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作者：虞永平 ( 南京师范大学教育科学学院 ) 来源：幼儿教育（教育科学版）
【摘要】脑科学研究在脑的结构、功能、作用机制等方面的基本发现, 对我们正确理解幼儿的学习与发展, 建构适合幼儿发展需要的、能促进幼儿大脑发展的幼儿园课程具有重要的指导意义。
【关键词】脑科学; 幼儿发展; 幼儿园课程
脑科学研究已经被公认是21世纪生命科学研究的重要课题。众所周知, 脑科学研究的风潮起源于美国。1989年, 美国老布什政府提出了“脑的十年”计划, 并在国会参众两院中获得通过。1997年4月, 美国白宫会议聚集了神经生物科学家、认知科学家、理学家、教育学家等多个学科的专家, 一起研讨脑科学研究对早期教育的启示, 用以推动美国早期教育质量的提高。到目前为止, 美国神经科学学会的成员已有2～3万人。1991年, 欧洲出台了“欧洲脑十年”计划, 该计划兼顾维护脑和了解脑两个方面。1996年, 日本制定了为期十年的“脑科学时代计划”, 计划在20年内每年投入1000亿日元用以开展脑科学研究工作, 预计总投资将达2万亿日元, 是日本“超级钢资料开发计划”的10倍。该计划还把发明脑提到和了解脑、维护脑并重的地位, 使之成为日本脑科学研究的三大目标之一。此后, 其他国家也开始启动不同程度的脑科学研究计划。我国政府和学术界对脑科学研究给予了高度的关注。一批与脑科学相关的研究课题和计划相继设立。1992年 “脑功能和其细胞和分子基础”正式列入国家科委重大基础研究项目。中科院、自然科学基金会和卫生部也把脑科学列为重点发展领域。
脑科学主要是研究脑的结构和功能的科学。目前世界上的脑科学研究已不局限于神经生物学界, 分子生物学、细胞生物学、解剖学、组织学、发育生物学、生理学、生物化学、生物物理学、遗传学、药理学、免疫学、病理学、神经病学、精神病学、影象学、计算机网络、控制论、心理学、认知科学等多门学科都从不同的角度为脑科学研究作出了贡献。与此同时, 脑科学又可以带动相关的众多学科的发展。与脑科学的形成和发展需要多种学科的支持一样, 很多学科又转而向脑科学研究寻求科学的证明。从这个意义上说, 脑科学已经成为人类知识史上涉和学科众多、关切领域众多、与人类切身利益关系最为紧密的学科之一。比如, 在学前教育领域, 20世纪90年代中期以来的儿童发展与教育论著几乎都会在不同程度上关注脑科学, 甚至连一些儿童数学、音乐、语言发展等方面的研究著述也开始关注脑科学。
脑科学研究有两个最基本的关注点。一个是心物之间的关系, 尤其是大脑的生理物质与从它而来的心智历程之间的关系, 这是认知神经科学最核心的问题。第二个是有组织的生物结构的起源, 例如人类大脑的复杂结构如何得来, 这是发展学的核心问题。从与幼儿园课程研究的相关性动身, 本文着重关注脑科学的几个基本的也是重要的发现。
一、脑科学的基本发现
1.大脑对环境刺激的要求
人是一个极端复杂的生命体系, 也是一个开放性的系统, 它不能离开周围的生活环境独自存在, 它总是需要不时地从周围环境中接收各种各样的刺激( 声、光、电、磁、振动、冷、热、化学物质等)。从生理学角度来说, 环境刺激有两类: 一类是适宜的刺激, 即生理性刺激; 另一类是伤害性刺激或非生理性刺激。假如刺激强度、刺激频率、刺激作用的时间逾越一定的限度, 就会对人体造成伤害。对儿童来说, 伤害性刺激的危害更大, 因为儿童抵御外界伤害的能力更弱, 对伤害性刺激更敏感。但是, 这并不是说人体接受各种刺激越少越好。许多实验证明, 适宜的生理性刺激对脑的发展不只无害, 而且有良好的促进作用。有研究者将同窝出生的白鼠断奶后分成两组分开饲养。一组白鼠群居在一个大笼子里, 经常接触各种玩具。另一组白鼠除了食物和饮水与第一组相同之外, 不只没有玩具, 而且还被分别关在一个个小笼子里。显然, 第二组白鼠每日接受的环境刺激比第一组少得多。等到白鼠成年以后检测发现: 第一组白鼠在大脑平均重量、大脑皮层厚度、神经细胞和其树突分支数量、突触数量、学习记忆能力、对新环境的适应速度等诸多指标上的检验得分都比第二组高得多。也就是说, 适宜的生理性刺激对大脑结构与功能的发展是很有利的。
2.大脑突触的修剪
最新脑部发展的研究证明, 生命早期的经验对于脑细胞与脑细胞之间的联结——突触间形成的神经传导网络的建立具有重要意义。早期经验除了能加强这种神经联系外, 也能选择和修剪这种联系。婴儿出生时约有一百亿个神经元, 每个神经元发生大量的神经突触, 几乎足够维持一生的需要。一生中的头三年是突触大量形成的时期,3～4岁时突触以惊人的速度增加, 4岁时达到高峰,然后开始缓慢下降。幼儿期的脑是超高密度的, 拥有的突触数量是实际需要量的两倍。十年后, 大局部未被用到的突触会被大脑淘汰, 也即被大脑修剪掉。这也是为什么早期经验如此重要的原因, 那些受到早期经验反复刺激而不时得到活动机会的突触才干得以永久保管。应该说, 对儿童来说,联结的增加和联结的修剪具有同等重要的意义,大量的、没有得到实际应用的联结并不能使智慧得到与之相应的提升, 相反, 适当的修剪才有利于提升智慧水平, 保证局部联结的活性和弹性。
3.大脑的可塑性
所谓脑的可塑性, 是说脑的结构(特别是脑内的微细结构)和功能都可以被环境因素修饰, 学习训练、经验积累、习惯性行为等都可能使脑发生变化。换句话说, 脑的结构和功能具有很强的适应能力和重组能力。脑的可塑性变化在宏观上表示为脑功能(如学习记忆能力、思维能力、语言能力等)的变化、行为的改变以和精神状态或心理状态的变化; 在微观层面上表示为神经环路的装饰、神经细胞形态结构 (尤其是树突和侧棘) 与功能的改变、突触传送的功能和微细结构的变化等; 在分子水平上的变化更频繁, 神经递质、神经调质、受体、离子通道以和有关的酶分子等都经常发生可塑性变化。
脑的可塑性很重要的一个表示就是大脑皮质的可塑性。实验证明:
(1)假如在生命初期减少视丘对大脑的输入,会影响视丘区域的面积。
(2)假如把视丘的区域重新装配, 使它投射到皮质上的新区域, 这时新皮质上的新接受区就会表示出原来目标区细胞组织的特性。
(3)假如把一块皮质移植到新的地点, 它的投射就会有新地方的特质, 而不再是原来地方的特质。
(4)假如在小猴的婴儿期就把它的高层皮质功能区的两边全部切除, 那么比较远的区域会延伸过来替代这个被切除区域的功能。
以往, 人们认为人的大脑到了青春期就定型了, 无法改变了, 这多少让人感到一些悲凉和无望。幸好, 最近的研究标明, 人脑的海马齿状回神经细胞死了之后是可以再生的, 从而证明人的大脑有很大的可塑性, 尤其是在高层次的认知功能方面, 这种可塑性甚至可以一直维持到生命的结束。
4.大脑发育的关键期
在关键期里, 大脑对外界的刺激最敏感, 可塑性最强, 脑的结构与功能最有重组能力, 最易受外界环境的影响。对胚胎发育来说, 妊娠头三个月假如母体遭受严重侵害(如病毒、毒物等), 胎儿的脑就有可能受到难以恢复的损害, 因为胚胎头三个月是脑分化最重要的阶段。出生以后婴幼儿的脑继续发育, 神经元树突增加分支, 突触连接数目继续增多, 突触连接通路逐渐调整, 神经元轴突的髓鞘仍在形成, 连接大脑两半球被称为胼胝体的纤维束持续发育, 等等。出生以后脑的各种功能的发展都有其最佳时期, 例如视觉发育的关键期与语言习得的关键期就不一样。一般而言, 出生后一年以内是大脑发育最活跃的时期, 5～6岁乃至7～8岁以前脑的可塑性也都很强。但是, 关键期并不是绝对的。与成年个体相比, 少年个体的脑仍有较强的可塑性; 若与老年人相比, 成年人脑的可塑性又比老年人大得多。总之, 脑的可塑性是一种潜在的适应能力, 是人体终身具备的特性。
5.大脑功能定位
脑功能定位问题一直与脑的可塑性联系在一起。功能定位上的基本问题是研究脑的功能区是固定的还是可变的。以前, 我们看到的脑功能图上标明了脑的各个区域, 在各个区域的边上又标明了大脑的身体器官和脏器, 说明这些区域是与那些器官和脏器有关的。例如, 1861年布罗卡发现左脑前区运动皮质下方与语言有关, 这个区域就是著名的布罗卡区; 1874年威尼基发现左脑后区听觉皮质和近也与语言有关, 若遭到损伤就会引发失语症, 这个区域被称为威尼基区。20世纪50年代, 这种有关大脑固定功能区的研究达到巅峰。但到了20世纪70年代莫增尼契的研究发表后, 人们对脑功能定位的考虑开始发生变化。莫增尼契将猕猴的一只手的感觉神经切断, 过一阵子后再接回去, 结果发现, 刚开始时食指的感觉由皮质上的数个不同区域一起负责, 而不像以前一样由相邻的整片皮质负责, 但是食指使用了一段时间后, 皮质会对先前的错误进行矫正, 又回到原先整片皮质负责某一个手指的状态。也就是说, 当大脑发现它老是从两个不同的地点同时接受到信息时, 它就会推论出这两个皮质地点的信息应该来自同一个刺激源, 因此把它们调整到一起, 这就是由动作造成的皮质功能重组现象。
美国加州大学圣地亚哥校区的神经学家拉马钱得朗报告了第一个由活人叙述自身脑部重组的实验。他报告说, 用棉花棒轻拂截肢病人的面颊,病人失去手臂的位置就会痒起来。用脑成像技术分析得知, 被截部位的感觉皮质区神经元已经向下延伸到管理脸部的区域了, 因此用棉花棒拂脸时, 截肢的位置就会痒起来。这是因为大脑原来有很多神经元在负责各个手指的动作, 一旦手臂被截肢, 这些神经元就处于失业状态, 但又“不甘寂寞”, 于是它们就往下延伸到脸的领域去管脸的事, 这就意味着这些神经元的功能根据需要发生了改变, 也说明原有的功能区划分在这时发生了变化。
值得关注的是, 左右脑分管理性和感性的说法现在已经过时了，“最近的研究发现: 右脑对新奇的东西敏感, 当一个东西已经熟悉后, 就转到左脑去处置。”其实, 我们更应该相信, 正常儿童的左右脑是一个相互联系的整体, 两者是相通的, 当儿童处于积极的活动状态时, 一定是他的整个大脑被激活, 不可能是一边“热火朝天”, 一边“沉睡不醒”。生物学、分子生物学、化学物理学等领域的很多研究效果都揭示出左右脑之间从不间断地进行着各种交流, 开展着多种多样的协作。
二、脑科学对幼儿园课程的指引
脑科学的研究效果对学前教育具有重要的理论指引作用, 一些学前教育研究人员已经开始关注脑科学对学前教育可能发生的影响, 得出了一些很有启发意义的结论。
1.最快的智力发展时期是在8岁以前, 儿童将要达到的聪明程度在很多儿童进入小学之前的很长时间里已经定型。这意味着学前阶段的儿童会从有助于学习的环境中得到好处, 特别是对那些来自没有充分发挥潜能的环境中的儿童而言, 好处更大。
2.儿童出生时没有固定的智力水平, 但他具有学习和适应变化的巨大能力, 其智力水平处于变化之中。个人智力发展的程度依赖于很多因素,如已有经验、教养过程、经济因素、营养和出生前后的环境质量等。遗传因素只是决定了智力发展的基础, 环境因素则决定了智力发展的实际水平。
3.生活在未得到很好的智力刺激的家庭中的儿童, 在发展过程中也许会落后于生活在更为有利的环境中的儿童。
4.大脑研究结果显示, 良好的家长养育、温暖而充溢爱意的依和关系, 以和从出生就开始提供的适应年龄的积极刺激, 对儿童一生的全面发展具有重要作用。
5.与负责照管的成人坚持积极的相互作用,这对刺激儿童大脑的发展具有十分深远的意义。这种纽带关系能刺激儿童的“大脑连接”, 也就是神经联系的发展。
6.关键期里的早期经验和各种机会非常重要, 它们甚至能够完全改变一个人的生长发育方式。
我们坚信, 在学前教育领域, 脑科学可以告诉我们一些其他学科不能告诉我们的, 也是我们以往的直觉一直无法感悟到的知识。这些知识对学前教育领域的研究和实践意义重大, 有助于我们考虑和实践真正能够促进每个儿童在原有基础上得到发展的幼儿园课程。我们建议在脑科学指引下的科学的幼儿园课程研究, 除了试图提升幼儿园课程研究和实践的质量外, 还试图引起幼儿教育工作者和家长对脑科学的关注。“事实上, 我们对思维发展的认识大大多于对大脑发展的认识。”教师较少将幼儿园课程与幼儿的大脑联系在一起, 但家长却很在意幼儿的大脑, 虽然这种关注经常只是“食物学”和“日常偏见”的。我们提倡关注脑科学还意味着要向真正科学利用脑科学的道路迈进, 深刻揭露对脑科学的庸俗化和篡改性的利用, 尤其是看清利用所谓脑科学从事伪科学的、商业化的、有害儿童身心健康的脑力开发和课程开发的真面目。当然, 我们也期待通过对脑科学的关注, 政府有关学前教育和幼儿园课程的公共政策更为科学和合理。我们坚信, 课程是对幼儿的大脑发生影响的重要源泉。一种课程, 尤其是为大脑正处于迅速发展时期的幼儿准备的课程, 假如不能在学习者的头脑中留下有价值的印记, 那就不是有效的和胜利的课程。因此,
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发表于 2010-4-19 21:57:00
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