腦科學(xué)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的初步應(yīng)用及反思

　　摘要:無論是基于提高教學(xué)質(zhì)量的需要，基于提升教學(xué)效益的需要，還是基于促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)落地的需要，腦科學(xué)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的運用，都是值得嘗試的．對于初中數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)而言，腦科學(xué)的研究成果還具有的意義有:其一，更好地促進教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的理解;其二，更好地指導(dǎo)學(xué)生對數(shù)學(xué)概念或規(guī)律的學(xué)習(xí)．

　　關(guān)鍵詞:初中數(shù)學(xué);腦科學(xué);教學(xué)研究

　　近年來，關(guān)于腦科學(xué)的研究尤其是研究結(jié)果，受到基礎(chǔ)教育界的重視．用腦科學(xué)研究結(jié)果來指導(dǎo)數(shù)學(xué)教學(xué)，也成為初中數(shù)學(xué)教師的重要選項．相比較傳統(tǒng)的教育科學(xué)而言，腦科學(xué)毫無疑問是一門新的科學(xué)，對于其理論的學(xué)習(xí)與在具體教學(xué)實踐中的運用，也存在許多需要探究與摸索的地方．而在筆者看來，無論是基于提高教學(xué)質(zhì)量的需要，基于提升教學(xué)效益的需要，還是基于促進學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)落地的需要，腦科學(xué)在數(shù)學(xué)教學(xué)中的運用，都是值得嘗試的．現(xiàn)結(jié)合實踐將自己的一些理解，總結(jié)成文章與同行分享，并期望獲得共同的提升．

　　一、腦科學(xué)及其對初中數(shù)學(xué)教學(xué)的意義

　　腦科學(xué)的研究對象是人的大腦，尤其是大腦中對應(yīng)著學(xué)習(xí)需要的各種功能的皮層區(qū)．如果說傳統(tǒng)教學(xué)中，教師判斷學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與結(jié)果的時候，是根據(jù)學(xué)生對所學(xué)知識的運用情況來進行的，那在使用腦活動數(shù)據(jù)就可以讓研究者有可能在不依賴學(xué)生自主解釋其自身問題的能力的情況下，探查學(xué)生心理變化和學(xué)習(xí)困難水平．顯然，運用腦科學(xué)的研究成果，對于研究、診斷學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程，更具有針對性，也更有效果．

　　對于初中數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)而言，腦科學(xué)的研究成果還具有這樣的基本意義:其一，更好地促進教師對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的理解．在數(shù)學(xué)教學(xué)中，我們經(jīng)常通過一些基本概念去強調(diào)學(xué)習(xí)的有效性．最簡單的如強調(diào)學(xué)生要“理解學(xué)習(xí)”，那何為理解呢?很多時候教師又無法進行科學(xué)的解釋，有時候甚至就以“懂”“會”來代替．而從腦科學(xué)的角度來看，所謂理解，實際上就是學(xué)生大腦中的不同的神經(jīng)元之間產(chǎn)生“聯(lián)結(jié)”，而腦科學(xué)研究結(jié)果表明，學(xué)生大腦中的“經(jīng)驗相似的內(nèi)容”更加容易形成聯(lián)結(jié)，這就提醒教師在教學(xué)的時候，應(yīng)當(dāng)更多地弄懂學(xué)生大腦中已經(jīng)有了哪些經(jīng)驗，新的數(shù)學(xué)知識的教學(xué)又可以如何依賴這個經(jīng)驗，知曉了這樣的規(guī)律，促進學(xué)生的理解學(xué)習(xí)就有可能實現(xiàn)了．其二，更好地指導(dǎo)學(xué)生對數(shù)學(xué)概念或規(guī)律的學(xué)習(xí)．?dāng)?shù)學(xué)學(xué)習(xí)有兩個重要環(huán)節(jié):一是新知的構(gòu)建;二是知識的應(yīng)用．前者是后者的基礎(chǔ)，應(yīng)試背景下的新知識學(xué)習(xí)過程常常被壓縮，大量的時間花在應(yīng)用(應(yīng)試)上．從腦科學(xué)的角度來看，這種重復(fù)“刷題”非但不能促進學(xué)生的神經(jīng)元聯(lián)結(jié)，反而會破壞聯(lián)結(jié)．但這種聯(lián)結(jié)的破壞又容易被機械訓(xùn)練形成的解題能力所掩蓋，因而無法引起人們的重視．真正從腦科學(xué)研究的角度出發(fā)，數(shù)學(xué)概念與規(guī)律的教學(xué)，應(yīng)當(dāng)是通過多種手段的運用來促進學(xué)生建構(gòu)概念、認識規(guī)律．腦科學(xué)研究表明，利用“比喻”，借助于“情境”等，可以讓學(xué)生在新舊概念、規(guī)律相互作用的過程中，更好地促進學(xué)生對新概念或規(guī)律的理解．當(dāng)然，腦科學(xué)本身博大精深，且腦科學(xué)本身也有著好多尚待完善的理論，因此這兩點基本闡述，更多的還是結(jié)合數(shù)學(xué)教學(xué)進行的業(yè)已成熟的理論闡述，其在實踐中也可以得到較好的運用．

　　二、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中的腦科學(xué)應(yīng)用實踐

　　我們都知道，包括數(shù)學(xué)學(xué)科任何一門學(xué)科的學(xué)習(xí)的變化，實質(zhì)在于新舊知識在學(xué)習(xí)者頭腦中的相互作用．所以在追求腦科學(xué)研究成果的實踐價值的時候，也應(yīng)當(dāng)結(jié)合具體的教學(xué)案例來進行．進一步的腦科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的能力，主要依賴于大腦皮層的“再利用”．或者描述得更宏觀一點，人類從靈長類的進化中繼承下來的大腦表征可以促進數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中要利用“已有腦結(jié)構(gòu)”．由于筆者注意到這樣的表述，與傳統(tǒng)教育理論中強調(diào)學(xué)生的前概念、先前經(jīng)驗有異曲同工的地方，因此這就使得運用腦科學(xué)研究成果指導(dǎo)初中數(shù)學(xué)教學(xué)實踐變得更加方便．例如，在解一元二次方程的時候，最基本的方法之一，就是通過十字相乘來進行因式分解，最終完成方程的求解．這里有一個重要的問題，就是如何讓學(xué)生在看到一個一元二次方程的時候，能夠準(zhǔn)確地得到因式分解后的未知數(shù)系數(shù)，這里實際上涉及到對二次項前的系數(shù)與常數(shù)項的直覺判斷問題．簡單的一元二次方程如3x2+5x+2=0，學(xué)生一般都能夠較準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為(3x+2)(x+1)=0，而如果遇到稍微復(fù)雜一些的，如6x2+9x+15=0，好多學(xué)生就感覺束手無策，甚至?xí)艞夁\用十字相乘的方法，而用公式法求解，而用公式法經(jīng)過復(fù)雜的運算之后，又發(fā)現(xiàn)原來可以用更簡單的十字相乘，于是學(xué)生有的懊惱，更有的無奈．這個時候，好多教師會采用機械訓(xùn)練的方式來培養(yǎng)學(xué)生的直覺，實踐表明這有一定的效果，但容易讓學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)喪失興趣，也有可能破壞學(xué)生大腦中聯(lián)結(jié)形成．而從腦科學(xué)研究的結(jié)果來看，這種直覺的形成，往往與學(xué)生左腦中的顳枕聯(lián)合區(qū)的功能相關(guān)，與額中回均也相關(guān)．進一步的研究表明，如果面對這兩個區(qū)域的功能進行訓(xùn)練，更容易讓學(xué)生形成較好的直覺．而基于一元二次方程的訓(xùn)練的方法，主要是讓學(xué)生觀察一元二次方程的二次項系數(shù)與常數(shù)項，在大腦中進行分解、配對(盡量不要在草稿紙上進行)，可以遵循先易后難的原則來進行訓(xùn)練．實踐表明，這樣的結(jié)合腦科學(xué)研究成果的訓(xùn)練，耗時短，效果好，能夠獲得學(xué)生的喜歡．

　　三、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中腦科學(xué)的實踐反思

　　如同前面所說，腦科學(xué)是一門前沿學(xué)科，對于一線教師來說還比較遙遠，比較陌生．在這樣的背景下，在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中踐行腦科學(xué)研究成果，還是存在不少挑戰(zhàn)的．一方面，教學(xué)中教師固然要在認識大腦發(fā)育、發(fā)展規(guī)律以及認知活動規(guī)律的前提下，結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)教學(xué)的特點，創(chuàng)設(shè)適于大腦學(xué)習(xí)、促進大腦發(fā)展的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)環(huán)境，將會更好地促進學(xué)生的學(xué)習(xí)與發(fā)展．另一方面，教師又需要結(jié)合自身的教學(xué)經(jīng)驗，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，去判斷腦科學(xué)研究理論在實際教學(xué)中的適切性，看看其與實際是否吻合，看看其如何才能更好地指導(dǎo)實踐．尤其是結(jié)合當(dāng)前的核心素養(yǎng)，筆者以為更加需要思考的是，腦科學(xué)如何促進學(xué)生關(guān)鍵能力的養(yǎng)成，又如何引導(dǎo)學(xué)生必備品格的形成．應(yīng)當(dāng)說這些在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，也都是不能回避的問題．

　　總之，初中數(shù)學(xué)教學(xué)中運用腦科學(xué)研究成果，應(yīng)當(dāng)是大勢所趨，而結(jié)合教學(xué)目標(biāo)運用腦科學(xué)理論，則是理論聯(lián)系實踐的基本原則．

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　　丁志國

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