物学的共性；另一方面人脑和其他动物的脑又有区别，它可以进行抽象逻辑思维。但是在脑科学衍生之前，人们无法了解脑活动的内幕，只能朦胧感知人脑的个性，不认识其生态性。因此对教育或教学概念的理解也是狭义的。今天，我们已观察到人脑的生物态的一面，从而可以对课程教学从生态脑的角度进行新的界定和解释。
那么什么是课程教学？什么是学习？什么是教育？从脑科学的角度如何界定？日本的脑科学家小泉英明解释说：“人类已经可以观察生物态人脑的功能，可以把学习、教育与脑科学紧紧联系起来，从而将学习、教育作为贯穿于从生到死的整个人生总括的进行生物学意义上的重新定义：学习是通过外部环境刺激而建构中枢神经网络的过程，教育是控制和完善外部刺激的过程。”他还解释说，学习和教育的这一新的定义，也是以“髓鞘化”的理论为根据的。不仅日本的小泉英明主张对学习或教育重新界定，美国的斯普伦格也是如此。她说：“什么是学习，它在脑中如何发生的？神经科学家将学习定义为两个神经元彼此产生联系的过程。他们声称，当一个神经元向另一个神经元传递信息时，神经元就发生了‘学习’。让我们来了解一下这个过程。”
那么，对课程教学从脑科学的角度又如何进行解释界定呢？如果说中枢神经网络建构过程或神经元传递信息的过程就是学习，不过这种学习是一切哺乳动物都有的并由自然环境刺激产生的学习，它是没有计划的和没有预期目标的。然而在教育指导的课程教学则是有明确目的的，从脑科学的角度我们可以对课程教学这样界定：课程教学是有计划和有目的的加速神经元信息传递、促使轴突髓鞘化、构筑神经网络通道的过程。课程教学是教育的核心。教育刺激所建构的人的神经网络，和环境刺激所建构的哺乳动物的神经网络，二者是有区别的，其最根本区别在于是否有预期的目的或目标。