主持项目

（一）从知识学习到问题解决，从单一学科到综合实践

许多学科领域的专家和教育学家都认为数学、科学等学科的本质是解决问题，倡导重视知识的应用。自1945年著名数学家波利亚提出数学问题的解决方法（Polya, 1945）开始，物理、计算机等学科也都出现类似尝试（Chi et al., 1981; Kay, 1991）。我国中小学培养目标也在发生重大变革，例如2011年版义务教育数学课标课程总目标包括了问题解决，强调发展学生的应用和创新意识。但随着现代社会环境和技术的高速发展，单一学科问题解决已无法满足实际需要，西方发达国家将跨学科的问题解决能力视为21世纪人才培养的焦点（Trilling & Fadel, 2009），PISA和ACT21S项目也专门设计了学生问题解决能力测试。数据表明，学生问题解决能力很大程度上不能被传统学科表现所解释（OECD, 2017），有独立评价和培养的必要。

随着全球范围STEAM教育（Science-Technology-Engineering-Arts-Mathematics）和PBL（Project Based Learning）的兴起，我国也逐渐开始重视跨学科问题解决。2016年“中国学生发展核心素养”将问题解决视为实践创新的基本要点，2017年《中小学综合实践活动课程指导纲要》也强调“综合运用各学科知识，认识、分析和解决现实问题”，并将问题解决作为四大具体目标之一。

（二）学生问题解决能力差异较大，需要科学的培养路径

尽管我国对问题解决能力越来越重视，但学生表现并不理想。在PISA问题解决能力的测试中，2012年上海学生的表现和数学、阅读、科学成绩出现巨大落差（OECD, 2014），2015年北京、上海、江苏、广东组成的中国部分地区联合体未达到OECD平均成绩。PISA报告还指出约75%的学生问题解决能力差异来自学校内部（OECD, 2017）。说明在相似的学校教育下学生问题解决能力仍有较大差异，这种差异同样表现在发展速度上（Ostad, 1998）。

既然学生的问题解决能力千差万别、发展水平不一，就有必要有针对性的帮助不同学生获得更好的发展。事实上，我国素有“因材施教”的教育理念，但真正意义上做到却绝非易事。长期以来“因材施教”多流于理念，其最大症结就在于学生是鲜活的个体，而学习又是极其复杂的活动，教师很难像医生看病一样通过可以观察和检测的某些指标对症下药。如果能给学生学习和其能力发展提供更加客观、准确的指标，无疑将帮助学生获得更适合的教育。

（三）新兴交叉学科的视角——教育神经科学

近年来，诞生了一门整合教育学和认知神经科学的新兴交叉学科——教育神经科学。事实上，知识的获取、技能的培养、行为的变化，都是对神经连接模式的塑造，因此有教育工作者尝使用认知神经科学的研究结果来解释或指导教学，但由于一些已经被证伪的“神经神话”流传甚广（Howard-Jones, 2014），并未起到理想中的作用。随着认知神经科学中磁共振（MRI）、事件相关电位（ERP）、脑电图（EEG）、近红外（NIRS）等技术的发展，越来越多的研究者开始直接运用认知神经科学的技术手段研究教育相关的问题，从更加基础和科学的角度，为教育研究和实践工作带来新的视角。研究发现，脑指标结合传统行为学指标（如：智力、推理、识字量），可以将对学生学业表现的预测准确性提高到80%以上，是仅用传统指标的近两倍（Tan et al., 2011; Dumontheil & Klingberg, 2012; Bach et al., 2013）。甚至有追踪研究指出，学生的数学、阅读、智商、工作记忆等测试结果对其6年后的运算能力都没有显著影响，但脑指标却能做出准确预测（Evans,et al, 2015）。这些实证研究的证据说明脑指标对学生学业水平和关键能力发展具有更加准确、更具效果的指导意义，将为教学实践工作提供更为客观的参考。

尽管教育神经科学的兴起是希望认知神经科学为教育提供更加科学的解释和指导，但目前认知神经科学和教学之间还有着较大的鸿沟（Bruer, 1997; Bowers, 2016）。已有的教育神经科学研究多关注学习障碍儿童和基础认知任务，学习障碍的研究也只重点集中于阅读和注意力障碍（Zhou et al, 2015）。但对障碍儿童的研究结果显然无法直接迁移到正常儿童之中，复杂的学习过程也无法由基础认知过程的简单叠加而成（Sood & Sereno, 2016）。因此已有的认知神经科学研究并不能真正回答教育工作者关心的教育问题，离主流学校教育和教学实践工作还有很远的距离。西方学界尝试使用认知神经科学方法探究比较复杂的学习问题也是近10年刚刚起步，国内则更显滞后，中文论文还停留在交叉学科论证和介绍阶段。

教育神经科学的应用，挑战和机遇并存。随着对学习过程脑机制逐步深入的了解，认知神经科学在教育政策及教学实践方面会起到越来越重大的作用。英国皇家学会发布的《神经科学对教育和终身学习的启示》报告也指出，将认知神经科学应用于教育学研究，需要双方学科的深度合作。