大脑神经活动对教学的启示（认知神经科学家）
大脑神经活动对教学的启示（认知神经科学家）第二、有目的地在一个学习计划中设计活动，让学生与内容建立情感连结，使这一单元与学生自身具有更多联系、更有意义。第一、营造班级的基本氛围。从开学的第一天开始，追求一种快乐的、充满创造性并目安全的学习环境。以脑为导向的教学模式（BTT）是一个完整的教学指导框架，它基于神经和认知科学领域的研究而设计，帮助教师们科学地计划、执行、评估教学程序。BTT模式由情绪、环境、设计、掌握、应用、评估六大阶段构成，这些阶段被称作“脑-目标”或者基于脑的训练目标，内容涉及教与学两个过程。以脑为导向的教学模式的第一个目标，首先须从探索情感与学习的相互关系开始。理解各种积极或者消极情绪的产生与唤起，理解它们在注意、记忆、高级思维过程中的影响，将是教育者们要上的重要一课。情绪对学习的影响是我们学习BTT教学模式旅程的开始。压力影响学习，同时积极情绪能提升学习体验。在BTT 模式中，教师通过两个层面来考量情绪氛围：
人类的学习是主要通过大脑来实现和完成的，因此我们研究孩子的学习，就必须研究大脑。 对脑的了解正在迅速改变我们的教育观念，脑科学研究成果完全可以也应当被用来“武装”教育者的头脑。但问题是： 如何将这些研究成果融入到具体教学中？
约翰·霍普金斯大学教育学院跨学科研究部主席玛丽亚·哈迪曼（Mariale Hardiman）在《脑科学与课堂：以脑为导向的教学模式》一书中将脑神经科学的研究应用于课堂教学实践，提供了一个完整的、经实践证明的、使用方便的教学模式，以达到有效教学的目的。
▲美国神经科学与教育研究专家Mariale Hardiman
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以脑为导向的教学模式（BTT）是一个完整的教学指导框架，它基于神经和认知科学领域的研究而设计，帮助教师们科学地计划、执行、评估教学程序。BTT模式由情绪、环境、设计、掌握、应用、评估六大阶段构成，这些阶段被称作“脑-目标”或者基于脑的训练目标，内容涉及教与学两个过程。
营造情绪氛围，探索情感与学习的相互关系以脑为导向的教学模式的第一个目标，首先须从探索情感与学习的相互关系开始。理解各种积极或者消极情绪的产生与唤起，理解它们在注意、记忆、高级思维过程中的影响，将是教育者们要上的重要一课。
情绪对学习的影响是我们学习BTT教学模式旅程的开始。压力影响学习，同时积极情绪能提升学习体验。在BTT 模式中，教师通过两个层面来考量情绪氛围：
第一、营造班级的基本氛围。从开学的第一天开始，追求一种快乐的、充满创造性并目安全的学习环境。
第二、有目的地在一个学习计划中设计活动，让学生与内容建立情感连结，使这一单元与学生自身具有更多联系、更有意义。
脑科学的研究成果表明，人们对那些引起积极情绪的信息的记忆在持久性上好于对那些中性情绪信息的记忆。教育者需依据情绪和动机的工作规律，注重持久强大动机的培养。
在学校和班级中，无论是教育幼儿、青少年或是年轻的成年人，教育者都要意识到，他们是创建和保持积极的、创造性氛围的重要角色。
生物和行为学研究都清晰地表明，教育者可以通过有意识的活动在班级创设积极的情绪氛围，这一点至关重要。当我们开始设计以脑为导向的教学模式时，脑-目标1包含如下的目标:
创建和重温能提升积极情绪的活动;
设计活动，让学生与课程内容或者技能建立情感连结。
营造积极的学习情绪氛围的策略有：
1、积极语言：表扬和含蓄的命令
第一，研究告诉我们，比起笼统性的表扬，对具体行为的表扬对巩固和塑造行为更为有效。例如，与简单地说“同学们，今天做得不错”相比，“你们每一个人都在今天的合作学习小组中竭尽了全力”这种对特定行为的表扬，能更加有效地引起每位同学的关注。
第二，对努力的积极评价比对能力的赞美更有效。比如，算术题做得好的学生，如果告诉他是因为他很聪明所以做得好，那对于完成更难的题目他会更没有信心，更不想再接着攻克更难的题目。而那些被告知是因为很努力，算术题才做得好的学生，他们对于更难的题目更有信心，更有动力继续努力。
所以夸奖学生的智力会让学生在遭遇困难时信心减弱，而被夸奖努力的学生则会提升他们不折不挠的精神和行动力。
第三，在与学生沟通的过程中，应该避免使用“含蓄的命令”，这样会使交流的意图被曲解。例如，教师可能想通过提问“你的剪刀应该放在哪里?”来传达自己的命令，让孩子把剪刀拿走放到盒子里。孩子可能从字面上来理解这个问题，因而可能不会对这种间接命令做出反应。
2、可预测性：课堂日常规程、仪式和庆祝
透明，稳定的常规管理可以使学生更有安全感。建议到校时间、进入班级后应当做什么、师生礼仪、个性化团队及成员分工、日常考核与奖罚办法，这些都要清晰明了。
一些快捷的仪式，如相互激励时击掌、标志性手势、个性化的歌曲、小型庆祝的礼仪等等可以帮助建立起团队的认同感。
此外，师生或同学间公开或私密沟通的小平台，比如随时可以向老师表达感受与建议的“悄悄话信箱”，可以给学生一种教师支持随时可得的安全感。
3、情绪事件：投入与脱离
教师经常面临的难题是如何应对进入教室前刚刚经历情绪性事件的学生。常见的场景包括某个学生进入教室时很狂躁，因为家里的事情、同伴间的争吵或者很多其他的原因。
教师可以容许这位学生通过对话来处理情绪，也可以让学生参与某项学术活动间接地缓解情绪……当处理学生的情绪压力时，教师要快速地做出重要的决定。
4、学校与养育者的连结
研究表明，与养育者保持连结对孩子地学业以及社交发展至关重要。营造一种滋养的氛围，让每一个学生都能感受到与养育者之间的连结，这应该是每一所学校每一位教师最优先要完成的事情。教师可以通过以下一些方式提升与孩子间的连结:
5、控制与选择
给学生权利让他们能选择学习的内容和学习的进程，这种做法的益处在于给学生提供了对结果的一种代理权或控制感，自然就会提高学生们的动机水平和成绩。
创造良好的物理环境，强化学生的注意与参与感就像课堂中的情感氛围能够改造学习过程，物理环境作为我们的第二个脑-目标同样可以影响学生的注意力以及对各种学习任务的参与程度。
学校的物理环境确实是一种无声而有力的信息，不仅影响孩子们对学校的感受，而且会影响他们的学习。教育的主要功能之一，是为建构儿童认知结构提供丰富的“经验营养”。针对儿童发展与脑发育各个阶段的典型特征，积极创设环境，施以恰当刺激，为儿童提供发展所需的经验。
注意是对感觉、想法或事件的认知选择，是学习的入口，我们需要了解如何设计教室的环境来帮助学生在学习中保持注意、参与感和兴趣。
一些研究发现，新异性不仅对吸引注意有积极作用，而且对信息的积极有积极作用。创设新异性与挑战性的学习环境，可以通过呈现新的事物、增加难度，或者减少提供解决问题的资源等来实现。
教师可以利用以下一些环境特征对注意和学习的作用为学习创设良好的物理环境：
1、教室的照明
点亮学习之火又是可以简单到使用自然光照明一间教室和提供窗外的景色。教室的照明程度低也许会影响学生调节生物节律的能力——身体睡眠和觉醒的自然规律。
科学研究已经阐明了教室环境中的照明对学习的重要性，一个调查结果显示：在有最多自然光的教室中学习的学生在数学测验中的成绩高出20%，在阅读测验中的成绩高出26%。
2、学习环境中的声音
教室里的声音是能够和应该变化的，从合作学习或项目任务中的有目的的纷纷议论声到学生专注于学习新技能时的鸦雀无声，从完成例行任务时的轻松的背景音乐到引发有目的的控制和深思的安静时间。
3、教室中的气味
对气味在人类行为中的作用的研究发现，气味在情绪和记忆中起作用。对教室环境中的气味的研究显示在教室环境中增加芬芳油使学生的脱离任务行为减少了54%。
这些研究说明气味影响情绪和表现，因而可以提供另一种环境要素来增强学生的注意和记忆。
4、教室中的秩序和美
蒙台梭利强调学生在整洁而不杂乱、充满美感的环境中达到最佳的学习。
总之，学习的物理环境中的一些特征能吸引学生对课堂的兴趣，为他们提供舒适感和归属感，最终会影响他们在学习中的注意和参与感。作为又一种帮助教学和学习过程的工具，教师在设计每个学习单元的目标时，应该有意识地规划物理环境。
设计学习体验，整体规划学生学习学习科学通过信息加工的观念探讨我们的认知过程——如何在各种感觉输入中创造意义和发现关联。脑-目标3就是基于这样一个观念：我们利用先前的知识将刺激归类，并将以往的知识与新的知识相结合从而进行思考和学习。
认知科学告诉我们：知识是通过整体的理解和宏观的概念去组织的。因此，我们设计的学习体验使用了视觉表征的方式展现给学生一个整体图景以及新概念和旧知识的联系。
按照传统的课程组织形式，教师的典型性做法是，按照一个技能顺序表、教科书的章节或者课程大纲中的主题来安排课程。这种安排经常是从一个主题直接跳到另外一个主题，脱离更广泛的上下文背景。
尽管这种授课方法可以提高特定内容的学习效率，但是学生很可能会错过整体概念或者“全局观”，而这些对深入理解和记忆很重要。尽管一些学生可以靠自己建立类似的连结，但是他们更多的时候是在孤立地学习内容，而无法与他们以前学习的知识和其他内容建立连结。
我们需要向学生示范学习目标和日常活动如何关联，并且让学生习得有针对性的内容、技能和概念。
在BTT模式中，脑-目标3鼓励教师设计视觉组织图来呈现学生将在本单元学习过程中体验到的主题、内容、活动以及评估方式。这种整体计划可以让学生看到主题之间的关联，了解活动与学习目标之间的联系，有助于他们展现出对课程目标的理解。
从教师的角度来看，设计BTT学习单元要求他们必须对内容有深入的掌控，而且还强调跨学科的关联以及富有创造性的教学活动。
一个BTT学习单元需要考虑的各个方面，包括选择学习的方向和目标、设计活动、设立评估有助于他们展现出对课程目标的标准，并通过各种图表呈现关键概念。
教育学生就是假设学生能够获得知识，掌握技能和概念，拥有充实而富有成果的人生，成为一个终身的学习者。对内容、技能和概念的学习需要对信息的保持以及有意义的利用。
学习和记忆如影随行，二者紧密相连。学习是对新信息的掌握习得，记忆则允许该信息存储并在一段事件后对其唤醒提取，学习从根本上依赖记忆的加工，终身学习需要在长时记忆中对信息进行固化使其得以永久存储。
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，教师要在教学实践中促进学习，帮助学生形成长时记忆，掌握学科内容、技能和概念。
建立长时记忆最重要的策略之一便是练习，反复练习能创造出更多精细的记忆轨迹，也能延长记忆，精细化是一个能使信息更加难以忘记的有效方法。
形成深刻记忆可采取以下一些教育策略：
1、记忆术
教师可以提供给学生一些记忆术来帮助他们记住材料。并且，让学生自己创造一些记忆术--鼓励艺术性和创造性一-这必然会促成一个有趣高效的课堂活动。
2、可取的困难
有时让事情变得有点困难反而能引起更好的学习，近期的研究指出增加困难有时有益记忆。
例如，每个人可能都有这样的经验，在阅读一本书或一篇文章时，盯着一段话却没有真正理解其中的内容。当你读到段落末尾时，你一定会问自己“我刚刚读的是什么?”发生这种情况的原因可能是阅读得太顺畅了。
也就是说，一名优秀的阅读者是能心不在焉地阅读文章的，其间不对文章进行加工，不理解文章内容是什么。在教学中教师可能只是将课本材料变换稍微有点难读的字体，便使得学生在课程表现上收获很大，这是由于增加了他们对信息的加工。
3、组块
组块有助于记忆，通过将内容信息以一种有组织的方式分组，这样它们就能比无结构的信息更容易被提取。当教师给学生呈现大量需要他们记住的独立的信息时，教师应该将信息组块并教学生学会自己将信息组块。
例如，学生可以采用“韦恩图”将信息以共同或不同的属性来分类。视觉呈现中的颜色编码也能有助于信息的组块。比如，学生可以采用不同的颜色笔来将相似信息分组，或者创建一些视觉上直观演示组块信息是如何相互联系的拼贴画。如果学生能记得有蓝色组块、红色组块和绿色组块，那么他们就可以记得每个组块是由什么组成的，这会让他们更容易记住所有的信息。
4、交错
交错是指有目的地安排学习任务的顺序的加工过程，以便使一串任务中的某一个任务不被连续地重复操作。在课堂中采用交错策略并不困难，因为它只需要一点点深入思考。教师只要计划一下就可以轻而易举地将各种类型的任务安排在一节课中。如，三天完成三个主题，而不是一天一个主题。
21世纪的课堂教学一定不能停留在让学生们掌握知识、技能与概念的阶段，应当努力提升学生们在真实世界中运用知识解决问题的能力。21世纪学习的标志就是展示出创造性及创造性思维的能力。
脑-目标5鼓励通过提升创造性和革新的思维对知识加以延展和应用。一种高水平的创造能力可能需要以某一特定领域的扎实知识作为基础，这种知识的储备常常指的是具有灵活性的专业知识，不仅仅是知识的累积，还有对信息加工和理解的整合能力，以及能够在新异情景之下灵活地应用信息。
参与创造性活动会让大脑在认知测验中发生一系列的变化，比如，脑容量发生显著的改变，同样的，脑结构和功能也会有所改善。涉及创造性思维的脑区——特别是发散性思维——主要包括前额叶皮层区域，这个区域经常与高阶认知和执行功能相关联。这些加工的特点是通过工作记忆的能力去计划、组织行动和参与问题解决及抽象思维。
提升创造性思维，或者更广义的教授21世纪技能，都需要教师不仅能够传授知识，而且能够为学生提供很多机会参与活动，这些活动能够激发发散性思维，也就是说产生新的、不同方向自由流动的想法。教育者们可能习惯于引导学生用一种方法解决一个问题，对教育者来说的挑战就是在课堂上改变这种对“唯一正确答案”的过度寻求。
高质量的课堂教学需要学生成为富有革新精神和创造性的思考者。脑科学的研究表明这种类型的思考需要参与加工的脑区与支持其他类型思考的脑区是不一样的；可塑性的研究告诉我们不断重复的经历能够塑造我们的大脑。
因此，发展学生的认知和学业技能，让他们为21世纪的工作和生活做好准备，都需要教授课程时开展很多活动来鼓励和支持学生的创造性和革新的思维。以下是和脑-目标5相关联的活动类型举例：
评估学习是教学过程中关键环节，这是以脑为导向地教学模式的最后一个部分。这六个脑-目标适用于教学过程的各个阶段，评估不是仅仅在一个学习单元的结束时进行。相反，各种形式的评估应该在教学的每一个阶段进行，帮助教师和学生评估学习进展，为不断改进教学过程提供指导。
下面将介绍一些改变教师关注点和学生学习内容的替代性评估形式，这些评估使考查重要的批判性思维能力成为可能：调研、对不同想法的综合、对观点的多重视角的探索、问题解决、元认知，以及展现宏观理解的隐喻性思维。
1、档案袋评价
档案袋评价是学生在一段时间内的学习成果的集合。档案袋通常是老师和学生选择的作品的结合，它不仅包括传统的评估方法(作业、测验和考试)，而且包含代表性的视听作品、海报展示和美术作品集。对一些学生而言，相比于几乎完全集中于记忆信息的考试，这种作品的集合可能更全面和准确地呈现出学生的进步和对知识的理解。
2、学习日志
学习日志是另一种评估和促进学生学习的强有力工具。学习日志代表了一种更高限制性和客观性的写作任务，学生创建学习日志时，他们的务是清晰的叙述他们在教学后要理解的重要知识点。学习日志对于教师跟踪每个学生在课堂中的学习进度特别有效。
3、表现性评估
通过学生在各种活动中的表现来考查学生运用知识的能力，例如实验、根据证据作出判断、评估来源、制订行动计划来解决实际问题、发展多视角的观点，以及用艺术表达来展示对内容的理解和解释。
有效教学和有效测试是同一枚硬币的两面。评估是一个和教学同步开始的持续的过程，并且为了保持所学的东西不被遗忘而需要无限持续下去。
本文内容整理自《脑科学与课堂：以脑为导向的教学模式》，【美】Mariale Hardiman著，华东师范大学出版社。
编辑 | 王璐
统筹 | 孙习涵
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