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长期以来，由于研究手段的限制，研究者无法对教学过程的脑机制开展实证研究。以往研究的局限性主要表现在两个方面：一方面，脑科学在教育领域的应用主要集中在学生的学习过程，但是却忽略了老师，特别是忽略了师生互动在学习过程中的重要作用；另一方面，教育学等学科虽然关注教学过程，但是主要采用思辨和描述性的方法，无法了解人脑的工作机理。因此，通过脑科学的手段探讨教学过程中师生互动的神经机制是当前教育学、心理学、脑科学等各个领域的迫切需求。北师大脑与认知科学卢春明课题组采用基于功能性近红外光谱成像（fNIRS）的多人同时脑成像技术，在较为真实的教学情境下，探讨了师生间的脑活动同步在教学过程中的关键作用机制。该研究提出了教学过程的“预测—传递”模型，即教师在教学过程中提前对学生的知识水平进行动态、实时的预测，以此形成恰当的知识表征，然后师生间再进行有效的知识传递。结果发现，教师的脑活动与大约10秒后学生的脑活动有显著的脑间同步，并且该同步出现在教师的颞顶联合区和学生的颞叶前部。以往研究表明，颞顶联合区主要负责预测社会互动时对方的心理状态，而颞叶前部则是概念知识表征的重要脑区。因此，这些结果提示，教师可能通过脑间同步，提前预测学生的知识表征状态。以往采用类似方法的研究虽然也发现师生间在存在脑同步，但是并未对脑同步的预测机制进行探讨。因此该项研究为“预测—传递”模型的预测机制提供了重要的支持证据。该研究进一步发现，无论采用哪种教学方法，老师—学生的脑间同步越强，教学效果就越好。而且，上述脑间同步在教学过程进行到大约一分半钟左右（总时长平均为20分钟）时，就已经能够很好的预测最终的教学效果了。而与知识的实时传递有关的脑间同步（即教师和学生在同一时刻的脑活动同步）在教学进行过半后才能够显著预测最终的教学效果。可见，通过脑间同步发生的预测发生在知识传递之前，并对教学效果有显著的促进作用。
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