基于先验知识策略的生理学教学实践
伍冠一 赵铁建 钟静 孙栋 马静
[摘 要]神经建构主义学习理论是一种新提出来的学习理论，它认为先验知识对学习效果的影响巨大。我们运用先验知识策略指导教育实践，每次课堂前设置先验知识环节，通过调查问卷发现运用先验知识环节可以使学生的学习效果得到显著的提高。
[关键词]神经教育学；先验知识；神经建构主义
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）02-0059-02
随着神经科学的不断发展，我们越来越认识大脑的运作机制，当然也包括学习的机制。2003年，脑、心智和教育国际学会成立，标志一门新的交叉学科进入我们的视野，它就是神经教育学。[1]神经教育学主要利用神经科学的知识指导我们的教育实践。在教育实践中运用神经科学最新进展成为教育改革的一种新趋势。[2]但是，神经科学的相关知识如何运用到教育实践并没有具体方案与路线。
一、神经建构主义学习模型的概念
神经建构主义学习模型是在生理学教学实践中运用神经科学领域知识整合行为主义与建构主义学习观提出的一种新的学习模型，它包括四个层次或者维度：1. 单突触的形成与稳定；2. 多突触网络的认知建构；3. 结合情景的多层级多突触网络情景认知建构，形成局部小空间网络结构；4. 学生的主观态度、情感对前三个层次的调控形成多个局部空间网络的结构，并组合成大环路认知建构。这个学习模型要求我们在生理教育实践中要注重细节的反复讲解与复习，调动学生主观积极性，利用学生已经具备的先验知识以及情景来学习新的知识。
多突触网络的认知建构，遵循皮亚杰建构主义理论[3]，强调所有知识由个体内在构建，新的知识在图式的顺应与内化中习得。图式即是个体原有的知识体系表征，神经系统的基础则是突触联系。多突触网络是指新知识形成的突触与原有图式形成的突触之间形成联系，特别之处在于突触与突触之间的网络化联系。这样，新知识形成的突触才不容易消退或者丢失。新的知识在原有图式中不断的顺应与内化，知识的记忆得到巩固和加强。因此，学生在学习之前，新知识的先验知识就显得非常的重要，没有与新知识相关的先验知识，就无法形成多突触网络，无法使原有图式顺应与内化。
二、丰富的先验知识，有利于提高学生的学习效率
Tse（2007）研究发现记忆的编码是一个快速的过程，但是记忆的巩固在大脑皮层却是一个缓慢的逐步过程，但是如果有先验知识，记忆的巩固速度就会显著加快。先验知识不仅影响记忆的巩固，而且也会影响知识最初习得的进程。因此，给学生提供足够丰富的先验知识，有助于提高学生的学习效果，但是，还没有报道利用先验知识策略来提高生理学教学效果的相关研究。我们在课堂环节，做了一个新的设计，每次课堂前5分钟介绍生理学相关的网站与知识去丰富学生的先验知识，观察基于先念知识策略的教学设计改革是否可以提高学生的学习效果。
（一）对象
2014级临床医学、口腔、中医学专业共400人。西医专业307人，中医专业93人。
（二）方法
每次课课前5分钟介绍与课程相关的网站或者内容，学期结束发放调查问卷，采用李克特五等尺度进行评估。除问卷调查法外，还随机对不同专业学生进行访问，了解这种教学设计对学习的影响。发出问卷400份，回收有效问卷349份，有效率87.25%。共访问10人，西医临床专业3人，口腔专业3人，中医学专业4人。
（三）结果
在运用基于先验知识学习策略的教学环节之前，询问学生之前课堂是否有这样的教学环节，所有学生回答都没有参加过这种课堂环节。因此，问卷调查以学生没有参加这种课堂的学习作为参照，与参加这种课堂后进行自身前后比较。
首先，是否有必要设置这样的教学环节？81%的学生觉得这种新的教学环节有设置的意义，37%的学生觉得非常有必要设置。但是也有1%的学生觉得没有必要设置。中医学专业所有学生都觉得有设置的必要性。西医专业虽然有学生反对，但是觉得很有必要设置的学生比例达到了38%，而中医专业稍低，约为32%。
第二，这种教学环节是否有助于帮助学生加深对生理学内容的理解？80%学生认为对学习生理学有帮助。中医专业所有学生都认为这个环节帮助他们提高了对生理学课知识的理解。約39%的学生认为这个环节对他们非常有帮助。但是令人遗憾的是，有一名学生认为对她的学习毫无帮助。
第三，这种教学环节在学生的主观上是否也有所帮助呢？调查结果显示，78%的学生都表示这种教学环节提高了他们学习生理学的积极性，但是认为非常重要的比例较低，中医学生认为能提高学生学习生理学积极性的仅为16%。令人感到惊奇的是，79%的学生通过课前知识的介绍环节提高了对医学问题的探究兴趣，认为非常有帮助的占39%。对学生随访调查发现，10位学生普遍都喜欢这样一种新颖的教学环节，并且认为对他们学习生理学知识有很大帮助。
三、讨论
（一）课前5分钟先验知识教学设置的必要性
从调查的结果我们可以发现，学生对课堂改革非常的支持，传统的教学模式在一定程度上影响学生对生理学知识的掌握与理解。首先，这种基于先验知识策略的教学环节设计非常受学生的欢迎。中医学专业学生比西医学生更喜欢这个教学环节，原因可能在于西医学生可能有一定程度了解或者知道我们所介绍的相关内容，而学习中医的同学则是完全没有相似的教学过程，他们更加渴望这样的教学改革。从期末的考试成绩看，参与这种教学环节的中医专业成绩的提高要比西医专业的更多。此外，我们发现5分钟仅占课堂比例的八分之一，并不会严重影响教学的进度，也不会使课堂显得支离破碎。随访学生认为时间太长会让自己分不清重点，虽然也有同学意犹未尽，但是大部分同学觉得5分钟比较合适。
（二）对学生学习生理学知识的帮助
调查结果表明五分之四的学生认可这样的教学环节设置。由于生理知识中有非常多的陈述性知识，并且这些生理学知识与学生的认知图式相关过少，尤其是中医学专业的学生，大多数在高中是文科生，他们与生理学相关的认知图式几乎没有，因此理解起来非常困难。在课前帮助他们建立先验知识，寻找自己忽略的、与学习内容相关的认知图式，对他们的帮助非常大。神经建构主义学习模型强调内在的主动性，只有内在认知图式的顺应与内化才能更好掌握学习内容。
（三）对学习主观态度的调节
人的主观情感与态度对学习的影响非常大，调查结果提示，我们设置的这个教学环节提高了学生学习生理学的主观态度。先验知识可以帮助学生摆脱对相对沉闷艰深课本内容的恐惧感，从而提高学习的主动性与兴趣。皮亚杰认为人的认知会对熟悉的知识或者东西忽略不计，提不起兴趣，对完全没有交集的东西也会毫不理会，而那些了解了一点点的东西，人们最感兴趣。因此，先验知识教学环节可以帮助学生克服认知图式的真空带来的学习困难与障碍，调动大脑的积极性，提高学习效率。
四、结语
神经科学学科与教育实践之间存在巨大的鸿沟，但是神经科学的不断发展给教育实践提供了丰富的理论基础。神经科学理论直接转化指导教育实践是新的教学改革趋势。我们的实践证明神经科学的进展能够帮助我们不断改进教学，提高教学效果。当然，我们的尝试依然存在不足，比如我们这5分钟的内容如何满足各个不同层次学生的需要，怎么能很好的与教学内容相结合等仍不够完善。神经认知科学的进展往往只能是一种策略层面的指导，具体实践模式还需要我们进行更深入的研究。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 周加仙. 教育神经科学：创建心智、脑与教育的联结[J]. 华东师范大学学报（教育科学版），2013（2）：42-48.
[2] 韦钰.神经教育学对探究式科学教育的促进[J]. 北京大学教育评论，2011（4）：97-117，186-187.
[3] 叶增编. 建构主义学习理论与行为主义、认知主义关键特征之比较[J].现代远程教育研究，2006（3）：64-66.
[4] 吴国阳.建构主义视域下应用型本科院校管理教学模式创新研究[J].大学教育，2013（15）：140.
[责任编辑：钟 岚]
[摘 要]神经建构主义学习理论是一种新提出来的学习理论，它认为先验知识对学习效果的影响巨大。我们运用先验知识策略指导教育实践，每次课堂前设置先验知识环节，通过调查问卷发现运用先验知识环节可以使学生的学习效果得到显著的提高。
[关键词]神经教育学；先验知识；神经建构主义
[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）02-0059-02
随着神经科学的不断发展，我们越来越认识大脑的运作机制，当然也包括学习的机制。2003年，脑、心智和教育国际学会成立，标志一门新的交叉学科进入我们的视野，它就是神经教育学。[1]神经教育学主要利用神经科学的知识指导我们的教育实践。在教育实践中运用神经科学最新进展成为教育改革的一种新趋势。[2]但是，神经科学的相关知识如何运用到教育实践并没有具体方案与路线。
一、神经建构主义学习模型的概念
神经建构主义学习模型是在生理学教学实践中运用神经科学领域知识整合行为主义与建构主义学习观提出的一种新的学习模型，它包括四个层次或者维度：1. 单突触的形成与稳定；2. 多突触网络的认知建构；3. 结合情景的多层级多突触网络情景认知建构，形成局部小空间网络结构；4. 学生的主观态度、情感对前三个层次的调控形成多个局部空间网络的结构，并组合成大环路认知建构。这个学习模型要求我们在生理教育实践中要注重细节的反复讲解与复习，调动学生主观积极性，利用学生已经具备的先验知识以及情景来学习新的知识。
多突触网络的认知建构，遵循皮亚杰建构主义理论[3]，强调所有知识由个体内在构建，新的知识在图式的顺应与内化中习得。图式即是个体原有的知识体系表征，神经系统的基础则是突触联系。多突触网络是指新知识形成的突触与原有图式形成的突触之间形成联系，特别之处在于突触与突触之间的网络化联系。这样，新知识形成的突触才不容易消退或者丢失。新的知识在原有图式中不断的顺应与内化，知识的记忆得到巩固和加强。因此，学生在学习之前，新知识的先验知识就显得非常的重要，没有与新知识相关的先验知识，就无法形成多突触网络，无法使原有图式顺应与内化。
二、丰富的先验知识，有利于提高学生的学习效率
Tse（2007）研究发现记忆的编码是一个快速的过程，但是记忆的巩固在大脑皮层却是一个缓慢的逐步过程，但是如果有先验知识，记忆的巩固速度就会显著加快。先验知识不仅影响记忆的巩固，而且也会影响知识最初习得的进程。因此，给学生提供足够丰富的先验知识，有助于提高学生的学习效果，但是，还没有报道利用先验知识策略来提高生理学教学效果的相关研究。我们在课堂环节，做了一个新的设计，每次课堂前5分钟介绍生理学相关的网站与知识去丰富学生的先验知识，观察基于先念知识策略的教学设计改革是否可以提高学生的学习效果。
（一）对象
2014级临床医学、口腔、中医学专业共400人。西医专业307人，中医专业93人。
（二）方法
每次课课前5分钟介绍与课程相关的网站或者内容，学期结束发放调查问卷，采用李克特五等尺度进行评估。除问卷调查法外，还随机对不同专业学生进行访问，了解这种教学设计对学习的影响。发出问卷400份，回收有效问卷349份，有效率87.25%。共访问10人，西医临床专业3人，口腔专业3人，中医学专业4人。
（三）结果
在运用基于先验知识学习策略的教学环节之前，询问学生之前课堂是否有这样的教学环节，所有学生回答都没有参加过这种课堂环节。因此，问卷调查以学生没有参加这种课堂的学习作为参照，与参加这种课堂后进行自身前后比较。
首先，是否有必要设置这样的教学环节？81%的学生觉得这种新的教学环节有设置的意义，37%的学生觉得非常有必要设置。但是也有1%的学生觉得没有必要设置。中医学专业所有学生都觉得有设置的必要性。西医专业虽然有学生反对，但是觉得很有必要设置的学生比例达到了38%，而中医专业稍低，约为32%。
第二，这种教学环节是否有助于帮助学生加深对生理学内容的理解？80%学生认为对学习生理学有帮助。中医专业所有学生都认为这个环节帮助他们提高了对生理学课知识的理解。約39%的学生认为这个环节对他们非常有帮助。但是令人遗憾的是，有一名学生认为对她的学习毫无帮助。
第三，这种教学环节在学生的主观上是否也有所帮助呢？调查结果显示，78%的学生都表示这种教学环节提高了他们学习生理学的积极性，但是认为非常重要的比例较低，中医学生认为能提高学生学习生理学积极性的仅为16%。令人感到惊奇的是，79%的学生通过课前知识的介绍环节提高了对医学问题的探究兴趣，认为非常有帮助的占39%。对学生随访调查发现，10位学生普遍都喜欢这样一种新颖的教学环节，并且认为对他们学习生理学知识有很大帮助。
三、讨论
（一）课前5分钟先验知识教学设置的必要性
从调查的结果我们可以发现，学生对课堂改革非常的支持，传统的教学模式在一定程度上影响学生对生理学知识的掌握与理解。首先，这种基于先验知识策略的教学环节设计非常受学生的欢迎。中医学专业学生比西医学生更喜欢这个教学环节，原因可能在于西医学生可能有一定程度了解或者知道我们所介绍的相关内容，而学习中医的同学则是完全没有相似的教学过程，他们更加渴望这样的教学改革。从期末的考试成绩看，参与这种教学环节的中医专业成绩的提高要比西医专业的更多。此外，我们发现5分钟仅占课堂比例的八分之一，并不会严重影响教学的进度，也不会使课堂显得支离破碎。随访学生认为时间太长会让自己分不清重点，虽然也有同学意犹未尽，但是大部分同学觉得5分钟比较合适。
（二）对学生学习生理学知识的帮助
调查结果表明五分之四的学生认可这样的教学环节设置。由于生理知识中有非常多的陈述性知识，并且这些生理学知识与学生的认知图式相关过少，尤其是中医学专业的学生，大多数在高中是文科生，他们与生理学相关的认知图式几乎没有，因此理解起来非常困难。在课前帮助他们建立先验知识，寻找自己忽略的、与学习内容相关的认知图式，对他们的帮助非常大。神经建构主义学习模型强调内在的主动性，只有内在认知图式的顺应与内化才能更好掌握学习内容。
（三）对学习主观态度的调节
人的主观情感与态度对学习的影响非常大，调查结果提示，我们设置的这个教学环节提高了学生学习生理学的主观态度。先验知识可以帮助学生摆脱对相对沉闷艰深课本内容的恐惧感，从而提高学习的主动性与兴趣。皮亚杰认为人的认知会对熟悉的知识或者东西忽略不计，提不起兴趣，对完全没有交集的东西也会毫不理会，而那些了解了一点点的东西，人们最感兴趣。因此，先验知识教学环节可以帮助学生克服认知图式的真空带来的学习困难与障碍，调动大脑的积极性，提高学习效率。
四、结语
神经科学学科与教育实践之间存在巨大的鸿沟，但是神经科学的不断发展给教育实践提供了丰富的理论基础。神经科学理论直接转化指导教育实践是新的教学改革趋势。我们的实践证明神经科学的进展能够帮助我们不断改进教学，提高教学效果。当然，我们的尝试依然存在不足，比如我们这5分钟的内容如何满足各个不同层次学生的需要，怎么能很好的与教学内容相结合等仍不够完善。神经认知科学的进展往往只能是一种策略层面的指导，具体实践模式还需要我们进行更深入的研究。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 周加仙. 教育神经科学：创建心智、脑与教育的联结[J]. 华东师范大学学报（教育科学版），2013（2）：42-48.
[2] 韦钰.神经教育学对探究式科学教育的促进[J]. 北京大学教育评论，2011（4）：97-117，186-187.
[3] 叶增编. 建构主义学习理论与行为主义、认知主义关键特征之比较[J].现代远程教育研究，2006（3）：64-66.
[4] 吴国阳.建构主义视域下应用型本科院校管理教学模式创新研究[J].大学教育，2013（15）：140.
[责任编辑：钟 岚]
