研究者對(duì)靈長(zhǎng)類動(dòng)物大腦的敏感期也做了大量研究。對(duì)恒河猴的研究發(fā)現(xiàn)，未出生前的兩個(gè)月，恒河猴腦內(nèi)突觸會(huì)快速形成，出生時(shí)腦內(nèi)的突觸數(shù)量與成年猴接近，出生后2～3個(gè)月突觸的數(shù)量高于成年猴，這種情況保持到3歲(性成熟)。隨后，突觸的數(shù)量逐漸下降，到5歲時(shí)下降到成年猴的水平。[27]也有學(xué)者對(duì)人類大腦發(fā)育開(kāi)展研究，Huttenlocher發(fā)現(xiàn)，嬰兒出生時(shí)視覺(jué)區(qū)域的突觸密度接近成人，2～4個(gè)月開(kāi)始迅速增大，8～12個(gè)月達(dá)到頂峰，此時(shí)嬰兒視覺(jué)區(qū)的突觸密度是成人的1.6倍，之后該密度開(kāi)始下降，大約在11歲時(shí)降至成人水平；聽(tīng)覺(jué)區(qū)的發(fā)育更早，突觸密度在3個(gè)月時(shí)達(dá)到頂峰，12歲左右達(dá)到成人水平；反之，額葉的發(fā)育相對(duì)晚一些，出生時(shí)突觸的數(shù)量與成人類似，隨后開(kāi)始增長(zhǎng)，在2歲左右達(dá)到頂峰(成人的1.5倍)，隨后突觸數(shù)量開(kāi)始下降，在16歲左右回到成人水平。[28]由此可以看出，大腦的發(fā)育是分區(qū)域、分批次進(jìn)行的，感知覺(jué)等基本認(rèn)知過(guò)程(視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)區(qū))的成熟早于推理、計(jì)算等高級(jí)認(rèn)知過(guò)程(額葉)。
以敏感期為代表的可塑性研究為教育提供了重要的科學(xué)依據(jù)。例如，不同的認(rèn)知過(guò)程對(duì)應(yīng)不同的敏感期，感知覺(jué)較早、思維推理較晚，這提示教育者在早期教育階段要注重孩子基本感知覺(jué)的培養(yǎng)，在后期階段注重思維推理能力的培養(yǎng)。另外，嬰幼兒時(shí)期大腦可塑性最強(qiáng)，所以在該階段對(duì)其進(jìn)行多方面的引導(dǎo)至關(guān)重要。需要注意的是，雖然敏感期很重要，但不應(yīng)夸大其重要性，如上文所述，即便錯(cuò)過(guò)了敏感期，大腦仍具有可塑性，個(gè)體可以不斷獲得新技能，但難度會(huì)增加。
三、路徑：多學(xué)科交叉融合
交叉學(xué)科的特性決定了教育神經(jīng)學(xué)將會(huì)從其他學(xué)科中借鑒經(jīng)驗(yàn)，完善自身的研究?jī)?nèi)容。這種借鑒包含研究思想和技術(shù)手段兩個(gè)方面。從研究思想看，教育神經(jīng)學(xué)借鑒了認(rèn)知心理學(xué)中“心智”的概念以及認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中“腦機(jī)制”的概念。從研究技術(shù)看，教育神經(jīng)學(xué)借鑒了認(rèn)知心理學(xué)中先進(jìn)的行為研究手段，例如：雙生子研究、眼動(dòng)追蹤、姿態(tài)追蹤、反應(yīng)時(shí)記錄、正確率記錄等；也借鑒了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中一些無(wú)損傷的神經(jīng)影像技術(shù)。
(一)融合多學(xué)科的思想范式
大腦是由神經(jīng)系統(tǒng)、神經(jīng)元、突觸等構(gòu)成的復(fù)雜體。心理是大腦和外部行為之間的連接。行為是指可以直接觀察到的外顯活動(dòng)。教育神經(jīng)學(xué)不僅關(guān)注心理和行為的神經(jīng)機(jī)制，更重視大腦、心智與教育的關(guān)系。Connell認(rèn)為教育神經(jīng)學(xué)至少包含了三個(gè)層面的研究：腦、心理、行為。腦、心理和行為分別對(duì)應(yīng)人腦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部功能和外部功能。心理在腦與行為之間發(fā)揮中介作用。這三個(gè)層面對(duì)應(yīng)了四個(gè)學(xué)科：神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、認(rèn)知心理學(xué)和教育學(xué)。[29]
神經(jīng)科學(xué)的研究對(duì)象是大腦的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，目的是探索大腦的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行規(guī)律。該學(xué)科研究?jī)?nèi)容主要包括大腦的解剖特征和腦內(nèi)的神經(jīng)元及其活動(dòng)規(guī)律，研究方法主要包括：?jiǎn)渭?xì)胞記錄、大腦切片、基因染色等，主要以低等動(dòng)物作為研究對(duì)象。[30]由于研究本身的局限，神經(jīng)科學(xué)的早期結(jié)論并未應(yīng)用于教育領(lǐng)域。早期的研究對(duì)象多為低等動(dòng)物，結(jié)論難以推廣至人類。另外，早期研究關(guān)注生理疾病而非心理現(xiàn)象，雖然對(duì)人類健康有所啟發(fā)，但難以指導(dǎo)教育活動(dòng)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)代神經(jīng)科學(xué)的研究已經(jīng)采用靈長(zhǎng)類動(dòng)物作為研究對(duì)象，而且也逐漸關(guān)注心理現(xiàn)象。神經(jīng)科學(xué)的結(jié)論也將為教育提供更多的啟示。
認(rèn)知心理學(xué)和教育學(xué)的研究對(duì)象則是大腦的外部功能，即心理過(guò)程和外部行為。認(rèn)知心理學(xué)主要研究單個(gè)個(gè)體的心理過(guò)程和外部行為，而教育學(xué)是研究多個(gè)個(gè)體的心理現(xiàn)象和行為規(guī)律。[1]認(rèn)知心理學(xué)假設(shè)人腦對(duì)于信息的加工與計(jì)算機(jī)類似，包括獲得信息、加工信息、存儲(chǔ)信息以及使用信息等過(guò)程，這些過(guò)程對(duì)應(yīng)的心理過(guò)程，包括感覺(jué)、知覺(jué)、注意、記憶和思維等。[31]認(rèn)知心理學(xué)主要回答心理是什么(What)。研究者們需要首先提出一些可能的心理過(guò)程，然后通過(guò)巧妙的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)增加或者減少這些心理過(guò)程。如果黑匣子中真的存在某一心理過(guò)程，那么增加或者減少該心理過(guò)程必然會(huì)導(dǎo)致研究對(duì)象的行為發(fā)生變化，即加因素法。[32]例如，對(duì)于某一個(gè)真實(shí)的心理過(guò)程，增加該過(guò)程會(huì)導(dǎo)致人們的反應(yīng)速度減緩，正確率降低；減少該過(guò)程則會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速度增加，正確率升高。認(rèn)知心理學(xué)家們正是采用這種研究思路發(fā)現(xiàn)了諸多心理過(guò)程。例如，心理旋轉(zhuǎn)、視覺(jué)的并行搜索等。雖然認(rèn)知心理學(xué)對(duì)內(nèi)部的心理過(guò)程做出了一定的假設(shè)，但是，該學(xué)科也存在一定的局限：它并不能回答人類如何實(shí)現(xiàn)這些心理過(guò)程(How)。例如，當(dāng)研究者想要描述知識(shí)在人腦中的存儲(chǔ)過(guò)程時(shí)，認(rèn)知心理學(xué)家會(huì)用“記憶的形成”來(lái)描述該過(guò)程，也能夠證明在知識(shí)的處理過(guò)程中的確存在“記憶”這一心理過(guò)程，甚至可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出影響記憶形成的諸多要素，例如，重復(fù)、干擾、場(chǎng)景變換等。但即便如此，研究者仍未解答人腦哪個(gè)區(qū)域以及如何存儲(chǔ)這些知識(shí)。
在回答How這個(gè)問(wèn)題上，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)則彌補(bǔ)了這一缺陷。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家們用“神經(jīng)元突觸的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)”來(lái)描述知識(shí)存儲(chǔ)這一過(guò)程，該表述不僅解釋了“記憶”這個(gè)概念的本質(zhì)是什么(長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng))，而且也直接回答了“知識(shí)究竟是如何在人腦中形成、存儲(chǔ)的”(神經(jīng)元突觸的連接)。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究對(duì)象是人腦的內(nèi)部功能和生理機(jī)制?！吧頇C(jī)制”體現(xiàn)了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與認(rèn)知心理學(xué)的主要差異?！缎氯A詞典》中“機(jī)制”一詞的定義為機(jī)器的構(gòu)造和動(dòng)作原理。從該定義中可以看出，機(jī)制關(guān)注的是系統(tǒng)的構(gòu)造原理和活動(dòng)原理，即How。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中的機(jī)制主要包含四個(gè)層面：全腦的機(jī)制(大腦、小腦、腦干等)、部分組織的機(jī)制(大腦中的前額葉、顳葉等)、神經(jīng)元的機(jī)制和分子的機(jī)制(細(xì)胞膜上的各種蛋白質(zhì))。[16]與神經(jīng)科學(xué)相比，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究以某個(gè)心理過(guò)程為對(duì)象，即研究“心理腦”。例如，神經(jīng)科學(xué)可以研究愛(ài)因斯坦的大腦切片，探明神經(jīng)元之間傳遞信息的速度甚至是大腦的進(jìn)化，這些研究無(wú)須以某個(gè)心理過(guò)程為載體，而認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)把人的心理過(guò)程與大腦神經(jīng)元的活動(dòng)關(guān)聯(lián)起來(lái)，直接探討心理、行為和大腦的關(guān)系，這就使其能夠?qū)⒛X與教育連接起來(lái)。另外，認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)多采用無(wú)創(chuàng)傷的神經(jīng)影像技術(shù)研究人，而神經(jīng)科學(xué)多以侵入、感染、切除等創(chuàng)傷性的技術(shù)研究低等和非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物。
綜上所述，教育神經(jīng)學(xué)通過(guò)融合認(rèn)知心理學(xué)、認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)、教育學(xué)四個(gè)學(xué)科的研究思路，形成了以教育活動(dòng)為研究對(duì)象的交叉學(xué)科。該學(xué)科中包括了教育學(xué)的教育教學(xué)活動(dòng)，認(rèn)知心理學(xué)的機(jī)器類比思想，神經(jīng)科學(xué)的腦結(jié)構(gòu)探索，以及認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)中的“腦、心理、行為”的一體化的觀點(diǎn)。如此，教育神經(jīng)學(xué)把教育活動(dòng)、心理規(guī)律、行為和大腦納入一個(gè)研究框架內(nèi)，嘗試探索教育的神經(jīng)機(jī)制。
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