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关于脑科学相关毕业论文开题报告范文 和从脑科学视角谈学习和教学相关函授毕业论文范文

版权:原创标记原创 主题:脑科学范文 类别:论文模板 2024-02-21

《从脑科学视角谈学习和教学》

该文是脑科学有关毕业论文开题报告范文跟脑科学和视角和学习方面论文怎么写。

教育、教学的本质是什么呢?不是简单的传授知识、传承技能,而是“ 授人以渔”,就是教给学生学习和思考的能力.“思想”的小篆写作“ ”,“思”字上面这个字是“囟”是婴儿颅骨合缝的地方,指代脑;“ 思”字下面是一个“ 心”字.所以“ 思”就是建立脑跟心之间的联系,“ 如丝之相贯不绝”.“想”字上面是“相”,相就是用眼睛观察一棵树的生长,想就是用心去了解这个观察的过程.从某种层面来讲,“思想”指的是用心感受客体世界,用脑思考,使心和脑得以贯通.

可见脑科学的研究对于我们了解思考的本质是非常重要的.

新生儿的大脑在刚出生时大概只有300g.如果把大脑看作一张行政区划图的话,脑白质的连接就像一张相应的交通路线图,告诉我们大脑中不同区域间的神经元是如何联系的.婴幼儿到3岁时,其大脑的重量基本能达到1.1公斤左右;6岁入小学时,大脑容量就已经达到成人脑容量的95%左右.如下图所示,彩色标注的就是白质纤维束,白质纤维合并在一起,负责相连接区域的协同信号传递.白质的“白”色是来自髓鞘,髓鞘的形成使得神经元有效和快速地传递信号,所以髓鞘化对于大脑的正常运作是一个非常重要的过程.

 婴儿刚出生时,脑内的髓鞘没有完全形成,很多认知能力也尚未发育.随着儿童和青少年期的成长,额叶或者前额叶的白质纤维束会不断发育,直到9-12岁左右.前额叶是大脑的“ 司令官”,很多重要的认知能力,包括执行控制、语言、注意等,都和前额叶有关,或者跟包括前额叶在内的脑网络有关.最近的脑科学研究发现,哪怕人到了中老年,在进行有效的新能力学习过程中,脑内的髓鞘还是可以变化生长的.

我们知道,学习能力是基于认知能力,认知能力则是基于脑的生物基础,所以脑是学习的根本载体.白质纤维束的形成,就是让大脑不同区域形成更有效的联系.因此,我们将更多地从动态脑网络的视角去解读大脑是如何协同工作的.

目前研究大脑活动的方法主要有两类:一类是脑电、脑磁,另一类是功能性磁共振、功能性近红外成像.前者是观测神经元的电活动本身,后者通过大脑活动时特定脑区的代谢来观测磁场下局部信号的改变.脑电就是在第一类路径下一个非常简单的方法,观测每个电极周围的某一组神经元活动,可以达到毫秒级的精度.功能性磁共振成像则是观测人脑在进行特定活动时不同脑区的耗氧情况.脑神经活动时某一特定区域耗氧,会改变这个区域毛细血管中氧合血红蛋白和去氧血红蛋白的比例,从而使得我们可以观测到与特定脑活动有关的信号.就脑电领域的研究实践来说,在2017年,Did Poeppel团队(Dikker et al., 2017)关于课堂教学中师生脑际活动同步性的研究,获得了美国国家科学基金会的科研大奖(NINSPIRE Track 1 Award).该团队在三个月中跟踪一个学校的课程,让师生都戴上脑电帽,一周一次,共临堂检测11次,下图是师生的脑神经信号在不同频段的情况.

通过一学期的跟踪,研究发现,学生对这些课程的喜爱程度、对课程教学法的课后评分,都与师生之间大脑活动同步性有密切关系.这类非传统的脑科学研究是近年新兴的研究手段.以往,不管是脑电还是磁共振,更多是基于单个个体的活动,而这项研究是考察不同个体之间的活动同步性.在这一过程中,对于一个具体的脑活动,不再去细究是哪个脑区在集中活动,也不是基于实验室设计,而是从整个脑网络的视角来研究课堂教学背后的神经机制.

这项研究中一个最有意义之处在于,它提出讲者和听者之间的同步性源自“ 共享的注意”,可见注意力在课堂教学中是相当重要的因素,始终提醒教师反思“ 在教学中最应该注意什么”.注意涉及不同层面,比如从观察其它个体的活动、对自身行为的控制,再到集中精力跟随、模仿他人进行学习而不走神等等,乃至延伸到与之关系密切的记忆力训练.研究也显示,教学的基本能力是可以通过训练得到提升的.

此外,脑的一些其它高级认知能力对于学习和教学也是极其重要的.这些认知能力包括拟定计划并执行的能力、持续注意能力、多项同时注意的能力、抑制控制能力、快速处理数据的能力,乃至具备认知灵活性和基本分类的能力等等,以上种种共同构成了人脑的执行能力.与此有关的最著名的实验莫过于1970年米歇尔教授做的棉花糖实验,通常被简单称为“ 延迟满足实验”.在实验中,能够忍住对眼前糖果的,从而在考验时间段后获得更多棉花糖的孩子,以后在职业发展、控制力、社会适应等方面都做得更好,这也直接导致了不管学校还是早期教育机构都会训练孩子的延迟满足能力.然而,实验真正揭示的内涵远非如此简单.

四十年后,研究者再次跟踪当年参与实验的人群,会发现他们的大脑额叶中与执行功能相关的脑区存在着非常清晰的正相关,在棉花糖效应实验中做得更好的个体能做出更好的跨期决策.与此同时,另一个同样关于棉花糖效应的后续研究也很有意义:研究人员在原来的实验方法基础上添加一个预实验:其中一组主试先告诉孩子“这个蜡笔很难看,老师去拿另外一个好不好”,然后回来说“蜡笔没有了,给你一些粘纸吧”,接着又回来说“粘纸也没有了,给你别的东西吧”,而另一组主试则如约带给孩子蜡笔和粘纸.接下来进行原来的棉花糖实验.这两组被试的实验结果中数据差别非常显著——在研究人员没有对被试者(孩子)信守承诺的条件下参与后续棉花糖实验而做到延迟满足的被试者人数,只有只进行了棉花糖实验组人数的25%.

这个进阶版的棉花糖实验结果给了我们什么启示?第一,信任是非常重要的条件.学校是社会的小缩影,推而论之,一个班级、一个学校,只有在让孩子信任时才能够提供好的教育.第二,所谓延迟满足,指的是自主性的延迟满足,就是“我知道放弃这个以后在更晚的阶段获得更好的奖赏”,这是人的自主决定.早先为公众熟知的棉花糖实验,被误读之处在于以上两点.而对教育者来说重要的启示是,与学生建立互信关系是至关重要的,并且要让学生更多地进行自主决策.

大脑的活动可以被认为是非常复杂的动态网络,近几年新的研究技术手段使得我们可以从毫米或毫秒级别上来研究脑的动态,就像把整个大脑呈现为3D动态图,用视觉图像表达和分析它,从而研究在局部和全脑,脑活动是如何组织的,有哪些区域(节点)是非常重要的,远程连接又有怎样的意义等等.例如我们现在了解到执行控制就和一个关键的子网络“额-顶叶网络”有重要的关系,而这个子网络正是整个脑组织中最为关键的一个功能子网络.

此外,脑科学的研究也通过双胞胎实验、视觉剥夺实验等研究发现,人类个体的早期经验会极大地调制脑网络的一些先天因素.从基本的DNA遗传到表观遗传,再到后天环境作用,教育本身可被视为能够改变脑网络的后天环境,从而对大脑进行进一步的塑造.也有研究提出,教育是不是有可能改变表观遗传?比如父母早期是处于饥饿状态或是噪声污染状态,这些是否会通过表观遗传改变孩子的认知能力.不管是在脑科学界还是教育界,这都有待于进一步深入的研究.

因此,脑科学界有必要和教育界有更密切的合作,这个过程既涉及对重要的脑科学基本概念和理论的科普,也涉及进一步研究基本认知能力在儿童青少年早期的动态发展,了解哪些遗传因素、环境因素会改变它们,以及了解每个个体在不同方面的发展水平等.只有这样,我们才能最终真正做到因人而异、因材施教.

脑科学论文参考资料:

给排水科学和工程论文

科学期刊

海洋科学期刊

科学教学论文

科学杂志社

计算机科学和技术专业导论论文

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