“认知神经科学概论”课程的项目实践探索

［摘 要］ “认知神经科学概论”是从事脑科学相关领域研究需要掌握的一门基础课程，对学生理解认知行为和大脑背后的生物学机制、心理学现象的神经解释具有重要的意义。其理论学习部分对未接触过相关课程的学生而言较为枯燥乏味，学生往往难以完全掌握，因此，探索基于实践的教学设计十分重要。基于项目实践的体验式学习有助于学生更好地理解理论知识并运用于项目实际，提高学生的综合素养。在课程的教学实践中，以教学目标为依据，明确项目实践导向；以丰富的教学内容为基础，拓展项目实践资源；以模式创新为手段，提升项目实践吸引力；以评价为抓手，增强项目实践实效，从而达到更佳的教学效果，对培养研究型和复合型人才具有重要意义。

［关键词］ 项目实践；认知神经科学；教学设计

［基金项目］ 2022年度科技部科技创新2030项目“面向运动和意识障碍康复的双向-闭环脑机接口”（2022ZD0208900）；2022年度电子科技大学新生项目课程“认知神经科学概论”（2022PBLF080）

［作者简介］ 卢 竞（1986—），男，四川成都人，博士，电子科技大学生命科学与技术学院副教授，主要从事音乐与脑科学研究；郭思嘉（1994—），男，黑龙江绥化人，博士后，电子科技大学生命科学与技术学院助理研究员，主要从事音乐脑科学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）29-0093-04 ［收稿日期］ 2024-03-01

作为交叉学科，认知神经科学概论这门学科在研究对象、研究方法、研究群体及知识体系等方面具有综合性、创新性和成长性的特征［1］，是从事脑科学相关领域研究需要掌握的一门基础课程。该课程的理论知识点较多，且不断有新的研究成果涌现。传统的教学模式一般以课堂讲授为主，知识面较宽，学生学习后不易构建完整的知识体系，学习效果不佳。本课程设计将一个个具体的项目分解为相关的实践教学模块，与课程教学知识点相融合，能够有效地提高学生的学习兴趣，更好地培养学生系统的研究性思维，提高教学质量。因此，我们在课程教学中聚焦项目，引导学生通过完成项目来学习认知神经科学领域的知识点和探讨学科前沿。同时，采用项目报告的形式对学生的学习情况进行测评，既能深入了解学生知识掌握的情况，也能锻炼学生的语言表达能力、团队协作能力及沟通交流能力等，在提升教学效果的同时增强学生的学习兴趣，优化其实践应用能力［2］。此外，增加项目实践能够使学生了解开展科研项目的流程，学习科研方法，使其在后续研究性学习中更容易把握方向，有利于学生未来的学术成长和自身发展，对提高研究型人才培养质量具有重要意义。

一、以教学目标为依据，明确项目实践导向

（一）知识目标

“认知神经科学概论”课程作为一门跨学科新兴领域，横跨众多领域，如生理心理学、神经科学、认知心理学等，加上教学面向对象常为没接触过相关知识的本科低年级学生。因此，在理论教学的同时，添加项目实践内容可为学生提供体验式学习方式，激发其对脑科学相关知识内容的学习和参与研究的兴趣，更加深入理解认知功能及其背后的神经机制，为后续脑科学相关课程学习打下坚实基础。

（二）能力目标

通过理论教学使学生了解认知神经科学的基本理念，通过项目实践培养学生的动手能力，通过项目报告使学生了解科研流程，熟悉学术论文写作，为后续学生学术思维培养和科研发展打好基础。课堂中引入文献与实验设计讨论环节，锻炼学生的文献阅读能力与批判性思维能力，提升学生的研究性学习能力；在项目实践环节，注重培养学生的团队协作能力和动手操作能力；在项目报告环节，考查学生的语言表达能力和学术写作能力，促进复合型人才培育。

（三）素质目标

通过课堂教学和项目实践，让学生在学习过程中能够分工合作，并遵守项目实操的流程与规范。通过课程中的学习与实践让学生养成自主学习、细心严谨、责任心强、善于交流和勤学善思的习惯，培养研究性学习能力和创新意识。

二、以丰富的教学内容为基础，拓展项目实践资源

电子科技大学的“认知神经科学概论”课程在设计时包含认知神经科学的发展历程及意义、认知神经科学的基本概念、认知神经科学研究中常用的实验设计方法、数据采集和分析技术等方面内容。由于交叉和前沿课程的特点，课程内容呈现出涵盖范围广、教学内容不断迭代创新等特点，这就需要我们在实际教学中不断丰富最新的学科前沿知识，并辅以项目实践加深学生对本课程内容的理解和学习思维的培养。

在丰富学科前沿知识方面，将音乐神经科学相关最新的研究成果融入听觉认知的部分教学中。例如，国际知名听觉神经科学家Zatorre教授近些年提出的“听觉-运动交互”理论发现了人类的节奏感知依赖于听觉和运动区域之间的相互作用，即当听觉刺激具有强周期性脉冲或搏动时，包括运动前皮层、辅助运动区和基底神经节在内的几个运动区域的活动更大。这种对节奏感知过程中听觉与运动相互作用的机制研究有助于为基于音乐的神经调控研究提供更多依据［3-5］。在前沿知识方面介绍相关内容不仅有助于拓宽学生视野，也为课程中的项目实践做好理论铺垫。

针对实践性较强的认知神经科学数据采集和分析内容，传统课堂理论教学的方式稍显枯燥，缺乏趣味性，加之这部分内容实践性较强，导致学生对该部分内容的学习效果参差不齐，学生缺乏操作体验和经验分享，不利于该部分知识与技能的掌握。为此，我们引入“基于脑波音乐的神经反馈技术”项目实践，增强课堂的趣味性与实践性。

“基于脑波音乐的神经反馈技术”项目实践包括“脑波音乐对疲劳的调控”和“脑波音乐对抑制控制功能的调控”两个项目，项目实践包括课堂内和课堂外两部分。课堂内部分包括项目分组、与项目开展密切相关的基础知识的学习、三次小组PPT汇报和互动讨论等。课堂外部分包括教师指导下的文献论文解读、自主查阅其他相关论文资料、项目实操演练（数据采集、数据分析、汇报准备）和项目报告撰写等。项目实践流程如图1所示。

项目实践中涉及的脑波音乐是本课题组研发的一种新的音乐生成技术，生成的脑波音乐近年来已在本课题组的研究中被证实可用于音乐治疗和生物反馈中［6-8］。目前，脑波音乐的应用研究也在向疲劳和认知功能（如抑制控制）干预的方向拓展，本课程的两个实践项目就源于此。

项目实践环节，全体学生将自由组合为若干组，每组人数相对均衡，分别完成课堂内和课堂外两部分项目实践。通过项目化的教学方式培养学生的创新能力、实际动手能力、团队合作能力以及语言表达能力，并通过项目报告撰写使学生了解学术论文写作流程，同时报告也可以作为课程考核依据。

三、以模式创新为手段，提升项目实践吸引力

“认知神经科学概论”课程教学既要传授理论知识要点，还要兼顾学生实践需求，以激发学生参与实践的内在动机，真正实现学以致用［4］。本课程从以下三个方面入手，解决以往教学中存在的枯燥、乏味等问题，提升课堂乐趣，增强对学生的吸引力。

（一）基于脑波音乐神经反馈技术的课堂教学设计

在现有课堂教学模式基础上，融入“基于脑波音乐的神经反馈技术”项目设计，使学生在充满乐趣的氛围中从多个角度学习“认知神经科学概论”课程中的内容并学以致用。

（二）引入“翻转课堂+案例实践”的混合教学模式

在项目实践过程中，引入翻转课堂。“翻转课堂+案例实践”的教学模式强调先由学生或小组自主学习理论知识，再由教师针对重点和难点补讲以及引入新的知识，同时通过项目实践环节实现理论与实践的深度融合。该教学模式下，不仅围绕认知神经科学概论中的知识点展开，还对“基于脑波音乐的神经反馈技术”项目实践中遇到的各种问题进行剖析，加深学生对这门课程的理解，充分增加课堂的互动性，也可进一步提升研究性学习的能力。

四、以评价为抓手，增强项目实践实效

为了更深层次地激发学生内生动力，提高学生的自主学习能力，“认知神经科学概论”课程采用过程性考核和期末考核两种方式。过程性考核包括课堂讨论、学生展示及项目报告的形式进行。

（一）课堂讨论

考核评价既要关注学生在理论学习方面的表现，也要注重学生的团队协作能力和表达能力。教师观察学生在小组讨论中的表现，评估学生课堂讨论的积极性、参与度并打分，考查学生在小组讨论中是否发挥主观能动性，是否积极提出自身的观点与见解。通过过程性考核提升学生的课堂参与度，促进学生思维能力、交流能力和合作能力，进而提高课程教学的质量和实效。

（二）学生展示

学习过程中，学生会有三次PPT展示及问答的机会，PPT展示内容要完整、详细，对小组处理数据的情况进行汇报，并针对本团队的人员分工进行详细描述，展示项目数据处理中的问题及解决的问题。教师会针对学生展示的PPT进行提问，考查学生解决问题的能力。教师公开评分标准，由学生互评、教师评分两部分构成，鼓励学生以更积极的态度对待小组展示环节。

（三）项目报告

期末考核采取项目报告的形式，强调项目报告的规范性、逻辑性和创新性。通过期末考核培养学生的综合素质，鼓励学生发现问题、分析问题和解决问题，学会梳理思路并从中提炼课程知识尝试分析解答，引导学生对认知神经科学领域的问题进行调研、归纳、思考和分析，切实提高学生的科学素养与综合能力。

结语

笔者针对“认知神经科学概论”课程教学引入项目实践进行尝试，在教学目标、教学内容、教学模式和考核评价等方面进行创新设计，有望为该课程教学提质增效和交叉学科方面的人才培养提供借鉴与参考。

参考文献

［1］张义.研究型大学促进交叉学科发展模式的探索与实践［J］.高等工程教育研究，2017（3）：116-119.

［2］王融，熊智，刘建业，等.面向智能物联网应用的导航技术“项目式课程”教育教学改革［J］.科技资讯，2022，20（23）：182-185.

［3］ ZATORRE R. From perception to pleasure： the neuroscience of music and why we love it［M］. Oxford University Press， 2023：109-128.

［4］SEGADO M， ZATORRE R J， PENHUNE V B. Effector-independent brain network for auditory-motor integration： fMRI evidence from singing and cello playing［J］. NeuroImage， 2021（237）：118-128.

［5］CHEN W G， IVERSEN J R， KAO M H， et al. Music and brain circuitry： strategies for strengthening evidence-based research for music-based interventions［J］. Journal of neuroscience， 2022，42（45）：8498-8507.

［6］JING L， DAN W， HUA Y， et al. Scale-free brain-wave music from simultaneously EEG and fMRI recordings［J］. Plos one， 2012，7（11）：e49773.

［7］HUANG R， WANG J， WU D， et al. The effects of customised brainwave music on orofacial pain induced by orthodontic tooth movement［J］. Oral diseases， 2016，22（8）：766-774.