教师教育研究引入神经科学：缘起、动向及展望

刘丽莎，郝伟恒，黄嘉辉，王 晓

(教育部普通高校人文社会科学重点研究基地北京师范大学教师教育研究中心，北京 100875)

教师教育是对教师进行职前培养、教师入职和专业发展培训的教育。[1]简单来说，“教师教育”是对教师培养和培训的统称，教师教育研究则主要对教师培养和培训开展研究。神经科学(也即脑科学)是对神经系统(尤其是人脑的分子细胞、神经网络乃至全脑)的结构、功能及发展进行研究，揭示人类认知和行为的本质与规律的一门学科。[2]当今教师教育改革及学科发展的需要，正在促进教师教育研究的一个新动向——引入神经科学，主要表现为在教师教育及其相关领域开展基于神经科学的研究，涉及基础研究、转化研究、实践研究三类。教师教育研究何以和神经科学结合，当前这一新动向的具体表现为何？未来将如何发展？针对上述问题，本文将系统阐述教师教育研究引入神经科学的缘起和动向，在展望中，重点探讨教师教育与神经科学结合可能诞生的一个新学科领域“教师教育神经科学”，旨在为教师教育改革及学科发展提供方略借鉴。

教师教育研究引入神经科学有诸多背景缘由，概括起来，主要涉及以下几点。首先，神经科学的知识生产力满足教师教育学科发展需求。“学科”即按照一定的标准对知识进行分类，即意味着拥有专门化的知识体系。因此，构建学科知识体系关系着教师教育成为一门独立学科的合法性。当前，教师教育学科发展仍面临诸多挑战，其中教师教育的知识生产是根基问题。2018年教育部等五部门印发的《教师教育振兴行动计划(2018-2022年)》[3]明确提出“教师教育学科专业建设行动”，教师教育学科建设受到前所未有的重视。学科建设以知识作为载体和主要形式，神经科学具有生物学、医学和交叉科学的属性，在所有学科中处于最上游位置，向其他学科领域输出知识。[4]神经科学巨大的知识生产力能为教师教育学科发展提供动力，有助于形成对教师教育学科的完备认识，并构建坚实的学科知识体系。

其次，知识生产模式变革为教师教育与神经科学结合提供契机。当今世界正在面临知识生产模式变革。知识生产模式指知识产生和创造出来的方式，是解释知识形成和发展的框架。[5]知识生产模式是学科发展的内在动力。知识生产模式历经了模式Ⅰ、模式Ⅱ、模式Ⅲ三个阶段的演变，学科发展也经历单学科、多学科(Multidisciplinary)、跨学科(Interdisciplinary)、超学科(trans-disciplinary)等形态。当前，模式Ⅱ和模式Ⅲ知识生产打破了学科界限，倡导应用导向的知识生产，多个学科及其组织成员围绕现实问题开展研究与实践。知识生产的综合化发展趋势呼吁学科间的交叉融合，在此背景下，教师教育研究引入神经科学，正是对当今知识生产模式变革做出响应。

再次，教育与神经科学结合的先行经验及前景的借鉴与启示。早在上世纪末至本世纪初，教育与神经科学结合就被列入教育改革的重要议程，[6]并诞生了教育神经科学这一新学科领域，围绕学习科学领域，对学生认知、学习及其发展特点与规律开展丰富研究，近年来则拓展探讨学习与教育因素之间的关系及其背后的神经基础，如揭示睡眠、营养、压力、运动等因素可能会影响大脑功能以及学习。[7]教育神经科学的先行经验及运用前景为教师教育与神经科学的结合提供了经验借鉴和方向启示。针对教师教育中关于学习与教学的诸多问题，运用包括脑成像技术在内的各种手段，从生理、心理、行为等角度共同探讨教师认知活动实质、发展特性，并可将相关成果转化运用于教育教学干预。

最后，循证教育、教师教育对科学证据的呼吁为神经科学开启大门。循证教育是当今教育改革的重要方向，任何教育活动或决策要基于科学证据，教师教育也不例外。循证教师教育，即依据经过科学方法和程序检验的“证据”来开展教师教育研究、实践及政策制定，其目的在于提升教师教育的有效性。[8]神经科学的循证思想和科学方法为教师教育研究科学化提供支持。借助对人体无损伤的神经影像技术，神经科学使得探明“大脑如何在教师教育环境中运作及思考”成为可能，探索揭示教师大脑如何学习以及何种类型的教学能最有效促进教师学习，教师教育是否及如何改变教师大脑，以及通过教师教育导致教师行为改变的神经机制是什么等诸多问题。引入神经科学作为教师教育的特定证据类型，将对认知、行为等证据做出重要补充，为教师教育奠定坚实的科学基础。

教师教育研究引入神经科学的主要表现是在教师教育及其相关领域开展基于神经科学的研究(本文统一称为“基于神经科学的教师教育研究”)，涉及基础研究、转化研究、应用研究三类。基础研究侧重知识生产，主要采用基于神经科学的实验研究范式，围绕教师教育相关的脑与认知特点和机制开展研究，揭示教与学规律，为教师教育理论与实践提供科学依据。转化研究侧重知识转化，是以教育或教师教育实践为目标，采取元分析、随机对照试验或精心设计的准实验干预研究等，对神经科学证据在教师教育中的应用进行验证，或借助神经科学技术和方法检验教师教育在神经层面产生的效果，以科学回答来自实践领域的问题。应用研究侧重知识应用，主要对基础研究和转化研究的结果在实践中应用和检验，基于神经科学证据开展教师教育。三类研究各有特点和价值，需要注意的是，基础研究的成果通常不能直接应用于教师教育实践，需要经过转化研究才能运用，原因是神经科学研究和教育教师实践通常在不同的目标、方法和分析水平上运作，直接从大脑结果到课堂教学是有风险的。也就是，任何基于神经科学的一次性或多次结果，都需要谨慎地经过评估检验程序才能运用，并随时根据新的研究或实践结果做出修正迭代。针对三类基于神经科学的教师教育研究，总结当前研究动向如下。

(一)基于神经科学的教师教育基础研究动向

如前文所述，基于神经科学的教师教育基础研究主要围绕教师教育相关的脑与认知特点以及机制开展研究，教师教育的核心是使教师教会学生学习，当前相关研究主要围绕教学以及教与学互动，探讨教师与学生的认知活动实质及发展特性等。其中，有关“学习”的研究，受到了来自认知神经科学、教育神经科学领域的长期关注，并已积累丰富研究成果。近年来，针对“教学”“教与学互动”的研究逐渐扩展，为教师发展及教育教学实践提供更具有效性和有针对性的证据。对此，本文重点介绍教师教学过程的神经活动特点及机制、师生教与学互动的神经机制及其影响的研究进展。

1.教师教学过程的神经活动特点及机制

在教学活动中，教师不仅需要规划和监控自己的教学状态，还需要评估学生知道什么以及他们能够做什么，[9-10]但我们对教学时大脑中发生的事情几乎一无所知。[11]Battro(2010)提出应揭示教学的认知和脑机制，并率先提出“教学脑(teaching brain)”概念。[12]Rodriguez(2013)从理论层面并基于质性方法做出探讨，[9]详细阐明了“教学脑(teaching brain)”概念，认为教学中存在三个系统，分别是作为学习者系统的学习脑、作为教师系统的教学脑以及教与学(T-L)交互系统。作者使用人类神经系统作为教学脑框架，认为神经系统是人体的控制系统，具有感知、加工和反应三大核心功能，教学脑涉及的动态的、复杂的过程反映了神经系统的感知、加工和反应功能。进一步地，Rodriguez和Lynneth Solis(2013)还开展了一项教学脑调查，采用微观遗传学访谈法对23名教学名师在教学中的认知过程(从教学计划、实施到反思)做出考察，发现教师的互动意识在教学脑中起着重要作用，并提取三种互动类型或意识：关系/联系、协作、相互影响，针对这些结果，作者也提出未来从神经层面进行检验。[13]

对此，一些研究者尝试结合神经科学对教学脑做出考察。例如，Takeuchi等人在2016年一项基于游戏教学任务的研究中，使用可穿戴近红外光谱仪(fNIRS)评估15对师生在视频游戏教学任务中的前额叶皮层(PFC)活动，发现教师观察到学生反应后，左侧PFC活动变化，且在随后教学中师生PFC脑同步性提高，表明教师左侧PFC可能参与整合关于自己教学过程和学生学习状态的信息。[14]在随后一项基于七巧板教学任务的研究中，他们采用类似范式，检测教师在帮助学生解决七巧板问题任务中师生的PFC活动状况，结果发现，教师的PFC活动在给予学生七巧板问题解决的教学提示后增加，而学生的PFC活动则在接受提示后且任务解决后增加，研究指出教师和学生的PFC活动可能在整个教与学过程中发挥元认知监控功能。[15]两项研究在生理层面验证了教师的教学过程会伴随着对自己教学过程的监控、规划和调适。

另一项Apps等人(2015)的研究采用功能磁共振成像(fMRI)，对教师在监控学生反应时的脑部活动进行记录，探查学生出现预测误差(prediction errors，PE)时教师前扣带回皮层(ACC)是否发出神经活动信号。研究证实了教师ACC在传递学生PE中发挥特定作用，此外，教师脑岛和腹内侧前额叶皮层的活动也与学生的PE相关，表明教师在指导学生学习时根据学生的行动进行正确的联想、建模和模拟，并进行预测。[16]郑丽芬等(2018)提出师生互动是一个由预测-传递假设支持的复杂过程，其研究发现，教师大脑活动与随后(10秒)学生的大脑活动相关，结合对教学行为分析，揭示师生大脑活动的异时同步现象是由于教师在知识传递前对学生的知识状态做出预测。[17]

2.师生教与学互动的神经机制及其影响

当前，已有不少研究围绕教与学互动的神经机制及其影响展开研究。针对教学过程中社会互动，借助便携脑电(如EEG)和近红外(fNIRS)设备及超扫描技术，同步记录师生、生生的脑活动，计算两人或多人大脑活动之间的关联，实现在自然生态情境研究教学互动过程中的大脑活动。研究揭示，教师和学生之间的神经耦合或主体间关联性(Inter-subject Correlation, ISC)是学习发生的神经指标，并且教学互动对教学效果的积极促进作用的神经机制即增加师生间的神经耦合。[18]也就是，师生互动将增加师生脑间同步性(Interbrain Synchronization, IBS)，并与教学效果紧密关联。[19-20]

例如，Holper等人(2013)使用功能性近红外光谱成像(fNIRS)在结构化教学实践中同时测量17对师生的前额叶大脑活动，发现在执行经典的师生互动模型“苏格拉底式对话”期间，有效教育对话(学生成功迁移知识)的教师大脑活动和学生大脑活动之间存在很强的正相关关系，揭示教学中师生互动具有神经相关性的生理基础。[21]Nguyen等人(2021)利用功能性磁共振成像(fMRI)，记录教师录制教学视频的大脑信号，然后将录制的视频播放给学习者，其中实验组(20人)观看完整版教学视频，对照组(20人)观看扰乱版教学视频，研究发现，与观看扰乱版教学视频的师生相比，观看完整版教学视频的师生在感觉、语言及更高层次区域(如内侧皮层「PMC」、顶叶上小叶、前额叶皮层背内外侧)等多个脑区出现广泛耦合，且师生内侧皮层(PMC)耦合与学生的学习分数呈显著正相关。该研究一定程度表明，学生的大脑越接近教师的大脑，其学习表现越好。[22]

另外，相关研究还揭示师生脑间同步性与师生关系(质量)之间的关联机制，如Bevilacqua等人(2019)发现与教师具有更密切社交关系的学生表现出更高的师生脑间同步性，但仅发现师生亲密度而非脑间同步预测学生学业成绩。[23]Dikker等人(2017)使用便携式脑电图(EEG)技术追踪记录一组学生和教师在课堂上的大脑活动信号，检测发现师生脑间同步，并可以预测课堂参与度和社交亲密度。[24]Zheng等人(2020)则发现，互动式的教学(上课时进行问答互动)能够带来更高的师生脑间同步性，师生的关系融洽程度也越高，从而增强师生的情感联结。[25]除此之外，还有研究揭示上课前进行简单的身体动作同步活动,可以促进课程中师生的脑同步并提升亲密度。[26]

基于以往研究结果，有研究者还进一步应用非侵入性刺激大脑的神经干预技术，如经颅直流电刺激(tDCS)、经颅交流电刺激(tACS)，可通过短暂干扰特定脑部位活动来改善行为，检测在任务相关脑区诱导师生脑间同步的增加是否改善学习效果。例如，Pan等人(2020)采用“双脑刺激”方案，利用成对的经颅交流电刺激器(tACS)，对24对师生在教学期间的大脑额叶区域进行了刺激，通过操纵每对师生两个大脑传递信号之间的耦合，发现师生脑间同步与学生学习表现显著积极相关，且师生教学期间的行为同步在其中具有中介作用，从而揭示脑间同步对学生学习效果的预测作用。[20]

(二)基于神经科学的教师教育转化研究动向

任何神经科学的基础研究成果不能直接用于实践环节，而需要经过转化研究。当前基于神经科学的教师教育转化研究涉及两种，第一种是对神经科学证据在教师教育中的应用效果验证，第二种是借助神经科学技术和方法检验教师教育在神经层面产生的效果。

1.神经科学证据在教师教育中的应用效果验证

针对第一种基于神经科学的教师教育转化研究，通常采取元分析、随机对照试验或精心设计的准实验干预研究等，对神经科学证据在教师教育中的应用进行验证，但当前相关研究并不多见。其中较为典型的一个例子是正念(mindful)训练，来自神经科学的证据表明，正念练习可以改变前额叶皮层、前扣带皮层、海马和脑岛的功能活动，[27]基于正念的减压项目(Mindfulness-Based Stress Reduction，MBSR)与杏仁核功能的变化有关。[28]心理和行为研究也揭示，基于正念的干预(MBI)可以通过冥想放松有效减轻压力，改善情绪，提升幸福感。[29]对此，研究者针对教师群体开展了基于正念的干预，不少证据显示MBI可以有效减少教师感知压力、焦虑、抑郁和倦怠，同时提高自我同情、幸福感、自我效能、睡眠质量和正念技能，[30-32]这对于在教师教育中广泛开展MBI提供了有效依据。

另外一项针对教与学互动神经机制的元分析研究，为在教育教学实践中推广应用师生脑间同步性作为预测学习效果的神经指标提供了可靠参考。该研究对16项有关教与学互动神经机制且基于超扫描的fNIRS研究进行元分析，发现教学互动中的人际神经同步(INS)是稳健预测学习效果的关键生物指标，这在一定程度上为教与学互动及其与学习效果的关系提供了确证的神经认知基础。但该研究也揭示了INS与学习效果之间关系受到交互方式(如面对面 vs.非面对面)和互动频率高低的调节。[18]例如，Liu等(2019)比较有无先验知识及两种交流模式(面对面交流模式「FTF」 vs.计算机介导交流模式「CMC」)师生二人组的大脑活动，发现基于先验知识的面对面教学模式能够提高师生在左前额叶皮层(PFC)的脑间神经同步水平，并且会对学生学习效果产生影响。[33]

尽管尚缺乏针对“教学脑”相关研究结果的应用检验，但已有不乏转化理念的研究者，倡议在教育教学实践中开展“教学脑”的干预。例如，Rodriguez(2013)提出对教师开展基于“教学脑”的系统思维干预，深刻理解教学是一项核心技能，教师不仅要知道学生如何学习的知识，还要认识教学时大脑发生的独特认知、心理和生物学过程。作者采访20多位名师了解他们的教学过程，考察发现名师之所以能取得更大的成功，是因为他们具备系统思维，能识别和管理教师、学生及教学互动的微观和宏观系统，对“学习脑”“教学脑”以及“教-学互动”系统有深刻的理解。因此，教师应具备系统思维，将教学脑看作一个动态系统，与学习脑不断相互作用。[34]如前文梳理，有关教师教学和学生学习何以发生并如何相互作用影响教与学效果得到了基于神经科学证据的支持，这为教学干预以及教师教育如何对教师做出干预提供了方向，相信在不久的将来，随着相关神经科学证据的丰富及转化研究的不断验证，教师在课堂中运用脑间同步性监测教学过程、评估教学效果、识别教学影响因素将成为现实，循证教学也将迈向新的里程。

2.借助神经科学技术和方法检验教师教育在神经层面产生的效果

另一种基于神经科学的教师教育转化研究，是借助神经科学方法和技术收集神经指标，以获得教师教育实践或干预效果的神经证据。例如，对教师开展基于正念的干预时，结合神经影像学评估正念练习对大脑功能的影响。一项针对教师情绪调节、幸福感和认知功能改善的研究，比较了基于正念的减压项目(Mindfulness-Based Stress Reduction，MBSR)和基于健康增强项目(Health Enhancement Program，HEP)在减轻压力和倦怠以及增强情绪调节、幸福感和认知功能方面的有效性。两个项目的关键区别是，MBSR侧重心理调节，以正念(意识、情绪等)作为有效成分，HEP侧重身体调节，将运动、营养和音乐疗法结合作为有效成分。对75名教师在干预课程前后进行了情绪、认知的自我报告以及任务评估，其中47名教师还在干预前后完成了fMRI扫描，采用情绪Stroop任务确定情绪调节的神经相关性。研究发现MBSR组比HEP组在教师持续注意力改善方面具有更大的改进。功能磁共振成像分析结果，干预后MBSR组的教师对一般消极刺激的情绪反应相对减弱，表现为杏仁核反应(指数情绪敏感性)下降，但在HEP干预后没有下降，表明基于正念的减压项目干预能够在一定程度上改善情绪调节与体验的相关脑区激活，增强抑制和注意力控制。[35]

另一项针对职前教师压力的干预研究，也借助神经生理测评技术来评估干预训练的效果。Seppänen等(2020)使用特里尔社会压力测试(TSST)考察即兴训练是否能减轻职前教师的社会压力，TSST有一套高度标准化的程序，包括5分钟的即兴演讲和在专家评审面前执行5分钟具有挑战性的心算任务。研究对象为赫尔辛基大学的35名本科职前教师，其中干预组(19人)在TSST之前和之后接受了7周(17.5小时)的即兴训练。在压力测试期间，监控收集心理、生理和内分泌反应，包括自我报告的压力、心血管测量(心率、心率变异性[HRV])、皮肤电激活、面部肌电图(f-EMG)和脑电图不对称评估生理压力，并采集唾液皮质醇评估下丘脑-垂体-肾上腺(HPA轴)反应。研究结果显示，即兴训练可以降低压力水平，与对照组(16人)相比，干预组在公开演讲前表现出较少的f-EMG活动，而在数学任务前表现出较高的HRV。[36]

(三)基于神经科学的教师教育应用研究动向

应用研究主要对基础研究和转化研究的结果在实践环节加以应用，基于神经科学证据开展教师教育，主要体现为对教师开展神经科学知识的培训，及运用神经科学知识对教师教育实践中的现象、话语等做出解释。

第一，对教师开展神经科学知识的培训。例如，教师的信念会影响他们的教学法和课堂管理，因此，对教师信念开展有效干预十分关键。教育中一个重要的信念是成长心态，成长心态相信智力不是固定的而是可变的，努力和练习会影响学习，而固定心态则持有固定能力思维，如相信“数学人”神话，认为数学能力是先天具备的，持有这种信念可能损害并阻碍学生学习数学的潜力。对此，Anderson等人(2018)开展了一项面向数学教师的神经可塑性(1)神经可塑性，也称脑可塑性，是指神经元乃至整个人脑具有终身可塑性，学习和经验等通过神经连接的形成、增强和终止不断塑造人脑的结构和功能。资料来源：VOSS P, THOMAS M E, CISNEROS-FRANCO J M, et al. Dynamic brains and the changing rules of neuroplasticity: Implications for learning and recovery[J]. Frontiers in psychology, 2017, 8:1657.知识干预，运用神经可塑性原理帮助教师建立成长心态，该项目共邀请了40位教师参加专业学习，结果显示教师的教学实践、学生的信念和学生的数学考试成绩都发生了积极改善，干预尤其消除教师和学习者的“数学人”信念。[37]类似地，Ergas等(2018)对以色列中学30名教师群体开展教师学习计划，主题聚焦于“脑可塑性和人类发展”，该主题学习结合了基于冥想的教学方法，通过对参与项目前后的定量和定性分析，教师从固定心态调动为成长心态，反映在教师对脑可塑性的信念显著增加。[38]

同样地，教师对学生发展持有错误的知识或认识可能给学生带来不利影响，让教师树立科学知识和正确认识是重要的干预方向。例如，执行功能是学生学业成功的重要因素，学生的执行功能(Executive functioning，EF)发展受到教学实践和教师行为的影响，如将学生的执行功能障碍错误地标记为行为问题的教师可能会无意中给学生带来负面的学习体验。[39]Keenan等人(2019)向10名爱尔兰小学教师设立了两个焦点小组，了解教师掌握EF知识及其重要性以及以往学习、培训经历等，调查发现教师普遍缺乏EF知识，但认识到EF的重要性，缺乏培训并需要接受全面培训等。对此，作者提出有效的EF课堂干预，需要先向教师提供神经心理学支持，将相关内容知识纳入培训课程。[40]又如，神经科学对学习障碍(LD)、自闭症谱系障碍(ASD)、注意力缺陷和多动障碍(ADHD)等神经发育障碍的洞察为教育教学干预提供重要信息，教师的相关知识的掌握程度则是及早发现问题并展开干预的关键，如教师掌握ADHD的最新专业知识能为患有多动症的学生提供支持性教学法。[41]

目前，越来越多教师认识到了解大脑如何工作对支持学生学习的重要性，不少专家学者提出将神经科学知识纳入教师专业发展计划，[42-43]许多机构和团队也尝试对职前或职后教师开展神经科学知识和素养培训。例如，美国明尼苏达大学医学院开设“BrainU”夏季研讨会，持续多年基于“脑可塑性”概念开展教师专业发展培训，追踪效果显示相关知识学习改善教师的教学法，并最终影响学生对自己学习的看法。[44]一项向14名非科学教师开设36小时“教育神经科学”课程的干预项目，发现教育神经科学知识丰富了教师的教学选择。[45]随后一年的追踪评估以及对其中6名教师的课堂观察与访谈，进一步揭示教育神经科学概念改变了教师的教学观和学生观。[46]

除了对学生的认识，教师对自己的认识也需要神经科学的知识。例如，Sneyers等人(2016)对比利时六所小学的12名在职教师开展基于神经认知和行为方法(NBM)的教师培训项目，该项目主要应用神经认知洞察力，即向教师介绍压力发生的神经心理基础，以及人类行为与人类大脑功能之间的关系，来应对和减轻教师在专业和个人发展层面的压力。培训结果显示，神经认知洞察有助于减轻教师压力，并主要在压力态度(态度水平)和处理(应用水平)产生了显著影响。[47]

第二，神经科学知识还被应用于对教师教育实践中的现象、话语等做出解释。例如，Hobbiss等(2021)针对教师教学效率在工作3～5年内迅速提高随后几年趋于平缓的现象，提出习惯形成作为解释理论，并基于神经科学证据对教师习惯形成限制教师效率提高做出阐释。具体而言，习惯行为是有序的、结构化的动作序列，并具有自动化以及对目标或奖励不敏感的特点，其形成过程与重复频率有关，教学在许多方面都是高度重复的，并且教学压力也会通过减少思考促进习惯形成，这些体现为神经心理揭示的学习曲线趋于平稳或接近渐近线的点。[48]

前文总结教师教育研究引入神经科学的动向，可以看出当前基于神经科学的教师教育研究在基础研究、转化研究和应用研究方面分别取得了一定进展。已有研究大多在教师教育相关领域开展，如学生学习、教师教学、师生教与学互动，而非在教师教育直属领域，如教师学习、教师教育者教学、教师教育者与教师的互动机制。尽管一些相关知识和证据在教师教育中进行转化应用，为教师教育实践提供重要参考，但从教师教育学科知识生产和消费来说，这些还远远不够。

教师教育与神经科学需要走向真正的结合，二者结合将可能诞生一个新学科领域——教师教育神经科学，它将聚焦教师教育领域开展基础研究、转化研究和应用研究。针对教师教育中关于学习与教学等诸多问题，教师教育神经科学将运用包括脑成像技术、教育信息技术、心理测量、观察访谈等在内的各种手段，从生理、心理、行为等角度来一起探讨职前和职后教师的认知活动实质、学习和发展特性及相应的教学干预机制。不仅注重教师在教育场所中的心理与行为变化及社会文化环境的影响等宏观层次的研究，还关注不同教育环境下，教师教育教学活动时的脑区功能活动、神经联结等微观层次的研究。这种综合性研究将促进教师教育研究、实践及政策的科学化。

具体研究方向上，教师教育也由“教”“学”“教与学互动”三个系统构成，不同的是教师作为成人学习者，以及教师教育者从事教“成人”的活动，且在此过程中的学习内容、教学方法、互动模式均具有其独特特征，此外，教师学习还涉及共同体、协作、实践、研究等关键模式和要素。因此，教师教育中的学与教可能具有特异的神经心理活动特点及机制，但以往鲜有研究探索和揭示在此过程中的认知发生机制和神经生理基础。对此，通过揭示教师学习、发展及教育的特征机制，以及教师教育者教学神经机制、教与学互动神经机制，教师教育神经科学将极大地拓展教师教育学科的未知领域。例如，教师将学习大量学科知识及教学技能，但有关教师概念和知识(如PCK)及技能习得的神经活动机制尚处于空白。此外，一种学习方式或途径比另一种学习方式或途径更有效(如个人 vs.集体；
实践 vs.观摩)，其神经活动特点与机制如何？同样的，某些教学方法是否比其他方法更有效，并体现出神经活动模式的差异？教师学习经验如何在大脑功能和结构上产生变化？对这些问题的解答将对现代化教师队伍建设提供科学指导。

教师教育神经科学领域的研究既重视知识创造，也重视知识转化和应用，呈现研究与实践的双向转化的特点。在研究成果的转化中，应注重揭示不同干预方案如何在神经层面发挥影响，更科学地评估方案的效用。迄今为止，无论是教育还是教师教育领域，采用神经科学方法检查不同的实践或干预如何导致不同的神经相关性，这类尝试还很稀少。神经科学可以成为测试、验证和理解教师教育机构采用的培养培训机制，以及教师教育者采用教学实践模式的一种方式。例如，特定的教学策略、教育场景设置、师生互动模式是否激发更高的脑同步水平。一种实践或干预是否比另一种实践或干预更能调节与注意力、动机、情绪、记忆相关的脑区及神经网络活动。此外，学习诱导的神经可塑性可能反映在脑结构层面(如灰质密度)，应追踪监控长期教师教育干预对大脑结构、神经网络连接等的影响(如大脑的初始状态、发展轨迹和最终状态)。

最后，教师教育神经科学成果的应用环节，相关证据将为教师教育实践的现象、话语等做出科学解释。为此，应将教师教育神经科学知识甚至相关方法技术的内容融入教师教育计划，为教师学习、发展、教学和研究提供另一种视角，促进教师对自身教与学的理解，以及对新学科领域及其方法技术的认识，并为教学实践中合作开展相关研究奠定基础。同时，未来在开展相应教师教育计划时，有必要追踪评估教师教育神经科学知识如何影响教师教育者及教师的教学实践，以及教师的学习体验。

毋庸置疑，教师教育研究引入神经科学诞生的潜在新学科领域——教师教育神经科学——无论在已有基础和未来趋势方面，都有巨大且引人的前景。《教师教育振兴行动计划(2018—2022年)》提出“主动适应教育现代化对教师队伍的新要求，遵循教育规律和教师成长发展规律”。[3]教育科学要探索符合脑认知活动规律的教育模式和教学方法，然而当前有关教师学习、发展和教育的认知机制和神经基础的研究还十分稀缺。未来，这一新学科领域以教师教育基本问题为研究导向，以实践应用为研究宗旨，将有望探索和解答教师教育学科关于教师培养的未知领域和未解难题，从而为我国现代化教师队伍建设、教育教学的深度变革以及教师质量提升奠定科学基础。同时，相关知识体系的构建，也将为教师教育学科发展奠定坚实根基。

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