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“脑回路”大揭秘!华东师大发布多项脑研究新成果
2020-03-19 华东师范大学

  华东师范大学心理与认知科学院的胡谊教授及其团队,采用基于功能性近红外光成像(functional near infrared spectroscopy, fNIRS)的大脑超扫描技术,对教学材料所引发的学生偏好,教师呈现材料的方法,以及师生之间的大脑同步,进行深入研究。

  目前,在线教育是大中小学校的主要教学活动形式。学生喜欢怎样的线上材料?为什么有些线上材料更能吸引学生?教师该怎样呈现教学材料?

  为此,研究团队制作了12段视频。视频内容是由同一位小提琴手演奏的世界名曲。

  在演奏过程中,研究者用近红外仪器,记录了小提琴手(示范者)的大脑活动,同时进行了录像;然后,将这些录好的视频,播放给学生;学生在观看这些视频材料时,研究者也记录了他们的大脑活动。

  视频观摩之后,研究者评估了学生对这些视频材料的喜好程度,并计算了学生-示范者之间的脑间同步这一指标。

▲视频制作与播放时的大脑活动记录

  结果发现,对视频材料的偏爱与学生-示范者之间的左侧颞叶脑间同步有关;相比前期,这种相关性在观看后期更强;脑同步可区别,甚至预测学生对视频材料的偏好程度。

  这些实验结果表明:一个视频材料之所以受学生喜欢,是因为这个材料更容易导致学生-示范者的大脑同步;学生较早感兴趣于视频材料所呈现的内容,则可预测接下来的视频内容;一旦预期得到验证,就给人带来一种愉悦感。(图2)

  也就是说,好听、好看的视频材料,其原因是众多观众与示范者的“不谋而合”与“大脑共鸣”。

▲(图2)学生-示范者之间大脑同步发生的脑区,以及该脑同步与视频材料偏好的相关

  此外,研究团队还原了具有高生态效度的师生互动教学场景,教师面对面地向学生教授知识(心理学领域);设计了两类教学方式:

  一类是教师逐步提供难度渐进的问题,引导学生自己解决问题,这称为支架式教学;另一类是教师提供一些信息,诠释重要的术语、概念和原理,这被称为解释性教学。

  在两类教学活动中,研究者也采用近红外脑成像技术,全程同步采集师生两个人的大脑活动。

  结果发现,师生间大脑活动在教学过程中趋向同步;这种师生脑同步依赖于教师使用的教学策略;这就是,当教师采用支架式教学时,其与学生的脑同步,比解释性教学时更强;这种增强的师生脑同步,可预测学生的学习表现(图3)。

  为了厘清师生脑同步和具体教学行为之间的关系,研究者用视频编码技术,发现了师生脑同步的增强与教师采用的支架行为有关(如询问引导性问题,提供暗示等);但是,当教师执行解释行为(如提供定义或澄清概念等)时,师生脑同步则比较弱。

  基于这些结果,研究建议:教师在教学活动中,除了要进行必要的概念解释外,可以提出一些由易到难的问题,帮助学生思考所学内容及其关系;这些问题因人而异时,效果最好。

▲图3 教学策略调节师生脑同步及脑-行为相关

  团队两篇论文同时发表在国际著名神经影像期刊《Neuroimage》;第一作者分别为博士生侯莹莹和潘亚峰(现为瑞典卡罗琳斯卡研究院博士后),这是华东师大近红外超扫描研究团队着力“心理学、教育学和脑科学”的交叉学科研究成果。

  团队将继续拓展近红外超扫描的研究领域(教育、管理、咨询、健康等),更扎实、更高水平地推进校内、校外、国际的合作,成为以“脑际认知”为特色、能引领国际学术前沿的心理学科学研究中心。

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