近期，在線教育是大中小學(xué)校的主要教學(xué)活動(dòng)形式。學(xué)生喜歡怎樣的線上材料?為什么有些線上材料更能吸引學(xué)生?教師該怎樣呈現(xiàn)教學(xué)材料?等等。針對(duì)這些問題，華東師范大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)院的胡誼教授及其團(tuán)隊(duì)，采用基于功能性近紅外光譜成像(functional near infrared spectroscopy, fNIRS)的大腦超掃描技術(shù)，對(duì)教學(xué)材料所引發(fā)的學(xué)生偏好，教師呈現(xiàn)材料的方法，以及師生之間的大腦同步，進(jìn)行了深入研究。近期，團(tuán)隊(duì)兩篇論文同時(shí)發(fā)表在國(guó)際著名神經(jīng)影像期刊Neuroimage。

　　腦功能成像的新方法：功能性近紅外光譜技術(shù)

　　人類的一切心理和行為都由大腦決定，無論是心理科學(xué)還是行為科學(xué)，最終的研究歸宿，都在于大腦，因此，深層次的用戶心理和行為研究也必然指向于大腦的活動(dòng)。過往研究大腦的技術(shù)主要是功能磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging, fMRI)、于腦電圖 (Electroencephalography, EEG)和腦磁圖(Magnetoencephalography, MEG)等，近幾年，性近紅外光學(xué)成像技術(shù)(functional near- infrared spectroscopy, fNIRS)開始迅速興起。

　　功能性近紅外光譜技術(shù)是近年來新興的一種非侵入式腦功能成像技術(shù)。fNIRS進(jìn)行腦功能成像的原理與fMRI相似，即大腦神經(jīng)活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致局部的血液動(dòng)力學(xué)變化。其主要利用腦組織中的氧合血紅蛋白和脫氧血紅蛋白對(duì)600-900nm不同波長(zhǎng)的近紅外光吸收率的差異特性，來實(shí)時(shí)、直接檢測(cè)大腦皮層的血液動(dòng)力學(xué)活動(dòng)。通過觀測(cè)這種血液動(dòng)力學(xué)變化，即通過神經(jīng)血管耦合規(guī)律可以反推大腦的神經(jīng)活動(dòng)情況。

　　近20年來，隨著功能性近紅外光譜技術(shù)的硬件設(shè)備的制造和改進(jìn)以及數(shù)據(jù)處理方法的完善，利用近紅外進(jìn)行各類認(rèn)知活動(dòng)的研究層次不窮?，F(xiàn)在，fNIRS已經(jīng)與腦電圖(EEG、ERP)、功能磁共振成像(fMRI)等腦成像技術(shù)一樣，成為人類探索大腦奧秘的利器。

　　fNIRS技術(shù)揭秘學(xué)生愛學(xué)什么

　　在第一篇論文中，研究團(tuán)隊(duì)制作了12段視頻;視頻內(nèi)容是由同一位小提琴手演奏的世界名曲。在演奏過程中，研究者用近紅外儀器，記錄了小提琴手(示范者)的大腦活動(dòng)，同時(shí)進(jìn)行了錄像;然后，將這些錄好的視頻，播放給學(xué)生;學(xué)生在觀看這些視頻材料時(shí)，研究者也記錄了他們的大腦活動(dòng)。視頻觀摩之后，研究者評(píng)估了學(xué)生對(duì)這些視頻材料的喜好程度，并計(jì)算了學(xué)生-示范者之間的腦間同步這一指標(biāo)(圖1)。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)視頻材料的偏愛與學(xué)生-示范者之間的左側(cè)顳葉腦間同步有關(guān);相比前期，這種相關(guān)性在觀看后期更強(qiáng)(圖2);腦同步可區(qū)別，甚至預(yù)測(cè)學(xué)生對(duì)視頻材料的偏好程度。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：一個(gè)視頻材料之所以受學(xué)生喜歡，是因?yàn)檫@個(gè)材料更容易導(dǎo)致學(xué)生-示范者的大腦同步;學(xué)生較早感興趣于視頻材料所呈現(xiàn)的內(nèi)容，則可預(yù)測(cè)接下來的視頻內(nèi)容;一旦預(yù)期得到驗(yàn)證，就給人帶來一種愉悅感。也就是說，好聽、好看的視頻材料，其原因是眾多觀眾與示范者的“不謀而合”與“大腦共鳴”。

　　在第二篇論文中，研究團(tuán)隊(duì)還原了具有高生態(tài)效度的師生互動(dòng)教學(xué)場(chǎng)景，教師面對(duì)面地向?qū)W生教授知識(shí)(心理學(xué)領(lǐng)域);設(shè)計(jì)了兩類教學(xué)方式：一類是教師逐步提供難度漸進(jìn)的問題，引導(dǎo)學(xué)生自己解決問題，這稱為支架式教學(xué);另一類是教師提供一些信息，詮釋重要的術(shù)語、概念和原理，這被稱為解釋性教學(xué)。在兩類教學(xué)活動(dòng)中，研究者也采用近紅外腦成像技術(shù)，全程同步采集師生兩個(gè)人的大腦活動(dòng)。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，師生間大腦活動(dòng)在教學(xué)過程中趨向同步;這種師生腦同步依賴于教師使用的教學(xué)策略;這就是，當(dāng)教師采用支架式教學(xué)時(shí)，其與學(xué)生的腦同步，比解釋性教學(xué)時(shí)更強(qiáng);這種增強(qiáng)的師生腦同步，可預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)(圖3)。為了厘清師生腦同步和具體教學(xué)行為之間的關(guān)系，研究者用視頻編碼技術(shù)，發(fā)現(xiàn)了師生腦同步的增強(qiáng)與教師采用的支架行為有關(guān)(如詢問引導(dǎo)性問題，提供暗示等);但是，當(dāng)教師執(zhí)行解釋行為(如提供定義或澄清概念等)時(shí)，師生腦同步則比較弱?；谶@些結(jié)果，研究建議：教師在教學(xué)活動(dòng)中，除了要進(jìn)行必要的概念解釋外，可以提出一些由易到難的問題，幫助學(xué)生思考所學(xué)內(nèi)容及其關(guān)系;這些問題因人而異時(shí)，效果建議。

　　據(jù)悉，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)拓展近紅外超掃描的研究領(lǐng)域(教育、管理、咨詢、健康等)，更扎實(shí)、更高水平地推進(jìn)校內(nèi)、校外、國(guó)際的合作，成為以“腦際認(rèn)知”為特色、能引領(lǐng)國(guó)際學(xué)術(shù)前沿的心理學(xué)科學(xué)研究中心。

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