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1 研 究 筆 記 教 育 實 踐 與 研 究 第 22 卷 第 1 期, ,2009 年 6 月 腦 科 學 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 王 建 雅 陳 學 志 教 育 的 核 心 在 培 養 健 全 的 大 腦 近 代 大 腦 科 學 研 究 的 進 展, 或 能 從 神 經 生 理 的 觀 點, 啟 發 教 師 規 劃 有 效 的 教 學 策 略, 引 導 兒 童 學 習 因 此, 本 文 從 腦 科 學 的 微 觀 角 度 到 宏 觀 層 次 介 紹 大 腦 學 習 的 生 理 機 制, 整 合 大 腦 的 發 展 特 性 說 明 對 教 育 的 啟 示 及 應 用 的 限 制, 藉 由 腦 科 學 在 心 智 學 習 及 教 學 課 程 上 的 發 現, 提 出 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 (Brain-Based Curriculum and Teaching, BBCT) 構 念, 作 為 教 師 檢 視 引 導 教 學 的 方 向, 以 及 未 來 研 究 者 延 伸 課 程 模 式 發 展 評 量 指 標 的 基 石 關 鍵 詞 : 腦 與 教 育 與 腦 相 容 的 課 程 課 程 與 教 學 認 知 王 建 雅 : 臺 灣 師 範 大 學 教 育 心 理 與 輔 導 學 系 博 士 候 選 人 emilykart@yahoo.com.tw 陳 學 志 : 臺 灣 師 範 大 學 教 育 心 理 與 輔 導 學 系 教 授

2 Research Note Journal of Educational Practice and Research Vol. 22, No. 1, , Jun Brain-Based Curriculum and Teaching Chien-Ya Wang & Hsueh-Chih Chen The core of the education is to develop a sound brain. Recent studies of brain science may inspire teachers to guide children with effective strategies through a neurophysiology perspective. Therefore, this article which introduces brain science from micro to macro level illustrates physiological mechanism of brain learning, and describes the developing properties of the brain. The enlightenment of brain science on education as well as the limitation of its applications are discussed. The concept of Brain-Based Curriculum and Teaching (BBCT) was derived and proposed based on the discovery of brain science in learning process of mind. BBCT offers teachers a direction of teaching and individual survey. It also offers future scholars a curriculum model or an index of evaluation to be extended further. Keywords: brain and education, brain-compatible curriculum, curriculum and teaching, cognition Chien-Ya Wang: Doctoral Candidate, Department of Educational Psychology and Counseling, National Taiwan Normal University Hsueh-Chih Chen: Professor, Department of Educational Psychology and Counseling, National Taiwan Normal University

3 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 腦 科 學 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 王 建 雅 陳 學 志 壹 前 言 教 育 的 目 的 在 培 養 健 全 的 人, 更 精 確 的 說, 是 發 展 健 全 的 大 腦 舉 凡 教 育 心 理 的 核 心 議 題 : 學 習 記 憶 思 考 情 感 社 會 創 造 力 等 能 力, 無 不 依 賴 大 腦 的 協 調 與 控 制, 然 直 至 過 去 十 多 年, 我 們 的 科 技 才 有 能 力 打 開 心 智 的 黑 箱, 從 神 經 生 理 的 基 礎 解 釋 學 習 的 歷 程, 經 由 MRI( 核 磁 共 振 顯 影 ) PET( 正 子 斷 層 掃 瞄 ) fmri ( 功 能 性 核 磁 共 振 顯 影 ) EEG( 腦 電 波 圖 ) MEG( 腦 磁 波 圖 ) TMS( 穿 顱 腦 磁 激 術 ) 等 技 術, 窺 見 大 腦 學 習 解 決 任 務 的 歷 程 變 化 這 些 新 發 現 敦 促 世 界 各 國 積 極 開 拓 這 塊 神 秘 而 充 滿 潛 能 的 學 門, 紛 紛 建 立 跨 領 域 的 研 究 組 織, 具 體 作 為 包 括 : 美 國 布 希 總 統 於 1990 年 宣 佈 20 世 紀 的 最 後 十 年 為 大 腦 的 十 年 (Decade of the Brain), 並 由 國 家 科 學 基 金 會 資 助 以 腦 研 究 為 基 礎 的 學 習 研 究 ( 林 沛 穎 林 昱 成,2007); 歐 洲 共 同 體 通 過 EC 歐 洲 腦 十 年 計 畫 ; 新 加 坡 政 府 於 2002 年 宣 布 採 納 認 知 神 經 科 學 研 究 成 果, 作 為 規 劃 教 育 政 策 的 參 考 ; 日 本 於 1996 年 起 提 出 腦 科 學 時 代 發 展 計 畫, 文 部 省 建 議 將 認 知 神 經 科 學 之 研 究 成 果 應 用 於 兒 童 及 青 少 年 ( 陳 雅 玲,2007) 這 股 潮 流 加 深 我 們 對 心 智 起 源 的 認 識, 激 發 對 現 存 教 育 觀 點 的 省 思 過 去, 課 程 的 設 計 經 常 參 酌 哲 學 社 會 學 心 理 學 與 教 師 個 人 經 驗, 課 程 從 教 師 中 心 走 向 兒 童 中 心 分 科 教 學 走 向 統 整 教 學, 新 課 程 理 念 似 乎 改 進 傳 統 教 學 部 分 的 缺 失, 理 念 背 後 的 科 學 證 據 卻 相 對 薄 弱,Gruhn 和 Rauscher(2007) 認 為 以 腦 為 基 礎 的 教 育 (brain-based education), 不 僅 協 助 教 育 者 從 客 觀 角 度 探 討 問 題 解 釋 以 經 驗 為 基 礎 的 教 學 常 識, 也 能 防 止 教 育 者 發 展 出 負 向 的 教 學 態 度, 促 使 教 師 採 取 更 有 效 的 教 學 符 合 大 腦 學 習 Ansari 和 Coch(2006) 認 為 教 師 的 品 質 是 教 育 成 功 的 關 鍵, 但 教 師 對 於 大 腦 如 何

4 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 運 作? 外 部 環 境 如 何 與 腦 互 動? 對 大 腦 造 成 何 種 影 響? 仍 停 留 在 猜 測 未 解 的 狀 態, 如 何 協 助 教 師 從 大 腦 科 學 的 研 究 中 獲 益 跨 越 知 識 領 域 的 藩 籬, 實 為 教 育 發 展 的 趨 勢 因 此, 本 文 將 從 腦 科 學 (brain science) 的 微 觀 角 度 到 宏 觀 層 次 說 明 大 腦 學 習 的 生 理 機 制 以 及 大 腦 運 作 下 的 心 智 表 現, 次 而 綜 整 腦 科 學 知 識 對 課 程 教 學 之 啟 發, 最 後 藉 由 腦 科 學 在 心 智 學 習 上 的 發 現, 提 出 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 (Brain-Based Curriculum and Teaching, BBCT) 構 念, 作 為 教 師 檢 視 引 導 教 學 的 方 法, 以 及 未 來 研 究 者 延 伸 課 程 模 式 發 展 評 量 指 標 的 基 礎 貳 大 腦 學 習 的 微 觀 角 度 - 神 經 細 胞 的 基 本 運 作 當 學 生 在 課 堂 聆 聽 教 師 教 學 時, 神 經 系 統 正 歷 經 一 連 串 廣 泛 而 複 雜 的 歷 程 : 感 覺 神 經 元 (sensory neuron) 將 教 師 的 話 語 文 字 的 訊 息 傳 入 大 腦, 中 介 神 經 元 (interneuron) 協 調 運 動 神 經 元 的 輸 出 控 制 姿 勢 調 整 與 眼 睛 移 動, 並 對 運 動 神 經 元 (motor neuron) 下 達 拿 筆 記 下 重 點 的 指 令, 神 經 系 統 同 時 監 測 體 內 與 外 在 環 境 系 統, 掌 握 自 主 與 非 自 主 反 應, 循 此 觀 點, 學 習 是 大 腦 一 連 串 神 經 活 動 的 歷 程, 而 神 經 傳 導 是 一 連 串 心 智 活 動 的 根 源 一 神 經 組 織 的 組 成 與 特 性 神 經 組 織 由 神 經 膠 細 胞 (neuroglia) 和 神 經 細 胞 (neurons, 或 稱 神 經 元 ) 組 成 : 神 經 膠 細 胞 佔 大 腦 細 胞 的 90%, 是 保 護 與 支 撐 神 經 元 的 重 要 系 統 ; 負 責 訊 息 傳 遞 與 資 訊 回 應 的 神 經 元 約 佔 10%, 包 含 三 個 典 型 的 結 構 : 細 胞 體 (soma) 樹 突 (dendrites) 與 軸 突 (axon) 細 胞 體 負 責 提 供 能 源, 組 成 大 腦 灰 質 ; 樹 突 則 接 收 來 自 其 他 神 經 元 的 訊 息, 再 由 軸 突 將 訊 息 傳 給 另 一 個 神 經 元 ( 圖 1), 包 覆 髓 鞘 的 軸 突 組 成 了 大 腦 白 質, 連 結 功 能 模 組 間 的 正 常 運 作 大 腦 透 過 驚 人 的 網 路 聯 繫, 造 就 我 們 外 顯 的 行 為

5 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 圖 1 神 經 元 暨 神 經 傳 導 圖 圖 片 來 源 : 幼 兒 教 育 概 論 ( 頁 6-16), 王 建 雅,2008, 台 北 : 群 英 二 學 習 的 根 源 - 神 經 衝 動 的 傳 遞 與 長 期 增 益 效 益 然 而 個 體 認 知 功 能 與 學 習 如 何 產 生? 訊 息 係 透 過 神 經 元 的 電 位 與 化 學 兩 種 型 態 傳 導, 當 外 在 的 刺 激 量 達 到 閾 值, 分 佈 軸 突 內 外 的 離 子 會 產 生 短 暫 的 電 位 逆 轉, 稱 為 動 作 電 位 (action potential), 將 訊 息 傳 到 軸 突 末 端 小 結 - 終 扣 (terminal buttons), 促 使 末 端 囊 泡 釋 放 神 經 傳 導 物 (neurotransmitters), 再 以 擴 散 的 方 式 穿 越 突 觸 細 胞 間 的 裂 隙, 與 突 觸 後 細 胞 的 感 受 體 結 合, 產 生 興 奮 或 抑 制 的 電 位 差, 延 續 訊 息 傳 遞 突 觸 傳 遞 訊 息 的 歷 程 代 表 神 經 元 相 互 聯 結 的 路 徑, 亦 是 記 憶 和 學 習 的 生 物 性 基 礎, 此 觀 點 已 由 諾 貝 爾 生 醫 獎 得 主 Eric R. Kandel 的 記 憶 存 在 神 經 間 突 觸 的 功 能 性 形 變 假 說 獲 得 驗 證, 藉 由 海 蝸 牛 的 縮 鰓 反 射,Kandel 觀 察 到 不 同 的 學 習 刺 激 會 產 生 長 短 不 同 的 增 強 現 象, 微 弱 的 刺 激 形 成 數 分 鐘 至 數 小 時 的 短 暫 記 憶, 短 期 記 憶 儲 存 在 突 觸 的 形 變 上 ; 強 烈 而 長 時 間 的 刺 激, 則 依 賴 蛋 白 質 的 合 成, 固 化 突 觸 連 結 及 提 升 傳 遞 效 率, 形 成 長 期 記 憶 (Kandel, 2001/2001) 對 教 育 者 而 言, 長 期 記 憶 的 保 留 係 反 應 學 習 的 成 果, 但 與 某 些 教 育 觀 點 相 佐 之 處 在 於 腦 科 學 證 實 記 憶 不 是 被 動 的 儲 存 系 統 當 個 體 接 受 外 界 環 境 刺 激, 大 腦 會 不 斷 改 變 重 組 神 經 元 間 的 網 路 系 統, 持 續 的 學 習 促 發 神 經 網 絡 加 強 聯 繫, 停 止 學 習 則 減 弱

6 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 神 經 聯 繫 甚 至 消 失 (Kandel, Schwartz, & Jessel, 2000;Tulving & Craik, 2000), 連 續 的 神 經 活 動 促 成 連 結 通 路 的 敏 感 化, 使 突 觸 電 位 更 容 易 達 到 閾 值 (Matinez & Derrick, 1996), 此 現 象 稱 為 長 期 增 益 效 益 (Long-Term Potentiation, LTP) 換 言 之, 記 憶 的 關 鍵 在 於 神 經 元 間 能 否 產 生 有 效 聯 繫, 有 效 聯 繫 又 與 重 複 的 次 數 相 關 突 觸 功 能 雖 佐 證 記 憶 的 生 理 基 礎, 學 習 的 產 生 卻 有 賴 更 多 組 織 的 連 結, 以 下 進 一 步 探 討 腦 結 構 與 心 智 運 作 的 關 係 三 大 腦 學 習 的 宏 觀 層 次 - 大 腦 皮 質 區 分 與 心 智 運 作 的 關 係 歷 經 百 萬 年 的 演 化, 人 類 發 展 出 包 裹 在 大 腦 外 側 厚 約 2-4 毫 米 的 皮 狀 結 構 - 大 腦 皮 質, 解 剖 學 上 將 皮 質 對 應 的 頭 蓋 骨 位 置 分 成 四 區 : 額 葉 顳 葉 頂 葉 枕 葉, 此 四 區 的 功 能 不 僅 與 心 智 運 作 有 相 當 密 切 的 關 聯, 確 認 學 習 歷 程 中 大 腦 運 作 與 功 能 間 的 聯 繫, 亦 有 助 教 育 者 在 腦 科 學 的 基 礎 上 發 展 出 高 效 率 的 教 學 方 法 ( 香 港 中 文 大 學, 2006): 1. 額 葉 (frontal lobe): 額 葉 是 最 大 的 皮 質, 佔 皮 質 29% 的 面 積 (Goldbrtg, 2001/2004), 在 這 最 具 人 性 的 腦 葉, 統 理 以 下 的 心 智 運 作 : (1) 執 行 功 能 : 額 葉 有 如 大 腦 中 的 執 行 長, 負 起 目 標 辨 認 行 為 監 控 計 畫 組 織 並 朝 目 標 邁 進 的 作 用 (2) 注 意 力 功 能 : 額 葉 在 注 意 力 的 分 配 與 監 控 上 扮 演 要 角, 例 如 : 研 究 發 現 過 動 症 男 童 比 起 沒 有 過 動 症 男 童 的 前 額 葉 來 得 小 ( 賴 文 崧,2007) (3) 控 制 作 用 : 額 葉 能 抑 制 與 當 前 任 務 不 相 符 的 干 擾 性 信 息 輸 入 反 應 輸 出 ( 羅 勁 仁 木 和 久 丁 之 光 羅 躍 嘉,2003), 例 如 : 眼 眶 皮 質 (orbitofrontal) 受 損 的 病 人 無 法 壓 抑 自 我 的 衝 動, 也 無 法 預 估 行 為 的 後 果 這 點 解 釋 為 什 麼 額 葉 成 熟 的 成 人, 會 比 兒 童 青 少 年 會 有 更 好 的 意 志 力 與 控 制 力, 研 究 也 指 出, 額 葉 與 妥 瑞 氏 症 強 迫 症 精 神 疾 病 可 能 有 關 (Goldbrtg, 2001/2004) (4) 語 言 功 能 : 法 國 Paul Borca 醫 生 發 現 額 葉 左 側 近 運 動 皮 質 區 的 損 傷, 會 導 致 表 達 性 失 語 症 (Kalat, 1998), 儘 管 病 人 的 語 言 理 解 沒 問 題, 卻 無 法 產 生 合 乎 文 法 的 語 句, 只 能 以 簡 短 緩 慢 間 斷 電 報 式 的 話 語 表 達 思 想 2. 顳 葉 (temporal lobe): 負 責 處 理 聽 覺 訊 息 語 言 能 力 和 部 分 的 視 覺 能 力 ( 如 臉 孔 再 認 ), 例 如 : 威 尼 克 區 (Wernicke s area) 受 損 的 病 人, 能 表 達 出 流 暢 卻 缺 乏 邏 輯 的 語 言, 對 語 文 的 理 解 亦 有 困 難

7 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 顳 葉 功 能 或 結 構 的 異 常, 可 能 與 自 閉 症 相 關,Jones 和 Kervin(1990) 藉 由 電 腦 斷 層 掃 瞄 發 現 亞 斯 伯 格 症 的 患 者 左 顳 葉 異 常,White 和 Rosenbloom(1992) 也 觀 察 到 兩 歲 半 的 自 閉 症 男 童 有 左 顳 葉 缺 損 的 現 象 香 港 大 學 醫 學 院 透 過 逐 像 素 形 態 分 析 法 (Voxel-Based Morphometry, VBM) 比 對 自 閉 症 兒 童 與 健 康 兒 童, 發 現 自 閉 症 兒 童 的 額 葉 皮 質 紋 狀 體 區 (fronto-striatal) 和 頂 葉 腹 面 和 上 側 顳 葉 回 (ventral and superior temporal gyrus) 出 現 局 部 灰 質 減 少 區 域 聯 繫 較 弱 的 狀 態 右 梭 狀 回 (right fusiform gyrus) 有 灰 質 變 異 的 情 形, 影 響 臉 孔 辨 認 表 情 理 解 及 社 交 行 為 能 力 ( 香 港 自 閉 症 聯 盟,2005) 不 過, 究 竟 是 自 閉 症 行 為 引 起 腦 部 活 動 的 差 異? 或 為 腦 部 異 常 導 致 自 閉 症 行 為? 目 前 尚 未 釐 清 兩 者 間 的 因 果 關 係 3. 頂 葉 (parietal lobe): 處 理 各 類 感 覺 的 中 樞, 亦 與 數 學 思 考 空 間 表 徵 及 高 層 次 知 覺 有 關 從 腦 傷 病 人 的 個 案, 神 經 科 學 家 發 現 頂 葉 受 損 的 病 人 不 會 完 全 失 去 觸 覺 肌 肉 或 關 節 的 感 覺, 但 在 解 釋 運 用 觸 覺 空 間 訊 息 上 會 有 困 難, 例 如 : 盲 人 無 法 閱 讀 點 字 患 者 失 去 觸 覺 辨 識 物 體 形 狀 的 能 力 無 法 識 別 熟 知 的 道 路 和 場 所 ; 有 些 病 患 雖 然 視 力 良 好, 卻 會 有 忽 視 症 (neglect) 的 現 象, 如 : 周 邊 型 (peripheral) 閱 讀 障 礙 的 學 童 經 常 會 忽 略 半 邊 文 章 的 內 容 ; 讀 一 個 單 字, 也 只 會 看 到 半 邊 的 文 字 ( 許 瑛 珍, 2003) 4. 枕 葉 (occipital lobe): 位 於 大 腦 基 底 後 方, 負 責 視 覺 處 理, 在 四 個 腦 葉 中 的 功 用 最 為 單 純 枕 葉 主 要 由 初 級 視 覺 皮 質 (primary visual cortex) 與 視 覺 聯 合 皮 質 (visual association cortex) 構 成, 初 級 視 覺 皮 質 若 損 壞, 可 能 造 成 全 盲, 若 損 壞 的 區 位 在 視 覺 聯 合 皮 質, 而 主 要 視 覺 皮 質 未 受 損, 則 個 體 仍 能 視 物, 但 對 物 體 會 產 生 意 義 理 解 的 困 難 綜 上 述, 大 腦 額 葉 匯 總 思 考 判 斷 負 責 計 畫 執 行 預 測 後 果 及 產 生 覺 識, 使 個 體 能 自 我 控 制 與 有 目 的 行 動 ; 顳 葉 負 責 聽 覺 辨 識 和 語 文 理 解 ; 頂 葉 掌 管 空 間 感 覺 方 向 與 計 算 能 力 ; 枕 葉 則 以 視 覺 相 關 處 理 為 主 業 皮 質 分 區 的 概 念 除 有 助 於 醫 學 進 行 病 理 上 的 判 斷 提 供 特 殊 教 育 診 斷 的 指 標, 更 有 助 於 腦 科 學 專 家 釐 清 認 知 學 習 歷 程 中 大 腦 活 化 區 位 的 分 佈, 提 供 我 們 心 智 運 作 上 相 應 的 定 位

8 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 參 大 腦 的 發 展 特 性 與 學 習 一 大 腦 的 發 展 與 變 化 神 經 系 統 的 分 化 源 自 胚 胎 期 的 外 胚 層, 妊 娠 第 三 週 起, 胚 胎 在 脊 索 (notochord) 的 誘 導 下, 逐 漸 分 化 出 神 經 板 - 神 經 褶 - 神 經 溝, 最 後 形 成 神 經 管 (Kalat, 1995) 此 階 段, 神 經 元 以 每 分 鐘 25 萬 個 的 速 率 大 量 製 造, 並 在 神 經 膠 質 細 胞 的 引 導 下, 離 開 腦 室 壁 移 至 皮 質 特 定 區 位, 直 到 六 層 皮 質 全 部 占 滿, 七 到 九 個 月 左 右, 神 經 細 胞 聯 繫 路 徑 雖 不 明 確, 但 腦 的 結 構 已 大 致 底 定 (Schwartz & Begley, 2002/2003) 當 新 生 兒 來 到 世 上, 腦 部 已 產 生 與 成 人 數 量 相 當 的 神 經 元 - 一 千 億 個 (Huttenlocher, 1979; Huttenlocher & Dabholkar, 1997), 同 時 開 始 大 量 製 造 突 觸 聯 結, 形 成 複 雜 網 路, 三 歲 幼 兒 突 觸 聯 結 的 數 量 可 達 成 人 的 兩 倍 (Shore, 1997) 伴 隨 突 觸 的 新 生, 幼 兒 部 分 的 反 射 動 作 也 跟 著 消 失, 神 經 科 學 家 觀 察 到 某 些 能 力 ( 如 視 覺 ) 的 進 展 與 視 覺 皮 質 重 組 的 時 間 一 致 (Schwartz & Begley, 2002/2003), 然 兩 者 的 因 果 關 係 尚 無 法 斷 定 突 觸 形 成 的 速 率 在 皮 質 各 區 不 盡 相 同, 例 如 : 聽 覺 ( 顳 葉 ) 突 觸 在 初 生 後 三 個 月 達 到 高 峰, 視 覺 皮 質 約 在 第 十 二 個 月 達 到 高 峰, 額 葉 皮 質 則 在 二 到 三 歲 間 達 到 高 峰 (Bruer, 1999;Huttenlocher & Dabholkar, 1997) 整 合 來 說, 大 量 增 長 的 突 觸 連 結 保 留 大 腦 接 受 各 類 刺 激 的 可 能 性, 突 觸 的 修 剪 則 增 加 神 經 元 聯 繫 的 效 率 除 突 觸 迅 速 的 增 生, 神 經 元 也 歷 經 另 一 項 重 大 的 改 變 - 髓 鞘 化, 藉 由 寡 樹 突 膠 細 胞 (oligodendrocyte cell) 在 軸 突 上 包 覆 著 髓 磷 脂, 隔 絕 軸 突 間 的 交 叉 干 擾 增 進 訊 息 的 傳 遞 速 率 髓 鞘 化 在 大 腦 各 部 位 的 速 度 也 不 相 同, 感 覺 皮 質 的 髓 鞘 化 比 運 動 區 的 皮 質 早 形 成, 運 動 區 又 比 聯 結 區 早 完 成, 這 點 特 性 使 嬰 幼 兒 在 感 官 的 發 展 先 於 動 作 的 發 展 綜 上 述, 神 經 元 在 大 量 製 造 突 觸 連 結 後, 將 持 續 經 歷 反 覆 的 連 結 與 修 剪 直 至 青 春 期, 但 在 生 命 初 期 進 行 得 最 激 烈, 突 觸 相 互 競 爭, 遵 循 著 用 盡 廢 退 的 原 則 神 經 元 發 展 的 特 性, 引 發 教 育 上 三 項 重 要 的 議 題 : 關 鍵 期 可 塑 性 豐 裕 性 二 學 習 關 鍵 期 與 皮 質 可 塑 性 的 啟 示 學 習 關 鍵 期 的 觀 念, 曾 由 兩 組 諾 貝 爾 生 醫 獎 得 主 :Lorenz 以 及 Wiesel 和 Hubel (1965) 經 由 不 同 的 實 驗 獲 得 驗 證 Lorenz 在 幼 雛 的 尾 隨 反 應 研 究, 提 出 銘 印

9 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 (imprinting) 的 概 念 : 剛 孵 化 的 幼 雛, 在 出 生 後 的 關 鍵 24 小 時, 會 形 印 首 見 移 動 物 ( 通 常 是 幼 雛 的 父 母 ) 的 聲 音 動 作, 產 生 情 感 的 聯 結 (Snyder,1999), 該 研 究 也 為 遺 傳 和 環 境 孰 輕 孰 重 的 爭 論 下 了 最 好 的 注 解 : 遺 傳 的 預 設 規 劃 個 體 學 習 特 定 事 物 的 動 力, 經 驗 係 為 既 定 基 因 開 展 的 催 化 劑 ( 王 建 雅,2008) Wiesel 和 Hubel(1965) 則 將 微 電 極 插 入 幼 貓 的 視 覺 皮 質, 觀 察 三 週 大 幼 貓 視 覺 訊 息 處 理 的 方 式, 隨 後 縫 合 幼 貓 的 其 中 一 眼, 原 本 眼 睛 結 構 正 常 的 幼 貓, 竟 因 短 期 視 覺 剝 奪 導 致 相 應 視 覺 區 的 神 經 連 結 退 化, 縫 合 再 拆 線 的 眼 睛 再 也 無 法 發 揮 正 常 功 能, 此 實 驗 使 科 學 家 推 導 出 兩 項 結 論, 一 : 關 鍵 時 期 的 特 定 感 官 經 驗 是 至 關 緊 要 的, 若 未 能 把 握 學 習 的 機 會 之 窗, 將 永 遠 失 去 某 些 能 力 ; 二 : 成 熟 後 的 大 腦 皮 質 將 固 定 不 變 然 近 期 Eriksson 等 人 (1998) 卻 發 現 在 成 人 海 馬 迴 齒 迴 (dante gyrus) 的 神 經 元 有 再 生 現 象 ( 引 自 張 雅 婷,2006);Merzenich(2001) 也 觀 察 到 大 腦 地 圖 因 練 習 行 為 而 改 變, 這 不 僅 打 破 醫 界 的 百 年 教 條 : 成 人 大 腦 的 神 經 路 徑 不 變 神 經 元 死 亡 後 不 會 再 生, 更 為 成 人 教 育 終 身 學 習 提 供 神 經 生 理 的 基 礎 筆 者 認 為,Lorenz Hubel 和 Wiesel 的 關 鍵 期 研 究, 其 實 也 反 應 了 大 腦 運 作 的 部 分 彈 性 : 幼 雛 因 環 境 改 變 而 無 法 依 附 生 母, 卻 自 動 尾 隨 Lorenz; 幼 貓 無 法 收 訊 的 視 覺 皮 質 並 未 荒 廢, 轉 而 處 理 另 一 隻 眼 睛 傳 送 的 訊 息 神 經 科 學 家 發 現 某 些 特 定 的 感 官 經 驗, 如 視 覺 語 音 辨 認 的 能 力, 的 確 有 關 鍵 的 發 展 時 期, 卻 非 不 可 逆 轉 之 歷 程, 積 極 介 入 的 補 救 訓 練, 還 是 能 改 善 部 分 的 能 力, 現 今 神 經 科 學 家 較 常 運 用 敏 感 期 (sensitive periods) 一 詞, 說 明 個 體 適 應 環 境 變 化 與 學 習 新 技 能 的 彈 性 再 以 Merzenich 的 研 究 為 例, 他 以 猴 子 失 讀 症 (dyslexic) 孩 子 為 對 象, 觀 察 到 大 腦 因 應 變 動 的 環 境 改 變 既 有 的 皮 質 功 能 地 圖, 即 便 是 成 人, 依 然 具 備 某 種 程 度 的 可 塑 性 (Merzenich, Tallal, Peterson, Miller, & Jenkins, 1999), 綜 整 其 研 究 發 現 如 下 : (1) 練 習 增 加 神 經 元 的 效 率 :Merzenich 等 從 猴 子 學 習 正 確 觸 碰 轉 盤 的 實 驗 發 現, 當 猴 子 接 受 訓 練 後, 手 指 指 尖 對 應 在 大 腦 皮 質 的 面 積 變 大, 但 在 精 熟 後, 同 一 任 務 只 要 運 用 較 少 的 神 經 元 就 可 執 行, 練 習 增 進 神 經 元 反 應 的 效 率 (2) 專 注 力 提 升 皮 質 改 變 的 持 久 性 :Merzenich 觀 察 到 唯 當 猴 子 專 注 完 成 任 務 時, 大 腦 皮 質 才 會 有 長 久 的 改 變, 漫 不 經 心 或 缺 乏 動 機 的 學 習, 皮 質 只 有 暫 時 性 的 變 化, 改 變 卻 不 長 久 (3) 回 饋 加 強 傳 導 路 徑 的 固 化 : 學 習 中 的 回 饋 與 增 強 促 使 大 腦 會 分 泌 多 巴 胺, 使 個 體 感 受 獲 得 報 償 的 喜 悅, 促 成 目 標 行 為 的 神 經 迴 路 固 化, 增 強 連 結 孩 子 因 學 習 而

10 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 改 變 的 皮 質 地 圖 三 環 境 豐 裕 性 的 爭 議 神 經 元 的 用 進 廢 退 原 則 大 腦 可 塑 性 敏 感 期 的 概 念, 一 致 指 向 大 腦 成 長 與 環 境 的 關 係, 伊 利 諾 大 學 的 Greenough 比 較 豐 富 環 境 組 的 老 鼠 與 環 境 剝 奪 組 的 老 鼠, 發 現 那 些 群 居 處 於 複 雜 環 境 ( 可 玩 滾 輪 與 爬 梯 ) 的 老 鼠, 比 單 獨 養 在 籠 子 的 老 鼠, 能 更 快 速 的 在 迷 津 測 驗 中 定 位, 感 官 知 覺 的 神 經 元 也 多 出 百 分 之 二 十 五 的 突 觸 (Holloway, 2003/2003);Jacobs Schall 和 Scheibel(1993) 也 指 出, 長 期 參 與 高 難 度 活 動 的 學 生, 神 經 網 路 聯 結 多 於 未 參 與 高 難 度 活 動 的 學 生 一 時 間, 家 庭 學 校 如 何 增 進 豐 裕 性 成 為 社 會 的 焦 點, 然 給 予 更 多 的 刺 激 真 能 提 高 幼 兒 的 智 能 嗎? 目 前 研 究 僅 觀 察 到 在 過 渡 剝 奪 的 惡 劣 環 境 ( 如 教 保 品 質 不 佳 的 孤 兒 院 ) 有 損 幼 兒 情 緒 社 會 認 知 的 發 展, 卻 未 支 持 極 豐 裕 的 環 境 能 顯 著 提 高 幼 兒 的 發 展 (Blakemore & Frith, 2005/2007), 處 於 貧 乏 環 境 的 幼 兒, 相 對 上 會 比 處 在 正 常 環 境 的 幼 兒, 更 能 從 豐 富 的 刺 激 中 獲 益 教 育 者 反 需 留 意 過 多 學 習 壓 力 對 兒 童 的 負 面 影 響, 腦 科 學 研 究 指 出, 壓 力 促 使 身 體 分 泌 大 量 的 類 固 醇 賀 爾 蒙 - 可 體 松 (cortisol), 抑 制 免 疫 系 統 和 身 體 成 長, 長 期 大 量 的 可 體 松 導 致 海 馬 回 神 經 元 萎 縮 死 亡, 降 低 記 憶 力, 甚 至 無 法 辨 別 事 情 的 重 要 性 (Gazzaniga, 1988;Jacobs & Nadel, 1985), 綜 言 之, 大 腦 需 要 適 度 的 挑 戰, 卻 不 是 無 止 盡 的 填 鴨, 過 渡 豐 裕 的 課 程 學 習 與 訊 息 刺 激, 帶 來 的 不 一 定 是 學 習 效 益, 反 而 是 不 良 的 壓 力, 教 育 者 宜 在 刺 激 與 壓 力 間 取 得 平 衡 四 大 腦 發 展 特 性 對 教 學 的 啟 示 英 國 經 驗 主 義 的 代 表 - 洛 克 (Lock) 曾 提 出 人 類 的 心 智 是 一 塊 白 板 的 假 設, 這 樣 的 看 法 隱 含 兩 項 思 維 : 其 一, 學 習 的 素 材 與 環 境 是 重 要 的 ; 其 二, 假 定 人 類 被 動 的 接 受 訊 息 輸 入 ; 但 從 大 腦 神 經 科 學 來 看, 這 樣 的 觀 點 僅 部 分 正 確, 外 界 訊 息 輸 入 確 有 其 重 要 性, 但 大 腦 不 是 被 動 的 複 雜 處 理 器, 而 能 主 動 篩 選 過 濾 整 合 訊 息 不 斷 自 動 更 新 與 自 我 提 升, 綜 合 以 上 研 究, 研 究 者 提 出 以 下 幾 點 對 教 學 的 啟 示, 整 理 如 表 1: (1) 剛 出 生 的 嬰 兒 已 具 備 與 成 人 數 量 相 當 的 神 經 元, 發 展 重 點 在 形 成 與 其 他 神 經 元 交 會 的 突 觸 網 絡 ; 各 區 皮 質 成 長 速 率 不 同, 感 官 皮 質 比 組 織 思 考 皮 質 優 先 成 熟, 感 官 訓 練 應 先 於 思 考 學 習

11 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 (2) 突 觸 的 存 留 取 決 於 突 觸 被 激 活 的 頻 率 與 程 度, 因 此, 學 生 樂 於 投 入 經 常 練 習 的 學 習 總 是 被 優 先 保 留 教 學 應 從 孩 子 熟 悉 的 事 物 為 起 始, 從 微 系 統 中 的 生 活 能 力 培 養 擴 展 至 大 系 統 的 社 會 適 應 (3) 學 習 終 身 有 用 部 分 感 官 如 視 覺 語 音 辨 認 的 能 力, 雖 有 較 佳 的 教 育 時 機, 但 成 人 大 腦 仍 具 可 塑 性, 人 們 不 應 錯 失 敏 感 期 而 忽 略 提 供 學 生 學 習 的 機 會 (4) 環 境 的 刺 激 是 大 腦 成 長 的 滋 養, 人 類 終 其 一 生 都 會 隨 著 經 驗 改 變 大 腦 皮 質 地 圖, 不 斷 學 習 與 適 應 環 境 是 大 腦 的 本 質 (5) 學 習 過 程 的 增 強 與 回 饋 將 促 發 多 巴 胺 的 分 泌, 鞏 固 學 習 的 聯 結, 特 別 是 立 即 具 體 多 元 的 回 饋 表 1 大 腦 發 展 特 性 對 教 育 的 啟 示 腦 科 學 研 究 的 發 現 教 育 啟 示 與 教 學 指 引 剛 出 生 的 嬰 兒, 其 神 經 元 就 會 開 始 大 量 製 造 突 觸 聯 結, 三 歲 幼 兒 突 觸 聯 結 的 數 量 可 達 成 人 的 兩 倍 大 腦 皮 質 在 不 同 階 段 以 不 同 速 度 成 長, 感 官 ( 視 覺 聽 覺 觸 覺 等 ) 皮 質 區 的 發 展 先 於 額 葉 的 發 展 啟 示 : 學 前 幼 兒 是 人 生 學 習 的 高 峰 期 指 引 : 在 滿 足 幼 兒 基 本 需 求 上, 提 供 豐 富 但 適 量 多 元 而 適 性 的 探 索 課 程 啟 示 : 依 循 幼 兒 大 腦 發 展 的 特 性 提 供 合 宜 的 課 程 指 引 : 幼 兒 宜 從 實 體 的 感 官 的 經 驗 建 立 對 世 界 的 理 解 專 注 的 學 習 造 成 大 腦 皮 質 長 久 的 改 變 啟 示 : 課 程 設 計 應 考 量 學 生 的 動 機 與 主 動 性 指 引 : 鼓 勵 學 生 自 發 性 的 尋 找 問 題 主 動 解 決 問 題, 引 發 延 續 學 生 探 究 的 興 趣 長 期 壓 力 促 進 可 體 松 的 分 泌, 抑 制 思 考 與 記 憶 保 留 的 能 力 經 常 的 練 習, 活 化 神 經 元 間 的 通 路, 提 昇 神 經 元 連 結 的 效 率 回 饋 與 增 強 進 多 巴 胺 的 分 泌, 促 成 目 標 行 為 的 神 經 迴 路 固 化 啟 示 : 考 量 課 程 份 量 的 妥 適 性 與 學 習 環 境 的 氣 氛 指 引 : 安 排 合 理 的 教 學 進 度, 保 留 學 習 彈 性, 營 造 關 懷 降 低 焦 慮 的 氣 氛 與 正 向 的 師 生 關 係 啟 示 : 教 學 中 應 提 供 學 生 反 覆 練 習 的 機 會 指 引 : 同 一 教 材, 宜 透 過 不 同 的 教 學 策 略 ( 團 討 遊 戲 扮 演 等 ) 提 供 學 生 練 習 的 機 會 啟 示 : 教 學 中 能 積 極 的 回 應 學 生 的 需 求 與 問 題 指 引 : 教 師 在 正 向 的 學 習 氣 氛 中, 透 過 師 生 間 同 儕 間 與 自 我 的 回 饋 方 式, 協 助 學 生 澄 清 概 念

12 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 肆 腦 科 學 為 基 礎 的 教 學 與 課 程 研 究 在 過 去, 發 展 與 認 知 心 理 學 的 原 理 原 則 都 曾 成 功 的 被 應 用 在 課 室 教 學,Ansari 和 Coch(2006) 認 為 心 智 大 腦 與 教 育 (mind, brain and education, MBE) 的 研 究 也 不 該 被 忽 視 或 排 除 在 外, 而 應 在 多 重 方 法 多 種 脈 絡 下 由 不 同 層 次 的 人 員 進 行 不 同 層 次 的 分 析, 連 結 教 育 者 和 大 腦 神 經 科 學 間 的 溝 通 以 下 提 出 具 神 經 科 學 背 景 研 究 者 的 研 究, 闡 述 與 教 學 課 程 相 關 的 腦 科 學 研 究 一 腦 科 學 為 基 礎 的 教 學 研 究 腦 科 學 證 實 長 期 記 憶 建 立 於 神 經 活 動 的 重 複 刺 激, 但 如 何 學 習 才 能 保 留 更 多 的 訊 息?Caine 和 Caine(1997) 從 與 腦 相 容 的 觀 點 認 為, 教 師 應 透 過 意 義 激 發 實 作 練 習 情 緒 連 結 活 用 所 學 等 不 同 型 態 的 刺 激, 強 化 突 觸 的 敏 感 度 與 有 效 性, 這 些 觀 點 是 否 為 科 學 研 究 所 支 持? 在 McElhinney 和 Annet(1996) 的 心 理 實 驗 研 究, 曾 以 20 名 就 讀 心 理 系 的 大 一 學 生 為 對 象, 了 瞭 解 詞 彙 結 合 音 樂 的 記 憶 效 果, 結 果 發 現 音 樂 能 增 進 詞 彙 的 記 憶 Carlson(2001) 則 運 用 腦 電 圖 比 較 受 試 者 在 回 憶 具 體 名 詞 與 抽 象 名 詞 時 的 大 腦 運 作, 發 現 當 個 體 回 憶 具 體 名 詞 時, 涉 及 的 神 經 元 分 佈 較 廣 泛, 右 半 腦 的 參 與 度 比 回 憶 抽 象 名 詞 時 更 多,Carlson 認 為 右 腦 與 音 樂 的 處 理 有 關, 似 能 支 持 大 腦 研 究 的 假 定 : 若 能 將 記 憶 的 素 材 配 合 上 音 樂, 有 助 於 加 強 左 右 大 腦 的 聯 繫 另 以 香 港 中 文 大 學 (2006) 為 期 三 年 的 整 合 性 研 究 為 例, 研 究 者 結 合 教 學 實 驗 設 計 腦 電 圖 功 能 性 核 磁 共 振 顯 影 三 種 方 法, 比 較 平 調 讀 法 韻 律 誦 法 唱 詠 法 1 三 種 教 學 策 略 對 記 憶 中 文 韻 文 與 英 文 韻 文 上 的 效 能, 得 出 以 下 結 果 : (1) 相 同 素 材 而 不 同 的 教 學 方 法, 會 改 變 大 腦 激 活 的 模 式 : 例 如 採 韻 律 誦 法 的 教 學, 無 論 中 文 或 英 文, 大 腦 於 左 側 顳 中 迴 左 側 顳 上 迴 的 激 活 均 比 右 側 多 ; 採 平 調 1 1. 平 調 讀 法 : 以 平 板 無 重 讀 或 節 奏 的 方 式 唸 出 教 材 2. 韻 律 誦 法 : 有 節 奏 重 押 韻 字, 且 配 合 教 材 的 情 感 與 意 義 朗 誦 出 教 材 3. 唱 詠 法 : 配 上 音 樂 唱 出 韻 文, 重 點 在 聆 聽 後 唱 出 歌 曲

13 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 讀 法, 大 腦 在 左 側 顳 中 迴 的 激 活 多 於 右 側 顳 中 迴 的 激 活, 但 在 顳 上 回 則 無 活 化 的 現 象 (2) 相 同 教 學 方 法 對 不 同 語 言 ( 中 文 英 文 ) 激 活 的 區 域 不 盡 相 同 : 以 唱 詠 法 為 例, 左 右 腦 均 有 激 活 的 現 象, 但 與 英 文 唱 詠 相 比, 中 文 唱 詠 的 右 顳 中 迴 激 活 比 右 顳 上 迴 的 激 活 更 頻 密, 無 論 學 習 中 文 詩 與 英 文 詩, 唱 詠 法 均 為 記 憶 語 文 的 最 佳 方 法 該 研 究 結 合 教 育 實 驗 和 腦 神 經 顯 影 的 結 果, 對 以 中 文 為 母 語 英 文 為 第 二 外 國 語 的 學 習, 提 出 具 體 有 效 的 學 習 策 略 與 記 憶 方 法 : 記 憶 中 文 韻 文 的 最 佳 方 式 為 唱 詠 法, 而 英 文 初 期 採 平 調 讀 法 效 果 較 好, 等 學 童 理 解 韻 文 內 容 後, 唱 詠 法 與 韻 律 誦 法 會 更 有 效 該 研 究 也 指 出, 進 行 語 文 教 學 時, 適 當 的 教 學 方 法 與 教 材 內 容 比 教 學 時 間 的 長 短 更 重 要, 從 腦 電 圖 發 現, 香 港 學 童 在 學 習 英 語 時, 神 經 激 活 的 區 域 和 學 習 中 文 不 盡 相 同, 例 如 : 學 童 在 學 習 中 文 時, 額 葉 和 枕 葉 產 生 強 而 短 的 關 連, 學 習 英 文 則 在 額 葉 和 顳 葉 間 產 生 關 連 筆 者 認 為 這 能 澄 清 教 育 界 長 久 的 兩 項 疑 慮 : 以 英 語 為 母 語 的 教 學 模 式 是 否 適 合 套 用 在 以 英 語 為 第 二 語 言 的 學 習? 增 長 學 習 時 間 能 否 增 加 學 習 成 效? 研 究 結 果 建 議, 不 同 語 言 的 學 習 應 採 用 不 同 的 教 學 模 式 與 其 增 長 學 習 時 間 不 如 改 進 教 學 內 容 與 方 法 該 研 究 也 為 教 育 開 創 新 的 方 向 : 結 合 教 育 和 腦 科 學 的 共 同 合 作, 提 供 改 進 教 學 策 略 的 範 例 二 腦 科 學 為 基 礎 的 課 程 研 究 課 程 是 達 成 教 育 目 標 的 途 徑, 在 有 限 的 教 育 資 源 與 時 間 限 制 下, 教 師 十 分 關 切 該 安 排 哪 些 課 程, 即 便 沒 有 升 學 壓 力 的 幼 兒 教 育, 認 知 性 課 程 ( 如 : 語 文 領 域 常 識 領 域 健 康 領 域 ) 也 常 被 視 為 教 學 重 心, 音 樂 遊 戲 工 作 僅 是 調 節 身 心 放 鬆 心 情 的 非 主 流 課 程, 神 經 科 學 家 的 報 告 卻 證 實 這 些 非 主 流 課 程 的 內 涵 並 不 簡 單 從 腦 造 影 技 術 如 正 子 斷 層 掃 描 中, 腦 學 家 發 現, 音 樂 與 空 間 推 理 似 乎 擁 有 共 同 的 神 經 迴 路, 聆 聽 某 些 類 型 的 複 雜 音 樂 會 點 燃 大 腦 皮 質 的 神 經 傳 導 物, 激 發 與 空 間 相 關 群 組 的 神 經 元, 從 而 提 高 空 間 能 力 的 表 現 (Leng & Shaw, 1991),1993 年, Rauscher Shaw 和 Ky(1993) 在 自 然 期 刊 上 發 表 音 樂 和 空 間 任 務 能 力 的 研 究, 報 告 中 比 較 三 組 大 學 生, 分 別 在 聆 聽 十 分 鐘 的 莫 札 特 音 樂 ( 音 樂 組 ) 聆 聽 十 分 鐘 的 放 鬆 指 示 ( 放 鬆 組 ) 安 靜 坐 十 分 鐘 ( 寂 靜 組 ) 的 實 驗 處 理 後, 接 受 時 間 - 空 間 測 驗, 結 果 發 現 聆 聽 莫 扎 特 奏 鳴 曲 後 的 大 學 生 比 起 其 他 兩 組 的 大 學 生, 有 較 優 異 的 時 間 空 間 表 現 作 者 總 結 效 果, 約 等 於 在 史 丹 佛 比 奈 智 力 測 驗, 提 高 八 到 九 分 此 研 究 引 起 社 會 相 當 大 的 震 撼 與 學 界 的 爭 論, 同 時 被 擴 大 解 釋 成 聽 莫 札 特 奏 鳴 曲 能 提 高 智 力,

14 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 忽 略 此 效 益 僅 維 持 十 分 鐘 的 結 果 後 續 深 入 的 研 究, 釐 清 音 樂 與 大 腦 成 長 的 關 連 性 : 播 放 古 典 音 樂 不 一 定 能 改 善 學 童 的 智 能, 但 學 習 樂 器 彈 奏, 卻 能 增 進 空 間 推 理 能 力 Rauscher 和 Zupan(2000) 以 62 名 的 幼 稚 園 小 朋 友 為 對 象, 將 幼 兒 分 派 到 兩 種 情 境 : 鍵 盤 組 和 無 音 樂 組, 鍵 盤 組 以 小 組 教 學 的 方 式, 提 供 一 週 兩 次 每 次 二 十 分 鐘 的 課 程, 並 在 四 個 月 與 八 個 月 後 進 行 空 間 - 時 間 圖 像 記 憶 的 再 測, 結 果 發 現, 鍵 盤 組 幼 兒 的 空 間 - 時 間 測 驗 得 分 顯 著 高 於 無 音 樂 組, 在 圖 形 記 憶 的 表 現, 兩 組 則 無 顯 著 差 異 Hetland(2000a) 從 後 設 分 析 (meta-analysis) 回 顧 音 樂 教 學 對 空 間 能 力 的 影 響, 指 出 持 續 兩 年 且 生 動 的 音 樂 教 學 的 確 能 提 高 時 間 - 空 間 表 現, 且 幼 兒 的 改 善 效 果 比 而 兒 童 更 好, 這 可 能 與 幼 年 時 期 大 腦 結 構 性 變 化 的 觀 點 有 關 在 Hetland(2000a, 2000b) 比 較 的 典 型 研 究, 實 驗 設 計 通 常 包 含 時 間 - 空 間 測 驗 或 記 憶 測 驗 積 木 建 構 任 務 等 前 測 與 後 測, 一 組 接 受 音 樂 教 學 而 其 他 的 組 別 未 接 受 訓 練 或 接 受 其 他 類 型 的 訓 練, 音 樂 學 習 的 型 態 包 括 學 鋼 琴 或 木 琴 方 法 結 合 奧 福 (Orff) 或 高 大 宜 (Kodaly) 的 教 學 技 巧, 採 個 別 教 學 或 小 組 教 學 ( 十 人 左 右 ) 進 行, 時 間 從 十 分 鐘 到 六 十 分 鐘 為 期 六 周 到 兩 年 不 等 總 論 這 些 研 究 結 果, 音 樂 教 學 對 幼 兒 在 空 間 推 理 任 務 的 得 分, 的 確 產 生 有 效 的 改 變 Graziano Peterson 和 Shaw(1999) Gruhn 和 Rauscher(2002) Rauscher(2003) 等 研 究 亦 證 實 學 習 樂 器 提 升 時 間 空 間 推 理 測 驗 得 分, 且 比 直 接 訓 練 空 間 推 理 能 力 來 得 有 效 腦 科 學 的 研 究 也 證 明 藝 術 的 學 習 不 只 是 怡 情 養 性, 從 腦 傷 病 人 實 際 參 與 藝 術 治 療 的 活 動, 證 實 藝 術 的 刺 激 能 促 成 更 多 更 強 的 神 經 連 結 (Kolb & Whishaw, 1990;Jensen, 1998/ 2003),Gardiner Fox Knowles 和 Jeffrey(1996) 讓 一 年 級 和 二 年 級 學 童 在 接 受 七 個 月 加 強 性 的 音 樂 和 視 覺 藝 術 課 程 訓 練 後, 發 現 他 們 比 起 只 接 受 原 課 程 的 學 童, 有 更 優 異 的 數 學 成 績 然 而, 這 兩 項 課 程 是 並 行 的, 我 們 無 法 從 中 推 斷 是 音 樂 還 是 藝 術 或 兩 者 合 併 產 生 的 效 益 生 理 性 的 研 究 也 支 持 運 動 有 助 維 持 大 腦 功 能, 例 如 : 大 白 鼠 在 運 動 後, 海 馬 迴 中 的 大 腦 衍 生 神 經 營 養 因 子 (brain-derived neurotrophic factor,bdnf) 表 現 量 顯 著 增 加, 且 與 運 動 量 呈 現 正 相 關, 而 BDNF 能 活 化 其 下 游 訊 息 傳 遞 路 徑, 提 升 學 習 與 記 憶 的 能 力 ( 陳 鏏 丰,2004) 不 過, 動 物 實 驗 結 果 能 否 類 比 到 人 類 的 腦 功 能, 尚 待 釐 清 綜 合 上 述, 筆 者 認 為 這 些 結 合 腦 科 學 實 驗 的 教 學 研 究, 對 於 教 育 界 課 程 安 排 的 取

15 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 捨 有 相 當 重 要 的 意 義, 一 般 教 師 會 直 覺 認 為 課 程 時 數 增 加 越 多, 學 生 的 學 習 效 果 應 該 會 越 好,Rauscher 等 人 (1993) 的 研 究, 卻 指 出 大 腦 神 經 網 絡 的 聯 結 並 非 各 自 獨 立, 音 樂 欣 賞 和 抽 象 推 理 間 在 神 經 系 統 間 有 類 似 的 激 發 機 制, 而 學 科 間 也 隱 含 相 似 的 學 習 本 質, 例 如 : 音 樂 本 身 就 是 一 種 語 言 的 表 達, 音 樂 節 拍 的 長 短 ( 全 音 符 二 音 音 符 四 分 音 符 等 ) 與 數 學 分 數 原 理 相 同 中 文 大 學 的 語 文 教 學 研 究, 則 證 實 教 學 時 間 的 長 短 不 是 學 習 成 功 的 保 證, 而 應 考 量 教 學 方 法 與 教 材 內 容 間 的 適 配 性, 當 我 們 提 出 某 項 教 學 策 略 對 教 學 有 效 時, 其 實 是 相 當 籠 統 的 概 念 與 說 法, 透 過 腦 科 學 與 教 育 的 研 究 結 合, 未 來 研 究 可 朝 向 澄 清 何 種 教 育 課 程 在 何 種 階 段 應 採 用 何 種 教 學 方 法, 以 協 助 學 生 獲 得 最 佳 學 習 效 能 伍 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 構 念 -BBCT 構 念 現 今, 越 來 越 多 學 者 如 Hart(1983) Sylwester(1995) Sprenger(1999) Caine 和 Caine(1997) 等 人 提 出 與 腦 相 容 (brain-compatible) 的 教 學 觀, 主 張 教 師 應 根 據 人 腦 的 運 作 機 制 及 學 習 傾 向, 設 計 與 人 腦 運 作 模 式 學 習 傾 向 相 容 之 課 程 與 教 學, 在 以 腦 相 容 的 課 程 設 計, 以 Caine 和 Caine(1990, 1994) 提 出 十 二 條 大 腦 心 智 的 特 性, 最 常 被 與 腦 相 容 課 程 觀 的 學 者 所 引 用, 內 容 如 下 : 1. 學 習 是 整 個 生 理 的 投 入 2. 大 腦 採 平 行 多 元 的 訊 息 處 理 3. 大 腦 是 天 生 的 意 義 追 尋 者 4. 人 們 透 過 組 型 來 追 尋 意 義 5. 情 感 對 組 型 有 關 鍵 性 影 響 6. 大 腦 同 時 處 理 部 分 和 整 體 7. 學 習 包 括 集 中 注 意 和 邊 緣 性 的 感 知 8. 學 習 涵 蓋 有 意 識 和 無 意 識 的 過 程 9. 大 腦 至 少 有 兩 種 不 同 類 型 的 記 憶 : 空 間 記 憶 和 機 械 式 學 習 10. 在 自 然 與 空 間 脈 絡 下, 腦 的 理 解 與 記 憶 會 最 好 11. 學 習 因 挑 戰 而 增 強 因 威 脅 而 抑 制 12. 每 一 個 腦 都 是 獨 具 一 格 的

16 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 而 Sylwester(1995) 亦 提 出 幾 項 與 大 腦 結 合 的 教 學 策 略, 筆 者 歸 納 整 理 如 下 : 1. 課 程 設 計 : (1) 加 入 社 會 性 活 動 結 合 情 緒 管 理 的 議 題 (2) 融 入 對 學 生 重 要 有 意 義 的 資 訊 2. 教 學 方 法 : (1) 運 用 教 學 科 技 產 品 (2) 教 導 學 生 適 當 控 制 與 紓 解 情 緒 鼓 勵 他 們 表 達 出 自 己 的 情 緒 (3) 鼓 勵 學 生 在 合 作 學 習 中 貢 獻 所 長 (4) 擅 用 角 色 扮 演 歌 唱 遊 戲 小 說 等 素 材 和 策 略 (5) 引 導 學 生 運 用 多 元 智 能 解 決 問 題 (6) 流 暢 的 運 用 被 動 學 習 與 主 動 學 習 的 教 學 策 略 (7) 減 低 學 習 的 壓 力 與 威 脅 檢 視 與 腦 相 容 的 學 習 原 則, 雖 部 分 採 納 腦 科 學 研 究, 部 分 卻 發 自 個 人 教 學 經 驗, 零 散 的 原 則 也 未 提 醒 教 師 使 用 的 限 制, 引 發 不 少 爭 議 Bruer(1997) 就 認 為, 腦 科 學 的 研 究 雖 然 極 具 啟 示 性, 但 應 用 在 教 學 實 務, 尚 有 距 離, 與 腦 相 容 的 教 育 者 僅 抽 取 部 分 概 念, 作 摘 要 性 的 陳 述, 忽 略 大 腦 內 部 深 入 的 運 作 關 係, 容 易 引 起 教 育 應 用 上 的 誤 解 1996 年, 美 國 一 場 名 為 Bridging the gap between neuroscience and education 的 研 討 會 中, 開 啟 74 位 神 經 科 學 家 認 知 心 理 學 家 教 育 研 究 者 與 政 策 制 訂 者 的 對 話 平 台, 與 會 中, 神 經 科 學 家 提 醒 教 育 者 :1. 大 腦 研 究 的 確 存 在 一 些 可 為 教 育 所 用 的 訊 息, 但 教 育 者 在 使 用 上, 應 選 擇 已 有 許 多 研 究 支 持 確 認 的 研 究, 而 不 是 最 新 的 研 究 2. 科 學 的 研 究 會 儘 量 控 制 變 項 的 單 純 性, 一 次 只 處 理 一 個 問 題, 但 在 教 育 現 場, 教 育 者 必 須 同 時 處 理 許 多 相 關 的 問 題, 我 們 不 能 期 望 在 控 制 單 一 變 項 中 獲 得 的 結 果, 去 解 決 多 重 面 向 的 問 題 對 神 經 科 學 和 教 育 者 而 言, 我 們 面 對 的 議 題 如 此 接 近 領 域 關 注 的 焦 點 卻 又 如 此 遙 遠, 與 腦 相 容 的 教 育 觀 雖 有 很 好 的 立 意 與 啟 發, 卻 缺 少 可 供 檢 視 的 模 型 與 架 構, 筆 者 認 為, 要 能 跨 越 教 育 和 大 腦 科 學 的 鴻 溝, 首 先 應 建 立 起 可 被 驗 證 可 被 討 論 能 夠 對 話 的 構 念, 經 由 未 來 研 究 的 充 實 與 驗 證 中, 釐 清 更 完 善 的 教 學 策 略, 因 此, 在 本 研 究 中, 研 究 者 立 基 於 腦 科 學 證 據, 採 集 部 分 與 腦 相 容 的 教 育 觀, 提 出 BBCT 構 念 ( 圖 2) 內 容 如 下 :

17 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 一 BBCT 構 念 的 理 念 BBCT 構 念 並 非 要 揚 棄 或 取 替 過 去 的 教 學 典 範, 而 是 主 張 透 過 腦 科 學 認 知 神 經 科 學 研 究 的 多 重 檢 證, 提 升 教 育 研 究 結 果 的 效 度, 由 於 源 自 哲 學 公 眾 信 念 外 顯 行 為 觀 察 ( 心 理 學 認 知 心 理 學 ) 的 教 育 理 論 均 有 共 同 的 限 制 : 未 能 澄 清 其 相 對 應 的 生 物 基 礎 即 便 教 育 界 常 引 用 的 認 知 發 展 理 論, 也 是 建 立 在 假 設 模 擬 的 認 知 結 構, 腦 科 學 的 研 究 則 能 提 供 大 腦 物 理 活 動 與 外 顯 功 能 間 的 映 射 狀 態, 釐 清 潛 在 影 響 學 習 的 因 素 例 如 : 許 多 教 育 者 發 現 女 孩 的 語 言 能 力 優 於 男 孩, 卻 從 未 能 提 出 生 理 上 的 實 證, 腦 科 學 從 功 能 性 磁 振 造 影 中, 呈 現 女 孩 在 處 理 語 言 時, 語 言 區 域 有 較 多 的 激 活 狀 態, 顯 現 男 孩 和 女 孩 在 大 腦 區 域 活 化 的 差 異 ( 國 家 衛 生 研 究 院,2008;Burman, Bitan, & Booth, 2008;Sax, 2005/2006) 整 體 而 言,BBCT 構 念 源 自 幾 項 理 念 : (1) 連 結 腦 科 學 與 教 育 研 究 間 的 對 話 平 台 :BBCT 構 念 並 非 要 提 出 新 的 方 法, 而 是 扮 演 一 中 介 角 色, 提 供 教 育 界 人 士 認 識 腦 科 學 研 究, 引 發 討 論 關 注 與 投 入 (2) 從 腦 科 學 的 證 據 檢 證 與 過 去 教 育 相 關 之 理 論 : 改 進 教 育 上 只 知 其 然, 而 不 知 其 所 以 然 的 缺 失, 協 助 教 師 釐 清 現 存 的 教 育 信 念 有 哪 些 是 目 前 腦 科 學 研 究 所 支 持 的, 即 便 腦 科 學 證 據 與 教 育 研 究 獲 得 一 致 性 結 果, 教 育 者 也 能 確 信 這 些 發 現 的 合 理 性, 反 之, 不 一 致 的 結 果, 則 提 醒 教 育 者 深 入 究 查 的 必 要 (3) 統 理 擷 取 教 育 理 論 的 優 勢, 作 為 課 程 規 劃 與 教 學 決 策 的 參 考 : 課 程 教 學 理 論 發 展 迄 今, 已 建 構 出 相 當 多 完 整 的 模 式 與 策 略, 教 師 面 對 的 困 境 不 再 是 有 什 麼 方 法 可 以 教, 而 是 該 如 何 決 策? 用 什 麼 教 學 方 式 會 比 較 好? 腦 科 學 研 究 正 可 作 為 教 師 決 策 的 依 據 (4) 期 許 未 來 教 育 研 究 者 能 於 BBCT 的 構 念 上 發 展 出 以 腦 科 學 為 基 礎 的 課 程 與 評 鑑 模 式 二 BBCT 構 念 之 六 核 心 四 導 引 BBCT 構 念 依 現 行 腦 科 學 研 究 成 果, 歸 納 出 六 項 課 程 教 學 核 心, 分 別 為 : 整 體 性 意 義 性 互 動 性 支 持 性 多 元 性 獨 特 性 在 應 用 上, 可 以 整 體 性 與 意 義 性 作 為 課 程 決 策 的 考 量 ; 多 元 性 獨 特 性 作 為 教 學 策 略 的 實 施 ; 互 動 性 支 持 性 視 為 師 生 交 流 學 習 情 境 營 造 的 原 則, 然 此 六 項 核 心 並 非 各 自 獨 立, 而 是 相 互 勾 結 關 連 環 環 相 扣 依 此 六 核 心, 具 體 延 伸 出 四 項 教 學 導 引, 作 為 核 心 的 發 散 原 則 的 實 踐, 包 括 : 在

18 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 積 極 而 投 入 的 感 知 中 引 導 在 放 鬆 而 警 覺 的 氣 氛 中 教 學 在 完 整 而 連 結 的 體 驗 中 學 習 在 多 元 而 真 實 的 情 境 中 評 量 BBCT 的 六 核 心 四 導 引 內 容 如 下 : 在 多 元 而 真 實 的 情 境 中 評 量 在 積 極 而 投 入 的 感 知 中 引 導 整 體 性 多 元 性 獨 特 性 腦 為 基 礎 的 研 究 支 持 性 意 義 性 互 動 性 在 完 整 而 聯 結 的 體 驗 中 學 習 在 放 鬆 而 警 覺 的 氣 氛 中 教 學 圖 2 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 構 念 圖 ( 一 )BBCT 的 六 大 核 心 1. 整 體 性 : 個 體 看 似 簡 單 的 行 為, 都 是 彙 整 大 腦 許 多 部 位 合 力 達 成, 雖 然 各 種 感 官 在 大 腦 皮 質 有 不 同 的 投 射 區, 其 功 能 卻 依 賴 皮 質 整 體 的 聯 結, 大 腦 的 潛 能 只 用 了 10% 的 商 業 廣 告, 從 來 就 不 是 事 實 整 體 性 核 心 說 明 大 腦 訊 息 處 理 不 會 只 對 片 段 單 一 的 訊 息 加 工, 而 是 對 訊 息 依 託 的 複 雜 情 境 作 出 整 體 性 的 感 知 反 應 與 建 構 ( 呂 林 海,2006); 大 腦 的 運 作 同 時 包 含 意 識 和 無 意 識 的 過 程, 因 此 認 知 與 情 感 應 被 視 為 不 可 分 割 的 整 體 (Caine & Caine, 1990), 情 緒 引 導 注 意 力, 影 響 學 生 創 造 意 義 與 形 成 記 憶 的 過 程 (LeDoux, 1994)

19 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 上 述 立 論 支 持 人 類 的 心 理 能 力 不 是 單 一 發 揮 而 是 整 體 協 調 的 結 果, 大 腦 傾 向 整 體 獲 取 經 驗 的 特 性 然 綜 觀 目 前 課 程 的 實 踐, 經 常 將 認 知 性 任 務 當 作 唯 一 中 心, 著 重 分 析 知 識 間 的 組 織 與 架 構, 以 顯 性 知 識 的 傳 遞 為 目 標, 忽 略 隱 性 的 情 意 與 情 境 基 於 整 體 性 核 心, 建 議 教 育 者 在 課 程 設 計 上, 應 考 量 教 學 外 部 與 課 程 內 部 的 整 體 性 教 學 外 部 的 整 體 性 即 在 培 養 學 生 正 向 的 學 習 情 趣 與 課 程 相 關 的 情 感 體 驗, 透 過 關 注 創 設 的 學 習 氛 圍, 支 持 課 程 目 標 背 後 蘊 藏 的 意 涵 ; 課 程 內 部 的 整 體 性 涵 括 課 程 間 的 統 整 脈 絡 與 聯 繫, 教 師 能 透 過 認 知 情 緒 技 能 行 動 等 不 同 層 次 的 連 結, 對 訊 息 做 深 度 的 加 工, 例 如 : 從 角 色 扮 演 情 感 驅 動 來 提 升 記 憶 與 理 解 的 效 能 2. 意 義 性 : 過 去, 視 課 程 為 學 科 的 主 張, 十 分 重 視 學 科 的 結 構, 強 調 知 識 的 客 觀 組 織 與 邏 輯, 陳 新 轉 (2002) 認 為, 課 程 若 忽 略 與 學 習 者 意 義 的 聯 結, 學 生 可 能 以 自 身 的 價 值 邏 輯 抗 拒 教 師 的 知 識 邏 輯, 排 斥 教 師 安 排 的 課 程, 造 成 學 習 的 困 擾 從 腦 科 學 來 看, 大 腦 具 偏 好 型 態 配 對 (pattern matching) 的 特 性, 倘 若 學 習 者 獲 得 的 訊 息 能 與 已 儲 存 的 訊 息 相 聯 結, 就 容 易 優 先 被 處 理 ; 腦 電 圖 顯 示 我 們 對 熟 悉 的 事 物 會 有 不 同 的 腦 波, 並 涉 及 更 多 區 域 及 記 憶 的 存 取 大 腦 學 習 的 意 義 性, 啟 示 教 育 者 於 課 程 設 計 上 應 考 量 學 生 實 際 的 基 本 需 求, 內 容 上 能 從 生 活 開 展 且 與 我 們 所 處 的 世 界 產 生 聯 繫, 當 知 識 本 身 是 可 用 時, 大 腦 自 然 容 易 被 吸 引 而 樂 於 學 習 無 論 在 課 程 編 排 上 教 學 內 容 上, 建 議 教 師 最 好 能 從 學 生 能 接 觸 可 運 用 的 生 活 經 驗 來 選 取 課 程 題 材 設 計 課 程 內 容, 讓 學 生 在 接 受 教 育 的 歷 程 中, 要 很 清 楚 的 掌 握 知 識 能 用 到 哪 裡? 自 己 可 以 如 何 使 用? 經 由 意 義 與 情 感 的 激 發 中, 加 強 大 腦 對 訊 息 的 連 結 與 處 理 Medina(2008/2009) 曾 依 據 大 腦 追 尋 意 義 與 注 意 力 循 環 的 特 性, 主 張 教 師 於 課 程 教 授 的 起 始 就 應 提 出 授 課 綱 要, 協 助 學 生 理 解 課 程 的 目 的 核 心 概 念 間 的 意 義 與 連 結, 並 利 用 大 腦 只 有 十 分 鐘 注 意 力 的 特 性, 將 一 堂 五 十 分 鐘 的 課 程 分 為 五 大 段 落, 每 個 段 落 的 第 一 分 鐘 作 為 綱 要 的 說 明, 其 餘 九 分 鐘 用 來 解 釋 第 一 分 鐘 中 闡 述 的 核 心 概 念, 在 核 心 概 念 轉 換 間 ( 十 分 鐘 後 ), 正 是 學 生 注 意 力 低 迷 的 時 候, 教 師 可 透 過 與 學 生 經 驗 意 義 相 關 的 情 緒 刺 激, 重 新 喚 起 學 生 的 投 入, 換 言 之, 教 師 能 (1) 連 結 真 實 世 界 的 範 例 (2) 採 集 有 意 義 的 經 驗 突 顯 主 題, 來 擴 大 學 習 的 成 效 3. 互 動 性 : 人 們 係 從 演 化 中 累 積 智 慧, 學 習 從 混 亂 中 抽 取 組 型, 逐 漸 建 構 出 有 效 的 方 案 (Hart, 1983), 這 套 知 識 法 則 的 形 成, 源 自 大 腦 與 環 境 不 斷 互 動 的 歷 程, 環 境 刺 激 改 變 大 腦 神 經 的 迴 路 與 連 結, 形 成 我 們 的 觀 念, 觀 念 引 導 下 的 行 為, 又 將 與 環 境

20 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 互 動 後 反 饋 改 變 大 腦, 這 樣 的 機 制, 不 僅 彰 顯 大 腦 的 可 塑 性, 同 時 說 明 大 腦 與 外 界 互 動 後 回 饋 的 重 要 性 腦 科 學 研 究 如 Frey(1997) 即 指 出, 經 制 約 的 增 強 物 活 化 腦 部 共 同 增 強 系 統, 促 進 多 巴 胺 的 釋 放, 改 變 神 經 細 胞 的 聯 結 強 度 Merzenich(2001) 等 研 究 也 指 出, 學 習 中 無 論 來 自 人 或 物 的 互 動, 都 能 促 成 大 腦 分 泌 多 巴 胺, 固 化 目 標 行 為 的 神 經 迴 路 顯 現 互 動 中 的 回 饋 彼 此 的 回 應 是 有 效 學 習 與 資 訊 交 流 的 關 鍵 建 議 教 師 在 課 堂 教 學 能 經 常 鼓 勵 師 生 之 間 學 習 者 間 進 行 雙 向 溝 通, 意 見 交 流 中 產 生 的 具 體 性 立 即 性 和 建 設 性 回 饋, 不 僅 能 協 助 學 生 修 正 行 為 與 澄 清 概 念, 愉 悅 而 受 關 注 的 人 際 互 動, 也 會 讓 大 腦 釋 放 多 巴 胺, 讓 學 生 延 續 學 習 的 動 力 4. 支 持 性 : 醫 學 曾 提 出 大 腦 三 位 一 體 的 概 念, 主 張 人 腦 依 循 腦 幹 - 邊 緣 系 統 - 新 皮 質 的 順 序, 演 化 成 我 們 現 在 的 大 腦, 腦 幹 主 宰 生 存 本 能 與 自 動 化 行 為 的 控 制 邊 緣 系 統 掌 理 情 緒 經 驗 與 反 應 新 皮 質 負 責 思 考 認 知 運 作, 由 於 越 早 演 化 的 大 腦 與 生 存 密 切 相 關, 當 我 們 遇 到 威 脅 或 緊 急 狀 況, 腦 幹 與 邊 緣 系 統 會 優 先 反 應, 使 大 腦 皮 質 暫 時 失 去 作 用,Goleman(1995) 指 出, 人 們 總 是 先 處 理 感 覺 才 進 行 思 考, 倘 若 學 生 的 學 習 環 境 充 滿 敵 意 威 脅 與 焦 慮, 大 腦 皮 質 就 不 可 能 專 心 思 考 清 晰 運 作 腦 科 學 研 究 證 實 重 複 壓 力 致 使 大 腦 海 馬 迴 CA3 區 的 樹 突 萎 縮 ; 劇 烈 與 慢 性 的 壓 力 則 抑 制 齒 回 粒 狀 神 經 元 (dentate gyrus granule neuron) 的 形 成 ( 劉 宏 豔 胡 治 國 彭 聃 齡, 2006), 降 低 學 習 的 記 憶 功 能, 長 期 在 有 敵 意 環 境 成 長 的 孩 子, 也 可 能 提 高 未 來 得 到 憂 鬱 症 與 焦 慮 症 的 比 例 (Medina, 2008/2009) 這 些 研 究 說 明 負 向 的 情 緒 充 滿 敵 意 與 壓 力 的 環 境, 影 響 的 不 只 是 認 知 功 能, 也 可 能 減 弱 個 體 調 適 壓 力 的 能 力, 導 致 更 多 精 神 疾 病 的 可 能 性, 建 議 教 學 上, 教 師 應 展 現 開 放 接 納 的 態 度 提 供 支 持 與 關 懷 的 學 習 氣 氛, 此 將 有 利 於 導 引 學 生 在 溫 情 而 有 安 全 感 的 情 境 中 全 心 投 入 學 習 活 動 5. 多 元 性 : 從 大 腦 運 作 處 理 歷 程 的 研 究 發 現, 同 一 腦 區 會 參 與 多 個 而 非 單 一 的 認 知 歷 程, 例 如 : 負 責 語 言 的 腦 區 會 參 與 非 語 言 的 處 理, 當 某 特 定 腦 區 經 非 語 言 活 動 的 操 練, 該 區 語 言 工 作 表 現 也 會 改 善 ( 香 港 中 文 大 學,2006),Rauscher 等 人 的 研 究, 已 驗 證 器 樂 的 練 習 能 提 升 時 間 空 間 的 推 理 能 力, 多 樣 化 的 學 習 ( 如 : 音 樂 藝 術 課 程 等 ), 能 促 成 領 域 間 的 聯 結 與 激 發, 提 升 不 同 的 能 力 ; 有 些 學 習, 如 體 育, 雖 無 足 夠 的 研 究 支 持 其 對 長 期 學 業 成 就 的 提 升, 然 Taras(2005) 回 顧 研 究 報 告 後 指 出, 體 能 活 動 改 善 短 暫 的 注 意 力, 對 提 高 身 體 循 環 增 加 大 腦 的 血 流 量 減 緩 壓 力 的

21 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 效 果 卻 是 明 確 的 此 外, 從 腦 傷 病 人 的 案 例, 證 實 大 腦 多 重 記 憶 系 統 的 存 在, 不 同 型 態 的 資 訊 各 自 有 比 較 適 合 的 登 錄 方 式 腦 科 學 的 例 證, 為 教 育 中 多 元 課 程 平 衡 與 多 種 方 式 學 習 找 到 立 論 的 基 礎, 直 接 挑 戰 教 師 想 改 善 某 學 科 能 力, 就 增 長 特 定 學 科 學 習 時 間 的 思 維, 正 確 適 配 的 教 學 方 法 與 多 種 課 程 ( 此 指 音 樂 藝 術 運 動 ) 課 程 的 學 習, 更 符 合 大 腦 學 習 的 特 性 啟 示 教 育 者 在 課 程 安 排 上, 除 考 量 領 域 和 知 情 意 動 間 的 平 衡 ; 教 學 上 應 分 析 教 材 的 特 性, 以 彈 性 而 多 變 化 的 策 略, 提 供 學 生 較 適 合 的 訊 息 登 錄 方 式, 或 透 過 不 同 的 練 習 方 法, 協 助 學 生 反 覆 學 習 而 不 枯 燥 6. 獨 特 性 : 不 同 的 遺 傳 傾 向 與 不 同 環 境 的 經 驗 互 動, 勾 勒 出 個 體 獨 一 無 二 的 大 腦 皮 質 地 圖, 例 如 : 從 功 能 性 磁 核 共 振 儀 中, 神 經 學 者 觀 察 到 小 提 琴 家 有 比 一 般 人 大 的 小 拇 指 皮 質 地 圖, 但 即 使 在 職 業 小 提 家 中, 也 因 其 學 琴 年 紀 練 習 頻 率 而 有 不 同 的 小 拇 指 皮 質 地 圖 兩 性 大 腦 的 結 構 與 發 展 也 有 差 異, 腦 科 學 家 發 現 兩 性 大 腦 在 語 言 空 間 記 憶 運 動 協 調 人 際 相 處 的 發 展, 不 僅 順 序 不 同 成 熟 時 間 與 進 度 也 不 相 同, 生 理 差 異 影 響 兩 性 感 知 訊 息 吸 收 訊 息 和 處 理 訊 息 的 方 式 (Sax,2005/2006) 腦 科 學 研 究 提 供 教 師 對 大 腦 整 體 樣 貌 與 趨 勢 的 理 解, 然 獨 特 性 提 醒 教 師 在 教 學 歷 程 應 考 量 性 別 與 個 別 化 經 驗 的 影 響, 呈 現 與 孩 子 學 習 風 格 相 搭 配 的 訊 息, 他 們 可 以 學 得 更 有 效 率 如 何 敏 銳 覺 察 並 正 確 評 估 學 生 的 學 習 特 性, 運 用 個 別 差 異 創 造 出 更 好 的 學 習 成 果, 就 有 機 會 協 助 學 生 能 力 發 展 的 最 大 化 ( 二 )BBCT 的 四 項 教 學 導 引 四 項 教 學 導 引 係 為 筆 者 在 腦 科 學 證 據 上, 檢 證 教 育 學 者 提 出 的 理 念, 結 合 二 者 的 優 勢, 提 出 教 學 的 實 踐 首 先, 教 師 在 引 發 學 生 的 動 機 上, 能 誘 導 學 生 積 極 的 運 用 感 知 投 入 ; 在 學 習 情 境 的 營 造 上, 創 造 出 放 鬆 而 警 覺 的 氣 氛 ; 在 課 程 與 教 學 規 劃 上, 提 供 學 生 完 整 而 連 結 的 體 驗 ; 在 學 習 回 饋 的 歷 程, 採 取 多 元 而 真 實 的 評 量 1. 在 積 極 而 投 入 的 感 知 中 引 導 許 多 教 育 學 者 如 柯 門 紐 斯 (Comenius) 盧 梭 (Rousseau) 蒙 特 梭 利 (Montessori) 等, 均 主 張 感 官 教 育 是 一 切 教 育 的 基 礎, 這 些 累 積 數 百 年 經 驗 觀 察, 與 腦 科 學 中 皮 質 發 展 的 順 序 不 謀 而 合, 少 了 完 整 的 感 官 知 覺, 就 無 法 完 整 的 學 習 現 今 以 口 述 文 字 為 主 輔 以 少 量 視 覺 教 材 的 學 習, 較 難 以 引 發 學 生 內 在 深 層 的 體 認 與 啟 發, 不 易 形 成 與 學 生 自 身 的 聯 結, 更 無 法 建 構 起 個 體 與 教 材 間 意 義 的 聯 繫 教 學 實 務 上, 感 知 的 引 導,

22 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 應 從 實 物 或 動 態 視 覺 刺 激 著 手, 結 合 大 量 聽 嗅 觸 動 覺 等 多 重 感 官 的 體 驗, 或 從 與 學 生 切 身 緊 要 的 情 感 的 層 面, 以 情 養 智, 通 過 恰 當 的 情 感 激 發, 導 入 積 極 投 入 的 學 習 2. 在 放 鬆 而 警 覺 的 氣 氛 中 教 學 現 代 教 育 之 父 - 裴 斯 塔 洛 齊 (Pestalozzi) 認 為 愛 的 教 育 要 先 於 知 的 教 育, 馬 斯 洛 (Maslow) 亦 指 出, 唯 有 愛 與 隸 屬 的 需 求 尊 重 的 需 求 被 滿 足 後, 個 體 才 會 追 求 知 的 需 求 腦 科 學 研 究 證 實 威 脅 高 壓 的 環 境 會 導 致 神 經 傳 導 物 的 失 衡, 引 發 戰 或 逃 的 反 應, 反 之, 個 體 處 於 鬆 弛 而 警 覺 的 狀 態, 容 易 獲 得 最 佳 的 學 習 效 果 課 室 中 威 脅 的 來 源, 可 能 源 自 充 滿 敵 意 的 教 師 或 同 儕 枯 燥 乏 味 的 課 業 與 學 習 的 挫 折, 在 教 學 實 務 上, 教 師 應 營 造 友 善 接 納 的 氣 氛, 設 立 公 正 清 楚 的 規 定, 在 支 持 關 懷 的 情 境, 鼓 勵 學 生 投 入 參 與 自 發 創 新, 經 由 二 高 二 低 ( 高 挑 戰 高 新 奇 低 威 脅 低 焦 慮 ) 中 獲 得 智 性 的 成 長 3. 在 完 整 而 連 結 的 體 驗 中 學 習 在 傳 統 知 識 論 的 影 響 下, 課 程 保 有 系 統 性 易 評 量 可 傳 遞 的 優 勢, 卻 也 帶 來 零 碎 切 割 脫 離 現 實 的 後 果, 意 義 的 聯 結 被 摒 逐 於 學 習 之 外, 知 識 的 應 用 則 被 排 除 於 生 活 之 中 然 天 性 上, 我 們 總 是 關 切 與 自 身 相 關 的 訊 息, 自 動 賦 予 外 界 事 物 意 義, 源 自 醫 學 界 的 以 問 題 為 導 向 的 學 習 (problem-based learning, PBL) 即 從 學 習 者 切 身 的 問 題 而 開 展, 由 發 現 問 題 分 析 問 題 到 解 決 問 題 中 統 整 知 識, 聯 結 真 實 生 活 腦 科 學 的 研 究 指 出, 賦 予 意 義 後 的 訊 息, 變 得 更 容 易 學 習, 也 會 額 外 激 發 大 腦 其 他 的 區 域, 如 : 內 前 額 葉 皮 質 區 我 們 可 說, 有 意 義 聯 結 的 學 習, 是 學 生 將 學 習 成 果 內 化 成 主 體 的 動 力 根 源, 在 教 學 實 務 上, 教 師 應 關 注 學 習 對 學 生 的 意 義, 鼓 勵 學 習 者 自 然 地 涵 泳 問 題, 從 真 實 體 驗 中 解 決 問 題, 透 過 自 身 的 創 造 與 周 遭 的 關 連 中 形 成 完 整 的 學 習 4. 在 多 元 而 真 實 的 情 境 中 評 量 腦 科 學 的 研 究, 驗 證 回 饋 對 動 機 持 續 行 為 改 變 的 重 要 性, 然 而 什 麼 樣 的 評 量 比 較 符 合 大 腦 特 性? 從 大 腦 學 習 的 獨 特 性 多 元 性 與 意 義 性 來 看, 教 師 給 予 回 饋 評 定 的 建 議, 最 好 能 根 據 不 同 的 發 展 特 性, 提 供 學 生 在 真 實 情 境 下 自 我 表 達 與 展 現 的 機 會, 透 過 不 同 來 源 的 回 饋, 深 化 學 生 對 自 我 的 體 認, 建 議 教 師 在 教 學 實 務 上, 可 採 多 元 動 態 與 真 實 評 量 的 方 式, 幫 助 學 生 發 展 獨 有 的 長 才, 將 評 量 視 為 自 我 反 饋 自 我 建 構 自 我 提 升 的 歷 程, 而 非 評 估 成 果 的 唯 一 工 具

23 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 陸 結 論 綜 觀 我 國 現 今 與 腦 相 關 的 教 育 研 究 應 用, 仍 遊 走 在 兩 端, 商 界 人 士 比 教 育 工 作 者 更 早 嗅 聞 出 大 腦 研 究 背 後 帶 來 的 龐 大 商 機, 憑 藉 媒 體 的 大 肆 報 導, 推 出 全 腦 開 發 皮 質 紋 檢 測, 說 服 憂 心 的 家 長 在 大 腦 成 長 的 敏 感 時 期, 給 予 不 同 的 環 境 刺 激, 這 種 未 深 入 探 究 而 片 面 採 信 的 作 法, 形 成 社 會 大 眾 對 大 腦 研 究 的 誤 用 另 一 方 面, 有 些 教 育 工 作 雖 不 排 斥 以 腦 為 基 礎 的 教 育 觀, 卻 不 免 質 疑 腦 科 學 研 究 的 階 段 性 成 果, 徘 徊 於 停 滯 - 前 進 的 十 字 路 口 此 外, 教 育 專 家 和 認 知 神 經 科 學 家 間 也 現 存 一 些 困 難 與 挑 戰 : 欠 缺 共 同 的 背 景 知 識 和 學 科 間 相 互 交 流 的 平 台, 但 我 們 卻 擁 有 共 同 的 目 標 : 理 解 腦 並 改 變 腦 可 惜 現 今 的 師 資 培 育 課 程, 尚 未 將 大 腦 科 學 的 學 習 納 入 基 礎 課 程, 筆 者 相 信 透 過 腦 科 學 與 教 育 領 域 的 結 合 BBCT 構 念 的 提 出, 有 助 於 此 二 領 域 專 家 共 同 對 話, 這 些 優 勢 包 括 : 一 提 升 判 斷 與 腦 相 關 訊 息 的 能 力 大 眾 媒 體 經 常 報 導 與 腦 相 關 的 訊 息, 這 些 訊 息 可 能 引 自 不 夠 嚴 謹 的 研 究, 也 可 能 源 自 嚴 謹 的 實 驗 卻 被 錯 誤 解 釋, 倘 若 教 師 不 具 備 與 腦 相 關 的 基 礎 知 識, 便 無 法 發 展 出 相 當 的 思 辨 力 來 釐 清 日 新 月 異 的 訊 息 二 加 強 教 育 的 科 學 論 證 在 過 去, 人 們 藉 由 哲 學 的 思 辯 來 樹 立 課 程 標 竿, 從 經 驗 中 驗 證 教 育 法 則 而 今, 腦 科 學 的 研 究 提 供 許 多 外 顯 行 為 研 究 無 法 觀 察 到 的 證 據, 如 果 我 們 能 從 分 子 細 胞 與 生 理 結 構 組 織 的 層 面 證 明 某 種 方 法 的 確 能 改 善 大 腦 的 功 能, 就 等 於 以 一 個 客 觀 的 標 準 驗 證 課 程 設 計 與 教 學 方 法 的 優 越 性 ( 香 港 中 文 大 學,2006), 特 別 在 學 習 時 機 課 程 模 式 與 方 法 適 切 性 的 爭 論, 以 及 學 習 動 機 訊 息 處 理 等 內 隱 歷 程 的 探 討, 均 可 透 過 教 育 心 理 學 者 與 神 經 科 學 專 家 的 合 作, 提 出 更 具 體 直 接 的 證 據 三 作 為 教 育 專 業 更 新 的 起 始 Zull(2002) 曾 指 出, 在 訊 息 改 變 如 此 迅 速 的 時 代, 教 師 並 不 知 道 學 生 需 要 什 麼 樣 的 課 程, 而 這 些 需 求 的 改 變, 在 過 去 十 年 有 越 來 越 快 的 趨 勢 以 腦 為 基 礎 的 教 育 觀,

24 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 回 溯 人 類 學 習 與 功 能 運 作 的 核 心 - 大 腦, 提 供 一 條 理 解 心 智 的 根 本 路 徑 (Wolfe, 2001/2004), 我 們 越 了 解 它, 就 越 能 更 新 我 們 的 教 學 專 業, 設 計 提 升 學 習 能 力 的 課 程 四 為 教 育 發 展 提 供 成 長 的 動 力 與 支 持 領 域 的 蓬 勃 與 進 步, 有 賴 新 舊 思 維 的 衝 擊 與 整 合, 國 力 的 提 升, 有 賴 腦 力 的 開 發, 教 師 不 能 再 滯 守 原 地 來 面 對 時 代 的 挑 戰, 如 何 引 用 新 訊, 是 教 師 不 斷 需 要 學 習 的 課 題 在 過 去, 心 理 學 認 知 科 學 人 類 學 社 會 學 等 領 域, 都 曾 帶 給 教 育 許 多 啟 示, 而 今 腦 科 學 研 究, 也 能 引 領 我 們 重 新 檢 視 傳 統 教 育, 釐 清 長 期 存 在 教 育 中 的 模 糊 性 和 經 驗 性 認 識, 例 如 : 學 習 第 二 外 國 語 的 時 機 體 育 音 樂 課 程 對 大 腦 的 效 益 等 議 題 而 BBCT 構 念, 可 將 這 些 研 究 成 果 初 化 成 可 執 行 的 教 育 構 念 與 導 引, 作 為 教 育 進 步 的 動 力 五 基 於 大 腦 的 發 展 與 特 性, 設 計 合 宜 課 程 教 學 現 場 總 是 存 在 許 多 令 人 迷 惑 的 現 象, 同 樣 的 教 法, 為 什 麼 有 的 學 生 能 夠 領 會, 有 的 學 生 就 是 聽 不 懂? 學 生 的 專 注 力 可 以 維 持 多 久? 不 同 的 教 材 要 採 用 哪 些 不 同 的 教 學 策 略, 才 能 達 到 較 佳 的 學 習 成 效? 透 過 教 育 者 與 腦 科 學 專 家 的 合 作, 我 們 將 越 了 解 腦, 也 越 能 設 計 出 符 合 學 生 學 習 特 性 的 課 程 與 教 學 本 研 究 亦 期 望 從 BBCT 的 構 念, 啟 發 未 來 研 究 者 投 入 規 劃 以 腦 科 學 為 基 礎 的 教 育 課 程, 設 計 出 以 腦 為 基 礎 的 課 程 評 鑑 標 準 儘 管 近 數 十 年, 腦 科 學 的 進 展 如 此 迅 速, 然 在 此 領 域 仍 存 在 著 諸 多 未 解 的 問 題, Gruhn 和 Rauscher(2007) 提 醒 我 們 必 須 小 心 檢 視 這 些 來 自 神 經 科 學 的 研 究 發 現 不 要 任 意 擴 大 期 待, 或 認 為 這 些 策 略 可 以 直 接 類 推 到 課 堂 教 學 本 文 期 望 透 過 BBCT 構 念 的 提 出, 形 成 腦 科 學 和 教 育 間 的 研 究 共 識, 開 展 合 作 的 契 機, 共 擬 對 話 的 焦 點 與 議 題, 從 中 檢 視 原 則 與 發 展 實 務 的 課 程 模 式 提 供 符 合 大 腦 學 習 特 性 的 教 學 策 略, 建 立 起 評 鑑 的 模 式, 同 時 引 發 更 多 研 究 者 的 投 入 參 與 BBCT 構 念 尚 且 無 法 回 答 所 有 的 教 育 問 題 卻 有 益 於 教 師 釐 清 學 生 的 學 習 需 求 我 們 相 信 教 育 者 與 腦 科 學 專 家, 唯 有 透 過 對 話 才 能 澄 清, 唯 有 投 入 才 能 理 解, 並 在 謹 慎 的 道 路 上 合 力 創 新

25 王 建 雅 陳 學 志 腦 為 基 礎 的 課 程 與 教 學 參 考 文 獻 王 建 雅 (2008) 幼 兒 教 育 概 論 台 北 : 群 英 呂 林 海 (2006) 意 義 建 構 與 整 體 學 習 : 基 於 腦 的 學 習 與 教 學 理 論 核 心 教 育 理 論 與 實 踐,26(8),54-57 林 沛 穎 林 昱 成 (2007) 從 大 腦 的 生 理 機 制 談 聽 覺 理 解 困 難 特 殊 教 育 季 刊,105, 香 港 中 文 大 學 (2006) 腦 神 經 科 學 與 教 育 : 中 英 語 文 教 學 專 題 研 究 香 港 : 香 港 中 文 大 學 出 版 社 香 港 自 閉 症 聯 盟 (2005 年 9 月 13 日 ) 港 大 研 究 發 現 腦 部 社 交 區 變 異 與 自 閉 症 的 關 係 香 港 大 學 新 聞 稿 2008 年 2 月 2 日, 取 自 許 瑛 珍 (2003) 閱 讀 障 礙 的 成 因 與 類 別 - 從 認 知 神 經 心 理 學 的 角 度 探 討 國 教 世 紀, 27,23-30 國 家 衛 生 研 究 院 (2008 年 8 月 7 日 ) 少 男 少 女 - 語 言 處 理, 動 腦 不 同 國 家 衛 生 研 究 院 電 子 報, 年 3 月 30 日, 取 自 陳 雅 玲 (2007 年 1 月 15 日 ) 你 可 以 亡 羊 補 牢 - 發 育 完 成 的 大 腦, 仍 可 藉 學 習 活 化 商 業 週 刊, 年 3 月 31 日, 取 自 陳 鏏 丰 (2004) 運 動 對 海 馬 迴 中 BDNF 基 因 表 現 之 影 響 國 立 成 功 大 學 生 理 學 研 究 所 碩 士 論 文, 未 出 版, 台 南 陳 新 轉 (2002) 腦 相 容 之 課 程 觀 教 育 研 究 月 刊,102, 張 雅 婷 (2006) 皮 質 酮 訊 息 傳 遞 路 徑 對 運 動 所 誘 發 的 齒 迴 區 神 經 新 生 現 象 的 影 響 國 立 成 功 大 學 細 胞 生 物 及 解 剖 學 研 究 所 碩 士 論 文, 未 出 版, 台 南 劉 宏 豔 胡 治 國 彭 聃 齡 (2006) 情 緒 神 經 迴 路 的 可 塑 性 心 理 科 學 發 展,14(5), 賴 文 崧 (2007) 腦 區 與 功 能 載 於 國 立 台 灣 師 範 大 學 教 育 心 理 與 輔 導 學 系 舉 辦 腦 與 教 育 研 習 營 課 程 講 義, 未 出 版 羅 勁 仁 木 和 久 丁 之 光 羅 躍 嘉 (2003) 額 葉 皮 層 內 知 覺 干 擾 與 工 作 記 憶 干 擾 引 起 的 抑 制 心 理 學 報,35(4),

26 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期 Ansari, D., & Coch, D. (2006). Bridges over troubled waters: Education and cognitive neuroscience. Trends in Cognitive Sciences, 10(4), Blakemore, S. J., & Frith, U.(2007) 樂 在 學 習 的 腦 ( 游 雅 婷 譯 ) 台 北 市 : 遠 流 ( 原 著 出 版 於 2005) Bruer, J. T. (1997). Education and the brain: A bridge too far. Educational Researcher, 26 (8), Bruer, J. T. (1999). The myth of the first three years: A new understanding of early brain development and lifelong learning. New York: Free Press. Burman, D. D., Bitan, T., & Booth, J. R. (2008). Sex differences in neural processing of language among children. Neuropsychologia, 46(5), Caine, R., & Caine, G. (1990). Understanding a brain based approach to learning and teaching. Educational Leadership, 48(2), Caine, R., & Caine, G. (1994). Making connections: Teaching and the human brain. New York: Addison-Wesley. Caine, R., & Caine, G. (1997). Education on the edge of possibility. Alexandria, VA: Association for Supervision and Curriculum. Carlson, N. R. (2001). Physiology of behavior. USA: A Pearson Education Company. Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., & Gage, F. H. (1998). Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nature Medicine, 4(11), , as cited in 張 雅 婷 (2006) 皮 質 酮 訊 息 傳 遞 路 徑 對 運 動 所 誘 發 的 齒 迴 區 神 經 新 生 現 象 的 影 響 國 立 成 功 大 學 細 胞 生 物 及 解 剖 學 研 究 所 碩 士 論 文, 未 出 版, 台 南 Frey, U. (1997). Cellular mechanisms of long-term potentiation: Late maintenance. In J. E. Donahoe & V. P. Dorsel (Eds.), Neural-network models of cognition: Behavioral foundations (pp ). Amsterdam: Elsevier Science Press. Gardiner, M. F., Fox, A., Knowles, F., & Jeffrey, D. (1996). Learning improved by arts training. Nature, 381, 284. Gazzaniga, M. (1988). Mind matters: How mind and brain interact to create our conscious lives. Boston: Houghton Mifflin. Goldbrtg, E.(2004) 大 腦 總 指 揮 : 一 個 神 經 科 學 家 的 大 腦 之 旅 ( 洪 蘭 譯 ) 台 北 : 遠 流 ( 原 著 出 版 於 2001) Goleman, D. (1995). Emotional intelligence: Why it can matter more than IQ. New York:

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30 教 育 實 踐 與 研 究, 第 22 卷 第 1 期