當(dāng)神經(jīng)學(xué)遇到教育學(xué)
來源:中國校園文化建設(shè)網(wǎng) 作者:耿挺等
一位是溫文爾雅的德國老頭,他研發(fā)一項名為“膜片鉗”的技術(shù),讓科學(xué)家們第一次得以直接觀察到細(xì)胞單離子通道的電流變化,從而劃時代地將電生理學(xué)技術(shù)提高到記錄和研究單個蛋白質(zhì)的分子水平。他就是1991年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎得主、德國馬克斯-普朗克學(xué)會生物物理化學(xué)研究所所長厄溫·內(nèi)爾。 要摒棄傳統(tǒng)的輸送知識型的教育,而應(yīng)該運用探究式方法學(xué)習(xí)核心概念。千萬不能用成人的辦法來教育小孩,因為兩者的大腦發(fā)育程度并不相同。 “如今中學(xué)生一周學(xué)習(xí)的知識,超過18世紀(jì)一個普通人一輩子學(xué)習(xí)的知識!表f鈺說,“我們根本不知道教授學(xué)生的這些知識將來究竟哪些能用到,學(xué)生學(xué)習(xí)之后又是否能夠適應(yīng)未來的發(fā)展!彼岢,要摒棄傳統(tǒng)的輸送知識型的教育,而要應(yīng)用探究式方法學(xué)習(xí)核心概念,注重素質(zhì)、社會情緒能力和執(zhí)行能力的培養(yǎng),同時要按照小孩腦發(fā)育的科學(xué)規(guī)律實施教育方案。記.jpg)
一位是風(fēng)趣幽默的中國老太,她為中國開創(chuàng)了一個全新的學(xué)科——生物分子電子學(xué),2002年提倡“做中學(xué)”項目,推動科學(xué)素質(zhì)教育,并再次開創(chuàng)性地提出教育神經(jīng)學(xué)理念。她就是中國工程院院士、中國教育部原副部長、中國科協(xié)原副主席韋鈺。
2014年9月10日,中國第30個教師節(jié)之際,經(jīng)過上海市科協(xié)的精心組織,一場別開生面的“對話諾獎大師——科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)從青少年做起”論壇活動,讓兩位在各自領(lǐng)域有著非凡創(chuàng)新活力的科學(xué)家有機(jī)會聚在一起,為數(shù)百名上海中小學(xué)科技老師和即將走上教師崗位的大學(xué)生上一堂生動活潑而又引發(fā)深思的素質(zhì)課。
無論是厄溫·內(nèi)爾根據(jù)自身經(jīng)歷,講述科學(xué)家破解神經(jīng)傳遞的秘密,還是韋鈺結(jié)合研究領(lǐng)域,深究不同教育方式與人神經(jīng)生理活動的關(guān)系,最終都傳達(dá)出一個清晰而又明確的理念:興趣是最好的老師,教育也有自然科學(xué)規(guī)律的基礎(chǔ)。
要從事科學(xué)研究,需要保持一顆好奇的心。正是一個又一個讓科學(xué)家感到著迷的未解之謎,促使他們不斷探索,從而不斷推動新的研究成果出現(xiàn)。
“我首先要說一下從事生命科學(xué)研究的動機(jī)。在高中的時候,我發(fā)現(xiàn)一些電信息和神經(jīng)是有聯(lián)系的,對此十分感興趣,就開始了這一方面的研究。”在演講的開場白中,厄溫·內(nèi)爾開宗明義:要從事科學(xué)研究,需要保持一顆好奇的心。
正是一個又一個讓科學(xué)家感到著迷的未解之謎,促使他們不斷探索,從而不斷推動新的研究成果出現(xiàn)。厄溫·內(nèi)爾所研究的神經(jīng)電科學(xué)領(lǐng)域也是如此,在他之前,已經(jīng)有了一長串科學(xué)家的名字和研究成果。
意大利醫(yī)生路易吉·伽伐尼是厄溫·內(nèi)爾列舉的名單上的第一個人。1780年,伽伐尼發(fā)現(xiàn)死去青蛙的神經(jīng)遭受電擊刺激時,腿部肌肉會抽搐,這表明神經(jīng)元、肌肉與電流變化相關(guān),他也成為第一批涉足生物電領(lǐng)域研究的人物之一。
接下來是西班牙神經(jīng)學(xué)家拉蒙·卡哈爾。他是現(xiàn)代神經(jīng)組織學(xué)的奠基人之一,提出神經(jīng)細(xì)胞是神經(jīng)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)單位,而每個神經(jīng)細(xì)胞都是獨立的,通過軸突末端以不同的形態(tài)與其他神經(jīng)細(xì)胞拉觸?ü栮U明了神經(jīng)細(xì)胞間的真正關(guān)系,對神經(jīng)元學(xué)說的確立有重要貢獻(xiàn),因此在1906年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。
1902年,生物電自從1868年被記錄之后,有了一個突破性的理論——德國科學(xué)家朱利烏斯·伯恩斯坦提出了膜電位理論。而英國生理學(xué)家阿蘭·霍奇金和安德魯·赫胥黎在1952年發(fā)現(xiàn)神經(jīng)運動電位是一種沿神經(jīng)纖維方向擴(kuò)展的電波,由鈉離子鉀離子通道依次開啟而形成。他們認(rèn)為,神經(jīng)動作電位是神經(jīng)細(xì)胞膜滲透性變化的結(jié)果,但神經(jīng)細(xì)胞膜滲透性變化的機(jī)理又是什么呢?
這一問題就輪到厄溫·內(nèi)爾來解答了。1976年,他和博特·薩克曼通過創(chuàng)新的“膜片鉗”技術(shù),發(fā)現(xiàn)當(dāng)離子通過細(xì)胞膜的時候,產(chǎn)生十分微弱的電流,從而證明了離子通道的存在性和功能。這一跨越細(xì)胞膜的通道,其實就是一個蛋白質(zhì)。當(dāng)通道關(guān)閉時,帶電離子不能通過,沒有電流;當(dāng)通道打開后,帶電離子依次通過,形成了電流。
“膜片鉗”技術(shù)讓科學(xué)家有了研究離子通道的工具,而這一研究帶來的發(fā)現(xiàn)令人驚奇。厄溫·內(nèi)爾說,研究人員發(fā)現(xiàn),離子通道在眾多不同類型的細(xì)胞中有多種作用,例如:在神經(jīng)細(xì)胞中,離子通道與動作電位、突觸傳遞有關(guān);在淋巴細(xì)胞中,離子通道與調(diào)節(jié)鈣離子信號有關(guān);在植物性細(xì)胞中,離子通道與調(diào)節(jié)氣孔的開啟有關(guān)。同時,離子通道已經(jīng)成為藥理學(xué)發(fā)展的目標(biāo),離子通道的缺陷將導(dǎo)致心律不齊、肌肉強(qiáng)直、癲癇、糖尿病等疾病。
在厄溫·內(nèi)爾發(fā)現(xiàn)離子通道30年后,另一項有關(guān)離子通道的研究成果轟動一時:一些從前未知的通道被發(fā)現(xiàn)與哺乳動物的瞬時感受相關(guān)。比如,人體能感受到冷與熱,就是由皮膚神經(jīng)末端特殊的一群離子通道控制的,每一個通道對應(yīng)一段相對狹小的溫度變化區(qū)間。這些通道會根據(jù)外界溫度的高度調(diào)節(jié)開關(guān),也會根據(jù)觸碰到的是辣椒還是薄荷來決定是否開啟。
對神經(jīng)科學(xué)和離子通道的研究遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束,還會有更多對此好奇的人投身其中。
笛卡爾曾說過,理性的靈魂與軀體可以完全分開。而這一句話包含的理念已經(jīng)統(tǒng)治了全球教育界數(shù)百年:教育者認(rèn)為,思想教育可以繞開人們的大腦,進(jìn)行灌輸。但隨著科學(xué)界對大腦奧秘的逐步深入探究,這一觀點正在被顛覆。
日本的一項研究顯示,專業(yè)棋手的楔前葉和尾核構(gòu)成的回路能完成一種自動的、復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù),包括對棋譜的感知和下一步棋移動的決定。換句話說,專業(yè)棋手使用了業(yè)余棋手沒有動用的大腦部分和功能。這表明,經(jīng)過訓(xùn)練,專業(yè)棋手是依據(jù)棋譜憑借直覺快速落子,只有在關(guān)鍵幾步會動員大腦其他部分進(jìn)行思考!斑@就是所謂內(nèi)行看門道、外行看熱鬧!表f鈺說,“教育如同接受下棋培訓(xùn):我們碰到了好老師,下棋水平就是國際水平;如果碰到的不是好老師,沒有熟悉棋譜,那你以后就是輸光光的了。所以,要給孩子灌輸正確的棋譜,讓他做到腦中有數(shù)。這樣一來,他一看到就知道什么方法是對的,然后集中力量去創(chuàng)新!
1996年,意大利科學(xué)家正在測量猴子吃東西時的神經(jīng)放電反應(yīng),恰好有一位助教在實驗室里吃了猴子的食物,結(jié)果發(fā)現(xiàn)猴子不吃食時也會有吃食時的神經(jīng)放電反應(yīng)!斑@是一個了不起的發(fā)現(xiàn),它證明了鏡像神經(jīng)元的存在。”韋鈺指出,這表明,人們對他人的情緒,也會有相同的感受,因此言傳身教有了科學(xué)實驗的依據(jù),“思想教育、認(rèn)知教育,不是說找一個輔導(dǎo)員訓(xùn)兩句話就能實現(xiàn)的!
韋鈺大聲疾呼:千萬不能用成人的辦法來教育小孩,因為兩者的大腦發(fā)育程度并不相同。“我希望大家能知道,越是難的地方腦子越是會發(fā)展成熟。英國的教育規(guī)劃把人分成不同的時期,0至4歲非常非常的重要,還有一個很重要的是12至18歲的青春期。不同階段有不同的教育重點和不同的學(xué)習(xí)方法。比如,5歲之前背《三字經(jīng)》那就是白費力氣!
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