脑科学在初中数学教学中的初步应用及反思

　　摘要:无论是基于提高教学质量的需要，基于提升教学效益的需要，还是基于促进学生学科核心素养落地的需要，脑科学在数学教学中的运用，都是值得尝试的．对于初中数学学科教学而言，脑科学的研究成果还具有的意义有:其一，更好地促进教师对学生学习过程的理解;其二，更好地指导学生对数学概念或规律的学习．

　　关键词:初中数学;脑科学;教学研究

　　近年来，关于脑科学的研究尤其是研究结果，受到基础教育界的重视．用脑科学研究结果来指导数学教学，也成为初中数学教师的重要选项．相比较传统的教育科学而言，脑科学毫无疑问是一门新的科学，对于其理论的学习与在具体教学实践中的运用，也存在许多需要探究与摸索的地方．而在笔者看来，无论是基于提高教学质量的需要，基于提升教学效益的需要，还是基于促进学生学科核心素养落地的需要，脑科学在数学教学中的运用，都是值得尝试的．现结合实践将自己的一些理解，总结成文章与同行分享，并期望获得共同的提升．

　　一、脑科学及其对初中数学教学的意义

　　脑科学的研究对象是人的大脑，尤其是大脑中对应着学习需要的各种功能的皮层区．如果说传统教学中，教师判断学生的学习过程与结果的时候，是根据学生对所学知识的运用情况来进行的，那在使用脑活动数据就可以让研究者有可能在不依赖学生自主解释其自身问题的能力的情况下，探查学生心理变化和学习困难水平．显然，运用脑科学的研究成果，对于研究、诊断学生的数学学习过程，更具有针对性，也更有效果．

　　对于初中数学学科教学而言，脑科学的研究成果还具有这样的基本意义:其一，更好地促进教师对学生学习过程的理解．在数学教学中，我们经常通过一些基本概念去强调学习的有效性．最简单的如强调学生要“理解学习”，那何为理解呢?很多时候教师又无法进行科学的解释，有时候甚至就以“懂”“会”来代替．而从脑科学的角度来看，所谓理解，实际上就是学生大脑中的不同的神经元之间产生“联结”，而脑科学研究结果表明，学生大脑中的“经验相似的内容”更加容易形成联结，这就提醒教师在教学的时候，应当更多地弄懂学生大脑中已经有了哪些经验，新的数学知识的教学又可以如何依赖这个经验，知晓了这样的规律，促进学生的理解学习就有可能实现了．其二，更好地指导学生对数学概念或规律的学习．数学学习有两个重要环节:一是新知的构建;二是知识的应用．前者是后者的基础，应试背景下的新知识学习过程常常被压缩，大量的时间花在应用(应试)上．从脑科学的角度来看，这种重复“刷题”非但不能促进学生的神经元联结，反而会破坏联结．但这种联结的破坏又容易被机械训练形成的解题能力所掩盖，因而无法引起人们的重视．真正从脑科学研究的角度出发，数学概念与规律的教学，应当是通过多种手段的运用来促进学生建构概念、认识规律．脑科学研究表明，利用“比喻”，借助于“情境”等，可以让学生在新旧概念、规律相互作用的过程中，更好地促进学生对新概念或规律的理解．当然，脑科学本身博大精深，且脑科学本身也有着好多尚待完善的理论，因此这两点基本阐述，更多的还是结合数学教学进行的业已成熟的理论阐述，其在实践中也可以得到较好的运用．

　　二、初中数学教学中的脑科学应用实践

　　我们都知道，包括数学学科任何一门学科的学习的变化，实质在于新旧知识在学习者头脑中的相互作用．所以在追求脑科学研究成果的实践价值的时候，也应当结合具体的教学案例来进行．进一步的脑科学研究发现，学生学习数学的能力，主要依赖于大脑皮层的“再利用”．或者描述得更宏观一点，人类从灵长类的进化中继承下来的大脑表征可以促进数学学习，在数学学习中要利用“已有脑结构”．由于笔者注意到这样的表述，与传统教育理论中强调学生的前概念、先前经验有异曲同工的地方，因此这就使得运用脑科学研究成果指导初中数学教学实践变得更加方便．例如，在解一元二次方程的时候，最基本的方法之一，就是通过十字相乘来进行因式分解，最终完成方程的求解．这里有一个重要的问题，就是如何让学生在看到一个一元二次方程的时候，能够准确地得到因式分解后的未知数系数，这里实际上涉及到对二次项前的系数与常数项的直觉判断问题．简单的一元二次方程如3x2+5x+2=0，学生一般都能够较准确地转换为(3x+2)(x+1)=0，而如果遇到稍微复杂一些的，如6x2+9x+15=0，好多学生就感觉束手无策，甚至会放弃运用十字相乘的方法，而用公式法求解，而用公式法经过复杂的运算之后，又发现原来可以用更简单的十字相乘，于是学生有的懊恼，更有的无奈．这个时候，好多教师会采用机械训练的方式来培养学生的直觉，实践表明这有一定的效果，但容易让学生对数学学习丧失兴趣，也有可能破坏学生大脑中联结形成．而从脑科学研究的结果来看，这种直觉的形成，往往与学生左脑中的颞枕联合区的功能相关，与额中回均也相关．进一步的研究表明，如果面对这两个区域的功能进行训练，更容易让学生形成较好的直觉．而基于一元二次方程的训练的方法，主要是让学生观察一元二次方程的二次项系数与常数项，在大脑中进行分解、配对(尽量不要在草稿纸上进行)，可以遵循先易后难的原则来进行训练．实践表明，这样的结合脑科学研究成果的训练，耗时短，效果好，能够获得学生的喜欢．

　　三、初中数学教学中脑科学的实践反思

　　如同前面所说，脑科学是一门前沿学科，对于一线教师来说还比较遥远，比较陌生．在这样的背景下，在初中数学教学中践行脑科学研究成果，还是存在不少挑战的．一方面，教学中教师固然要在认识大脑发育、发展规律以及认知活动规律的前提下，结合数学学科与数学教学的特点，创设适于大脑学习、促进大脑发展的高中数学课堂教学环境，将会更好地促进学生的学习与发展．另一方面，教师又需要结合自身的教学经验，结合学生的学习表现，去判断脑科学研究理论在实际教学中的适切性，看看其与实际是否吻合，看看其如何才能更好地指导实践．尤其是结合当前的核心素养，笔者以为更加需要思考的是，脑科学如何促进学生关键能力的养成，又如何引导学生必备品格的形成．应当说这些在初中数学教学中，也都是不能回避的问题．

　　总之，初中数学教学中运用脑科学研究成果，应当是大势所趋，而结合教学目标运用脑科学理论，则是理论联系实践的基本原则．

　　参考文献:

　　［1］黑田恭史，王立东．脑科学在数学教育研究中的应用［J］．数学教育学报，2011，20(1):2－4．

　　［2］李瑛华．基于脑科学的中学数学概念课教学实践［J］．基础教育课程，2015(22)．

　　［3］张维佳．基于脑科学与学习进行教学设计与实施的探索［J］．数学教育，2017(8)．

　　丁志国

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