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脑科学与大概念教学及教育关系研究报告

一、引言

在人工智能蓬勃发展的时代背景下，脑科学研究如日中天。我国高度重视脑科学研究，将其列为国家战略任务，并积极推动脑科学与教育的深度融合。儿童青少年的脑智提升关乎国家可持续发展的重大战略意义，人脑影像技术的出现为儿童青少年脑智提升的客观监测和教育效果评估提供了强有力的科学辅助。脑科学与教育的紧密结合，为构建更加完善的教育体系和探索更有效的教育方法开辟了崭新的道路。

二、脑科学与大概念教学的关系

（一）脑科学提供了基于大概念的教学理论基础

1.神经科学与基于大概念的教学研究旨趣一致

神经教育学与基于大概念的教学在研究视角上虽有宏观微观之别，但两者的研究旨趣与目的却高度契合。脑科学研究能够深入观察人类大脑的学习和思考过程，以及情绪、情感和行为的产生机制。通过对大脑结构与功能的了解，教师可以运用脑科学知识优化课堂教学，提高教学质量，同时促进学生的学习质量提升。这与基于大概念的教学研究旨在改进教育实践的目标不谋而合。

例如，脑科学对长时记忆的研究表明，精细复述比死记硬背更有助于形成长时记忆，学生对信息的加工越充分，神经联结就越多，记忆巩固效果就越好。在基于大概念的教学中，强调学生寻找和利用知识之间的联结开展学习活动，充分调动情感、动作、思维等多方面技能，对学习内容进行深度思考，产生有意义的联系，以实现深度学习。此外，脑科学研究发现人的左脑和右脑虽有各自特性，但始终处于协同工作状态，信息在左右脑之间快速流通。这反映在基于大概念的教学中，就是注重知识的结构与联结，避免学生学习碎片化知识，通过单元整体学习方式帮助学生建立知识网络，创设情境激发学习兴趣，投入情感开展活动，营造友好积极的学习氛围，充分发挥多巴胺奖励效应，增强学生成功后的快乐体验和学习动机。

2.基于大概念的教学顺应了脑科学研究成果

大脑具有寻求快乐与模式的趋势，而基于大概念的教学能够满足这两种需求。基于大概念的教学以目标为导向，注重学习成果的生成，促使大脑集中精力有哪些信誉好的足球投注网站与目标相关的各种信息，消耗大量能量进行信息加工。教学中的核心问题和自带动力的任务对大脑构成挑战，激活“网状激活系统”，优先接收新奇信息，吸引学生注意力，激发解决问题的动机。大概念需要持续理解和强化，通过同化与顺应，新的知识不断进入大脑认知结构，形成更完善的认知体系，促进前额皮层活动，带来快乐感，形成良性循环。基于大概念的教学的学习机制是高通路迁移，从具体到抽象再应用于具体，加强神经网络，形成神经可塑性反应，有利于学生编织概念网络，将零散知识统帅链接起来，形成易于持续理解和长时记忆的知识网络。

（二）脑科学与基于大概念的教学的相互促进

1.脑科学研究成果在基于大概念的教学中的应用

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教育者应积极学习脑科学知识，并将其运用到课堂教学中。知识应围绕大概念进行组织，为学生展示整体图景，引导学生揣摩新旧知识的联系，深入思考，形成整体思维，学习结构化知识。这既是脑科学的研究成果，也是基于大概念的教学所倡导的教育理念。脑科学认为，学生只有通过自己获得加工经验，学习才是有效的。随着学习内容的增加，脑可以将孤立的知识框架融合为新的框架，其中关键要素是联结。基于协同学的脑科学机制研究与发展学生核心素养具有一致性，能为基于大概念的教学提供重要启示。

在教学中，要避免过度刺激杏仁核，保持适中的学习难度和挑战，激发学生的好奇心和参与度，提高信息进入记忆存储区域的速度和效率。设计自带动力的核心任务，找到学生学习的最近发展区，产生良好的学习效果。脑科学研究成果在基于大概念的教学中的应用广泛，如推动教育观转变，使我们认识到教育对开发人的潜能具有巨大作用。

2.基于大概念的教学有待于脑科学深入研究与论证

基于大概念的教学中的一些观点已经得到脑科学研究成果的印证，如情感教学部分；而有些观点尚未得到有力的实验证明，或正在科学论证过程中。例如，优质核心任务设计对学生学习的影响、基于大概念的教学理念的精细与精确性等问题，都需要脑科学的进一步研究。脑科学哪些方面可应用于大概念教学设计优化也需深入探讨。神经教育学具有跨学科与超学科的特点，与基于大概念的教学有相似之处，教育科学应与脑科学联手，促进全人教育。

三、脑科学研究与教育发展的关系

（一）脑科学为全面认识学习提供了新视角

“三脑一体”模型根据解剖生理学和脑部功能的不同，将脑分为认知脑、情绪脑和行为脑三个部分。这一模型归纳了人类特定行为与特定脑结构之间的联系，为全面认识学习提供了全新的视角。脑科学研究与现实课程教学的连接需要神经科学家、教育专家和一线教师的密切合作。虽然目前少有直接证明特定课堂教学策略有效的案例，但脑科学成果能为教育研究提供广阔的知识背景和科学依据，促进教师在教学改革方面不断创新与提升。

（二）脑科学研究有助于探索人类学习的内在机制

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