近红外大脑超扫描技术助力教学活动

近期，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？”等等。针对这些问题，华东师范大学心理与认知科学学院的胡谊教授及其团队，采用基于功能性近红外光谱成像（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，进行了深入研究。该团队两篇论文同时发表在最新一期国际著名神经影像期刊《Neuroimage》上。论文第一作者分别为华东师大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）。

在第一篇论文中，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。华东师大供图

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。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”。

在第二篇论文中，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。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。

教学策略调节师生脑同步及脑-行为相关。华东师大供图

上述两篇研究论文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，加强团队建设，不断产出高水平科研成果的一个缩影。该团队在近红外超扫描领域，近四年申请到3项国家自然科学基金项目、1项教育部人文社科基金项目、2项上海市社科基金项目；申请2项专利；先后在国际高水平期刊发表10余篇论文。据悉，未来五年，该研究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），推进国际合作，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。