作者简介：张明(1959- )，男，吉林长春人，博士，苏州大学教育学院教授，博士生导师，主要从事人类注意和记忆的认知神经机制研究。 苏州 215123；董波，陈艾睿，苏州科技大学教育与公共管理学院。苏州 215009
内容提要：教育神经学是将教育学、心理学、神经学和认知神经科学深度整合的一门新兴学科。教育神经学在认知神经科学迅速发展的背景下兴起，以大脑的可塑性为学科基石，循着多学科交叉融合的路径，对教育现象的认知和神经基础进行探讨。教育神经学科应构建“基础+转换+应用”的一体化研究体系，加快专业人才培养，以促进教育的科学化。
关 键 词：教育神经学 大脑可塑性 认知神经科学
中图分类号：G44
文献标识码：A
文章编号：2095-7068(2018)04-0024-09
教育是一种广泛存在于人类社会之中的活动。自1623年英国学者培根提出教育学应该作为一门独立的科学至今已近四百年。迄今，虽然教育者们总结出了大量的教育规律，但这些规律多是基于经验和思辨的方法、质性研究范式得出，而这些方法和范式又具有一定的局限性。随着科学化进程的加速，教育科学化逐渐被研究者和各国政府重视，学术界、政府和一线教育者也期待教育走向科学化。教育神经学以其独特的研究视角和科学的研究思路为教育提供了客观、可重复的生理证据，并迅速成为研究者关注的热点。本文从教育神经学的缘起、基石、路径、反思和展望五个方面对教育神经学进行梳理。
一、缘起：认知神经科学发展迅速
教育是有意识的、以影响人的身心发展为直接目标的社会活动。[1]教育的对象是人，所以人类的心理规律是教育学的重要基础。人的心理是脑的功能，脑是心理的器官[2]，对于人类心理的认识依赖于对大脑的了解。诞生于20世纪末的“认知神经科学(Cognitive Neuroscience)”正是一门研究人脑高级功能的新学科，其目的在于阐明认知活动的脑机制。[3]认知神经科学关注人类认知、行为和大脑的关系，与诸多学科关系紧密，越来越多的学科把它引入自身领域，形成了一些新兴的交叉学科，如“经济神经学”“工程神经学”“语言神经学”“伦理神经学”等。认知神经科学与教育学的融合产生了教育神经学(Neuroeducation或Educational Neuroscience)，也被称为“神经教育学”“心、脑与教育”。[4]1978年，Chall和Mirsky首次提出“教育神经学”的概念，并预测该学科会将教育学和神经科学整合在一起共同促进教育学的发展。[5]1986年，Friedman等在《脑、认知与教育》一书中从认知科学和神经科学的角度阐述教育学的问题，介绍了注意、学习与大脑的关系，并讨论了神经科学对于教育实践的影响，这些论述较早地体现了教育神经学中学科交叉的思想。[6]
教育神经学诞生以来，得到了学术界的高度重视，认知神经科学的快速发展也促进了教育神经学的发展。从发表文献的数量来看，以"Educational Neuroscience""Educational Neuroethic""Neuro-education"或"Neuroeducation"为关键词在"Web of Science"数据库中搜索到737篇相关文献。在中国知网数据库中以“教育神经学”“神经教育学”“教育神经科学”“神经教育科学”为关键词进行搜索共发现132篇相关文献。国际上，该领域的文献从2006年开始快速增多，国内则从2010年开始增加。从教育神经学相关的专业机构来看，国际上已经成立了60多个教育神经学专业机构，包括哈佛大学、斯坦福大学、剑桥大学、伦敦大学等国际著名机构，国内也成立了相关的机构，如华东师范大学教育神经学研究中心和台湾师范大学教育神经学实验室等。
虽然诸多学者尝试定义教育神经学，但目前国内外尚无统一的概念。Szücs和Goswami认为教育神经学是研究心智表征发展的学科[7]；Varma等则认为教育神经学是利用神经科学方法与行为研究方法解决教学与学习问题的一门学科[8]；Fischer等认为教育神经学是一门关注基因和大脑如何影响教和学过程的学科[9]；周加仙认为教育神经学是将神经科学、心理学、医学与教育学整合起来，研究人类教育现象及其一般规律的、横跨文理的新兴交叉学科。[10]从研究内容的角度来看，周加仙的定义涵盖较为全面，包含了整个人类教育现象和规律；从研究方法上看，Varma等人的界定比较精准，包含了所有神经科学和行为研究的方法。综合上述观点，我们认为教育神经学是通过厘清教育现象的神经机制，揭示心、脑与教育之间关系的一门学科。我们把教育神经学的研究对象定义为“教育现象的神经机制”，把该学科的目的定义为“揭示心、脑与教育的关系”。同时，因为研究方法具有迭代和进化性质，所以我们认为应避免采用研究方法定义学科。
二、基石：大脑具有可塑性
教育的目标是直接影响人的身心发展[1]，而人的发展受到“成熟”(先天)和“学习”(后天)的影响。成熟是指个体生理的发展，它不依人的意志改变。[11]学习是基于经验而导致行为或行为潜能发生相对一致的变化的过程。[2]所以，学习是教育影响个体发展的主要途径。学习是一个内在的心理过程，其本质是大脑中神经元连接的重塑。[12]所以，教育活动的生物本质，是在对外界的刺激进行适当控制的情况下，使受教育者形成预期的神经网络、行为模式和品格。人的发展均通过脑神经中枢的发展得以实现。[13]人类是自然界中大脑体重比最高的动物，人类较强的学习能力正是因其脑中的神经元连接可以随外部环境而改变，大脑的这种特性被称为大脑的可塑性(Plasticity of Brain)。杨雄里指出脑的可塑性是指大脑可以被环境或者经验所修饰，具有在外界环境和经验的作用下不断塑造其结构和功能的能力。[14]由于大脑可塑性是学习的基础[15]，所以大脑可塑性也是教育的基础。
(一)大脑可塑性受多种因素影响
成年人的大脑中约包含10亿神经元，这些神经元通过突触相互连接并交流信息。突触的重新连接是大脑可塑性的本质，当大脑中某区域内多数神经元的突触发生规律性变化时，就会伴随大脑结构的变化。[16]突触的数量代表了神经元关联的紧密程度，年龄、训练(经验)、环境和文化等因素会影响大脑内突触的数量和连接模式。
自出生之日起，随着年龄的增大，大脑皮层中突触的数量先逐渐增多直至达到顶峰，随后并非保持在这个顶峰，而是逐渐减少，最后达到稳定。[17]因此，年龄和脑内突触数量呈倒U型的变化关系。突触数量的增多是为了应对未知的环境变化，当数量达到顶峰时，人脑应对未知的能力最强。随着年龄的增长，个体会逐渐掌握自然环境和社会环境中的规律，而外界环境的未知程度会逐渐降低，依照达尔文“用进废退”的原则，大脑只需保留可以应对当下环境的模式即可，其余将逐渐消失。在细胞层面，这种现象体现为某个神经元与其他神经元的连接不是漫无目的而是具有选择性，神经元会选择其中特定的一个或几个对象进行“合作”，这个过程就是突触修剪。[18]神经科学研究者不仅发现了倒U型的变化规律，还解释了突触增多或者减少的原理，如Hebb发现神经元之间持续性放电可以增加神经元之间通信的能力，即Hebb法则。[16]该法则认为，当A神经元与B神经元存在突触连接的时候，A神经元的动作电位就会刺激B神经元，并且反复持续地刺激，这种周而复始的刺激促使连接二者的突触增多，神经元间交流的效率更高，从而形成新的连接，连接的形成和增强表明大脑某种功能的出现和优化，即大脑的可塑性。
正如Hebb法则所言，神经元之间持续性的放电是大脑可塑性的根本原因。除了年龄外，还有一些因素可以诱发和促进这种电活动，如练习。练习也称为重复或训练。钢琴演奏家和小提琴演奏家大脑皮层中手指运动表征区域沟壑明显多于普通人，他们听到音乐时，这些脑区的激活也比普通人更加强烈[16]，这表明长时间的训练是塑造大脑的有效途径。此现象也在运动员、科学家身上得到了验证。除了这种长年累月的练习外，短时间的练习同样会导致大脑发生变化，即知觉学习。知觉学习是指个体通过成百上千次练习，提升某种能力的过程，练习时间通常是2周至8周。[19]如训练辨别声音会导致听觉脑区的激活增强，训练视敏度会提升视觉区的活动强度，训练触觉会增加触觉区域的激活强度，运动训练会导致运动区的激活增强。
给研究对象提供丰富的环境(多种玩具、多种风景等)也会对其大脑的皮质厚度产生影响。与生活在单调环境中的大鼠相比，丰富环境下的大鼠成年后脑皮层的厚度增加了6%。幼年时期，两类大鼠皮层厚度的差别可达到7%～11%，皮层厚度的变化在大脑的感觉脑区最为明显，可达16%。[20]皮层厚度的变化不仅仅表现为神经元数量的增加，更主要的是神经元之间突触连接增多。换言之，丰富环境下生长的大鼠，在突触修剪的过程中保留了更多的突触连接，伞状突触数量明显增加。[16]伞状突触是形状像雨伞一样的突触，它的茎更短，分支更多，茎短使得神经元内部的传递效率更高，而分支多则表明神经元间交流效率更高。环境对于大脑可塑性的影响已经在人类群体中得到了证实。研究者分析三种不同受教育水平个体的神经元结构发现，随着教育层次的逐渐升高，大脑皮层中第三层和第四层树突分支的总长度增加。[21]这表明教育可以影响脑的功能和效率。
此外，文化同样会对大脑产生影响。马燚娜等提出的“文化-行为-大脑环路模型(Culture-Behavior-Brain，CBB loop model)”详细阐述了文化影响大脑的过程。[22]该模型认为，一方面，文化环境使人类的行为情景化，通过对新的文化信念的习得以及对不同行为模式的练习来不断重塑大脑功能；另一方面，被文化环境所塑造的大脑进一步指导个体行为，以适应或改变当前文化环境，同时文化和大脑也可以发生直接的交互，不一定要经过外显行为。这说明，文化既可以直接的方式也可以间接的方式影响大脑。
综上所述，年龄、训练、环境以及文化均可对大脑产生影响，这种影响体现在脑结构、脑激活、突触连接等方面。值得注意的是，除上述四个因素外，还有许多因素可以影响大脑可塑性，如遗传、后天伤害等。大脑可塑性的研究表明，外部环境是经由大脑影响人们的行为，而教育就是一种通过外部环境改变行为的过程，所以教育过程会引起大脑的改变。教育者只有深入了解教育如何影响大脑，才能准确地运用教育规律。
(二)大脑可塑性为教育提供契机
在儿童心理发展过程中，相对于其他时期而言，某个时期更容易习得某种知识和技能，心理的某个方面发展更为迅速，这一时期即为“敏感期”，又被称为“关键期”“机会窗”“理想期”等。[23]敏感期强调在特定的时间段内获得某种技能的重要性以及提供或避免某些环境的理想时段。从发展心理学的角度看，音乐、计算、语言、体育技能等方面都存在着敏感期。[23]但需要注意的是，敏感期不是获得某种技能的唯一时间窗，即便错过，个体日后仍然可以掌握这一技能，只是学习的难度有所增加。
最早对敏感期进行研究的是胚胎学家。20世纪20年代，Stockard在研究鱼类胚胎时发现，在胚胎迅速生长的阶段，如果将胚胎置于过冷、过热的环境，其发育后就会受到巨大伤害，而在该阶段之前或之后施加不适宜的环境，影响较小。[24]随后，研究者对敏感期的神经机制做了大量研究，两个经典研究颇具代表性。Lorenz在研究小动物(鸡、鸭、鹅)时发现了“印刻现象”。[25]该现象是指某些物种的幼雏首次接触到的体积较大的移动物体自动产生的一种依恋。[2]印刻发生迅速，而且难以改变。随后研究者发现，印刻会导致前脑特定区域内神经元的结构产生变化，这些变化导致小动物对面前移动的客体产生特定的依赖。[25]另外，20世纪60年代，Hubel和Wiesel对猫视觉皮层的发育进行了研究，揭示了动物大脑的视觉区也存在敏感期。两人通过眼睑缝合和拆除的方法，分别改变每只眼睛的外界环境。研究发现，如果在敏感期内缝合猫的眼睛1周以上，猫的视力会发生永久性的损伤即失明；如果缝合的时间段不在敏感期则可恢复部分视力。[26]这些早期研究证明了敏感期的存在。
研究者对灵长类动物大脑的敏感期也做了大量研究。对恒河猴的研究发现，未出生前的两个月，恒河猴脑内突触会快速形成，出生时脑内的突触数量与成年猴接近，出生后2～3个月突触的数量高于成年猴，这种情况保持到3岁(性成熟)。随后，突触的数量逐渐下降，到5岁时下降到成年猴的水平。[27]也有学者对人类大脑发育开展研究，Huttenlocher发现，婴儿出生时视觉区域的突触密度接近成人，2～4个月开始迅速增大，8～12个月达到顶峰，此时婴儿视觉区的突触密度是成人的1.6倍，之后该密度开始下降，大约在11岁时降至成人水平；听觉区的发育更早，突触密度在3个月时达到顶峰，12岁左右达到成人水平；反之，额叶的发育相对晚一些，出生时突触的数量与成人类似，随后开始增长，在2岁左右达到顶峰(成人的1.5倍)，随后突触数量开始下降，在16岁左右回到成人水平。[28]由此可以看出，大脑的发育是分区域、分批次进行的，感知觉等基本认知过程(视觉和听觉区)的成熟早于推理、计算等高级认知过程(额叶)。
以敏感期为代表的可塑性研究为教育提供了重要的科学依据。例如，不同的认知过程对应不同的敏感期，感知觉较早、思维推理较晚，这提示教育者在早期教育阶段要注重孩子基本感知觉的培养，在后期阶段注重思维推理能力的培养。另外，婴幼儿时期大脑可塑性最强，所以在该阶段对其进行多方面的引导至关重要。需要注意的是，虽然敏感期很重要，但不应夸大其重要性，如上文所述，即便错过了敏感期，大脑仍具有可塑性，个体可以不断获得新技能，但难度会增加。
三、路径：多学科交叉融合
交叉学科的特性决定了教育神经学将会从其他学科中借鉴经验，完善自身的研究内容。这种借鉴包含研究思想和技术手段两个方面。从研究思想看，教育神经学借鉴了认知心理学中“心智”的概念以及认知神经科学中“脑机制”的概念。从研究技术看，教育神经学借鉴了认知心理学中先进的行为研究手段，例如：双生子研究、眼动追踪、姿态追踪、反应时记录、正确率记录等；也借鉴了认知神经科学中一些无损伤的神经影像技术。
(一)融合多学科的思想范式
大脑是由神经系统、神经元、突触等构成的复杂体。心理是大脑和外部行为之间的连接。行为是指可以直接观察到的外显活动。教育神经学不仅关注心理和行为的神经机制，更重视大脑、心智与教育的关系。Connell认为教育神经学至少包含了三个层面的研究：脑、心理、行为。脑、心理和行为分别对应人脑的内部结构、内部功能和外部功能。心理在脑与行为之间发挥中介作用。这三个层面对应了四个学科：神经科学、认知神经科学、认知心理学和教育学。[29]
神经科学的研究对象是大脑的内部结构，目的是探索大脑的基本结构和运行规律。该学科研究内容主要包括大脑的解剖特征和脑内的神经元及其活动规律，研究方法主要包括：单细胞记录、大脑切片、基因染色等，主要以低等动物作为研究对象。[30]由于研究本身的局限，神经科学的早期结论并未应用于教育领域。早期的研究对象多为低等动物，结论难以推广至人类。另外，早期研究关注生理疾病而非心理现象，虽然对人类健康有所启发，但难以指导教育活动。随着科学技术的发展，当代神经科学的研究已经采用灵长类动物作为研究对象，而且也逐渐关注心理现象。神经科学的结论也将为教育提供更多的启示。
认知心理学和教育学的研究对象则是大脑的外部功能，即心理过程和外部行为。认知心理学主要研究单个个体的心理过程和外部行为，而教育学是研究多个个体的心理现象和行为规律。[1]认知心理学假设人脑对于信息的加工与计算机类似，包括获得信息、加工信息、存储信息以及使用信息等过程，这些过程对应的心理过程，包括感觉、知觉、注意、记忆和思维等。[31]认知心理学主要回答心理是什么(What)。研究者们需要首先提出一些可能的心理过程，然后通过巧妙的实验设计增加或者减少这些心理过程。如果黑匣子中真的存在某一心理过程，那么增加或者减少该心理过程必然会导致研究对象的行为发生变化，即加因素法。[32]例如，对于某一个真实的心理过程，增加该过程会导致人们的反应速度减缓，正确率降低；减少该过程则会导致反应速度增加，正确率升高。认知心理学家们正是采用这种研究思路发现了诸多心理过程。例如，心理旋转、视觉的并行搜索等。虽然认知心理学对内部的心理过程做出了一定的假设，但是，该学科也存在一定的局限：它并不能回答人类如何实现这些心理过程(How)。例如，当研究者想要描述知识在人脑中的存储过程时，认知心理学家会用“记忆的形成”来描述该过程，也能够证明在知识的处理过程中的确存在“记忆”这一心理过程，甚至可以通过实验总结出影响记忆形成的诸多要素，例如，重复、干扰、场景变换等。但即便如此，研究者仍未解答人脑哪个区域以及如何存储这些知识。
在回答How这个问题上，认知神经科学则弥补了这一缺陷。认知神经科学家们用“神经元突触的长时程增强”来描述知识存储这一过程，该表述不仅解释了“记忆”这个概念的本质是什么(长时程增强)，而且也直接回答了“知识究竟是如何在人脑中形成、存储的”(神经元突触的连接)。认知神经科学的研究对象是人脑的内部功能和生理机制。“生理机制”体现了认知神经科学与认知心理学的主要差异。《新华词典》中“机制”一词的定义为机器的构造和动作原理。从该定义中可以看出，机制关注的是系统的构造原理和活动原理，即How。认知神经科学中的机制主要包含四个层面：全脑的机制(大脑、小脑、脑干等)、部分组织的机制(大脑中的前额叶、颞叶等)、神经元的机制和分子的机制(细胞膜上的各种蛋白质)。[16]与神经科学相比，认知神经科学的研究以某个心理过程为对象，即研究“心理脑”。例如，神经科学可以研究爱因斯坦的大脑切片，探明神经元之间传递信息的速度甚至是大脑的进化，这些研究无须以某个心理过程为载体，而认知神经科学把人的心理过程与大脑神经元的活动关联起来，直接探讨心理、行为和大脑的关系，这就使其能够将脑与教育连接起来。另外，认知神经科学多采用无创伤的神经影像技术研究人，而神经科学多以侵入、感染、切除等创伤性的技术研究低等和非人灵长类动物。
综上所述，教育神经学通过融合认知心理学、认知神经科学、神经科学、教育学四个学科的研究思路，形成了以教育活动为研究对象的交叉学科。该学科中包括了教育学的教育教学活动，认知心理学的机器类比思想，神经科学的脑结构探索，以及认知神经科学中的“脑、心理、行为”的一体化的观点。如此，教育神经学把教育活动、心理规律、行为和大脑纳入一个研究框架内，尝试探索教育的神经机制。
(二)融合多学科的研究技术
在研究内容上，教育神经学借鉴了教育学、神经学、认知心理学和认知神经科学四个学科的研究思想。在研究方法上，除了传统教育学的质性研究外，教育神经学也借鉴了认知神经科学中一些无损伤的神经影像技术，如脑电图(Electroencephalography，EEG)、事件相关电位(Event-Related Potential，ERP)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)、功能性磁共振成像(Functional Magnetic Resonance Imaging，fMRI)、正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)和经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation，TMS)等。这些研究技术使研究者能够直接观察到教育过程中学生和教师大脑内部的神经活动，进而考察其行为、心理和大脑的关系。
动作电位(电信号)和突触传递(化学信号)是神经元活动的两种形式。借助电极从头皮连续记录的交流型电活动被称为EEG。[33]ERP是指当外加一种特定的刺激作用于感觉系统或脑的某一部位，在给予刺激或撤销刺激时或(和)当某种心理因素出现时在脑区所产生的电位变化。[3]因为该技术的时间分辨率可达毫秒级，所以研究者多用来探索心理过程的时间进程。与其他技术相比，EEG和ERP的硬件设备体积较小，便于移动，故其并不局限于实验室，可应用于多种场景，便携式的脑电设备的出现也进一步提高了脑电研究的生态化程度。大脑的工作具有模块化特征[16]，探索各个脑结构的功能是认知神经科学的重要任务之一。然而，脑电技术记录的是头皮表面的电信号，这些信号反映了大脑内所有神经元激活的总和，研究者难以精准地还原出信号源自脑内的哪个区域或结构(即空间分辨率低)。综上，脑电技术可以在精细的时间尺度上考查学生学习过程中注意和记忆系统是如何工作的。
与脑电记录不同，MRI、fMRI和PET则具有较高的空间分辨率，可达2～3 mm。MRI是一种结构成像，主要显示解剖形态与结构改变，fMRI是利用氧、氟、碳以及水含量等的变化显示组织的功能以及变化的情况。[3]在某种意义上，fMRI是MRI的一种应用和深入发展。研究者通过这类技术实时监控脑内各区域新陈代谢的速度来考察心理过程的作用机制。由于大脑内存在无数功能柱，且临近功能柱的运行规律和负责的心理过程类似[34]，所以与高时间分辨率相比，高空间分辨率更符合大脑的构造原理。脑成像技术可以考察学习障碍者的异常脑区活动，如对阅读障碍儿童的研究发现，他们在阅读时左半球的激活则明显低于正常儿童。[35，36]语音训练和形音转换训练可以促使阅读障碍儿童的左侧顶叶和颞叶的激活水平达到正常人的水平。[37]因此，认知神经科学的诸技术打开了大脑的“黑匣子”，让研究者能够观察到心理过程发生的“时间”和“地点”。但是，通过上述技术，研究者仅能推测出与某个心理过程相关的脑区，难以确定二者的因果关系。若想确定这种关系，则需要一种能够改变脑区激活(兴奋或抑制)的技术。
TMS能够无创地对大脑的局部区域施加刺激。它由电源、控制放电参数的线路、放电电容和绝缘线圈组成。把绝缘线圈放在头皮上的特定部位，线圈中流过放电电容供给的脉冲电流产生交变磁场，发出脉冲，后者无衰减地穿过头皮和颅骨，进入大脑皮质表层数厘米并产生感应电流，从而改变神经细胞的兴奋性(干扰或促进)[3]。因为脑是心理的器官，所以调控大脑的激活可以改变心理过程。自然发生的脑损伤多为永久性、不可逆转的，而TMS技术可以使研究者精确控制脑区干预的时间和位置，并且这种干预短暂无害。通过TMS技术，可以探索教学过程中负责认知加工各个阶段的脑区位置。
综上，认知神经科学的诸技术可以从不同的角度观测或者干预大脑，并且各有利弊。近来，研究者倾向于把多种技术结合起来，充分利用每种技术的优势。例如，研究者把fMRI和ERP结合形成了同时具有高时间和高空间分辨率的研究技术。除此之外，其他无创的技术也逐渐被研究者重视，如脑磁图(Magnetoencephalography，MEG)、近红外光学成像技术(Functional Near-Infrared Spectroscopy，fNIR)。认知神经科学技术的不断发展，极大地推动了教育神经学的发展，不仅可以考察正常人学习过程中的认知规律，还可以对学习障碍者的异常机制进行探索和干预。
四、反思：学科发展遇到瓶颈
教育神经学借鉴了教育学、认知心理学、神经科学、认知神经科学的研究思想和技术手段，形成了以教育学为目的，以自然科学为手段的独特学科。其诞生不仅提升了教育的科学性，还促进了基础研究和应用研究的结合。虽然教育神经学凭借其独特的优势获得了学术界、政府、教育机构和部门的重视，但是研究者也应该认识到其发展的瓶颈，并制定有效的应对策略。
(一)研究方法生态效度低导致结果难以推广
从研究方法上来看，教育神经学引入了自然科学的研究方法，提升了本学科的科学性。但同时，也致使其研究结论的可推广性降低，具体表现在以下方面：首先，生态效度不足。相比于传统问卷调查和行为观察中使用的纸、笔、录音机、录像机等设备，神经影像学中使用的仪器较为笨重，只能在特定的环境和实验室中使用，有些仪器(例如，MRI、fMRI、PET)难以挪动，并且仅允许受试者躺在仪器中进行实验。这一限制使得相关结论的生态效度变差，难以直接推广到自然环境之中。其次，受试者数量不足。因为认知神经科学的研究对象是一般的心理现象和规律，所以多数实验中仅包含15～30位受试者，研究者常常是基于少数人样本的结果即可推论出多数人总体的心理规律。然而，教育学有其特殊性，教育学关注心理的变化过程，甚至是学生的毕生发展规律；教育学不仅关注学生的共有的心理特征和规律，更关注学生的个体差异。在这种关注差异和变化的背景下，认知神经科学研究的受试者数量则不能满足教育神经学的需求。
(二)神经神话盛行导致正确结论难以传播
多数学科在其发展早期会遇到被盲目推广和传播的困扰，“神经神话”是指来源于神经科学，但是在演化的过程中偏离了科学的原始研究，在神经科学以外的领域中传播与稳定下来的广泛流传的观念。[10]神经神话的原始结论来源于神经科学或认知神经科学，这些结论本身是科学且证据充分的，但是在教育领域中传播时被传播者放大、偏离甚至曲解，进而产生了看似合乎逻辑但又与原始结论相悖的推论。例如，左右脑教育的观点认为人脑的左右半球以不同的方式工作，左脑负责数学运算和抽象思维，是阅读、记忆、书写的大脑，而右脑则是美术、音乐、空间知觉的处理中心。更有甚者，把左脑解读为理性脑，右脑为感性脑。然而，神经科学的研究仅表明左脑在数学运算和抽象思维方面稍有优势，右脑在空间和音乐感知方面略具优势[2]，这种优势并没有左右脑神话中宣称的如此之大。神经神话的积极方面在于，它将深奥的基础研究结论转化成简单通俗的语言，促进了人们对大脑的认识，提高了人们对教育神经学的兴趣，甚至使政策制定者意识到认知神经科学能为教育学带来的巨大进步；其危害性在于，这些神话对原始结论做了简化处理(如左右脑教育)容易识记，这使得正确的结论难以传播，被曲解的结论也会误导大众，致使人们选择错误的教育方式，浪费大量的教育资源。
(三)学科间合作不充分导致基础与应用脱节
在认知神经科学与教育学融合之初，由于双方学者立场不同，所以对脑的关注点也不同。考虑到大脑中存在功能柱，认知神经科学家更重视脑的局部的功能；然而，教育学家关心学生或教师的整体状态，所以他们更重视大脑的整体功能。这个整体和局部的差异是学科难以融合的重要原因之一，它一定程度上造成了双方学者的相互误解，这阻碍了双方的交流，造成了学科间的割裂。教育学者质疑认知神经科学研究的生态效度不佳，研究问题过细过窄；认知神经科学家质疑教育学的科学性不足，艺术性太强。学科间的割裂是造成“教育神话”的原因之一。当前，教育神经学仍然处于教育学提出问题列表，认知神经科学的研究者去解题的阶段。这种分工看似合理，但并没有打破学科间的界限。交叉学科的构建是一个动态变化的过程，需要双方持续的碰撞与深度融合才能产生一个合理的、可行的、系统的研究体系。
五、展望：教育科学化是必经之路
教育神经学是通过探索教育现象的神经机制，科学地理解心、脑与教育之间关系的一门学科。大脑的可塑性是教育神经学的学科基石，为教育神经学提供了可能性。教育神经学通过融合教育学、认知心理学、神经科学、认知神经科学的研究思想，借鉴自然科学的研究技术，形成了独特的学科体系。教育神经学的发展是教育科学化的必经之路。
但是，不容忽视的是，教育神经学的发展至今仍存在诸多问题，如教育神话盛行、学科内部割裂严重、研究结论生态效度不高等。教育神经科学的研究者们应当着力构建基础、转换、应用的一体化研究体系，加快专业人才培养，为教育科学化做出贡献。
交叉学科的特性预示着教育神经学发展必须融合相关学科，即教育实践和认知心理学的融合，认知心理学和神经科学的融合。然而现有的认知心理学、教育学、神经科学、认知神经科学的割裂明显，所以教育神经学有必要从学科架构上系统解决这一问题。研究者认为，将教育神经学的研究分为基础研究、转化研究和实践研究可以突破这一难题。[38]第一类基础研究主要采用具有较高科学性的研究技术考察教育教学的问题。该研究技术不仅包含上文中提到的fMRI、EEG、TMS等神经影像学的方法，还包括认知心理学和教育学中的行为方法。各种研究方法相互补充、相互印证才能获得可信的结论。除了技术融合之外，基础研究需要走出实验室环境，从教育的场景、教育实践者的角度，大力提升研究结论的生态效度。第二类转化研究则考察“基础研究的成果能否以及如何应用在教育场景中”这一问题。此类研究需要基于科学研究的结论，通过行为观察、情景干预、教学对比等传统的教育学中的质性研究方法，验证基础研究结论在教育中的适用性。此外，转化研究还负责将基础研究的结论转化为可以应用于教育教学的方案。转化研究是基础研究和应用实践的桥梁，要在充分验证的基础上，在教育的情境下，简明清楚地阐述科学研究的结论，给出实用方案。在未经转化研究验证的情况下直接将相关结论应用于教育实践是神经神话产生的根本原因。转化研究的设置或可从根本上解决这一问题。最后，实践研究是实践者通过教育教学实践，反复验证、优化基础研究和转化研究得出的规律，通过实践完善理论。
教育神经学不是认知神经科学方法与教育学问题的简单组合，而是在认知神经科学、认知心理学和神经学等学科的基础上进行的深度整合。它不仅需要基于科学的证据自上而下构建教学理论，也需要基于实践自下而上设计出个性化的教育计划。所以，教育神经学研究者既需要深入理解认知神经科学的研究方法，又需要熟悉具体教学活动规律。然而，传统学科培养的学生难以满足教育神经学的需要。学科专业人才的匮乏也会导致不同学科的交流不顺畅，进而导致学科割裂。目前，一些世界著名大学已经设置相关专业培养教育神经学的专业人才。例如，哈佛大学开设了心理、脑与教育专业，哥伦比亚大学开设了神经科学与教育专业，牛津布鲁克斯大学开设心智、脑与学习专业。这些专业不仅仅是开设课程，还培养硕士生和博士生，为教育神经学的发展提供人才基础。虽然国内成立了相关的专业机构，但尚处于起步阶段。所以，大力培养教育神经学的专业人员是当前的重点之一。
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