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通过脑部扫描比考试成绩更能预测学生的学习情况

导读 根据发表在《科学进展》杂志上的一项新研究,教育工作者长期以来使用的传统测试和评分可能比大脑扫描更准确地衡量学习。这篇论文由来自七所

根据发表在《科学进展》杂志上的一项新研究,教育工作者长期以来使用的传统测试和评分可能比大脑扫描更准确地衡量学习。这篇论文由来自七所大学的一组研究人员撰写并由乔治城神经科学家领导,它不仅可以颠覆教育工作者制作课程的方式,还可以揭示人类思维中的一个隐藏环节。

“长期以来,心理学家和哲学家一直在争论空间思维,如物体的心理图像,是否真的隐藏在看似口头的思维之下,”该研究的资深作者兼乔治城艺术学院教务长杰出副教授亚当格林解释道。心理学系的科学。“如果这是真的,那么教学生提高他们的空间思维能力应该会提高他们的口头推理能力。”

研究人员研究了弗吉尼亚州公立高中提供的“空间丰富”科学课程,该课程强调空间思维技能,例如绘制地图和规划如何重新配置​​城市以减少能源消耗。磁共振成像 (MRI) 扫描显示学生在学习课程课程时大脑的变化,并将这些变化与传统测量学习的方式(例如考试成绩的变化)进行比较。

大脑的变化是更好的学习预测指标,尤其是一种被称为“远迁移”的学习,这种学习是如此深入,以至于它可以帮助学生成功完成他们甚至没有被教导完成的任务。远迁移对于教育者来说是一种圣杯,而众所周知,传统测试很难捕捉到这一点。

在脑海中制作模型

该团队的研究结果支持心理模型理论(MMT),该理论假设当人类理解口语或书面语言时,大脑会“空间化”这些信息,这依赖于大脑中最初进化的系统来帮助我们的灵长类动物祖先灵活地驾驭复杂的环境。

当研究人员测试口头推理时,关于句子中的单词而不是地图上的物体,他们发现参加强调空间思维课程的学生有显着的进步。更重要的是,学生的空间思维能力越好,他们的语言推理能力就越强。

“这些研究结果表明,心理模型可能是现实世界教育中远距离转移的重要基础,从课堂上学习技能并更广泛地应用它们,”主要作者和心理学博士说。学生罗伯特科尔特斯(C'18,G'23)。“这项研究不仅让我们了解教育如何改变我们的大脑,而且还揭示了对思维本质的关键见解。”

“语言推理是人类进化产生的最强大的工具之一,”科尔特斯认为。“将神经科学和教育相结合,以更好地了解人类大脑如何学习推理,这令人难以置信。希望我们可以利用这些发现更广泛地改进人类推理。”

研究小组展示了大脑中 MMT 的新证据,发现语言推理的改进可以最好地通过学生大脑空间处理中心的变化来预测 - 特别是在后顶叶皮层。

为颅骨创建课程

虽然关于心智模型的争论由来已久,但现代教育领域最热门的争论之一是神经科学能否改善学校的教学和学习。尽管在理论上很有希望,但将神经科学与教育相结合的努力在现实世界中已被证明具有挑战性。主要障碍之一是 MRI 扫描等神经科学工具既昂贵又耗时,因此不太可能在大规模的教育政策和实践中得到应用。

“我们无法扫描每个孩子的大脑,即使有可能,这样做也是一个非常糟糕的主意,”格林说,他也是神经科学跨学科项目的教员。

长期以来,批评者一直担心神经科学提供的数据是否真的可以告诉教育工作者他们使用传统纸笔或基于计算机的测试无法找到的任何东西。

研究小组的新发现指出了一种将神经科学与教育相结合的新方法,有助于克服这些挑战。该研究没有关注每个学生的大脑,而是关注学生所学的课程。结果表明,大脑成像可以检测到在现实世界课堂中学习特定课程所带来的变化,并且这些大脑变化可用于比较不同的课程。

“课程开发可以而且确实发生在神经科学可以实际适应的小规模,”格林说。“因此,如果我们可以利用神经影像学工具来帮助确定最可转移学习的教学方式,那么这些课程可以被教师和学校系统广泛采用。课程可以扩大规模,但神经影像学不必。”

与参加其他高级科学课程的学生相比,参加空间丰富课程的学生表现出更强劲的大脑变化。这些变化似乎表明大脑可以以高度灵活的方式应用空间能力的深度学习,而传统的特定技能测试可能无法完全捕捉到这些能力。特别是,该研究发现大脑变化可以比传统测试更好地预测学习,这提供了强有力的证据,表明神经科学提供的内部观点可以为教育工作者提供他们长期以来寻求但传统学习评估经常错过的远迁移学习的见解。

根据科尔特斯的说法,“这项研究是我们部门通过科学将‘神经元与社区’联系起来的使命的一个很好的例子。我们希望利用这些数据来说服政策制定者增加获得这种空间丰富教育的机会。”

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