當神經(jīng)學遇到教育學
來源：中國校園文化建設網(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，讓科學家們第一次得以直接觀察到細胞單離子通道的電流變化，從而劃時代地將電生理學技術提高到記錄和研究單個蛋白質的分子水平。他就是1991年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎得主、德國馬克斯-普朗克學會生物物理化學研究所所長厄溫·內爾。 要摒棄傳統(tǒng)的輸送知識型的教育，而應該運用探究式方法學習核心概念。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。 “如今中學生一周學習的知識，超過18世紀一個普通人一輩子學習的知識�！表f鈺說，“我們根本不知道教授學生的這些知識將來究竟哪些能用到，學生學習之后又是否能夠適應未來的發(fā)展�！彼岢觯饤墏鹘y(tǒng)的輸送知識型的教育，而要應用探究式方法學習核心概念，注重素質、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)育的科學規(guī)律實施教育方案。
一位是風趣幽默的中國老太，她為中國開創(chuàng)了一個全新的學科——生物分子電子學，2002年提倡“做中學”項目，推動科學素質教育，并再次開創(chuàng)性地提出教育神經(jīng)學理念。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，讓兩位在各自領域有著非凡創(chuàng)新活力的科學家有機會聚在一起，為數(shù)百名上海中小學科技老師和即將走上教師崗位的大學生上一堂生動活潑而又引發(fā)深思的素質課。
無論是厄溫·內爾根據(jù)自身經(jīng)歷，講述科學家破解神經(jīng)傳遞的秘密，還是韋鈺結合研究領域，深究不同教育方式與人神經(jīng)生理活動的關系，最終都傳達出一個清晰而又明確的理念：興趣是最好的老師，教育也有自然科學規(guī)律的基礎。
要從事科學研究，需要保持一顆好奇的心。正是一個又一個讓科學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研究的動機。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·內爾開宗明義：要從事科學研究，需要保持一顆好奇的心。
正是一個又一個讓科學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·內爾所研究的神經(jīng)電科學領域也是如此，在他之前，已經(jīng)有了一長串科學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，他也成為第一批涉足生物電領域研究的人物之一。
接下來是西班牙神經(jīng)學家拉蒙·卡哈爾。他是現(xiàn)代神經(jīng)組織學的奠基人之一，提出神經(jīng)細胞是神經(jīng)系統(tǒng)基本結構單位，而每個神經(jīng)細胞都是獨立的，通過軸突末端以不同的形態(tài)與其他神經(jīng)細胞拉觸�？ü栮U明了神經(jīng)細胞間的真正關系，對神經(jīng)元學說的確立有重要貢獻，因此在1906年獲得諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。
1902年，生物電自從1868年被記錄之后，有了一個突破性的理論——德國科學家朱利烏斯·伯恩斯坦提出了膜電位理論。而英國生理學家阿蘭·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)纖維方向擴展的電波，由鈉離子鉀離子通道依次開啟而形成。他們認為，神經(jīng)動作電位是神經(jīng)細胞膜滲透性變化的結果，但神經(jīng)細胞膜滲透性變化的機理又是什么呢？
這一問題就輪到厄溫·內爾來解答了。1976年，他和博特·薩克曼通過創(chuàng)新的“膜片鉗”技術，發(fā)現(xiàn)當離子通過細胞膜的時候，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。這一跨越細胞膜的通道，其實就是一個蛋白質。當通道關閉時，帶電離子不能通過，沒有電流；當通道打開后，帶電離子依次通過，形成了電流。
“膜片鉗”技術讓科學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·內爾說，研究人員發(fā)現(xiàn)，離子通道在眾多不同類型的細胞中有多種作用，例如：在神經(jīng)細胞中，離子通道與動作電位、突觸傳遞有關；在淋巴細胞中，離子通道與調節(jié)鈣離子信號有關；在植物性細胞中，離子通道與調節(jié)氣孔的開啟有關。同時，離子通道已經(jīng)成為藥理學發(fā)展的目標，離子通道的缺陷將導致心律不齊、肌肉強直、癲癇、糖尿病等疾病。
在厄溫·內爾發(fā)現(xiàn)離子通道30年后，另一項有關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。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)外界溫度的高度調節(jié)開關，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)科學和離子通道的研究遠遠沒有結束，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：教育者認為，思想教育可以繞開人們的大腦，進行灌輸。但隨著科學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成的回路能完成一種自動的、復雜的認知任務，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)過訓練，專業(yè)棋手是依據(jù)棋譜憑借直覺快速落子，只有在關鍵幾步會動員大腦其他部分進行思考�！斑@就是所謂內行看門道、外行看熱鬧�！表f鈺說，“教育如同接受下棋培訓：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，意大利科學家正在測量猴子吃東西時的神經(jīng)放電反應，恰好有一位助教在實驗室里吃了猴子的食物，結果發(fā)現(xiàn)猴子不吃食時也會有吃食時的神經(jīng)放電反應�！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�！表f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實驗的依據(jù)，“思想教育、認知教育，不是說找一個輔導員訓兩句話就能實現(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�！拔蚁Ｍ蠹夷苤�，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習方法。比如，5歲之前背《三字經(jīng)》那就是白費力氣。”
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