教育通过传授知识、培养能力、树立品德和价值观来培养人才，其本质是对人脑的科学塑造。

    随着对脑结构和认知规律的不断深入研究，基于脑电波采集的脑机接口技术在智慧教育领域得到了日趋广泛的应用，比如在学困干预、提升注意力、情绪调节、高考选科等方面提供科学指导。这是因为，相对于传统的量表存在主观、效率慢等原因，脑机接口技术可以从神经元层面获得更加客观、更加高效的支撑。

    如何测脑电？

    测量脑电的方式有多种，包括有创（侵入式）和无创（非侵入式）两类。侵入式方式用于脑部重大疾病治疗和神经细胞级别的研究。相较侵入式，非侵入式测量更方便，可做到小巧便携，无副作用，一般是在FP1、FP2（前额位置）布置电极片，主要用于研究后期的脑电应用。由于脑电的波幅仅为20-100微伏，因此对便携式测量技术要求很高，不但要求设备的算法精准，而且得有良好的抗干扰性能，滤除来自肌电、心电的干扰以及设备自身电信号的干扰。

    脑电波与意识状态

    基于脑电发生的频率和幅值等规律，利用脑科学设备能测量到以下几种脑电波，并且这些波形与人类的各种行为和精神知识状态紧密相关，比如执行规划、逻辑思维、情绪控制、空间觉知等行为。

    图（1）中的脑波在同一时刻存在, 它们与精神意识的关系比图中的描述要复杂得多，仅是将脑波测出来控制一个动画也称不上脑电反馈。很多脑电的参数，比如波形占比、发生的规律与意识状态、认知行为的关系，是经过了脑科学、认知神经科学等多个领域长达70多年的研究积累，才逐渐形成了可被应用的理论和实验范式，这也是脑电应用的技术门槛，社会上有些宣传脑电的应用，其实仅仅是测出了脑电波而已，与科学应用的距离还较远。

    脑电生物反馈已应用于教育领域

    学习力结构体系离不开良好的认知能力，即大脑应具备良好的信息加工能力、稳定平和的情绪状态，能屏蔽外界干扰而专注于任务执行，擅长获取、推理分析与整合信息并创新，这些能力就是被国家教育系统不断强调的“核心素养”。

    自21世纪初，脑电生物反馈就被用于帮助患有ADHD(注意缺陷多动障碍)的儿童青少年改善注意力及情绪问题，基于大量的实践、论证，2020年4月美国FDA正式将认知反馈训练作为一种辅助治疗手段，也被称为认知疗法或数字疗法。在国内北师大的数字认知疗法、视友科技的认知能力与心理健康脑电测训系统，已经被应用在全国很多的中小学心理教室（见图2），被用来改善学生的注意力、情绪调适能力和学习能力。

    有“脑电”就是脑电反馈吗？

    随着生物反馈的研究成果和相应的科技手段对教育的推动，很多教育单位都在关注脑电反馈技术。如前所述，不是把脑波测出来就是脑电反馈技术，科学、客观的脑波反馈技术应具备三个基本条件。

    一是基于实证的实验范式。源自专业领域的实验范式，不但能匹配儿童青少年的心理发展规律，而且是经过实践论证有效之后才走出实验室，是确保训练专业、有效的基础；比如专业性方面，仅注意力就被划分注意选择、注意瞬脱、注意转换等诸多二级能力；更重要的是，需要由专业的心理专家和系统工程师合作，对实验范式进行转换，目的是为了匹配不同心理年龄，图（3）是将视空间记忆(工作记忆的一种)进行了转换。

    二是具备大量的样本。虽然实验范式源自大量的样本，但走出实验室之后需要积累大数据样本。如果说实验范式是个科学的“尺子”，大数据样本则像尺子上的“刻度”。

    三是依托人工智能。人工智能让这个科学“尺寸”的“刻度”更精确。每人都有独特的大脑，人工智能通过对海量的认知大数据进行加工学习，能为个体分配一对一的测评训练方案，做到因“脑”实教。

    总之，随着脑机接口、人工智能带来的便利及挑战，传统教育模式将发生重大变革，教育不仅为了传授知识，而是更加聚焦于学生的学能、核心素养的综合发展，从教育部颁发的诸多文件中也能看到未来教育的方向。