白月橋

中央教育科學研究所

[摘要]腦的結(jié)構(gòu)與功能是極為復雜的，腦干、邊緣系統(tǒng)和新皮層是腦的主要結(jié)構(gòu)。細胞是腦組織的最小單位，可分為神經(jīng)細胞和膠質(zhì)細胞兩種。可塑性、關(guān)鍵期、髓鞘化、神經(jīng)元修剪，是腦的根本特性，現(xiàn)代腦成像技術(shù)揭示，不同教學科目反映在不同的腦區(qū)。課程教學可以進行腦區(qū)定位。我們要把腦科學的研究成果作為課程教學偏訂和實施的主要理論根據(jù)。

[關(guān)鍵詞]腦的結(jié)構(gòu)，腦的功能，腦細胞可塑性，關(guān)鍵期，腦功能定位，教學科目腦區(qū)定位。

2006年2月我國國務院頒布的《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006——2020年）》指出：腦科學與認知科學是8大科學前沿問題之一。腦發(fā)育、可塑性與人類智力的關(guān)系，學習記憶和思維等腦高級認知功能的過程及其神經(jīng)基礎(chǔ)，腦信息表達與腦式信息處理系統(tǒng)等，是腦與認知科學的主要研究方向?！兑?guī)劃綱要》頒布意義重大，社會各有關(guān)方面要行動起來，為實現(xiàn)綱要確定的宏偉目標不懈努力奮斗。

上世紀90年代以來，隨著各種無創(chuàng)性腦成像技術(shù)的運用，腦科學已成為當今世界科研領(lǐng)域最前沿、最重要、最活躍和科研成果最豐碩的學科之一。世界發(fā)達國家都將腦科學研究納入國家發(fā)展的戰(zhàn)略科技規(guī)劃。繼頗有影響的美國“腦的十年”和歐共體“歐洲腦十年”計劃之后，日本推出了名為“腦科學時代”為期20年的腦科學計劃綱要，并于2003年又啟動了“腦科學與教育”科研項目。人腦這個奧妙的“黑匣子”已被現(xiàn)代高科技逐步打開。把腦科學和教育結(jié)合起來，根據(jù)腦發(fā)育規(guī)律和認識規(guī)律編制課程，設計教學，是當前教育科研領(lǐng)域最前沿的科研課題，該科研課題正在世界范圍內(nèi)日益廣泛興起。本文先介紹腦的結(jié)構(gòu)和功能，揭示人腦的秘密，在這個基礎(chǔ)上，再就腦科學取得的科研成果，和課程教學相結(jié)合的問題作些探討。

一、腦的基本結(jié)構(gòu)及其功能

人腦的結(jié)構(gòu)及其功能是極其奧妙和復雜的，古今中外的哲學家和學科專家曾對人腦這個奧妙的“黑匣子”作過各種不同的巧妙比喻或隱喻。如人腦是“世界上最大的處女地”“宇宙問最復雜的機械零件”“生物學上的超級電腦”“沉睡的巨人”“尚未開采的金礦”等。人腦的結(jié)構(gòu)雖如此奧妙，但卻不是人體最大的器官，其重量約1350克，大小如柚子，形狀如胡桃，只有身體的2%，不過耗熱量卻是人體的20%，腦遺傳基因占全身的1/3。

科學家考察了地球的歷史，揭示了一切生物和人類進化的連續(xù)性，揭示了人腦的演化進程。約38億年前，地球上誕生了最初的生命，這種生命是原生的單細胞生物。后來便有了軟體動物、兩棲動物和爬行動物。人類起源于動物界，森林古猿是人類和現(xiàn)在大猩猩及黑猩猩的共同祖先。大約550萬年，由猿類開始轉(zhuǎn)化為人類。把人類和黑猩猩進行比較發(fā)現(xiàn)，其DNA的排列差別很小，大約相差僅1%左右。不過人腦的重量卻比今天的猩猩大得多，大猩猩腦重約1磅（450克），而成人的腦重約3磅（1350克），這是因為人腦的前額葉腦區(qū)極大的進化了，因此有了語言能力、思維能力、高級性感能力和創(chuàng)新能力。

人腦是地球上生命誕生后，通過億萬年的歷史演化，經(jīng)過爬蟲類動物的腦和哺乳類動物的腦，發(fā)展到今天人類特有的創(chuàng)新性腦。因此，人腦是由爬蟲類腦，哺乳類腦和創(chuàng)新性腦構(gòu)成的“三合一腦”，腦科學著作往往又分別稱其為“古皮層”、“舊皮層”和“新皮層”。不過腦科學家根據(jù)解剖生理學和腦部功能的不同，大都把腦分為腦干、邊緣系統(tǒng)和新皮層三大結(jié)構(gòu)。

1、腦干（或稱爬蟲類腦部）

腦干由脊椎延伸而出，位于頭盧的底部，是腦內(nèi)最古老和最深層的區(qū)域，該部分進行了約五億年。因為它和爬行動物的整個腦非常相似，人們經(jīng)常稱其為爬蟲腦，如鱷魚、晰蜴、鳥類的腦都如此。腦干又細分為延髓、腦橋和中腦三個構(gòu)成部分。在進入腦的12對神經(jīng)中就有11對止于腦干，只有嗅覺神經(jīng)直接進入邊緣系統(tǒng)，這是進化的原因。腦干是“生命中樞”，它控制著心跳、血壓、呼吸、消化、體溫等。腦干是大腦半球與脊髓之間的聯(lián)絡通路，腦干中的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還負責司管大腦皮質(zhì)的覺醒和睡眠等功能。

2、邊緣系統(tǒng)（哺乳動物腦部）

邊緣系統(tǒng)介于大腦皮層和腦干之間，人和其他哺乳類動物的腦都有類似的部位，因此又被稱為“狗貓腦”。在兩個腦半球內(nèi)，邊緣系統(tǒng)的生理結(jié)構(gòu)是對稱的和一致的。就腦演化的過程來看，邊緣系統(tǒng)的發(fā)展應在人類具有邏輯思維之前，該系統(tǒng)控制著荷爾蒙的分泌、口渴、饑餓、快感以及新陳代謝功能、免疫功能和長期記憶功能等，在學習和記憶中具有重要作用。它包括丘腦、海馬和杏仁核三個部分。

丘腦。丘腦是腦的中轉(zhuǎn)站，所有來自外界的感覺信息，除了味覺外，都首先要通過丘腦進行初級加工和整合，然后再由此轉(zhuǎn)送到其他腦區(qū)進行處理。

海馬。海馬一詞來自于希臘語，因其外形像海馬而得名。在鞏固學習和記憶儲存方面，海馬具有重要作用。電刺激海馬能喚起人原有的某種記憶，兩側(cè)性切除海馬的人會產(chǎn)生嚴重的識記障礙?？梢姾ｑR\u001F同記憶關(guān)系極為密切。研究表明，海馬在由短時記憶向長時記 憶的轉(zhuǎn)變中扮演著重要角色，它可把外界接受的信息不僅能作為短時記憶暫時保存，而且能發(fā)送到大腦皮層相關(guān)腦區(qū)被全部偏碼永久儲存，變?yōu)殚L期記憶。海馬嚴重受損的人不僅喪失了長時記憶，而且不能回憶剛剛發(fā)生的事情。海馬的腦波型和新皮質(zhì)層的有著明顯不同，覺醒時顯示出高振幅的幔波，昏迷時出現(xiàn)快波，熟睡時則常發(fā)生峰型波，無創(chuàng)性腦成像技術(shù)證實了海馬在學習和記憶中的作用。

杏仁核。杏仁核附著在海馬的末端，在情緒行為中扮演著重要角色，與恐懼反應的關(guān)系尤為密切。電刺激杏仁核可以引起憤怒，或者產(chǎn)生恐懼感或快樂感，狂怒的精神病人在手術(shù)摘除杏仁核后，性格變得比較溫順。由于杏仁核靠近具有記憶功能的海馬區(qū)，所以研究者認為，杏仁核能產(chǎn)生情緒把信息進行編碼轉(zhuǎn)入長時記憶中。同時，杏仁核還司管為維系機體生存而需要作的一些行為，比如面對威脅是選擇作戰(zhàn)還是逃避，因饑餓四處覓食，為延續(xù)后代進行交配等，這些行為都有杏仁核決擇。如果杏仁核認為環(huán)境形勢有潛在危險，它就會刺激下丘腦向機體發(fā)出信號，當即逃跑。因此杏仁核被稱作腦的警衛(wèi)哨兵。大家知道，在教學實踐中，通常采用的角色扮演、合作互動、娛樂游戲的教學策略，這種教學策略之所以能夠取得好的教學效果，達到了長時記憶的目的，就是由于杏仁核的參與，因為杏仁核通過其控制的情緒能把接受的信息變?yōu)殚L期記憶，這是杏仁核功能的特點。

3、新皮層（或稱思維腦部）

三位一體的腦是神經(jīng)科學家PaulMaclea從進化論的角度提出的。為了更形象的說明腦的結(jié)構(gòu)，有人作了這樣一個比喻：把手握成拳，再用另一只手握住這一個拳頭，如果第一只手的腕部代表“爬蟲類腦部”，那么拳頭則代表“哺乳類腦部”，而第二只手握住拳頭的部分則代表思維性腦部，即新皮層。新皮層負責所有高級思維功能，人的視覺、聽覺、思想、語言、計劃、分析、決定、創(chuàng)意等活動都在這個腦區(qū)進行。新皮層的出現(xiàn)使人類和所有其他哺乳動物最終區(qū)別開來。

腦葉。從腦外側(cè)部分結(jié)構(gòu)來看，新皮層可分為額葉、顳葉、枕葉、頂葉和運動皮層等。這些不同的腦區(qū)各有特殊的功能：額葉位于大腦最前部，為執(zhí)行控制中樞，約占大腦半球容積的50%，具有規(guī)劃、思維、解決問題和調(diào)控情緒的功能；顳葉位于耳朵內(nèi)上方，負責處理聲音和語言；枕葉在腦后部，進行視覺加工；頂葉位于腦的頂部，主要負責定位、計算和識別等功能。在頂葉和額葉之間，從左耳到右耳的頂部有一條帶狀區(qū)，這就是運動皮層，主要控制軀體運動，它與小腦協(xié)同，完成動作技巧的學習。

腦半球。新皮層又以胼胝體為準，把大腦分為左右兩個半球。上個世紀60年代，美國神經(jīng)學家斯佩瑞和他的助手通過“裂腦人”的研究，對大腦左右半球的功能區(qū)別有極大影響。斯佩瑞研究的結(jié)論認為，每個半球擁有各自獨立的分割的感覺和知覺，各自保持不同的和不可相互轉(zhuǎn)換的功能，并且各自接受不同的刺激。今天的研究結(jié)果證明，左右腦半球的功能是有區(qū)別的，但又是相互協(xié)作的并有可塑性?？傮w來看，來自身體左側(cè)的神經(jīng)交叉到右半球，來自軀體右側(cè)的神經(jīng)交叉到左半球；左半球負責言語、分析、邏輯、推理、數(shù)學、順序等方面的言語類信息加工；右半球負責韻律、節(jié)奏、繪畫、視覺、空間等非言語類信息的加工。顯意識思維在左腦，潛意識思維在右腦。雖然這個科研結(jié)論是正確的，但是如果把腦半球功能的區(qū)分絕對化則是不對的。

胼胝體。兩個大腦半球是腦的最大組成部分，約占整個腦重的85%。從結(jié)構(gòu)和功能上看，左右半球雖有不同，但胼胝體把二者聯(lián)系起來，形成一個整體。胼胝體是聯(lián)系大腦左右兩半球皮層的巨大纖維束，是架在兩半球間的超高速公路，約有兩億五千萬條神經(jīng)纖維組成。通過這條超高速公路，左右半球可自由地瞬間反復往來交換信息，協(xié)調(diào)命令。比較神經(jīng)學家的研究表明，胼胝體的演化與大腦皮層的演化是一致的，現(xiàn)代人的胼胝體遠比古代人的胼胝體更發(fā)達。裂腦人的實驗證明，如果切斷胼胝體則左右腦的信息不能交流。這也說明，課程教學的設計和實施應是全腦教育，前些年一度興起的片面強調(diào)開發(fā)右腦作法是不實際的。

4、腦細胞

前面講了腦干、邊緣系統(tǒng)和新皮層及其功能。如果說這是腦的宏觀結(jié)構(gòu)，那么腦細胞則是腦的微觀結(jié)構(gòu)。腦是細胞的王國。腦細胞的結(jié)構(gòu)和功能是相當復雜的。和人體其他部位的細胞不同，腦細胞有自己的特點。腦細胞的類型主要有兩種：膠質(zhì)細胞和神經(jīng)細胞。神經(jīng)細胞通常稱神經(jīng)元。人腦內(nèi)兩種細胞共計約1萬億，其中膠質(zhì)細胞9000萬億，神經(jīng)細胞1000萬億，二種細胞的比例為10：1。

膠質(zhì)細胞。膠質(zhì)細胞因其質(zhì)地類似膠水而得名，其形狀是多種多樣的。這種細胞沒有細胞體。在胚胎腦發(fā)育的過程中，神經(jīng)細胞處于游漓狀態(tài)，不能到達應到的腦區(qū)定位。膠質(zhì)細胞則幫助神經(jīng)細胞遷移到位并加以固定。神經(jīng)細胞每天耗費大量養(yǎng)料并產(chǎn)生廢棄物或死亡。膠質(zhì)細胞擔任著繁重的運輸任務，它不僅運送養(yǎng)料，清理廢棄物，還具有調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的功能。這一點，科學家解剖愛因斯坦的大腦得到有力的證據(jù)。很久以來，人們都猜測大科學家愛因斯坦的大腦整個結(jié)構(gòu)可能和常人不一樣。但通過解剖發(fā)現(xiàn)，愛因斯坦的大腦構(gòu)造沒有特殊的地方，不過在一個特定腦區(qū)膠質(zhì)細胞的數(shù)量大大超過常人。有的解釋說，這是因為愛因斯坦由于繁重的腦力勞動，神經(jīng)細胞需要大量營養(yǎng)并產(chǎn)生更多的廢棄物，這就加大了膠質(zhì)細胞的運輸任務，因而也使膠質(zhì)細胞更加發(fā)達。一般認為，神經(jīng)細胞是不能再生的，但膠質(zhì)細胞可以再生。此外，據(jù)邁阿密第29屆神經(jīng)科學年會1999年的報導，在形狀各異的膠質(zhì)細胞中，有一種“星形膠質(zhì)細胞”，還具有加速神經(jīng)信號傳遞速度的作用。

神經(jīng)細胞。是控制腦和全部神經(jīng)系統(tǒng)的最小單位。人腦神經(jīng)元為1000億，猴子有100億，老鼠為500萬。1個神經(jīng)元有多大，有的比喻說30000個神經(jīng)元僅相當于針頭那么大。神經(jīng)元是由胞體、樹突、軸實構(gòu)成的。如果把神經(jīng)元比作人的手和前臂，那么胞體好比人的手掌，樹突好比人的手指，手腕和手臂好比軸突。不過細胞體所生出的樹突遠比手指數(shù)多，一個胞體能長出成千上萬的大小樹突。軸突僅有一個。短軸突約一厘，最長的可達一米。軸突外面包裹以特殊的物質(zhì)即髓磷脂。髓磷脂具有絕緣作用，能保障電信號的傳遞暢通，避免干擾，這種現(xiàn)象稱作“髓鞘化”。

大腦內(nèi)的每個神經(jīng)元都是獨立的，神經(jīng)元間的信息傳遞要通過突觸。所謂突觸就是一個神經(jīng)元的樹突和另一個神經(jīng)元的軸突終端，二者之間的極其微小的聯(lián)絡處。當一個神經(jīng)元通過樹突接受到外界刺激的信息之后，它就通過髓鞘化的軸突電信號傳遞到軸突未端的突觸小泡，突觸小泡就釋放出神經(jīng)遞質(zhì)，并穿過微小的突觸間隙，到達另一個神經(jīng)元受體。神經(jīng)遞質(zhì)是一種化學物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)上和藥物的類似。不過在腦內(nèi)合成的化學物質(zhì)稱神經(jīng)遞質(zhì)，而在實驗室合成的則叫作藥品?，F(xiàn)在科學家已發(fā)現(xiàn)100多種神經(jīng)遞質(zhì)，如多巴胺、內(nèi)啡肽、谷氨酸等。各種不同的神經(jīng)遞質(zhì)對人的思想情緒、學習記憶、動作行為等有著不同的刺激作用，有的使人興奮，有的使人抑郁或抑制。同時，神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生的類型還和一定的教學活動方式密切相關(guān)，例如使人產(chǎn)生快樂體驗感的多巴胺就是在扮演角色的教學方式中產(chǎn)生的。

神經(jīng)元還能產(chǎn)生生物電。每個神經(jīng)元都是一臺小小的發(fā)電機，如果把腦細胞產(chǎn)生的生物電收集起來可以點亮一盞25瓦的燈泡。當人們處于高度專注思考、閑暇放松自由、朦朧似睡非睡或沉睡無夢各狀態(tài)時，腦電產(chǎn)生的頻率是不同的?？茖W家把腦電分為α腦波、β腦波、θ腦波與δ腦波四種。當我們專注邏輯思維時大腦就放出β腦波，當放松遐思時就放出入α腦波，腦波和人工作學習和休閑睡眠等各種狀態(tài)有關(guān)。

由此我們就可聯(lián)想到這樣一個問題：什么是課程教學，它如何在腦中發(fā)生的？了解了神經(jīng)元和神經(jīng)遞質(zhì)之后，我們就可以這樣說，課程教學就是無數(shù)神經(jīng)元在腦電的幫助下通過神經(jīng)遞質(zhì)建立神經(jīng)網(wǎng)絡聯(lián)系的過程。這種網(wǎng)絡聯(lián)系涉及不同的腦區(qū)，穿過各種的神經(jīng)通道，反復多次，掃除了障礙，達到暢通的地步，從而也就熟練地掌握了知識和技能，培養(yǎng)了能力，形成了情感態(tài)度和價值觀。這樣神經(jīng)網(wǎng)絡聯(lián)系鞏固后，就達到了課程教學的預期目標，完成了課程教學任務。

二、課程教學的腦理根據(jù)

人腦是地球上出現(xiàn)生命后經(jīng)過億萬年演化來的，其結(jié)構(gòu)、機能和發(fā)展程度，受基因、環(huán)境和教育因素的制約和影響。在胚胎期的腦有發(fā)育的規(guī)律性，在出生后的腦有成長的規(guī)律性。腦是自然界特殊的客觀對象，它和自然界一切客觀對象一樣，有一定發(fā)展變化的客觀規(guī)律。我國唯物主義哲學把各種客體變化的規(guī)律性統(tǒng)稱為“理”。因此本文這里所說的“腦理”，就是人出生前后腦在遺傳·環(huán)境和教育刺激下發(fā)展變化的規(guī)律性。常期來大家都說要把心理學作為課程教學改革的理論基礎(chǔ)。今天面對腦的時代，課程教學改革要把“腦理”作為堅實的理論根據(jù)。在此我們僅論述幾種和課程教學密切相關(guān)的腦理。這就是腦的可塑性、關(guān)鍵期、髓鞘化和突觸剪修的規(guī)律性問題。

1、腦的可塑性

自然界一切生物體的結(jié)構(gòu)、形態(tài)和功能都是在外界環(huán)境的刺激下形成的，并且在環(huán)境影響下都會產(chǎn)生變化。這種變化是生物體的自然屬性。腦是大自然的產(chǎn)物。在外界環(huán)境和教育的刺激下，腦的結(jié)構(gòu)和功能也會發(fā)生改變，這種改變就是腦的可塑性。腦的可塑性是由樹突、軸突、細胞體和神經(jīng)遞質(zhì)的變化以及整個神經(jīng)系統(tǒng)的變化決定的。在上個世紀60年代，神經(jīng)解剖學家就發(fā)現(xiàn)，加大并豐富外界的環(huán)境刺激，可使大腦皮層加厚，細胞體增大，樹突增多。近十年來的腦科學證明，樹突和突觸的變化與人使用腦的活動方式和次數(shù)密切相關(guān)。以前人們認為，腦的可塑性主要體現(xiàn)在兒童的腦，成年人的腦則不然。但實際則不然，裂腦人的訓練證明了這一點。大家知道，左腦負責右半身的運動和感覺，側(cè)重語言和邏輯思維；右腦負責左半身的運動和感覺，側(cè)重于形象認知。但臨床手術(shù)后的一些腦半球切除的患者，經(jīng)過訓練仍然有相當程度的正常人的認知或活動能力，其根本原因在于腦的可塑性。當然青少年腦的可塑性最大，因此這要成為我們設計和實施課程教學的最重要的腦理根據(jù)之一。平常我們所說的“人的可教育性”、“腦的巨大潛能”、“腦的記憶容量無限”、“腦如同肌肉決定于鍛煉”等，這些都是基于腦的可塑性本質(zhì)。

2、腦的關(guān)鍵期 

關(guān)鍵期和可塑性是腦的兩個密切相關(guān)的屬性。如果說腦的可塑性是指，人腦先天的結(jié)構(gòu)和功能在后天環(huán)境和教育刺激下具有一定的可變性，那么關(guān)鍵期則是指大腦某種結(jié)構(gòu)和功能的迅速發(fā)展大都屬于一定的年齡段，而處于關(guān)鍵期的大腦其結(jié)構(gòu)和功能的可塑性最大。否則，如果錯過關(guān)鍵期超前或錯后，腦的某種結(jié)構(gòu)和功能就根本不能形成或者很難順利形成。例如事實證明，即使兒童的腦是正常的，如果在兩歲之前沒有接受視覺刺激，那就會永久性失明；如果在10歲之前沒有聽到字詞語句，那就將很難學習語言。腦科研成里已取得了很多不同類別的關(guān)鍵期。例如2~3歲的兒童是學習口頭語的關(guān)鍵期；4~5歲是開始學習書面語的關(guān)鍵期；某些音樂和運動技巧在6歲前后是掌握的關(guān)鍵期。同時，根據(jù)我國心理學家的研究成果，小學中年級學生的認知結(jié)構(gòu)正處于從具體思維向軸象思維過度的關(guān)鍵期，初三的學生正處于由形式思維向辯證邏輯思維過度的關(guān)鍵期。

其實腦發(fā)育的關(guān)鍵期不僅表現(xiàn)于人類，而禽獸的腦也有這種現(xiàn)象，但使用的名詞不同。人腦的關(guān)鍵期又稱為“最佳期”、“敏感期”、“轉(zhuǎn)變期”或“臨界期”，禽獸腦的類似現(xiàn)象稱為“印刻現(xiàn)象”。例如，剛剛孵化出的小鴨很容易跟隨第一次見到的運動物走，它誤認為是自己的母親；白冠雀的雄雛鳥如果在孵出后40~50天內(nèi)聽不到成年雄雀的叫聲，此后再聽也不能學會。在人腦發(fā)育的不同關(guān)鍵期，一方面必須保障充分的營養(yǎng)，同時要有特定類型的信息刺激，以便形成或鞏固神經(jīng)元間的聯(lián)系。腦的關(guān)鍵期理論，是我們選擇教育內(nèi)容、設計課程、制訂教學策略、發(fā)展學生個性、培養(yǎng)特定創(chuàng)新人才的再一個重要的腦理根據(jù)。

3、神經(jīng)元軸突的髓鞘化

神經(jīng)系統(tǒng)是由大量神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞構(gòu)成的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。每個神經(jīng)元都有一個用以傳導處部刺激的電信號通路，即軸突。最長的軸突可達一米。為防止漏電，細胞本身產(chǎn)生一種脂狀的物質(zhì)—髓磷脂，其包裹在軸突的表面，保障通路的暢通，這就是軸突的髓鞘化。髓鞘化形成后，由于絕繃體的作用可使信息傳導速度提高100倍。

神經(jīng)軸突的髓鞘化是有規(guī)律和有順序的。由于髓磷脂釋放的多少和時間于個體發(fā)育的年齡段和環(huán)境教育的刺激有關(guān)，所以各腦區(qū)神經(jīng)軸突的髓鞘化是有先后順序的和逐步發(fā)展的。關(guān)于髓鞘化的先后順序早在100年前（1898年）就被發(fā)現(xiàn)，到上世紀60年代腦科學家又進一步繪制出人腦傳導系統(tǒng)的髓鞘化“年齡坐標體系表”。在嬰幼兒年齡段，其脊髓、腦干、小腦諸區(qū)域的神經(jīng)元軸突已經(jīng)或開始髓鞘化，并日益成熟，但大腦前額區(qū)的神經(jīng)元軸突還遠沒有髓靴化。而到青少年年齡階，大腦高智能腦區(qū)如顳葉、頂葉和額葉的神經(jīng)元軸突開始髓鞘化并日益成熟。髓鞘化不是整個神經(jīng)系統(tǒng)同步起始和終結(jié)的，而是有一定的年齡牲和個性特點。一般來說，到20歲以后，額葉神經(jīng)元軸突的髓鞘化成熟。大家知道，皮亞杰曾把兒童心理發(fā)展分為“感知運算、前運算、具體運算和形式運算”四個階段，今天的腦科學工作者認為，皮亞述的這一理論和髓磷脂的釋放及軸突的髓鞘化是一致的。

髓磷脂的釋放量和軸突髓鞘的腦區(qū)范圍，與人的各種心理問題如情感態(tài)度、思維、興趣愛好、性格特點等緊密相聯(lián)。心理現(xiàn)象和髓磷脂釋放的多少以及神經(jīng)元軸突髓鞘化先后順序有關(guān)，髓鞘現(xiàn)象是解釋心理現(xiàn)象的根據(jù)。課程教學脫離學生的實際，其本質(zhì)就是課程教學的內(nèi)容和方法大大超前或值后強加于尚未出現(xiàn)髓鞘化或早已結(jié)束髓鞘化的腦區(qū)。當然，髓鞘化和課程教學的關(guān)系是辯證統(tǒng)一的，一方面在尚未出現(xiàn)髓鞘化的腦區(qū)提前實施課程教學肯定效果不良，但另一方面課程教學的開展又能加速髓鞘化的出現(xiàn)和早熟，關(guān)于髓鞘化的腦理，今天的腦科學工作者已用無創(chuàng)性腦成象技所驗證。我們不但要用髓鞘化的理論解釋課程教學問題，同時還應當象日本的腦科學家小泉英明說的那樣：“應該按照這方面的研究成果徹底修改現(xiàn)在的教學計劃”。

4、神經(jīng)元的修剪。

無損傷測定方法證明，在腦胚胎發(fā)生和發(fā)育過程中神經(jīng)細胞數(shù)量的變化是由客觀規(guī)律的。胎兒的腦細胞發(fā)展極快，受遺傳基因的影響，胎兒在出生前腦細胞總量超過成年人的一倍。不過這時的腦細胞體積小，樹突分枝少，軸突裸露，除運動腦區(qū)的神經(jīng)元軸突外，其余腦區(qū)軸突均未出現(xiàn)髓鞘化。所以人從出生到青春期前，受外界環(huán)境和教育的刺激，不僅髓鞘化加速，而且胞體增大，樹突繁衍，突觸大量生長。4——6歲兒童的突觸總量達到成人的150%。這種超量的繁衍為神經(jīng)網(wǎng)絡建構(gòu)的提供了選擇余地，為開展豐富多樣的課程學創(chuàng)造了前提條件。隨著外界刺激類型的確定和刺激二次數(shù)的多少，一些細胞和突觸被選用固定，而沒有被選用多余的則凋亡并被清除。這就是神經(jīng)元的修剪。斯普倫格在《腦的學習與記憶》一書中說：“在腦發(fā)育的過程中，如果神經(jīng)元沒有在適當?shù)臅r候得到利用，它們產(chǎn)生聯(lián)結(jié)的能力就會消失。神經(jīng)科學家們把這個過程稱為‘神經(jīng)修剪’。因此，我們都在不斷丟失智慧”。為了使我們的青少年不丟失智慧，我們應當如何編訂課程和實施教學，這是擺在我們廣大課程教學工作者面前的一個重大科研課題。