发展认知神经科学视野中的学前第二语言教学
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【摘要】幼儿园外语教学热方兴未艾。本文从发展认知神经科学的角度出发，通过利用脑成像技术得到的研究成果，分析了学前儿童语言习得的特点及第二语言学习和脑的关系，进而分析了发展认知神经科学对学前第二语言教学的启示。
【关键词】发展认知神经科学；学前第二语言教学；脑成像技术
当前，掌握第二语言已经成为国际型人才必备的素质之一。国内许多幼儿园纷纷打出“双语教学”的招牌，借以吸引幼儿家长，扩展生源。但是当前我国的学前第二语言教学存在许多缺陷与问题，效果不尽如人意。我们对若干幼儿园教师就目前学前第二语言教学的现状作了个别访谈。被访谈教师所在的幼儿园都已开展第二语言教学，但这些教师普遍认为幼儿的学习效果并不理想。例如，幼儿在经过较长时间的英语学习后，仍然无法流利地直接用英语回答简单的提问。究其缘由，可能是：（1）儿童学习第二语言的时间偏少，一般为一星期1～2次，每次20～30分钟；（2）儿童主要通过背诵词汇、学唱儿歌以及学说简单的日常会话等方式学习第二语言。儿童可能仅仅依靠机械记忆学会了这些“技能”，但他们的大脑语言中枢并未得到相应的发展，即在神经可塑性最强的时期，儿童并没有建构起与第二语言学习相应的高效神经网络。
访谈中，教师对是否应该在幼儿期学习第二语言的问题出现了两种截然相反的观点。多数教师以“不在起跑线上输给别人”为价值取向，认为儿童早期，甚至是在牙牙学语时就应该开始学习第二语言。少数教师则反对在幼儿期进行双语教学，他们认为这时儿童的生理、心理都尚未成熟，不应该影响其自然成长。尽管导致出现上述争论的原因很多，但家长、教师缺乏对儿童第二语言习得机制，特别是对发展认知神经科学研究成果的认识，是重要的原因之一。因此，本文介绍利用先进脑成像技术，如正电子发射断层扫描（PET）、事件相关电位(ERP)、脑磁图（MEG）、功能磁共振成像（f MRI）等先进手段取得的发展认知神经科学研究成果，试图为探索如何开展更适合儿童大脑发展的学前第二语言教学提供科学依据。
一、儿童语言习得的发展认知神经科学研究视野
（一）儿童语言习得的发展认知神经科学观点
对儿童语言习得的机制问题，不同学派存在不同的观点。后天环境论将儿童的语言获得看成是简单的刺激―反应过程，儿童通过模仿和不断地强化练习习得语言。先天决定论，即乔姆斯基的“LAD理论”则认为儿童有一种受遗传因素决定的“先天语言获得机制”，他们依靠这种机制能自然地获得语言。勒纳伯格在《语言的生物学基础》中提出“关键期理论”，指出语言发展是受发音器官和大脑等神经机制发展制约的自然成熟的过程，因此语言的获得有其特定的时期（2～12岁）。加拿大心理学家唐纳德・赫布的先天与后天相互作用论则认为，人类的言语功能是大脑中先天的语言结构和后天的环境因素相互作用的结果。
学者们根据发展认知神经科学的研究成果提出了相应的语言习得模型。波士顿大学的Norman Geschwind曾对Wernicke模型进行拓展，提出了Wernicke-Geschwind模型。Geschwind认为，构成语言加工系统的关键部分是Broca区、Wernicke区、弓状纤维束和角回。〔1〕该模型非常细致地描述了在复述口语单词和朗读书面单词时信号在语言中枢传导的过程。而最新研究又发现该模型过于简单化，例如，在大脑皮层进行语言加工时，该模型所描述的脑区之间明确的功能界限在某些病例中并不存在，相反，有些未被提及的皮层下结构也可以对失语症产生影响。因此一个更为复杂的语言加工模型（见图1）已被提出。〔2〕
（二）儿童语言习得的发展认知神经科学最新研究成果
1.言语产生的脑区定位
在传统理论中，与言语相关的功能区可以划分为言语表达中枢（Broca区）、言语感受中枢（包括左半球颞上回、颞叶后部以及顶叶）、言语阅读中枢（角回）和言语书写中枢（左半球额中回后部）。但是最近应用先进的非侵入性神经成像技术研究发现，传统的语言相关脑区的划分和定义存在误差。首先，成像研究表明，语言中心并不是被精确划分开的均质区域，而是由小块的、不连接的、特异化聚焦的特殊语言单元组成。其次，语言相关激活不仅可以在经典的语言相关脑区被观察到，而且在这些中心区，如左外侧裂周区皮层，包括整个颞上回和颞叶、舌回和纺锤状回、前额叶中区和脑岛中也都可以被观察到。第三，用语言学术语，如“语音、语法、语义”等来描述言语相关区域的功能性作用，比用“说、复述、阅读、听”等行为性术语来描述更准确。〔3〕
2.言语的可塑性
脑损伤及脑成像研究结果表明，多数成人的大脑左半球对言语功能具有重要的影响。言语产生控制的普遍单侧化，已成为人类大脑半球特异化的标志性特征。对胼胝体切开术的跟踪研究发现，大脑右半球具有言语产生能力,这一新发现也开始引起人们对言语可塑性的广泛关注。ERP研究发现了语言偏侧化的左右脑转换现象，使得因为中风诱发失语症的病人能够得到康复。具体来说，典型的韦尼卡型失语症患者表现为言语功能长期向大脑右半球转移，而布洛卡型患者则表现为言语功能暂时右移，之后再回到左脑偏侧化。而正常成人的ERP记录则显示，在经过特殊语言训练之后，与语言相关的皮层活动确实会发生变化。这些结果表明，至少在语言获得的某些方面，大脑存在长期的神经可塑性。〔4〕
3.言语的偏侧化
有关大脑左半球语言区言语功能特异化的起因尚没有定论。它究竟是一个特定处理语言信息的特异化区域，还是更多地与一般性处理有关（例如感觉/运动信息处理），这仍有待进一步研究。虽然手语与口语差异很大，前者依赖于视空间的定位与动作，后者则依靠听空间定位对信息的快速变化进行感知，但在研究脑损伤对手语使用者的影响时同样发现了大脑左半球的核心作用。利用PET、f MRI及ERP对未损伤个体的手语加工进行研究时发现，无论手语还是口语或书面语，它们在大脑左半球内的许多激活模式都很相似。〔5〕
二、第二语言习得的神经机制
（一）双语语义表征的脑功能成像
在双语语义表征的脑功能成像研究中，人们对不同语言的语义在双语者头脑中存储的系统存在不同的意见：（1）有人认为在双语者大脑中不同语言的语义存储在共同的语义系统里；（2）有人认为不同语言的语义分别存储在大脑里的不同语义系统。多数脑损伤方面的研究倾向于这一结论，同时也有来自健康被试的证据；（3）有人认为被激活脑区的变化与习得第二语言的年龄无关，与语言的熟练程度有关。〔6〕 笔者认为，开始学习第二语言时的年龄大小与语言的熟练程度是非常相关的。有调查显示，在关键期开始学习第二语言的儿童对该语言的熟练程度与以该语言为母语的儿童没有明显差异。儿童在关键期内学习第二语言，利用的是专门的语言处理系统，因此比在关键期之后才开始学习更为高效。Kim等人在《Nature》上发表的利用f MRI研究的结果表明，幼年期已掌握第二语言的被试，其母语和第二语言在相同的脑区进行表征；而成年期后才开始学习外语的被试，其母语和第二语言是分别表征的。也有研究者发现，可能左侧前额叶是负责两种语言交替变换的脑区。〔7〕
（二）第二语言习得的事件相关电位研究
Cheour等人选取3～6岁以芬兰语为母语的单语种儿童作为被试，开展了为期6个月的实验研究。实验组的儿童在法语学校或者是在50%～90%的日常时间里使用法语的日护中心学习法语，而控制组的儿童则不接触法语。研究者将记录下来的两组ERP进行比较，用以发现法语学习在儿童听觉方面引起的变化。结果发现，控制组的ERP在测试阶段没有明显变化，而实验组在习得法语音素的过程中则伴随有MMN、P3a以及LDN波幅的增加。MMN被认为是在已经建立的稳定听觉环境中突然出现偏差刺激声音时大脑产生的一种自动的、前意识的脑加工反应。当偏差刺激的声音知觉显著时，MMN之后会出现P3a成分，它是ERP中的一个正成分。P3a比P3b的头皮分布位置更靠前，被认为是一种朝向新异刺激或偏差刺激的非随意的、瞬态的注意力汇集。LDN(晚差异负波)也被用来描述儿童对偏差刺激的反应，它是MMN的第二个负波，在刺激变化开始后大约400～600毫秒时达到峰值，有时也被称为“晚失匹配负波”。至于LDN的功能，Korpilahti等人认为LDN也许代表了一种发生在语义领域里的失匹配波，但对此也存在不同意见。
与第二语言习得相关的听觉事件相关电位随着实验的进行而产生变化。仅仅两个月之后，这些生活在接触法语环境里的儿童在辨别法语差异时引起的MMN波幅，与控制组儿童相比已经有了显著差异。〔8〕在实验组儿童的学习过程中，MMN的波幅增大，潜伏期不断缩小；P3a的波幅显著增大；LDN――儿童对偏差刺激的反应也随着学习时间的推移而逐渐增强。这些都表明，由于儿童逐渐熟悉法语，他会对区分第二语言音素之间的差异越来越敏感。实验组的儿童在学习第二语言的情况下自动发展了法语的特殊记忆回路，用以帮助自己对新语言进行识别、分类和发声。
（三）影响第二语言习得的时间因素
通过对正常成人的脑成像研究发现，较晚学习第二语言的人（7岁以后）的第二语言神经系统与母语对应的神经系统只有部分重叠，或者完全不重叠。而对较早开始双语学习者的研究则发现了母语与第二语言激活区域的重叠。这表明，较晚习得第二语言的双语者在学习新语言时需要重新构建一个不同于母语的言语处理系统。在脑损伤如何影响双语者（主要是较晚习得第二语言的双语者）的研究中也发现，他们的母语和第二语言的言语处理系统不同，而且神经系统更少倾向于偏侧化，即他们很可能使用非专门的言语处理系统进行第二语言的处理。
第二语言的表征会因为语言获得的年龄不同而出现差异。如Aglioti等人发现一名患者的左侧基底神经节损伤导致其长期的母语失语症，但他能应用另一种较晚习得的语言。Dehaene等人报道说，f MRI检测到在处理第二语言时扣带前回被激活，而在处理母语时则不被激活。这些研究结果与认为基底神经节在无意识、内隐处理中起作用和扣带前回在有意识、受控的任务中起作用的假设是一致的。另外，在发音方面，与后部区域相比，习得第二语言的年龄会对大脑左半球前额区产生更大的影响，而对语法加工及其相关脑系统的影响也大于对语义加工的影响。〔9〕 有关不同类型语言和个体语言获得年龄差异之间的关系问题有待进一步研究。此外，随着对有关语言熟练程度及第一、第二语言之间相似度等方面的深入研究，不同语言神经表征中多种重要因素的影响作用也将更加明朗。
三、 发展认知神经科学研究对第二语言教学的启示
（一）学习第二语言的神经可塑性依据
在幼儿期，大脑不断形成新的神经突触。这一时期既是神经可塑性最强的时期，也是语言能力迅速发展的时期。在这一时期，神经系统会自动寻找最经济、最高效的神经通路，删减冗余的神经突触，从而形成最精简的网络系统。此时如果为儿童提供以听觉形式呈现为主的语言环境，随着言语刺激的不断积累，儿童正在发育的大脑就会自动发展最有效的神经语言网络。因此，早期开始学习第二语言的儿童可以在处理母语的专门言语处理系统的支持下更省力地学习新语言，而不需要再重新构建一个新的言语处理系统。对于开始时间较晚的第二语言学习者而言，他们需要在母语处理系统之外再构建一个可能与母语处理系统部分重叠的新语言处理系统，因此在处理第二语言时就可能需要有非专门的言语处理功能区的参与。运用非语言特异化区域处理第二语言，与早期构建的语言特异化区域相比，其加工效率和能力显著降低；而且在进行语言加工时，这种新语言处理系统与母语系统交互的部分还需要经过转换处理，这必将大大降低加工效率。
（二）学习第二语言最佳期的神经科学依据
勒纳伯格的“关键期理论”认为，儿童在大脑偏侧化时期一定要获取语言。这个关键期是否真实存在？错过了关键期是否会对第二语言的发展产生影响？这些问题都值得进一步研究。
在对不同年龄时迁入美国的中国和朝鲜成人进行语法知识测验的研究中发现，那些在3～7岁时开始掌握英语的外国移民和美国本土人的测验得分相同，而那些初到美国时年龄更大一些的人的测验分数则比较低，迁入年龄与测验分数成反比。在对不同年龄阶段开始学习美国手语的聋哑成人的研究中也得出了类似结论。这些研究都表明，从长远来看，开始年龄小一些的第二语言学习者在语言技巧的广泛性方面会更好一些，但是获取第二语言的能力在青春期并不会停止，它会一直延伸到成年期，尽管在成年阶段取得的学习成就可能不如小时候来得大。〔10〕
当然，这并不代表越早开始学习第二语言越好。如果在母语语言图形成之前（1岁以内）就开始第二语言的学习，可能会减弱儿童对母语音素的区分能力，既而对母语产生干扰，影响母语的建构。3岁以前正是儿童母语形成的关键阶段，此时应以熟练掌握母语为主，最好不要进行第二语言的学习；3～6岁的儿童则可以开始适当地接触第二语言，注重培养语音意识和语感方面的能力。特别需要指出的是，研究表明语言早期习得主要依赖的是听觉通路，因此在此阶段可以为儿童营造丰富多彩的第二语言环境，使得3～6岁的儿童在潜移默化中形成对第二语言的良好语音和语感意识。6岁以后，儿童的母语能力基本定型，这时可以进一步进行系统的第二语言学习，而那些在母语习得过程中掌握的经验可以对第二语言学习产生一定的正迁移作用。
（三）第二语言教学内容选择的神经科学依据
1.语法
以母语是汉语的中国人学习英语为例。如果3岁时学英语，那么英语语法的发展在事件相关电位检查中显示的激活定位在左半球前区；如果4～6岁时学习英语，英语语法的发展区虽然仍定位在前区，但是分列在左右半球两侧；如果11岁后才开始学习英语，那么激活方式还显示出数量上的差异。这表示在不同年龄阶段开始学习英语的儿童在英语语法学习方面存在明显的差异。首先，较早开始学习英语的儿童，尤其是在关键期（≤12岁）内开始学习，和年龄较大才开始学习英语的儿童相比，他们更容易掌握英语语法。其次，较早学习英语者的英语语法功能随着大脑偏侧化的进程而逐渐转移到左脑。
2.词汇
与语法学习相反，中国人学习英语词汇时，事件相关电位检查的结果显示，无论年龄大小，大脑激活的方式是相似的。也就是说，第二语言词汇学习的脑激活不存在年龄差异。因此，在学前阶段，我们没有必要让儿童记忆大量困难、抽象甚至是与现实生活距离遥远的词汇，但是可以教授他们一些常见的与他们的生活关联密切的名词性词汇以及简单的会话短句。
3.语音、语调、语气
发展认知神经科学研究发现，早期音素分辨能力的培养对口语能力和阅读能力的发展具有重大意义。因此，学前儿童对语音、语调和语气的学习是相当重要的。由于儿童会模仿教授者的语音、语调、语气，所以在教授简单会话短句时，教师的发音必须标准，语调、语气应尽可能地道，否则会对儿童将来的发音产生负迁移作用,纠正起来将非常困难。
（四）第二语言教学方式采用的发展认知科学依据
第二语言的教学方法要符合儿童语言能力的发展规律。神经科学研究证实，听觉通路是早期语言习得的主要通路，因此在儿童语言发展敏感期内应多运用听觉刺激，如听故事、说儿歌、日常对话等，帮助儿童在一种自然的环境中不断积累各种语法模式，促进儿童对第二语言语感的建立和语法的熟悉。另有实验证明，儿童的发音动作习惯及其他相关语言知识受本族语的影响较小，并且他们对外语的模仿能力较强，所以在学前第二语言教学中使用单纯的模仿教学法，其效果会比用讲解法好。学前第二语言教学应创设良好的语言环境，给予儿童丰富适宜的听觉刺激，并为他们提供大量的模仿机会，促使他们利用专门的言语处理系统来自动构建第二语言的特殊记忆回路。
（五）第二语言教学环境创设的神经科学依据
Cheour等人研究了在法语学校或者是在50%～90%的日常时间里使用法语的日护中心里进行法语学习的3～6岁被试。结果发现，被试学习第二语言的时间越久，所引起的听觉ERP变化越明显，MMN的波幅随着被试学习法语时间的增长而惊人地增大，并且MMN的潜伏期也开始不断缩小。〔11〕这显示被试对法语的掌握程度越高，他们对法语音素的差异就越敏感。该研究结果还表明，被试在没有经过特殊训练的前提下，能在普通的、自然的语言环境中自动发展法语特殊记忆回路。由此可见，语言习得的年龄与语言的熟练程度密切相关，并且在浸入式的语言环境中儿童可以自动习得第二语言。这就意味着第二语言的使用应渗透到所有教育活动中，应该让儿童在一种自然的语言环境中进行第二语言的学习。
参考文献：
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〔7〕郭瑞芳,彭聃龄.脑可塑性研究综述.心理科学,2005,28(2)：409～411
〔8〕Anna Shestakova,Minna Huotilainena,Rita Ceponiene & Marie Cheour. Event-related potentials associated with second language learning in children. Clinical Neurophysiology,2003, 114：1507～1512
〔9〕Helen J．Neville & Daphne Bavelier. Neural organization and plasticity of language. Current Opinion in Neurobiology，1998, 8：254～258
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〔11〕Cheour M., Shestakova A., Alku P., Ceponiene R. & Naatanen R. Mismatch negativity shows that 3-6-year-old children can learn to discriminate non-native speech sounds within two months. Neurosci Lett,2002, 325：187~190
Preschool Second Language Teaching From Perspective of Developmental Cognitive Neuroscience
LU Yingjun, SHI Ying
(Hangzhou College of Preschool Teacher, Zhejiang Normal University, Hangzhou, 310012)
【Abstract】Taking the prospective of developmental cognitive neuroscience, the paper employs the advanced neuro-imaging technique to study features of children’s language acquisition and the relation between second language learning and the brain. And the conclusion can be reached that developmental cognitive neuroscience provides useful inspirations for preschool second language teaching.
【Keywords】developmental cognitive neuroscience; preschool second language teaching; neuro-imaging technique