1、關于腦科學與教育創新第一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月序研究背景和問題提出現代社會對教育發展影響最大的兩個領域數字技術腦科學第二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月個人專業背景和興趣趨向身在高校情系基礎教育，投身中學物理課程改革28年為謀求教改深入研究，申請全國教育科學研究課題，年逾花甲步入腦科學領域，結識著名腦科學家唐孝威院士，快步躋身腦科學與教育的研究前沿創建中國創造學會大腦開發研究會，致力我國教育界的腦科學與教育的普及與研究活動。第三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月主要內容一、腦科學簡介二、認識自己的腦腦是一個怎樣的器官？三、基于腦的教育基本理論四、從腦科學看

2、當前基礎教育課程五、從腦科學看物理課程特殊教育功能 與 初步實踐第四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月一。腦科學簡介 1.基本研究領域2.多學科交匯3.基本研究方法第五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月腦科學簡介之一基本研究領域認識腦保護腦開發腦仿造腦第六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月腦科學簡介之二多學科交匯，對多個領域重大影響神經科學認知科學人工智能心理學信息科學精神科學教育學醫學第七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月腦科學簡介之三多種研究方法的應用觀察探測仿真成像解剖內省第八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月二、認識自己的腦腦是一個怎樣的器官？1

3、、自然界最復雜的系統2、自然界最神奇的系統3、腦專司信息的器官 人與動物區別的主要器官第九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1、自然界最復雜的系統是一個巨大的復雜系統 1011個神經元細胞和10倍的膠質兩種結構、兩種屬性： 生理結構與功能結構 自然屬性和社會屬性細胞第十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月第十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人腦是地球上生命物質億萬年演化的結果從魚腦到腦的演化第十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人腦是人類祖先幾百萬年勞動的創造種類腦重量神經元總數（單位：億個）類人猿黑猩猩394ml43猩猩411ml大猩猩506ml53非洲猿

4、人南方古猿非洲種(300萬年前)422ml46-52南方古猿粗壯種(200萬年前)518ml鮑氏東非人(200萬年前)656ml人ER1470(能人)(200萬年前)775ml直立人(60萬年前)1043ml北京猿人(40萬年前)1043ml60-94智人1330ml94-100現代人1450ml1000第十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人類與黑猩猩的腦對比黑猩猩人類第十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人腦的特殊性與哺乳動物腦的基本數據比較幾種動物腦/體重之比種類鯨象大猩猩豚人腦重9000g6000g540g1600g1450g腦/體比1/100001/10000.0

5、020.01171/50第十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人腦的基本數據之一 人腦平均重1400克， 包含有約1011次方個神經元細胞 10倍于神經元的膠質細胞。 每個神經元又有大約104突觸，即大約有1015個突觸。第十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人腦的基本數據之二腦的幾項指標與人體所占例： 腦重量/人體比 2% 血流量/ 人體比 20% 耗氧量/ 人體比 25%第十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月人腦的基本數據之三人腦的生長過程年齡新生兒9個月3歲7歲成人重量（g）390660101112801400第十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月

6、人腦的基本數據之四 人腦的衰老過程年齡70歲80歲90歲重量（g）133012601120比例（%）959080人腦神經元平均每日死亡數約50萬個。(出生時約1萬億）第十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2、腦是自然界最神奇的系統1）腦存在特殊的耗散結構特性超耗散結構系統2）腦的復雜神經網絡結構1015的突觸連接的排列組合（超天文數字）3）腦內存在五種基本心理相互作用及一體性第二十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1）腦具有特殊的耗散結構超耗散結構系統耗散結構系統是一個開放系統，與周圍環境保持能量與物質的持續交流，是一個遠離平衡態的非平衡態、非線性、有序的自組織系統超耗散結構

7、，大腦是具有“信息、能量、物質”三個維度的耗散結構系統。所以我們稱其為超耗散結構系統第二十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月超耗散結構系統特性1. 信息維度占有主導的地位，對腦的物質能量耗散結構活動起著控制的作用2、存在發展的階段性和時間性上的敏感性。3. 能自主獲取信息，學習和創造是大腦的本能4腦的超耗散結構使神經網絡始終處于動態建構之中，人腦具有終身可塑性。5. 創造了“物質與精神”“存在與意識”統一的特殊空間。第二十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1. 信息維度占有主導的地位，對腦的物質能量耗散結構活動起著控制的作用1）反例狼孩2）許多實例可以說明信息維度對于發展和

8、維持人腦正常耗散結構活動有著決定性作用。如處于深度昏迷，醫學上稱為腦死亡的人停止信息交流，因此缺乏正常的“信息、能量、物質”的三個維度耗散結構活動，實驗表明，這種病人大腦的能耗量比正常人低得多； “實驗表明，藥物麻醉可導致大腦能量消耗顯著下降，”；“植物人的腦能量代謝比控制組低3040%”【1】。第二十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2)腦的復雜神經網絡結構 神經元 神經元簇（約1毫米尺度）神經元簇回路腦功能子系統腦整體網絡。 第二十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月大腦功能的定性估計“整個大腦網絡可以有多少條通路呢據專家的保守估計，這是一個大到令人無法相信的數字，如果用

9、標準打字機打出來，會有15萬千米總長度的“0”!這個數字比全宇宙原子的總數目還要大上許多倍。若將全球的電話網絡系統和大腦電路網絡相比，它的復雜程度也僅僅占大腦網絡的一小部分。而且大腦的運行速度也是任何電腦所無法比擬的。假如電腦每秒鐘運行4億次，那么它要工作l00年，才能完成人腦1分鐘之內做的事情” 腦科學導論第二十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3）五種基本心理相互作用 心心相互有用 心，心智是腦的功能心腦相互作用 腦是腦神經網絡心身相互作用心物相互作用心社相互作用第二十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3、腦專司信息的器官，（人區別動物的主要器官） 腦的工作特性信息交流

10、學習是大腦的本能五種心理相互作用創造是大腦的功能 多元智能是腦的自然特性信息處理定期適當休息是腦的必須能量需要腦需要新鮮空氣，所以需要活動物質需要適當的蛋白質，滿足記憶需要個性特性人腦網絡的唯一性決定第二十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月三、基于腦的教育基本理論1、人腦有無限的潛在功能，每個人都有可能成為天才2、兒童敏感期期是腦復雜性系統特性必須抓早期大腦開發3、學習是大腦的本能教育必須以人為本，人人都需要學習，4、學習和記憶是大腦網絡功能具有微觀和宏觀機制5、多元智能是腦的功能結構特性智能結構6、人腦具有唯一性必須尊重人的個性需求7、提高教學效率的腦科學原理腦功能發育發展的動力學

11、機制 超耗散結構 五種基本心理相互作用及一體化8、人應當堅持終身學習腦具有終身可塑性，人腦健康的需要第二十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1、人腦有無限的潛在功能，每個人都有可能成為天才1）神經網絡的復雜性決定認得智能水平“整個大腦網絡可以有多少條通路呢據專家的保守估計，這是一個大到令人無法相信的數字，如果用標準打字機打出來，會有15萬千米總長度的“0”!這個數字比全宇宙原子的總數目還要大上許多倍。第二十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2）腦功能決定于后天的環境和教育任何一個大腦健康的人與一個偉大科學家之間并沒有不可跨越的鴻溝，他們的差別只是用腦的程度和方式不同，而這個

12、鴻溝可以不斷填平，甚至可以超越，因為從理論上講，人腦的潛能幾乎是無窮無盡的 美國心理學會年度報告反例：狼孩第三十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月初值敏感性是復雜性系統的基本特性蝴蝶效應狼孩現象猶太人效應2、兒童敏感期期是腦復雜性系統特性必須抓早期大腦開發 第三十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3、學習是大腦的本能教育必須以人為本，人人都需要學習學習的本質是獲取信息從腦的耗散結構特性看，信息與物質、能量撥那個列是大腦發育發展的基本需要，而且信息維度在腦的耗散活動中起著主導作用，獲取信息是大腦的本能。結論：人人都需要學習，重要的是學什么，怎么學？第三十二張，PPT共五十九頁，

13、創作于2022年6月4、學習和記憶是大腦網絡功能具有微觀和宏觀機制微觀機制神經元之間的功能連接信息、能量、物質過程。 宏觀機制網絡整體功能的建立（理論假設）第三十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月從微觀看：神經元之間的關聯學習過程是信息、能量、物質過程 第三十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月宏觀機制學習是發展網絡整體結構功能 神經元 神經元簇（約1毫米尺度）神經元簇回路腦功能子系統腦整體網絡。“學習是目標導向的神經網絡的發展。對于記憶，單個神經元并不出色，但一起激活的整組神經元的作用卻非常出色，這樣和諧地結合起來的神經元交響樂正是學習的全部。”（引自基于腦的學習P28）

14、第三十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月5、多元智能是腦的功能結構特性多元智能是腦的結構特性創造能力是腦功能的動力學特性第三十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月腦科學的智能理論框架 智能心智能力行為能力覺醒能力認知能力情感能力意志能力記憶能力思維能力語言能力其它能力運動能力適應能力操作能力社會能力管理能力人際能力表達能力改變能力其它能力創造能力第三十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月6、人腦具有唯一性必須尊重人的個性需求復雜系統的初值敏感性決定人腦的千差萬別世界上沒有兩個相同的腦第三十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月7、腦功能發育發展的動力學機制提高教

15、學效率的腦科學原理五種基本心理相互作用的有效性和強弱決定教學的水平和效率第三十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月8、人應當堅持終身學習腦具有終身可塑性，人腦健康的需要腦的超耗散系統特性決定腦是一個動態、不斷建構的系統同一個人不同時間對應兩個不同結構的大腦第四十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月四、從腦科學看當前基礎教育課程改革1、腦科學看課程基本理念2、腦科學看“三維教學目標”3、從腦科學看現行我國基礎教育課標教材第四十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1、腦科學看課程基本理念 “以人為本” 符合“基于腦的學習”的原則 面向全體學生發展，關注個性特長符合腦功能及開發

16、基本理論 注重科學探究、關注學習方法多樣化符合五種基本心里相互作用理論 第四十二張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2、腦科學看“三維教學目標”1）注重過程與方法，就比單純知識有更豐富的信息，能促使更多的腦區參與，形成復雜性網絡結構。 教學結果：不僅能加深對知識的理解，保證技能的掌握，而且能學到與過程相關的許多相關知識和技能。 如概念形成注重過程與方法 ， 規律學習注重探究性學習過程 物理實驗倡導探究性實驗 。都會有更多的腦區參與 ，提高學習的有效性。結論：多種信息、多個腦區參與、網絡式學習和記憶，理解得較深，記得較老 第四十三張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2）、注重情感、態

17、度和價值觀符合腦科學 腦科學研究表明：情緒會影響學習過程神經遞質的分泌，直接影響學習效率。應試教育，枯草、超負荷必然是低效率。 情緒能力是人的智能結構的重要部分，所以強調情感、態度和價值觀，也是大腦開發功能結論：既是提高學習效效率的需要，更是開發大腦功能本身的要求第四十四張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3、從腦科學看現行我國基礎教育課標教材現行中小學教材普遍具有以下基本特點：1）以學生為本，貼近學生生活2）體現三維學習目標3）聯系實際，體現動手動腦。第四十五張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月結論：基本符合腦科學，方向正確不足之處在于：缺乏智能結構理論指引，對能力培養進行系統規

18、劃；缺乏五種基本心理相互作用理論指導，情景創設，問題提出，過程設計等存在一些不符合學生情況，要求不合理現象等第四十六張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月五、從腦科學看物理課程特殊教育功能 與初步實踐1、從腦科學看物理學科特性2、如何發揮物理學開發腦的教育功能 第四十七張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1、從腦科學看物理學科特性1)、 潛在的多元教育功能2)、特殊的學科教育品質3）、獨特的文化教育特征第四十八張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月1)從智能結構框架看物理學科潛在功能 智能心智能力行為能力覺醒能力認知能力情感能力意志能力記憶能力思維能力語言能力其它能力運動能力適應能力操作能力社會能力管理能力人際能力表達能力改變能力其它能力創造能力第四十九張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月物理學的潛在多元教育功能學科內容密切聯系生活，生產、文化實驗動手能培養動手操作和實施能力科學規律能培養嚴格的科學精神、科學態度聯系實際，解決問題能培養創造能力第五十張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月2）物理學的特殊學科教育品質 密切聯系生活，能激發五種基本心理相互作用， 第五十一張，PPT共五十九頁，創作于2022年6月3）物理學的獨特文化教育特征 多學科的創新基礎 技術創造學習平臺 科學思想方