根據(jù)發(fā)表在《科學進展》雜志上的一項新研究，教育工作者長期以來使用的傳統(tǒng)測試和評分可能比大腦掃描更準確地衡量學習。這篇論文由來自七所大學的一組研究人員撰寫并由喬治城神經(jīng)科學家領(lǐng)導，它不僅可以顛覆教育工作者制作課程的方式，還可以揭示人類思維中的一個隱藏環(huán)節(jié)。
“長期以來，心理學家和哲學家一直在爭論空間思維，如物體的心理圖像，是否真的隱藏在看似口頭的思維之下，”該研究的資深作者兼喬治城藝術(shù)學院教務長杰出副教授亞當格林解釋道。心理學系的科學。“如果這是真的，那么教學生提高他們的空間思維能力應該會提高他們的口頭推理能力。”
研究人員研究了弗吉尼亞州公立高中提供的“空間豐富”科學課程，該課程強調(diào)空間思維技能，例如繪制地圖和規(guī)劃如何重新配置??城市以減少能源消耗。磁共振成像 (MRI) 掃描顯示學生在學習課程課程時大腦的變化，并將這些變化與傳統(tǒng)測量學習的方式(例如考試成績的變化)進行比較。
大腦的變化是更好的學習預測指標，尤其是一種被稱為“遠遷移”的學習，這種學習是如此深入，以至于它可以幫助學生成功完成他們甚至沒有被教導完成的任務。遠遷移對于教育者來說是一種圣杯，而眾所周知，傳統(tǒng)測試很難捕捉到這一點。
在腦海中制作模型
該團隊的研究結(jié)果支持心理模型理論(MMT)，該理論假設(shè)當人類理解口語或書面語言時，大腦會“空間化”這些信息，這依賴于大腦中最初進化的系統(tǒng)來幫助我們的靈長類動物祖先靈活地駕馭復雜的環(huán)境。
當研究人員測試口頭推理時，關(guān)于句子中的單詞而不是地圖上的物體，他們發(fā)現(xiàn)參加強調(diào)空間思維課程的學生有顯著的進步。更重要的是，學生的空間思維能力越好，他們的語言推理能力就越強。
“這些研究結(jié)果表明，心理模型可能是現(xiàn)實世界教育中遠距離轉(zhuǎn)移的重要基礎(chǔ)，從課堂上學習技能并更廣泛地應用它們，”主要作者和心理學博士說。學生羅伯特科爾特斯(C'18，G'23)。“這項研究不僅讓我們了解教育如何改變我們的大腦，而且還揭示了對思維本質(zhì)的關(guān)鍵見解。”
“語言推理是人類進化產(chǎn)生的最強大的工具之一，”科爾特斯認為。“將神經(jīng)科學和教育相結(jié)合，以更好地了解人類大腦如何學習推理，這令人難以置信。希望我們可以利用這些發(fā)現(xiàn)更廣泛地改進人類推理。”
研究小組展示了大腦中 MMT 的新證據(jù)，發(fā)現(xiàn)語言推理的改進可以最好地通過學生大腦空間處理中心的變化來預測 - 特別是在后頂葉皮層。
為顱骨創(chuàng)建課程
雖然關(guān)于心智模型的爭論由來已久，但現(xiàn)代教育領(lǐng)域最熱門的爭論之一是神經(jīng)科學能否改善學校的教學和學習。盡管在理論上很有希望，但將神經(jīng)科學與教育相結(jié)合的努力在現(xiàn)實世界中已被證明具有挑戰(zhàn)性。主要障礙之一是 MRI 掃描等神經(jīng)科學工具既昂貴又耗時，因此不太可能在大規(guī)模的教育政策和實踐中得到應用。
“我們無法掃描每個孩子的大腦，即使有可能，這樣做也是一個非常糟糕的主意，”格林說，他也是神經(jīng)科學跨學科項目的教員。
長期以來，批評者一直擔心神經(jīng)科學提供的數(shù)據(jù)是否真的可以告訴教育工作者他們使用傳統(tǒng)紙筆或基于計算機的測試無法找到的任何東西。
研究小組的新發(fā)現(xiàn)指出了一種將神經(jīng)科學與教育相結(jié)合的新方法，有助于克服這些挑戰(zhàn)。該研究沒有關(guān)注每個學生的大腦，而是關(guān)注學生所學的課程。結(jié)果表明，大腦成像可以檢測到在現(xiàn)實世界課堂中學習特定課程所帶來的變化，并且這些大腦變化可用于比較不同的課程。
“課程開發(fā)可以而且確實發(fā)生在神經(jīng)科學可以實際適應的小規(guī)模，”格林說。“因此，如果我們可以利用神經(jīng)影像學工具來幫助確定最可轉(zhuǎn)移學習的教學方式，那么這些課程可以被教師和學校系統(tǒng)廣泛采用。課程可以擴大規(guī)模，但神經(jīng)影像學不必。”
與參加其他高級科學課程的學生相比，參加空間豐富課程的學生表現(xiàn)出更強勁的大腦變化。這些變化似乎表明大腦可以以高度靈活的方式應用空間能力的深度學習，而傳統(tǒng)的特定技能測試可能無法完全捕捉到這些能力。特別是，該研究發(fā)現(xiàn)大腦變化可以比傳統(tǒng)測試更好地預測學習，這提供了強有力的證據(jù)，表明神經(jīng)科學提供的內(nèi)部觀點可以為教育工作者提供他們長期以來尋求但傳統(tǒng)學習評估經(jīng)常錯過的遠遷移學習的見解。
根據(jù)科爾特斯的說法，“這項研究是我們部門通過科學將‘神經(jīng)元與社區(qū)’聯(lián)系起來的使命的一個很好的例子。我們希望利用這些數(shù)據(jù)來說服政策制定者增加獲得這種空間豐富教育的機會。”