基于教育神經(jīng)科學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)研究

教育神經(jīng)科學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，它結(jié)合了教育學(xué)、心理學(xué)和神經(jīng)科學(xué)等多個領(lǐng)域的知識與技能，致力于根據(jù)學(xué)習(xí)者大腦與認(rèn)知的發(fā)展規(guī)律，設(shè)計并優(yōu)化教育教學(xué)環(huán)境。羅永軍老師和他的研究團(tuán)隊基于教育神經(jīng)科學(xué)，開展了多年的“慧腦數(shù)學(xué)”教學(xué)實踐。他們結(jié)合大腦的結(jié)構(gòu)與功能，以及數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與記憶、理解等認(rèn)知過程之間的關(guān)系，對小學(xué)數(shù)學(xué)中的諸多內(nèi)容進(jìn)行了重構(gòu)，形成了多種創(chuàng)新的數(shù)學(xué)教學(xué)策略。本期特刊發(fā)他們的部分研究成果，期待引發(fā)更多教育工作者的關(guān)注與思考。

【摘" "要】AI時代，人類的學(xué)習(xí)已從積累知識轉(zhuǎn)向發(fā)展腦智。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對于學(xué)生腦智發(fā)展有著不可替代的作用?；诮逃窠?jīng)科學(xué)，數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)通過增強(qiáng)神經(jīng)連接促進(jìn)學(xué)生腦智的發(fā)展。結(jié)合教學(xué)實踐，提出六條增強(qiáng)神經(jīng)連接的教學(xué)策略：好奇循環(huán)、多感協(xié)同、全身游戲、藝術(shù)嵌入、幽默互動、思維構(gòu)圖。據(jù)此培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，實現(xiàn)學(xué)生腦智的發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】教育神經(jīng)科學(xué)；腦智發(fā)展；神經(jīng)連接

如今，生成式人工智能（AIGG）的興起極大地推動了社會發(fā)展，那些曾經(jīng)在科幻電影中出現(xiàn)的場景正在不斷成為現(xiàn)實。AI真的會超越人類嗎？中國科學(xué)院院士、中國腦計劃（CBP）的籌建者和推動者楊雄里在一次研討會上的發(fā)言意味深長：“我曾認(rèn)為人類智慧至高無上，如今人工智能的發(fā)展讓我重新思考……我們必須承認(rèn)，人工智能在將來的某一天全面超越人腦智能的可能性是存在的。我們需要有充分的思想準(zhǔn)備，并采取必要的措施，以阻止人工智能負(fù)面影響的蔓延?！保?］楊院士的警言提醒人們，AI正在快速演化，且可能會以一種意想不到的方式發(fā)生突變。不過，好消息是，人類的智力也并非一成不變的。研究者應(yīng)抓緊對大腦的研究，加強(qiáng)腦力開發(fā)。

一、腦科學(xué)與教育結(jié)合的教育神經(jīng)科學(xué)受到高度關(guān)注

人類之所以被稱為萬物之靈，不是因為身體有多強(qiáng)壯，而是因為擁有一個無與倫比的大腦。這使得人類具備極強(qiáng)的適應(yīng)能力和創(chuàng)新能力，從而在生命進(jìn)化中勝出?，F(xiàn)在人類創(chuàng)造出了比自己更強(qiáng)、更聰明的AI，它正朝著取代人類的趨勢快速演化。面對這一挑戰(zhàn)，人們別無選擇，唯有積極行動，不斷強(qiáng)化自己。事實上，全世界的研究者都對腦科學(xué)給予了高度重視，并取得了豐富的研究成果。各個國家都有自己的“人類大腦計劃”。中國后來居上，實施了以“一體兩翼”為特色的中國腦計劃。目前，腦科學(xué)在很多研究領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在與教育結(jié)合形成的教育神經(jīng)科學(xué)中。教育神經(jīng)科學(xué)創(chuàng)建了心智、腦與教育的聯(lián)結(jié)［2］，主要研究人類教育現(xiàn)象及其一般規(guī)律，試圖建立學(xué)習(xí)的底層邏輯，因而受到高度關(guān)注。

如今，教育神經(jīng)科學(xué)正在深入教學(xué)實踐，且已經(jīng)有了系列成果。華東師范大學(xué)兒童腦成像中心在腦科學(xué)與教育創(chuàng)新領(lǐng)域取得了顯著的研究成果。他們在兒童腦智發(fā)育研究中，已經(jīng)對數(shù)千名兒童進(jìn)行了大腦“體檢”。這些研究不僅關(guān)注兒童的智力發(fā)展，還試圖通過腦成像技術(shù)來探索兒童大腦的發(fā)展規(guī)律，以實施更加個性化和更有效的教學(xué)方式。北京師范大學(xué)“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)”國家重點實驗室也推出了一系列兒童腦智發(fā)展成果。如周新林教授主編的《教育神經(jīng)科學(xué)視野中的數(shù)學(xué)教育創(chuàng)新》，在兒童數(shù)學(xué)腦的基本特征、數(shù)學(xué)加工過程的認(rèn)知和腦機(jī)制、促進(jìn)科學(xué)有效的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)和創(chuàng)新等方面取得了系列成果。

在國際上，有神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的諾貝爾獎之稱的大腦獎得主迪昂教授推出的《腦與數(shù)學(xué)》《精準(zhǔn)學(xué)習(xí)》等系列研究成果頗受矚目。心理學(xué)重鎮(zhèn)美國斯坦福大學(xué)對大腦可塑性、腦機(jī)接口、大腦與AI交互等的研究也為教育教學(xué)提供了廣泛而專業(yè)的指導(dǎo)。

總的來說，雖然教育神經(jīng)科學(xué)已經(jīng)取得了一系列研究成果，但關(guān)于其如何轉(zhuǎn)化為教學(xué)實踐的研究目前仍不多見。

二、數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在學(xué)生腦智發(fā)展中的價值

利用腦科學(xué)的成果讓知識學(xué)習(xí)更高效只是教育神經(jīng)科學(xué)的基本應(yīng)用，通過知識學(xué)習(xí)發(fā)展腦智才是教育神經(jīng)科學(xué)的重中之重。學(xué)科學(xué)習(xí)的外顯行為是獲取各種知識，底層邏輯則是幫助大腦神經(jīng)元建立豐富、牢固的突觸連接，從而提高腦智儲備，創(chuàng)造新的可能。簡言之，在AI時代，積累知識是AI的特長，而人類學(xué)習(xí)知識的目的則應(yīng)轉(zhuǎn)為發(fā)展腦智。

“腦智”一般是腦與心智的簡稱，囊括了人的心理行為和認(rèn)知情緒的各個維度［3］，包括好奇心、同理心、上進(jìn)心、記憶力、專注力、推理力、想象力等。與其他學(xué)科相比，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)在學(xué)生的腦智發(fā)展中具有獨特的作用?！读x務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》在課程性質(zhì)中指出：“數(shù)學(xué)在形成人的理性思維、科學(xué)精神和促進(jìn)個人智力發(fā)展中發(fā)揮著不可替代的作用?！保?］這一闡述明確表明，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不僅能夠提高相應(yīng)的數(shù)學(xué)能力，還對促進(jìn)大腦的發(fā)展有著不可替代的重要作用。具體而言，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）增強(qiáng)認(rèn)知功能

數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)涉及推理、抽象、建模等能力，這些認(rèn)知功能都是大腦的高級功能。首先，學(xué)生通過數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能夠提高在日常生活中作出合理決策和推理的能力，是形成理性思維的重要方法。其次，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)要求學(xué)生理解抽象概念和符號，這能夠提升他們在各領(lǐng)域中的抽象思維能力。最后，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要結(jié)合現(xiàn)實問題，經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題、建立模型、確定參數(shù)、運(yùn)算求解的過程，并驗證結(jié)果、改進(jìn)模型，最終解決實際問題，這樣的建模過程能夠培養(yǎng)他們解決復(fù)雜問題的能力。

（二）改變大腦結(jié)構(gòu)

神經(jīng)科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)可以改變大腦的結(jié)構(gòu)和功能。其一，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能使大腦的灰質(zhì)密度增加。一些研究表明，那些經(jīng)常進(jìn)行數(shù)學(xué)練習(xí)的人，他們大腦中某些高級中樞的灰質(zhì)密度有所增加，尤其是在涉及數(shù)學(xué)處理的區(qū)域。比如頂葉，它作為大腦高級中樞的一部分，對人的理解、計算能力有著重要的影響。其二，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能強(qiáng)化大腦中不同區(qū)域之間的神經(jīng)突觸連接，從而提高個體處理信息的效率。

（三）提升智力水平

智力（IQ）通常與多種認(rèn)知能力相關(guān)。數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)可以顯著提高這些能力，從而提升人的整體智力水平。尤其是在兒童和青少年時期，數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對人智力發(fā)展的影響是最大的。

（四）抑制控制和調(diào)節(jié)情緒

一方面，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要集中注意力，忽略無關(guān)信息，這有助于增強(qiáng)他們的抑制控制能力。另一方面，成功解決數(shù)學(xué)問題能夠增強(qiáng)學(xué)生的自信心和成就感，激發(fā)其學(xué)習(xí)動力。學(xué)生面對數(shù)學(xué)難題時的壓力和解決問題后的成就感，使他們在面對其他挑戰(zhàn)時能更好地管理情緒、應(yīng)對壓力。

學(xué)數(shù)學(xué)可以鍛煉大腦早已成為共識。那句廣為流傳的名言——數(shù)學(xué)是思維的體操，即表達(dá)了數(shù)學(xué)對培養(yǎng)思維、發(fā)展腦智的作用。據(jù)此，這種基于腦、發(fā)展腦的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式可簡稱為“慧腦數(shù)學(xué)”。

三、“慧腦數(shù)學(xué)”的教學(xué)策略探索

在數(shù)學(xué)教學(xué)中如何慧腦？從2012年杭州市規(guī)劃課題“慧腦學(xué)習(xí)：小學(xué)生學(xué)習(xí)方式變革研究”開始，筆者所在研究團(tuán)隊基于教育神經(jīng)科學(xué)提出了慧腦學(xué)習(xí)的多項教學(xué)策略，部分成果應(yīng)用在“動手動腦做數(shù)學(xué)”項目中，并取得了一些成效［5］。在此基礎(chǔ)上，研究團(tuán)隊重新審視了“做數(shù)學(xué)”的特點，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗操作中，與其說是“具身”，不如說是通過具身活動在“慧腦”。他們收獲最大的是腦智成長，而這一點又恰恰是AI時代教學(xué)的重要目標(biāo)。因此，有必要重新回歸慧腦學(xué)習(xí)的教學(xué)策略研究，通過具身活動，增強(qiáng)學(xué)生大腦中的神經(jīng)連接，從而促進(jìn)學(xué)生腦智的發(fā)展。

（一）好奇循環(huán)，讓神經(jīng)連接更加主動

發(fā)展兒童的好奇心是設(shè)計“慧腦數(shù)學(xué)”教學(xué)策略時關(guān)注的首選要素。這主要有兩方面原因：一方面，好奇心是兒童認(rèn)識世界的主要動因。當(dāng)兒童看到新奇事物或神秘的、自相矛盾的現(xiàn)象時，就會產(chǎn)生好奇心和求知欲，自然地開始探究。另一方面，好奇心還是快樂的源泉。近年來有關(guān)大腦的研究顯示［6］，那些激起人們好奇心的問題會刺激大腦中的尾狀核。尾狀核是大腦的重要核團(tuán)之一，多巴胺是其中的一種神經(jīng)遞質(zhì)，存在于神經(jīng)元突觸間，起著傳遞神經(jīng)信號的重要作用。它能使人產(chǎn)生愉悅感，因而被稱為“快樂因子”?？梢哉f，好奇心能使兒童的腦智以一種愉悅而又主動的狀態(tài)持續(xù)生長。

遵循好奇循環(huán)的策略，教師在設(shè)計教學(xué)時，可以借助那些令學(xué)生好奇的現(xiàn)象來引發(fā)問題，繼而讓學(xué)生在好奇心的驅(qū)動下進(jìn)行探究，在親身經(jīng)歷中觸發(fā)靈感、創(chuàng)生思維，在得到結(jié)果后再次產(chǎn)生好奇心，進(jìn)一步提出新的問題，推動探究循環(huán)深入。弗賴登塔爾曾設(shè)計過一個經(jīng)典案例“巨人之手”，可以拓展為“好奇循環(huán)”的課例：昨晚巨人訪問我校，在黑板上留下了他巨大的手印。今晚巨人還會來，你能根據(jù)巨人的手印設(shè)計適合他使用的桌子和椅子的尺寸嗎？看著黑板上巨大的手印，學(xué)生在驚訝之余，帶著好奇與興奮之心展開比和比例的學(xué)習(xí)。在學(xué)生初步算出巨人身體的相關(guān)數(shù)據(jù)后，教師進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生產(chǎn)生新的疑問：巨人的體形如此巨大，看來是無法進(jìn)入教室的，那他是如何在黑板上留下手印的呢？經(jīng)過討論，學(xué)生猜測巨人可能是把手伸進(jìn)教室，然后在黑板上留下手印的。在此基礎(chǔ)上，教師繼續(xù)提出“今晚巨人再來學(xué)校，有沒有哪個空間可以接待他？”“指示牌怎么做？”等問題。如此，學(xué)生每解決一個問題，教師又會提出一個新的讓他們好奇的問題，學(xué)生的學(xué)習(xí)始終充滿樂趣。

好奇心不僅可以用一個又一個“是什么”“為什么”的認(rèn)知沖突來循環(huán)，還可以由源自實際操作的“怎么做”的挑戰(zhàn)來激發(fā)?；诖?，研究團(tuán)隊開發(fā)了代數(shù)思維系列拓展課［7］，相繼設(shè)計了“怎么掛，數(shù)字天平會平衡”“彩球怎么放才會一樣重”“怎樣用最少的磁力棒連成盡可能多的三角形”“如何疊方塊”“如何修煉透視眼”等挑戰(zhàn)性活動。這些活動包含三個特點：一是好玩，能讓學(xué)生不由自主地啟動探究（提升多巴胺分泌）；二是適度挑戰(zhàn)，有一點挑戰(zhàn)性但能解決，讓學(xué)生有成就感，從而持續(xù)探究（維持多巴胺分泌）；三是所見即所得，學(xué)生能即時看見自己的操作結(jié)果，通過正反饋強(qiáng)化操作，通過負(fù)反饋調(diào)整行為。總之，推動大腦持續(xù)探究的不是問題本身，而是加載其上的好奇心，這也是“問題串”設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。因此，如果教師在設(shè)計教學(xué)時只是關(guān)注情境而忽視腦學(xué)習(xí)要素，動輒創(chuàng)設(shè)“購物”“游園”“運(yùn)動會”之類的情境，大腦就會缺乏新鮮感，難以激發(fā)探究欲。

（二）多感協(xié)同，讓神經(jīng)連接更加多元

在教學(xué)時，給學(xué)生提供有趣、豐富多彩的學(xué)習(xí)材料，促進(jìn)他們眼、耳、鼻、舌、手等多種感官的協(xié)同，鼓勵學(xué)生用圖表、動作、言語表達(dá)對學(xué)習(xí)內(nèi)容的意義建構(gòu)，相互交談所學(xué)內(nèi)容，會加強(qiáng)并豐富他們大腦額葉（與規(guī)劃、思維相關(guān)）、顳葉（與語言、聲音相關(guān)）、枕葉（與視覺加工相關(guān)）、頂葉（與計算、識別相關(guān)）等高級中樞間的神經(jīng)元連接，使他們大腦的發(fā)育更加均衡。

比如，在教學(xué)“20以內(nèi)數(shù)的認(rèn)識”時，教師一般都會安排數(shù)小棒環(huán)節(jié)。從多感協(xié)同的視角看，不妨將數(shù)小棒換成數(shù)糖果。色彩鮮艷的方形水果糖比小棒更能吸引學(xué)生參與。它不僅有香味，可以吃，還可以擺出各種形狀，如三角形、四邊形等等。在數(shù)糖果活動中，用手?jǐn)?shù)數(shù)調(diào)動觸覺，好聞的水果味調(diào)動嗅覺，含在嘴里的酸甜味調(diào)動味覺，擺出的各種形狀則調(diào)動視覺。此外，還可以把糖果放入盒子，讓學(xué)生搖一搖，聽聲音猜數(shù)量，同時調(diào)動聽覺。在一個小小的數(shù)糖果活動中，借助眼、耳、鼻、舌、手多感官通路輸入，促進(jìn)多神經(jīng)連接，形成了一個個抽象的“數(shù)”。這些“數(shù)”是人腦對具體感知覺和經(jīng)驗進(jìn)行加工的結(jié)果，且完成加工過程后，那些感官通路（神經(jīng)連接）不會消散。也就是說，這些“數(shù)”對學(xué)生來說是有質(zhì)、有色、有味、有聲、有形的。除數(shù)的認(rèn)識外，在教學(xué)式與形的知識時也可以采用多感協(xié)同的策略。如教學(xué)“乘法的認(rèn)識”時，可以把乘法的各個模型與數(shù)（品）糖果、擺圖形、聽節(jié)奏、聞香水、畫乘法等活動聯(lián)系起來，讓學(xué)生將多種感官輸入與大腦中的已有經(jīng)驗進(jìn)行多維交錯連接。這樣，數(shù)學(xué)概念就能和神經(jīng)連接一樣，既獨立又交錯相通。

對于小學(xué)數(shù)學(xué)中各種概念的學(xué)習(xí)，采用多感協(xié)同的學(xué)習(xí)方式很有必要。因為數(shù)學(xué)是抽象的，對數(shù)學(xué)概念進(jìn)行還原意味著要通過更多的感官與更多的具體事實進(jìn)行連接，而發(fā)展數(shù)學(xué)概念還需要建立內(nèi)部連接，如數(shù)的認(rèn)識需要與數(shù)的大小、數(shù)的分解組成、數(shù)的運(yùn)算等相關(guān)抽象概念進(jìn)行連接。

（三）全身游戲，讓神經(jīng)連接更加活躍

在課堂上，安排全身動起來的游戲相當(dāng)于給學(xué)生的大腦充電。久坐會導(dǎo)致血液黏度增加、血管活性降低、心肺耐力下降［8］，容易使人產(chǎn)生疲勞感，難以集中注意力。而站起來活動可以加快血液循環(huán)，促進(jìn)機(jī)體代謝，提升大腦血流量，增加腦供氧，增強(qiáng)大腦的能量供給。此外，運(yùn)動對人類大腦最強(qiáng)的生長因子——腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）具有強(qiáng)烈的刺激作用。BDNF有助于健康組織的形成，會對大腦中的某些神經(jīng)元產(chǎn)生類似肥料的促生長作用。這種蛋白質(zhì)不僅可以使現(xiàn)有神經(jīng)元保持年輕和健康，促使它們彼此相連，還能促進(jìn)神經(jīng)軸索的形成，有利于新的傳導(dǎo)通路的建立。在大腦中，對BDNF最敏感的細(xì)胞位于與人類認(rèn)知密切相關(guān)的海馬區(qū)，而運(yùn)動能夠增加這些細(xì)胞內(nèi)可用的BDNF的水平。［9］可以說，人站著的時候，思維要比坐著時更活躍，想象力也更豐富。

課中的全身游戲?qū)Φ谝粚W(xué)段的教師來說并不陌生。有經(jīng)驗的教師會在課堂開始后20分鐘左右安排一個3～5分鐘的“課中操”，給學(xué)生的大腦充電，使其煥發(fā)新的活力。實際上，不僅低年級學(xué)生需要“動一動”，各個年級的學(xué)生都需要動起來。課中的全身游戲應(yīng)該成為數(shù)學(xué)課堂的標(biāo)配活動，即應(yīng)在小學(xué)全學(xué)段的每節(jié)數(shù)學(xué)課中都設(shè)計一個能讓學(xué)生站起來的數(shù)學(xué)活動。內(nèi)容可以是數(shù)學(xué)應(yīng)用微項目，如：學(xué)習(xí)認(rèn)數(shù)時，讓學(xué)生離開座位找一找“教室里的數(shù)”；學(xué)習(xí)厘米等長度單位時，讓學(xué)生互相找一找“身體上的厘米”。也可以是數(shù)學(xué)解釋微項目，如：學(xué)習(xí)時間單位時，讓學(xué)生用雙臂表示幾時幾分；學(xué)習(xí)行程問題時，讓學(xué)生以小組為單位，互相模擬行程中的“相向（相背）而行”“相遇”“相遇后繼續(xù)前行直至第二次相遇”等情況。還可以是數(shù)學(xué)表演微項目，如學(xué)習(xí)人民幣時，讓學(xué)生以小組為單位互相扮演顧客和商家，進(jìn)行商品交易與貨幣兌換等活動。

（四）藝術(shù)嵌入，讓神經(jīng)連接更加均衡

數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不僅需要邏輯思維，還需要豐富的想象力。藝術(shù)能增強(qiáng)腦力。以音樂為例，Rauscher在1993年發(fā)表的《音樂對兒童的影響》中提出，聽莫扎特的《D大調(diào)雙鋼琴奏鳴曲》（K448）能使人的智力提升8～9個百分點，特別是能提高人的空間推理水平。這一觀點引起了巨大的反響。我國知名腦信息專家堯德中教授就此進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)與其他音樂相比，莫扎特的音樂確實能明顯促進(jìn)海馬神經(jīng)營養(yǎng)因子及其受體表達(dá)的生長［10］。實際上，很多名曲都和莫扎特的音樂一樣，有著嚴(yán)密的曲式和多變的旋律。它們的音高、旋律、節(jié)奏能直接影響人大腦高級中樞的神經(jīng)電活動，進(jìn)一步引起人心率、血壓、肌肉活動的變化。

因此，在教學(xué)中，音樂（不帶歌詞）常?？梢杂脕戆殡S學(xué)習(xí)，且不同的音樂適合不同的場景：獨立學(xué)習(xí)、安靜思考時伴隨每分鐘40～50拍的音樂，小組合作、低聲交流時伴隨每分鐘60～70拍的音樂，活動時則伴隨每分鐘90拍的歡樂音樂。此外，還可以把音樂與數(shù)學(xué)融合成兒歌，如方法類的“比大小歌”“湊十歌”“口訣歌”，知識類的“方位歌”“單雙歌”，問題類的“小兔摘瓜歌”“考小鳥歌”“動物運(yùn)動會之歌”等。教學(xué)中的音樂不僅能有效渲染氣氛、調(diào)節(jié)情緒，還能以情促知，使學(xué)生左右腦的發(fā)展更加均衡。

除音樂外，美術(shù)、文學(xué)、魔術(shù)等藝術(shù)也被廣泛地嵌入到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，如蒙特里安風(fēng)格的方格畫、回文詩與回文式、透視骰子魔術(shù)等。這些新穎的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)材料，能讓學(xué)生在新奇之余發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)與藝術(shù)有異曲同工之妙。借助藝術(shù)來表達(dá)對數(shù)學(xué)的理解也是常用的方法，如近年十分流行的“畫數(shù)學(xué)”活動（如圖1）。在藝術(shù)的加持下，左右腦中平時少有聯(lián)絡(luò)的皮層不同區(qū)域之間得以建立起新的神經(jīng)連接，原有神經(jīng)連接也可得到進(jìn)一步強(qiáng)化。這一方式能夠開闊學(xué)生的思維，有力推動學(xué)生創(chuàng)新意識的發(fā)展。

（五）幽默互動，讓神經(jīng)連接更加順暢

學(xué)習(xí)時，大腦會消耗很多氧和糖分。為此，教師要在教學(xué)中設(shè)計笑點，用幽默的互動引發(fā)學(xué)生大笑。當(dāng)學(xué)生大笑時，血流中會進(jìn)入更多的氧，從而快速增加對大腦的供給。同時，血液中也會釋放更多的內(nèi)啡肽，促進(jìn)神經(jīng)信號順暢傳遞，使他們的注意力更集中、記憶力更強(qiáng)、想象力更豐富，此時學(xué)生的身心自然也會更愉悅。腦科學(xué)的研究成果表明，大腦的基本功能依次為生存反應(yīng)、滿足情緒的需要和認(rèn)知學(xué)習(xí)［11］。學(xué)習(xí)本質(zhì)上是與人連接，輕松愉悅的人際關(guān)系對降低焦慮與孤獨，增強(qiáng)同理心，促進(jìn)大腦多巴胺、血清素等神經(jīng)遞質(zhì)的分泌，確保大腦額葉健康發(fā)育都有著積極的作用。

除言語幽默外，教學(xué)中還可以設(shè)計一些有笑點的學(xué)習(xí)材料。比如，在教學(xué)“克和千克”這一單元時，教師可在屏幕上展示自己曾經(jīng)還是“小胖子”時的照片、視頻，在學(xué)生大笑后，請他們估計體重，此后再給出當(dāng)時的稱重結(jié)果，從而幫助學(xué)生分清克與千克。類似地，在教學(xué)小數(shù)知識時，教師可以播放關(guān)于“小數(shù)點與小馬虎”的搞笑視頻，讓學(xué)生在笑聲中理解小數(shù)點的位置變化及計數(shù)原理。

不過，在運(yùn)用幽默策略時須注意它與諷刺的區(qū)別，不能拿學(xué)生的錯誤來開玩笑。比如，有學(xué)生在“一本字典厚5（厘米/米）”的選擇題中選了“米”，此時，教師如果開玩笑：“你的字典可真厚，快趕上兩層樓了，你翻本字典得搬梯子吧？”雖然能讓學(xué)生加深對錯誤的印象，同時讓全班樂一樂，但也可能會傷害他的自尊心，因此必須要避免。

（六）思維構(gòu)圖，讓神經(jīng)連接更加牢固

數(shù)學(xué)是結(jié)構(gòu)化的。在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生需要梳理思維過程、概念關(guān)系、知識脈絡(luò)等信息，并用文字、表格、圖形等形式將這些信息結(jié)構(gòu)化，形成思維地圖。這種思維構(gòu)圖的方式能夠?qū)⑺季S可視化。學(xué)生可借助自己喜歡的圖形，把自己的思考過程和對事物的認(rèn)知系統(tǒng)地表示出來，實現(xiàn)抽象思維和形象思維的有機(jī)結(jié)合，從而有效地形成個性化的認(rèn)知。長期進(jìn)行思維構(gòu)圖訓(xùn)練，可以增強(qiáng)學(xué)生的立體思維能力、總體把握能力以及記憶能力。

思維構(gòu)圖的呈現(xiàn)方式可以是便于梳理對比的表格，如長方體與立方體特征和屬性的對比表、質(zhì)數(shù)與合數(shù)對比表、平面（立體）圖形面積（體積）的推導(dǎo)與公式一覽表、度量衡單位一覽表等。也可以是五顏六色、形式豐富的各類圖式，如表示包含或容斥等關(guān)系的維恩圖、原因與結(jié)果圖、條件與假設(shè)圖、要點與結(jié)論圖等（如圖2），其中最常用的是思維導(dǎo)圖。雖然思維構(gòu)圖有多種呈現(xiàn)形式，但它們的目標(biāo)是一致的，就是使結(jié)構(gòu)更加凝練。教學(xué)中采取思維構(gòu)圖策略可以使學(xué)生左右兩邊大腦一起參加學(xué)習(xí)、思考與記憶。一般而言，左腦偏重于邏輯思維，右腦偏重于形象思維，其中形象的記憶與思考比抽象的邏輯更輕松，更容易被人所接受，從而使神經(jīng)連接更加牢固。

人類能夠進(jìn)化至今，最大的優(yōu)勢就是擁有更強(qiáng)的大腦。當(dāng)下，面對AI帶來的挑戰(zhàn)，人類必須不斷了解自己，把自己改造得更好。事實上，腦科學(xué)一直是我國的戰(zhàn)略性科研項目。近年來，其與教育相關(guān)的應(yīng)用也越來越廣泛、深入。僅僅是在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，就還有不少促進(jìn)神經(jīng)連接的方法值得探究與實踐，如創(chuàng)設(shè)有利于神經(jīng)生長的環(huán)境、開展有利于啟發(fā)思考的頭腦風(fēng)暴活動等等。本文只是拋磚引玉，希望未來能有更多的教育工作者以及神經(jīng)科學(xué)家參與相關(guān)的研究，攜手促進(jìn)學(xué)生腦智的發(fā)展。

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（1.浙江省杭州市勝利山南小學(xué)

2.西湖大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬杭州市第一人民醫(yī)院）