夜雨聆风
刘丽莎
刘丽莎（通信作者），北京师范大学教师教育研究中心讲师，博士，主要研究方向为教师教育、教育神经科学。
刘乔卉（第一作者），北京师范大学教师教育研究中心博士研究生，主要研究方向为教师教育。
徐沛缘，北京师范大学教师教育研究中心博士研究生，主要研究方向为教师教育。
王晓，北京师范大学教师教育研究中心博士研究生，主要研究方向为教师教育。
摘要：AI时代亟需教师具备脑科学素养以应对变局。为探明当前教师脑科学素养的现实图景并探寻其未来发展路径，本研究采用范围综述法，对2000-2024年间发表的55篇教师脑科学素养研究文献进行系统分析，通过梳理国际研究中呈现的教师脑科学素养水平与影响因素，发现教师脑科学素养普遍缺失，主要表征为教师脑科学知识储备之“弱”与应用态度之“强”间的“张力”，深层原因在于教师获取脑科学知识的渠道受限。基于综述发现，本研究从教师脑科学素养的概念构建、培育路径创新两方面提出AI时代重构教师脑科学素养的可能思路。
关键词：AI时代；教师；脑科学素养；范围综述
基金项目：教育部基地重大项目“实验室多模态数据驱动的教师学习系统及其运行机制研究”(22JJD880010)
一、问题提出
人工智能（Artificial Intelligence，简称AI）时代正在深刻重塑教育形态，这场变革对教师而言既是挑战亦是机遇，教师亟需脑科学素养以应对变局。AI时代赋予教师的挑战在于教学的重心应转向人脑智能的开发。正如人工智能研究的目标在于开发能够代替人类智能“思维”的机器，[1]像是生成式人工智能与知识图谱等技术，逐渐代替学生进行获取、分析与整合知识的复杂认知加工过程。但AI基于算法与数据的符号模拟的学习机制与人类学习的生物学本质存在根本性差异，人类的学习应是神经元之间建立连接的生物化学过程，[2]深刻依赖于情感、具身认知和社会互动。故AI帮助学生大脑“走捷径”其实违背了学习本质，可能导致大脑选择性退化。[3]为此AI时代对教师的挑战，转化为一个根本性的教育学问题：如何在善用AI之“器”的同时，坚守并促进人类学习之“道”？“人师”如何与“机师”协同？破解答案在于教师需掌握与遵循学生大脑发育和学习规律，如实证研究发现教师在经过系统的脑科学素养培训后，其教学实践效果、师生关系质量、学生学业表现均有显著提升。[4-7]当前教育改革的诸多举措，如推迟上课时间、营养午餐计划，再到大单元、跨学科教学等也都与脑科学原理密切相关。
在此背景下，教师脑科学素养（Brain literacy）（或称神经科学素养“Neuroscience literacy”）的重要性日益凸显，当前国际已呼吁将脑科学素养作为教师专业发展的重要构成。[4][8]脑科学素养虽尚未在国际上形成统一界定，但从语义学上来看，该概念由“脑科学”和“素养”构成，指向的应是教师关于脑科学的知识、能力和态度。[5][9]基于大量文献调研，发现国际已有研究证实了教师脑科学素养主要包含三个核心维度：知识维度要求教师理解大脑结构、功能及发展规律，并能识别常见的神经神话；能力维度强调教师应掌握脑科学研究方法，具备评估相关研究证据的批判性思维；态度维度关注教师对脑科学应用于教育的认知、情感与实践倾向。[9-12]
再反观我国，当前实践领域教师职前培养与职后培训长期缺失或边缘化脑科学相关内容。笔者团队的前期调查也发现，八成教师对“人类大脑有哪些功能、如何运转、何以发生学习”等持有错误认识。同时在研究领域，相较于在AI时代下将目光聚焦于教师的数据素养、智能素养等，学界对于教师脑科学素养的关注仍显不足。仅有少数学者呼吁关注教师脑科学素养或知识，[5]还有学者提出教师学习科学素养，其间蕴含对教师从脑科学层面理解学习过程的要求，[13]但终究难以凸显AI时代对教师掌握脑科学内容及其在教育领域前沿应用的急迫需求。因而当前一个重要工作就是为我国引入教师脑科学素养概念及其相关研究。为此，本研究采用范围综述法，系统梳理国际教师脑科学素养研究现状，以期为我国AI时代下教师专业素养结构与专业发展路径的重构提供参考。
二、研究设计
本研究采用范围综述法（Scoping Review）对国际教师脑科学素养研究进行分析。该方法是对现有研究文献的规模和范围进行初步评估，[14]特别适用于对一个新兴研究领域进行探索性分析。[15]范围综述法具有规范的流程，包括：确定研究问题；确定相关研究；选取核心研究；绘制数据图/表；整理、总结与报告结果。[15]
（一）文献检索，确定相关研究
本研究提出以下研究问题：当前国际教师脑科学素养研究现状如何？教师脑科学素养水平为何？教师脑科学素养的影响因素有哪些？基于此，本研究基于Scopus、Web of science、ERIC三大国际权威文献数据库，采用（Teacher*or Educator*)AND(Brain or Neuro*）为关键词，检索时间限制为2000-2024年，共获得2098篇初始文献。
（二）文献筛选，选定核心研究
在多轮文献阅读、讨论过程中逐渐生成文献纳入标准，包括：（1）文章类型上，发表于同行评审期刊的、全文可获取的英文文献；（2）研究范式上，选用实证研究，且包含清晰的研究问题、研究方法、研究结果与结论；（3）研究对象上，聚焦在职教师与职前教师；（4）研究主题上，涉及教师脑科学素养，即符合前文中提及的脑科学素养在知识、能力、态度至少一个维度上的界定，同时为教师脑科学素养现状的调查研究。文献筛选过程如图1所示，最终确定55篇核心研究文献。
（三）绘制图表与编码分析
运用Nvivo软件对文献内容进行编码分析。研究人员运用主题分析法，主要对纳入文献的研究结果部分进行编码。第一步确定出“教师脑科学素养水平”“教师脑科学素养影响因素”作为一级主题，并将每篇文章中的相关内容纳入对应主题；第二步凝练出二级主题，如“教师脑科学知识”“教师将脑科学应用于教育实践的态度”；第三步细化生成三级主题，如“一般性脑科学知识”“特殊性脑科学知识”和“神经神话知识”等。由此形成编码分析表（见表1）。
三、研究结果
（一）教师脑科学素养研究的基本特征
1.教师脑科学素养研究发表的分布特征
在时间分布上，首篇教师脑科学素养的现状研究发表于2007年，之后发文量逐年增长，正受到国际的广泛关注。在区域分布上，研究者共来自25个国家。其中，美国学者最多（n=8），接下来为澳大利亚（n=7）和英国（n=7）学者。在文献来源上，以SSCI和SCIE等较高水平学术期刊为主，心理学、教育学和教育神经科学类期刊对此关注度较高。其中，Mind,Brain and Education（《心智、大脑与教育》）发表论文数量最多，共计9篇；其次为Trends in Neuroscience and Education（《神经科学与教育前沿》），以及Frontiers in Psychology（《心理学前沿》）。
2.教师脑科学素养研究设计的主要特征
在研究对象上，以在职教师，尤其是中小学教师（n=39）为主，少量面向职前教师（n=15）。此外还涉及学前教育教师（n=6）、特殊教育教师（n=6）、大学教师（含教师教育者）（n=7）、教育管理者（n=2）、教育机构教师（n=1）等。①
在研究方法上，以量化研究为主（n=45,81.8%），问卷调查法（n=48）为主要数据收集方法，样本量大小不等，被试数量为100-299人的占比最高（n=20,36.4%）（见表2）。
在研究工具上，大多数研究选择直接采用或改编自较为成熟的测验问卷。其中，具有代表性的有德克尔（Dekker）等开发的关于大脑及其对学习影响的知识测验（n=21,38.2%),[16]以及霍华德-琼斯（Howard-Jones）研究团队编制与完善的《教师脑科学素养问卷》和《教师对脑科学在教育中作用看法的问卷》（n=8,14.55%）。[17]
（二）教师脑科学素养水平
1.教师脑科学知识水平：一般性与特殊性脑科学知识相对匮乏，神经神话盛行
就教师的脑科学知识水平而言，已有研究主要调查了教师的三类知识：一般性脑科学知识（n=17,30.9%）、特殊性脑科学知识（n=14,25.5%）、神经神话知识（n=39,70.9%）。研究结果表明教师三类知识储备的状况不容乐观。
在一般性脑科学知识方面，主要调查了教师对大脑的结构、功能与发展，以及脑与心智、脑与学习的关系等的理解。针对多国教师群体的调查发现，教师具备一定的一般性脑科学知识，但在部分知识上的掌握程度仍有待提高。如有研究发现330位摩洛哥初等教育教师在一般性脑科学知识问题上的正确率为64.34%。[18]教师掌握程度最好的知识包括“在儿童时期存在敏感期，学习东西更容易”，教师也能了解到心理能力并非遗传，而是可以由环境和经验塑造。[18-21]而掌握程度最差的知识为“男孩的大脑比女孩大”，[18]教师通常将其误判为错误观点。
在特殊性脑科学知识方面，主要调查了教师对一些认知或学习障碍的神经机制及常见神经系统疾病的了解，像是儿童创伤性脑损伤[22-23]、癫痫[24]、神经发育障碍[25]如阅读障碍[26-27]等，结果显示教师对该类知识的掌握也较为薄弱。例如，有调查发现英国2570名教师中仅有9%的教师掌握阅读障碍在大脑及基因等层面的成因。[26]一项对145名尼日尔中小学教师的调查结果也显示，38.9%的教师认为癫痫是一种不纯洁甚至是污秽的象征，46.2%的教师认为癫痫是一种接触性传染病。[24]
在神经神话知识方面，主要调查了教师对脑科学常见误解的识别。研究发现神经神话在教师群体中普遍流行，诸多研究均发现超过一半的教师相信半数以上的神经神话。[16][21][28-29]同时，部分神经神话获得了超过80%甚至90%以上教师的认同，如在教师中最为流行的神经神话包括：“当以自己喜欢的学习方式（如听觉、视觉、动觉）接受信息时，学习效果更好”“大脑半球优势的差异（左、右脑）可以帮助解释学习者的个体差异”“富有刺激性的环境能改善学前儿童的大脑”“我们大多只使用了自己大脑的10%”以及“短暂的运动协调训练可以改善大脑左右半球功能的整合”等，[21][30-33]教师大多难以分辨出这些观点实际是错误的。
2.教师脑科学态度水平：较高的价值认同、兴趣偏好与行为倾向
就教师对脑科学的态度水平而言，已有研究调查了教师对脑科学融入教育实践的认知（n=10,18.2%）、情感（n=16,29.1%）、行为倾向（n=16,29.1%），研究结果呈现出教师普遍持有较为积极的态度。
在认知维度上，主要调查了教师对脑科学运用于教育实践的有效性、重要性的感知。研究普遍表明，多数教师认同将脑科学应用于教学实践的价值。如有研究发现88.4%的希腊职前教师认同脑科学知识能改善教育实践。[20]还有学者发现大多数教师认为脑科学知识在帮助其设计与实施教学方案、关爱特殊需要学生、提供饮食营养等方面具有重要作用。[34]此外，学者秦（Ching）发现职前教师还能认识到将脑科学应用于教育实践时可能存在的问题，如90%以上的教师关注“避免对科学的误解”等。[35]
在情感维度上，主要调查了教师对脑科学及将其运用于教育实践的兴趣偏好。多数研究发现教师对脑科学的兴趣程度较高，如德克尔调查发现93%的教师对脑科学知识以及大脑对学习的影响等内容感兴趣。[16]与此相似的还有学者曾（Tsang）等发现超过一半的教师对学习脑科学知识感兴趣。[36]此外，部分学者也提出应慎重看待教师的兴趣和动机，很有可能教师仅是出于纯粹的好奇心或对于脑科学的迷恋（neurophilia）。[37-39]
在行为倾向维度上，主要调查了教师将脑科学运用于教育实践的倾向性。较多研究发现，教师有将脑科学知识融入教学的愿望，如有研究发现所有受访教师都认为脑科学知识会改变自身的教学方式。[37]但教师的此种行为倾向又很少能真正地或正确地落实到教学实践之中，如有学者调查发现近一半的教师主张自己在课堂实践中经常或非常经常地使用脑科学“知识”，但其很可能是神经神话，这也意味着教师会基于神经神话做出教学决策。[40]
（三）教师脑科学素养的影响因素
1.个人因素：人口学特点、个人特质与知识水平
就个人因素而言（n=30,54.5%），主要包括教师的人口学特点、个人特质以及知识水平等。其一，教师的人口学变量，如性别、教龄、受教育程度、任教学段等可能影响教师脑科学素养中各维度的水平，但就上述影响因素是否显著、影响的方向与程度学界并未形成共识。如在性别层面，有研究发现女性教师相比男性教师更容易相信神经神话，[18]但也有研究表明女性教师对书写困难的认知水平明显高于男教师。[41]其二，教师的个人特质也会影响其脑科学素养水平。如有研究揭示了教师的自我效能感和准备感会正向影响其脑科学知识储备。[27]还有研究发现自信程度较高的职前教师能够正确识别更多的脑科学事实。[42]学者贝（Bei）等也发现教师的认知需求水平（如更喜欢复杂问题），在“脑科学相关信息获取频率”的中介作用下，负向预测教师的神经神话信念。[43]其三，个人知识水平。较多研究还发现教师的一般性脑科学知识水平正向或负向影响其神经神话信念。教师具有更多的一般性脑科学知识既有可能帮助其规避神经神话，[19][35][44]但也有可能促使其相信更多的神经神话。[21][23][30]学者对此种迥异结果的解释在于，脑科学知识水平更高、对脑科学更感兴趣的教师，更有可能接触到或主动寻求更多的脑科学知识，但教师辨别脑科学知识真伪的能力有限，反而导致其相信更多神经神话。[16][21][24][29]
2.环境因素：显性学习资源与隐性环境影响
就环境因素而言（n=11,20.0%），主要分为显性学习资源与隐性环境影响两类。显性学习资源指的是教师直接接触脑科学相关内容，如阅读专业书籍、学术论文、科普读物以及参加脑科学相关课程与培训等。隐性环境影响主要指教师间接接触到脑科学相关内容，如大众媒体以及重要他人的影响等。已有研究普遍发现，教师经由显性或隐性途径接触脑科学内容的程度越高，既有可能正向提升其脑科学素养，如增加其一般性与特殊性脑科学知识，降低[18][45]但难以完全消除[35][46]其神经神话信念，也有可能因接触信息的良莠不齐反而降低其脑科学素养。以脑科学的课程与培训为例，有学者发现高质量的培训能提高教师面对阅读障碍学生的知识与信心，[26]而低质量的脑科学培训是影响神经神话传播的复杂因素。[36]在重要他人的影响上，研究表明教师与专业从业者（如脑科学专家）间的交流是脑科学理念成功融入课堂实践的关键因素，[34]但也有学者提出教师的神经神话大多来源于专家，神经神话（neuromyths）由不了解脑科学的教育培训者向教师传播，而神经教育神话（neuroedumyths）则由缺乏教育科学知识的脑科学专家所传播。[47]
四、研究讨论及建议
（一）AI时代教师脑科学素养的缺失
AI时代的教育更加注重人脑潜能的开发，这也对教师的脑科学素养提出更高要求，但国际研究表明教师脑科学素养普遍缺失，缺失的表征为教师脑科学知识储备“弱”与应用态度“强”之间的显著“张力”。[21][23][36]已有研究结果可归结为两种模式：一是“有心无力”型，教师虽有较强的基于脑智规律教学的意愿，但因脑科学知识技能不足难以落实。如有研究发现95.4%的校长希望实施脑科学研究成果，但实际仅有不到1%的校长付诸实践。[21]二是“适得其反”型，教师因过度热忱而急于应用，却因缺乏批判性思维导致神经神话更加盛行。[44-45]如在某调查中的两则神经神话被超过30%的教师运用于教学。[24]
教师脑科学素养缺失的深层原因在于教师获取脑科学知识的渠道存在局限性。一方面，教师过度依赖大众媒体和在线资源获取相关知识，但这些资源往往存在过度简化，甚至误导性解读的问题。另一方面，关于脑科学的教师教育体系存在短板，职前培养阶段缺乏系统的脑科学课程，在职培训项目的质量又参差不齐，如有研究发现接受过培训的教师反而更容易相信神经神话。[24]这也导致教师不仅难以建立科学的脑科学知识体系，还缺乏必要的批判性思维能力来甄别相关信息，因而在教学中容易相信并传播神经神话。国际研究中教师脑科学素养呈现出的“张力”特征，虽揭示了教师专业素养结构的重要缺口，但也侧面反映了教师对于发展脑科学素养的紧迫需求，这启示教师教育应善于化“张力”为“动力”，尽快建立健全教师脑科学素养的专业发展支持体系。
（二）AI时代教师脑科学素养的重构
第一，凝练AI时代教师脑科学素养重构的三重逻辑。综合国际研究发现与AI时代对教育的现实需求，可建构出教师脑科学素养与AI技术深度融合的三重逻辑。其一，认知根基的“理解”逻辑，以脑科学理解AI的“能与不能”。AI是对人类智能的模拟，[1]如人工神经网络和深度学习就借鉴了神经元和视觉系统的工作原理。[48]因此，教师具备脑科学素养，能更深刻地理解AI技术的内在机制及其能力边界。更重要的是，教师若能从根本上认识人类学习基于生物化学的、情感驱动的、具身化的建构过程的本质，将帮助其破除对AI的盲目崇拜或非理性恐惧，建立起科学、理性的技术观，这也是其与AI协同育人的前提。其二，教学决策的“审辩”逻辑，以脑科学作为应用AI的“评判标尺”。具备脑科学素养的教师，在面对纷繁的AI工具时，会拥有一把内置的“评判标尺”：这项技术的应用是否有助于促进人脑的高效学习，而非仅仅替代其工作？例如，人脑学习需要经历“参与—建构—巩固”三个阶段，[49]教师应审慎评估AI在不同阶段的角色，避免让AI直接提供答案，从而“剥夺”学生在“建构”阶段所必需的认知探究和深度思考过程。其三，教学实践的“设计”逻辑，在脑科学指导下以AI赋能教学创新。教师应成为运用脑科学原理，驾驭AI技术的“学习体验设计师”。如有研究开发了AI辅助的学生神经发育障碍诊断系统，教师可基于AI系统对学生进行及时诊断，并有针对性地进行教学设计。[50]
第二，推动AI时代教师脑科学素养的概念重构。当前教师脑科学素养的测评维度仍偏重于认知层面，如聚焦于教师的脑科学知识及其应用态度，忽略了教师在实际教学中将脑科学知识转化为教学实践的能力与行为。面向AI时代，需要构建更具系统性的教师脑科学素养概念模型。一方面，可从三个逻辑建构新概念。在过程逻辑上，从脑科学信息的获取、辨别、理解、内化到转化应用等环节，梳理教师应具备的素养；在范畴逻辑上，补充能力维度（如脑科学的证据评估、批判性思维等能力）和行为维度（如基于脑的循证教学实践等）；在类型逻辑上，结合AI时代着重发展的学生高级认知能力与学习动力等，建构教师关于元认知、创造力、问题解决、激情、热爱、好奇、韧性等的脑科学素养。另一方面，还需要关注AI与脑科学结合带来的全新技术，如教师对无损脑刺激和脑机接口技术等对治疗认知与学习障碍以及改善大脑功能等的认识与行为倾向。
第三，推进AI时代教师脑科学素养的培育路径重构。首先，完善教师教育体系，将脑科学课程纳入职前教育与职后培训的必修模块。其次，在内容设计上增强教师对脑科学的批判性反思能力与实践运用能力，不仅应开设研究方法课程，为教师提供脑科学证据的评估工具，帮助其建立对脑科学研究成果的审慎态度与科学评估能力。同时，课程或培训内容应紧密结合教师的教学实践需求，如增加“脑科学与课程教学设计”等内容以及实操训练的比重，通过案例教学、课例研究等帮助教师学会设计、实施和评估“基于脑”的教学方案。再次，需为教师提供个性化的学习资源，开发面向不同学段、学科教师的脑科学专用教材、在线课程等。最后，应为教师构建跨界学习共同体，促进教师与脑科学专家的有效对话，同时发挥桥梁学科的作用，借助于认知神经科学、教育神经科学等交叉学科专家对知识的转译与引介，帮助教师实现从脑科学研究成果向教育实践的有效落地。
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