连载58 | 脑科学与教育：基于脑科学的课堂教学策略（二）

作者：陈曦，陈文

编者：孙晓园

内容概要

◾本部分基于脑科学的现有研究成果，为大家介绍基于脑科学的课堂教学策略。本篇将重点介绍其中的一个策略：认知策略。

◾常用的认知策略有记忆与注意策略。

◾常用的记忆策略有：反复练习、精细化策略、生成策略、扮演策略、发声策略、努力建立意义策略、图画表征策略等。

◾吸引注意力的策略有：使用幽默与可视化教具、创建以学生为中心的课堂、适当建构、营造情绪氛围等。

上篇文章基于脑科学的现有研究成果，介绍了“创造良好的学习环境”这一教学策略（点击阅读），本篇将介绍促进长时记忆形成、吸引学生的注意力等这些认知策略。

二、认知策略：记忆与注意策略

人脑记忆有很多重要的、有时甚至违背直觉的规律。比如，在有效学习中，大脑会呈现一种特定的神经活动模式。如果你产生了这个模式，学习效果就好；而即使你没在学习，若通过其他手段实现此种模式，也能够实现巩固记忆的效果。死记硬背、不注意休息和锻炼，实际达不到有效学习的目的。

另据研究显示，分散的学习、以测代练和变化学习等都有助于学习的长期保持和迁移，但我们直觉会认为这样的学习没有效果。这要求我们在加大对有效学习规律研究的同时，还需加强对学生学习方法的指导，遵循学习和记忆的基本规律^[1]。

熟知基于脑科学的认知策略，是教师设计各种卓有成效的学习活动、布置适合学生能力的学习任务的前提。常用的认知策略有记忆与注意策略。

（一）促进学习和帮助长时记忆形成的教学策略

教育者需要了解促进学习和帮助长时记忆形成的教学策略。记忆是一种心理活动，它与知觉、运动活动，或认知能力不同。短时记忆系统和长时记忆系统各自执行单独的功能，它们涉及的脑部区域也不同（详见“大脑中的记忆力系统”）。

图1 工作记忆内容分布脑区

图片引自：Christophel T B, Klink P C, Spitzer B, et al. The Distributed Nature of Working Memory[J]. Trends in Cognitive Sciences, 2017, 21(2):111.

到目前为止，神经科学已建立一些重要的认识，如在长时记忆阶段大脑需要一些时间来固化记忆，这个加工过程叫巩固；另一个重要发现是，突触利用细胞内固有的蛋白质来保持临时记忆，而从短时记忆到长时记忆的转化，则需要新合成调控蛋白^[2]。

作为教育者，务必要理解那些需要在后期提取和应用的知识的获取是不会无故发生的。学习是一种神经生理现象，即通过大脑的生化过程和神经连结的生长与重组而产生学习。教师需要了解促进学习和帮助长时记忆形成的教学策略，以便帮助学生掌握学科内容、技能和概念。

为了使信息得以存储，就必须使其从短时记忆转为长时记忆。在一项回顾促进信息长时记忆的相关影响因素的研究中，Rinne等研究者认为，艺术整合，即采用艺术整合教育的方法来提升和增强学习目标，是一种强有力的策略，可以帮助确保信息“黏附”在孩子们的记忆中^[3]。

艺术整合教育通过提高艺术思维和工作习惯来促进学习，常用的记忆策略有：

图2 常用的记忆策略

反复练习，建立长时记忆的最重要的策略之一便是练习，个体通过对自己或他人重复信息的过程来形成记忆；

精细化策略，精细化是一个能使信息更加难以忘记的有效方法；

生成策略，如果不再只是向人们提供纸质或口头形式的信息，而是由他们自身对某种提问做出反应来产生信息，那么他们的回忆效果将会得到显著改善；

扮演策略，将戏剧表演作为教学手段，从简单的角色扮演到成熟的舞台作品，已被证明对学习有积极影响；

发声策略，发声效应描述了人们大声地说出词而不是默读时对记忆的改进。表演艺术为学生提供了一个自然的方式来创造性地、精细地说出关键内容。音乐、诗歌、饶舌歌和滑稽剧等艺术形式，为口头发声提供了强大的工具，而口头发声的内容正是教师期望学生能长时记住的知识；

努力建立意义策略，努力建立意义是固化记忆的一个重要的因素；

图画表征策略，采用图画表征利于学生将思维视觉化，通过提出疑问，对历史、社会主题的思索和对观点新看法的探索，促进更深层次的概念加工^[4]。

（二）吸引注意力的策略

注意是有机体从大量感觉输入中选择最相关的信息的过程。脑干下的网状激活系统会对所有刺激进行筛选，决定哪些信息应该被关注、哪些信息应该被忽视。网状激活系统对注意力关注的筛选可分为三类：生理需要、自我决定、新奇事物。基于大脑的学习调查研究，发现新奇、激动人心的事件确实能激发兴趣，比如使用幽默与可视化教具、创建以学生为中心的课堂等，这些方式都能吸引学生的注意力。下面简要介绍几种吸引注意力的教学策略。

（1）使用幽默与可视化教具吸引学生的注意力

幽默能发挥重要作用，开口大笑时大脑会释放内啡肽、肾上腺素以及多巴胺，同时还会增加氧气的吸入量。选择和年龄相适合的幽默。研究表明，和成年人相比，青少年释放更多的多巴胺，拥有更多的多巴胺受体。由于高度敏感的多巴胺奖赏系统，青少年对于教育幽默的反应更加独一无二。

图3 幽默的课堂（图片源于网络）

教师在教育活动中应该提供更多和学习内容有关的幽默故事。此外，用笑的方式易于建立起良好的同伴关系。课堂以幽默的方式导入，学生会保持清醒状态，随后接收到的信息会因为情绪的积极参与而成为闪光灯记忆。另外，巧用颜色，比如红色代表动脉血液，蓝色代表携带大量氧气的静脉血液。这种方式会让学生集中注意力，识记起来更加容易^[5]。

（2）创建以学生为中心的课堂，学生在不同学习阶段呈现出不同的参与水平

使用正电子发射型计算机断层显像扫描技术能观察到不同阶段的大脑活动层级。比如，安静地看书时的脑活动水平比较低，但如果实施多感官刺激，脑活动水平会立刻提高。加入在生活与书本知识之间建立联系，大脑将进一步被激活。倘若要求学生在学习信息后复述知识，那么学生的大脑活动水平就达到最高^[6]。

图4 以学生为中心的课堂（图片源于网络）

在以学生为中心的课堂中，学生有多样的感官输入，有大量的与知识交互的机会，建立个人与社会的联系，让学习材料与生活密切相关；学生可以自主设置学习进度、自主选择脚手架与学习方式、自主建立与主题之间的联系，能够有效保持注意力。在这样的课堂里，学生会表现出极大的兴趣，能够激发学生的内在动机，增加学生的学习参与度，提高学生解决问题的创造能力。

（3）适当建构

大脑长时间集中注意力的能力是有限的。尽管研究人员对个体能保持注意力的具体时间还没有达成一致，Medina认为成人学习者的注意力持续时间仅为10分钟。这意味着在大约10分钟，或者更早的时候，大脑开始走神，教师的讲课变成了背景噪音，而不是学生的焦点^[7]。

克服这种明显限制的关键是将信息适当地构建为10分钟的模块。假设教师正在准备一个关于老年人感官变化的课堂演讲或播客，计划在10分钟的片段中讨论特定于每个感官类别(视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉)的条件和变化。整个90分钟的演讲或播客可能包括4个10分钟的视觉部分、3个10分钟的听觉部分、1个10分钟的触觉部分和1个10分钟的味觉和嗅觉部分。

接下来是幻灯片这种模式。对于在线课程，单独使用PowerPoint演示文稿也可以采用相同的方式构建，方法是考虑每张幻灯片的大约观看时间，或者添加音频并观察时间限制^[8]。

（4）营造情绪氛围

波斯纳认为，注意力是大脑中三个独立网络共同作用的结果。第一个网络是唤醒网络，当我们注意到什么东西时，它就会发出警报。接下来，定向网络将我们导向唤起刺激。最后，执行网络帮助我们决定该做什么，是专注于刺激还是忽略它。

因为学习者并不总是渴望和愿意放弃他们有限的注意力范围，教育者必须首先引起学生的注意，并努力保持10分钟的集中注意力。但是，当如此多的竞争者——其他学生、课本、电话、内心想法等等——都在争夺它的时候，我们该如何引起学生的注意呢？

图5 课堂中该如何吸引学生注意力呢？（图片源于网络）

激发情绪能引起注意，也能帮助学习者记住信息，因为情绪刺激位于大脑边缘系统的杏仁核，而杏仁核有助于记忆^[9]。这一策略要求学习者在阅读完作业或参加完研讨会后反思自己的感受引发情绪。

另一种激发情感的方式，可以说是最有效的方式，就是讲故事。叙事，无论是虚构的还是非虚构的，都是通过心理现实主义让个体相信故事中的情感是普遍可识别的，故事中的个体之间的互动是可信的。当听者沉浸在叙事中时，他们的情感与故事中的情感联系在一起，形成了一种心理学家称之为叙事传递的状态^[10]。教师可以通过讲一个关于自己的故事、教过的学生，或任何可以想象到的相关经历，来引起注意并影响记忆。讲故事也是案例研究的一个重要组成部分，有助于培养学习者的批判性思维技能。

教师营造情绪氛围的策略还包括在学习活动中投入热情；使用图片或者艺术品使学习者视觉接触到学习内容；使用游戏、音乐或者戏剧的形式；建立一个辩论通过对话、角色扮演争论。

此外，教师还可利用物理环境的变化提高学生的警觉，改变声音的语调、速度、重音等，在课堂上举办一个意想不到的活动，通过问题引起学生的好奇心，帮助学生建立学习的目标等策略提高学生的注意力。