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文檔簡介

1、淺談腦科學(xué)與課程教學(xué)課程教學(xué)的腦區(qū)定位是個復(fù)雜問題,它既與腦的結(jié)構(gòu)和功能密切相關(guān),又與學(xué)科內(nèi)容和教學(xué)方式緊密相連,并涉及心理學(xué)和腦科學(xué)的不同學(xué)派。課程教學(xué)的腦區(qū)定位,是指不同的教學(xué)科目在奧妙復(fù)雜的腦海中各處哪一個區(qū)域。要對教學(xué)科目進(jìn)行腦區(qū)定位,首先要用辯證唯物主義科學(xué)發(fā)展觀研究腦結(jié)構(gòu)與功能的歷史演化,其次要用辯證的觀點(diǎn)分析腦科學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的各種學(xué)派。統(tǒng)觀中外認(rèn)知科學(xué)和腦科學(xué)的研究理論可知,大腦功能定位說和大腦功能統(tǒng)一說是兩個相互對立的學(xué)派?!肮δ芏ㄎ徽f”學(xué)派認(rèn)為,腦的結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,從腦的表層整體來看可分為若干腦葉和小腦等,從其縱向解剖來看可分為新皮層、舊皮層、腦干和脊髓等,腦的這些不同結(jié)構(gòu)都有

2、各自特定的獨(dú)立機(jī)能。功能定位學(xué)派的主要代表人物有法國的布洛卡、德國的威爾尼克和我國清代劉知等。美國斯佩瑞大腦左右半球的理論以及和斯佩瑞合作的學(xué)者以后提出的腦功能“模塊”的理論,原則上都屬于大腦功能定位說。與大腦功能定位說相反,“功能統(tǒng)一說”學(xué)派認(rèn)為,從解剖學(xué)上看大腦雖有生理結(jié)構(gòu)上的不同,但整個大腦在機(jī)能上沒有部位差異,而是作為一個整體發(fā)揮統(tǒng)一的功能。這一派代表人物有法國生理學(xué)家弗盧龍和美國心理學(xué)家拉什里等人。我們認(rèn)為,大腦功能定位說和大腦功能統(tǒng)一說都有科學(xué)合理的一面,同時又都有片面性絕對化的一面。辯證唯物主義的科學(xué)發(fā)展觀是我們研究腦科學(xué)并分析各學(xué)派的基本哲學(xué)觀點(diǎn)??陀^的講,人腦的各不同結(jié)構(gòu)和功

3、能既有相對的獨(dú)立性,同時又是相互協(xié)作和相互制約的。例如大腦左右兩半球,隨著人類的發(fā)展和腦的演化,腦的左半球側(cè)重于語言、言語、計算和邏輯等機(jī)能,而右腦側(cè)重于人面、物體、圖像及環(huán)境、空間等機(jī)能,但是左右腦又是相互協(xié)作的和不可分割的,擁有巨大纖維束的胼胝體,在其間架起了交流信息的超高速公路。課程教學(xué)科目的腦區(qū)定位和腦結(jié)構(gòu)與功能的區(qū)域定位,是兩種不同性質(zhì)的定位。兩種定位雖有性質(zhì)的不同,但又密不可分。辯證唯物主義的腦結(jié)構(gòu)及其功能的定位,為課程教學(xué)科目的腦區(qū)定位提供了理論基礎(chǔ);而課程教學(xué)科目的腦區(qū)定位,是腦結(jié)構(gòu)及其功能定位的具體表征。最新的研究腦結(jié)構(gòu)與功能成像技術(shù)的運(yùn)用,能使我們直接觀察到基礎(chǔ)教育的不同科

4、目在學(xué)生頭腦中不同區(qū)域的反映,觀察到運(yùn)用不同教學(xué)方式時在學(xué)生腦神經(jīng)系統(tǒng)所引起的變化。下面著重研究幾個主要學(xué)科的腦區(qū)定位,不過需要說明的是,我們所說的腦區(qū)定位是以辯證唯物主義哲學(xué)為基礎(chǔ)的。1.語文科的腦區(qū)定位。語文學(xué)科和語文、語言和言語都是些密切相關(guān)而又不盡相同的概念。語文科即語文學(xué)科,是培養(yǎng)理解和運(yùn)用本族、本國和外國語言文學(xué)能力的學(xué)科,以聽、說、讀、寫能力的培養(yǎng)為主要目標(biāo)。語言是隨著人類社會的發(fā)展而產(chǎn)生的人們交際和思維的工具,可分為外部語言和內(nèi)部語言,言語是指語言在交際過程中的實(shí)際運(yùn)用。這些基本概念雖有嚴(yán)格區(qū)別,但總體來看大都屬語文科的研究范圍,它涉及的腦區(qū)是有共性的。語言是隨著人腦新皮質(zhì)層的

5、出現(xiàn)而產(chǎn)生的,人類的聲音可以發(fā)出200個元音和600個輔音。當(dāng)今世界除方言外大約有6500種語言。人類之所以具有高超的語言能力,并借助言語進(jìn)行交流,這是因?yàn)槿四X的結(jié)構(gòu)與功能具有其他哺乳類動物腦所沒有的特定腦區(qū)及其神經(jīng)系統(tǒng)。人的智能的發(fā)展受先天遺傳和后天環(huán)境教育的制約,特別是后天的因素更具有決定性。其實(shí)語言也是如此。在語言中,音素是構(gòu)成聲音的最小單位,不同音素合起來便構(gòu)成音節(jié),由音節(jié)構(gòu)成單詞,最后再由單詞構(gòu)成句子,從而進(jìn)行言語交流。在20世紀(jì)50年代,就有一位美國語言學(xué)家提出,小孩子之所以能模仿成人的語言學(xué)會說話的語法和句法,這是因?yàn)槿祟惿鷣碓陬^腦中就有一個遺傳“模板”,這個模板就像小老虎天生就

6、會追逐獵物一樣。嬰兒學(xué)習(xí)語言就是把他所聽到的語言添加到母語的模板上。雖然人們對于語言模板說有很大爭議,但語言學(xué)家對嬰幼兒的口語發(fā)展規(guī)律,對大腦掌握語言的區(qū)域和機(jī)制,的確有了更深刻的研究和了解。嬰幼兒口語發(fā)展的一般規(guī)律是:6個月前后能辨別音素;12個月前后能將字詞與其意義聯(lián)系起來;1歲半能區(qū)別名詞和動詞;2歲能了解語法功能;2歲半到3歲大部分語言和言語活動規(guī)律轉(zhuǎn)移到大腦左半球腦區(qū)定位。腦科學(xué)證明,嬰兒腦中的神經(jīng)元可以對地球上6500種語言中任何一種語言的聲音均能作出反應(yīng),這就是說嬰幼兒語言的潛力是無窮的,但是有一個關(guān)鍵期。一般來說,兒童學(xué)習(xí)第二語言的關(guān)鍵期是從3歲到10歲。在這期間能學(xué)到非常標(biāo)準(zhǔn)

7、的外語,不受母語的干擾,否則將是困難的?,F(xiàn)代腦成像技術(shù)找到了困難的根源,這是因?yàn)?,如果在學(xué)習(xí)第二語言的關(guān)鍵期學(xué)習(xí)外語,負(fù)責(zé)語言的腦區(qū)對兩種語言的語音同等對待,均有反應(yīng),而且母語和第二語言的表征部都在額葉的布洛卡區(qū)。如果錯過關(guān)鍵期到青春期過后再學(xué)外語,一是負(fù)責(zé)語言的腦區(qū)不再對其他語種的語言有所反應(yīng),二是司管第二語言的腦區(qū)和原先司管母語的腦區(qū)不同。腦科學(xué)告訴我們,嬰幼兒的腦神經(jīng)元具有同時學(xué)習(xí)幾種語言的屬性。可見第二語言精通的程度不在于學(xué)習(xí)時間的長短,而取決于是否在語言發(fā)展的關(guān)鍵期學(xué)習(xí)。負(fù)責(zé)語言的腦區(qū)存在于大腦左半球的皮質(zhì)層。這一點(diǎn)在運(yùn)用現(xiàn)代腦成像技術(shù)之前人們就有所了解。1861年,法國外科醫(yī)生布洛

8、卡注意到,大腦左額葉受損可導(dǎo)致語言產(chǎn)生困難,甚至完全喪失語言表達(dá)能力,患者只能發(fā)啞音。后來人們把這一腦區(qū)命名為布洛卡區(qū)。布洛卡區(qū)位于左額葉后部,其大小如同一枚銀元。1871年,德國神經(jīng)病學(xué)家威爾尼克發(fā)現(xiàn),左額葉受傷的患者雖然能說話,但言語混亂,語無倫次,語義不清,后來人們把這一腦區(qū)命名為威爾尼克區(qū)。威爾尼克區(qū)位于左耳上方,其大小如同一枚銀元。布洛卡區(qū)和威爾尼克區(qū)是大腦左右半球的兩個主要語言加工中心。如果說這兩個腦區(qū)有更細(xì)的語言功能分工的話,這就是布洛卡區(qū)負(fù)責(zé)儲存單字、詞匯、語法或母語句法,而威爾尼克區(qū)則負(fù)責(zé)語言感知和語言意義。不過現(xiàn)代腦成像技術(shù)研究證明,語言和言語的發(fā)展及運(yùn)用遠(yuǎn)比這個要復(fù)雜得多

9、。例如,在產(chǎn)生一個口語句子的過程中,不僅要調(diào)動布洛卡和威爾尼英兩個腦區(qū),而且還要有分布在左半球的其他腦區(qū)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參與。名詞通過一種神經(jīng)類型的加工處理;動詞則需要另一種神經(jīng)類型加工處理;句子結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,甚至需要動用更多的腦區(qū)參與,語言的形象性還要由右半球完成。這就是我們以上說的,在腦區(qū)功能定位問題上,要用全面辯證的哲學(xué)理論為指導(dǎo),不能孤立片面地看待腦區(qū)功能分工。今天腦科學(xué)關(guān)于大腦的語言區(qū)域,有了更深的研究。據(jù)2005年日本讀賣新聞報道,日本東京大學(xué)語言腦科學(xué)家酒井邦嘉發(fā)現(xiàn),大腦在邏輯思維、理解文章、掌握單詞、區(qū)分語調(diào)時,不同的腦區(qū)具有不同的功能,思考語法時前額葉下部活躍,區(qū)分語調(diào)時側(cè)額葉上部活

10、躍,在處理語法、文章、單詞和語調(diào)各方面,各有不同的腦區(qū)擔(dān)任。據(jù)此,他繪制出一幅有關(guān)語言的腦功能“地圖”,稱為“大腦語言地圖”。語文學(xué)科是學(xué)校教育的重點(diǎn)學(xué)科,我們應(yīng)當(dāng)把腦科學(xué)研究的最新成果作為指導(dǎo)和解釋語文科建構(gòu)和實(shí)施的理論基礎(chǔ)。2.數(shù)學(xué)科的腦區(qū)定位。數(shù)學(xué)是學(xué)校教育的基礎(chǔ)學(xué)科。一提數(shù)學(xué)我們往往想到的是天才或天賦,即先天遺傳問題。因此我們研究數(shù)學(xué)腦區(qū)定位首先要回答一個問題,即數(shù)學(xué)才能到底有沒有先天因素在內(nèi)。從理論上講,心理學(xué)家、腦科學(xué)家和哲學(xué)家都承認(rèn),智力主要是后天環(huán)境教育養(yǎng)成的,但有遺傳因素。對此腦科學(xué)工作者認(rèn)為,從歷史演化的觀點(diǎn)看,原始人類為了躲避群獸,獵取食物,求生存,必須對獵物做數(shù)量估計和

11、算數(shù)運(yùn)算,這樣數(shù)感和計算智力因素就被編碼在遺傳基因中,這就是數(shù)學(xué)天賦。同時從實(shí)際調(diào)查來看,數(shù)學(xué)遺傳因素也的確存在。例如,來自高數(shù)學(xué)才能家庭的孩子和來自數(shù)學(xué)能力差的家庭的孩子,他們的數(shù)學(xué)能力各自體現(xiàn)了家庭的特點(diǎn);同時對雙胞胎的研究也顯示,他們的數(shù)學(xué)能力和成績也非常近似。這些例子說明,個人的數(shù)感作為先天遺傳被預(yù)置于每個人的頭腦中,因此不同人有不同的數(shù)學(xué)能力。這就是數(shù)學(xué)的遺傳基因。數(shù)學(xué)在腦區(qū)的定位,醫(yī)務(wù)工作者臨床病癥診斷早就有發(fā)現(xiàn)。如果一個人的左腦頂葉受損,將會造成數(shù)學(xué)困難;視覺加工不良的人,難于學(xué)好幾何,這是因?yàn)樽鰩缀晤}需要把直覺觀察轉(zhuǎn)化為可用語言表示的邏輯,這要求不同腦區(qū)的協(xié)同活動。近10年來,

12、腦成像技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)一步揭示了數(shù)學(xué)問題在大腦活動的規(guī)律。首先,簡單的算術(shù)問題例如加法和乘法的小數(shù)字運(yùn)算,這要由左腦頂葉皮層區(qū)承擔(dān),如果該腦區(qū)受損,就喪失了加法和乘法的簡單運(yùn)算能力。如果不是簡單加法、乘法運(yùn)算,而是較為復(fù)雜的數(shù)字加工問題,這要根據(jù)數(shù)字加工方式的特點(diǎn),不僅會涉及左腦頂葉,還會涉及左腦語言區(qū)和右腦頂葉。當(dāng)進(jìn)行數(shù)字比較時,不需要語言參考與表達(dá),因腦圖像顯示右腦頂葉皮層最為活躍;當(dāng)進(jìn)行數(shù)學(xué)乘法運(yùn)算時,腦圖像顯示左頂葉最活躍,并且該頂葉還和左顳葉下的布洛卡以及威爾尼克兩個語言區(qū)相聯(lián)系;當(dāng)進(jìn)行減法運(yùn)算時,左右半球頂葉都活躍,這時胼胝體就發(fā)揮了橋梁作用;把兩個頂葉聯(lián)系起來。同時,還有的科學(xué)工作者

13、利用腦成像技術(shù)觀察發(fā)現(xiàn),復(fù)雜的數(shù)學(xué)精算和估算所激活的腦區(qū)不同:精算過程使用的主要是大腦左額葉和左側(cè)角回;估算過程中使用了左右腦頂葉和部分右枕葉,因?yàn)榫闩c口語技能有關(guān),而估算與視覺與空間技能相聯(lián)。總之,數(shù)學(xué)科的各種不同內(nèi)容和活動方式,都在特定的腦區(qū)呈現(xiàn)。總體來看,不是左前腦就是右前腦。3.體育科的腦區(qū)定位。由于體育科目涉及的內(nèi)容廣泛不一,我們這里所說的體育科是以運(yùn)動技能教學(xué)為主要內(nèi)容的體育,不包括藝術(shù)類內(nèi)容如音樂和游戲等。腦成像技術(shù)顯示,體育運(yùn)動科目涉及多個腦區(qū),但以小腦和大腦額葉以及運(yùn)動皮層為主。小腦占整個腦體積的十分之一,但卻包含了大腦中幾乎一半的神經(jīng)元,它有神經(jīng)纖維約4000萬個。這些纖

14、維把不同腦區(qū)聯(lián)系起來,致使大腦額葉、運(yùn)動皮層和小腦間信息的往返傳遞暢通無阻,以保持身體姿勢的平衡和運(yùn)動技巧的學(xué)習(xí)。小腦和記憶、空間知覺、語言、情緒甚至決策等都有著密切聯(lián)系。復(fù)雜的體育運(yùn)動如擲球、翻滾、搖擺、爬行、倒立和翻跟斗等,除小腦外還要調(diào)動前額葉參與。體育運(yùn)動加強(qiáng)了很多神經(jīng)元的聯(lián)系,加大了腦對營養(yǎng)物質(zhì)的需求量,因而增強(qiáng)了毛細(xì)血管的運(yùn)輸能力。神經(jīng)科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),體育運(yùn)動能使腦釋放一種特殊的神經(jīng)遞質(zhì)。這種激素分泌物不僅使人能盡快恢復(fù)體力,加快神經(jīng)元間的相互聯(lián)系,當(dāng)進(jìn)行數(shù)字比較時,而且使人思維敏捷,記憶力強(qiáng)。運(yùn)動技藝的學(xué)習(xí)掌握,與額葉和運(yùn)動質(zhì)層高知能腦區(qū)有關(guān),更與小腦這一較低智能腦區(qū)密不可分。當(dāng)開

15、始學(xué)習(xí)新的活動技能時,這時是有意識的和注意力集中的,這種學(xué)習(xí)調(diào)動了大腦額葉區(qū)和運(yùn)動皮層;一旦技藝熟練掌握,便轉(zhuǎn)入小腦編碼貯存,轉(zhuǎn)化為長期記憶。當(dāng)以后再使用這一技藝時,就不需要再由高智能腦區(qū)下達(dá)命令,而是由小腦直接調(diào)控,這就是心理學(xué)所說的技巧的無意識和自動化的運(yùn)用。例如,駕駛員一面駕駛汽車,一面和人談話,就是由于小腦在指揮駕駛。同時,運(yùn)動技巧的學(xué)習(xí)和年齡密切相關(guān),這也就是關(guān)鍵期問題。據(jù)說喬丹從8歲就開始了籃球生涯。尤其令人高興的是,腦科學(xué)的最新成果,為我們重視并加強(qiáng)了體育課提供了理論根據(jù)。長期以來,人們都認(rèn)為人腦不能再生新的神經(jīng)細(xì)胞。但美國加利福尼亞的一個腦科研機(jī)構(gòu)于1999年公布的研究成果說,

16、跑步能使老鼠的腦再生新神經(jīng)元。如果的確是這樣的話,那就是說開展體育鍛煉,提倡跑步運(yùn)動,也能使人腦神經(jīng)元再生,因此我們還有什么理由輕視體育課。對課程教學(xué)從腦科學(xué)的角度又如何進(jìn)行解釋界定呢?如果說中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)過程或神經(jīng)元傳遞信息的過程就是學(xué)習(xí),不過這種學(xué)習(xí)是一切哺乳動物都有的并由自然環(huán)境刺激產(chǎn)生的學(xué)習(xí),它是沒有計劃的和沒有預(yù)期目標(biāo)的。然而在教育指導(dǎo)的課程教學(xué)則是有明確目的的,從腦科學(xué)的角度我們可以對課程教學(xué)這樣界定:課程教學(xué)是有計劃和有目的的加速神經(jīng)元信息傳遞、促使軸突髓鞘化、構(gòu)筑神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通道的過程。課程教學(xué)是教育的核心。教育刺激所建構(gòu)的人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),和環(huán)境刺激所建構(gòu)的哺乳動物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),二者是有區(qū)別的,其最根本區(qū)別在于

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