“零岁方案”、“超前教育”———各种各样与早期教育有关的代名词随着时代的变迁早已为人们所耳熟能详，尤其是在日益重视人口素质的今天，推行“早期教育”似乎已成为人们头脑中颇为时尚的教育理念。然而，早期教育的提倡是否具有科学依据？早期教育是否越早越好？早期教育要受到哪些因素的制约？诸如此类的疑问一直深深地困惑着众多的家长及教师，脑科学家则试图通过大脑发育进程的研究对此作出圆满解答。
最新的脑科学研究得出的大脑神经突触密度生长态势呈“倒U状模型”的假说，为早期教育的开展提供了一定的依据。该项研究发现①，在青春期前，特别是在0～3岁，个体脑在物质构成的发展上极为迅速，作为神经活动的基本功能单位———皮层突触的密度在出生后迅速增加；至4岁时，个体大脑皮层的突触密度达到成人的150%。简单地说，这一假说认为人在出生后头20年里神经突触密度呈倒U状，即刚出生时低，童年期经过过量生长（o‐verproduce）达到高峰，成年后则又降下来。虽然这一神经元突触密度呈“倒U状”假说目前尚未得到科学实验的完全证实，不过一旦证实，则说明神经元密度最大的幼儿期将是大脑功能发育及成熟的最快时期，从而为实施早期教育埋下了伏笔，即促使人们重视如何在个体神经发育最为迅速的早期提供适宜的环境与教育。
适时性原则主要是基于对脑功能的“关键期”研究成果之上而提出的。脑发育的关键期现象实际上表明了脑在外界刺激下发生结构与功能重组的巨大可能性，也即脑的可塑性问题。对于人类大脑的“关键期”，鉴于它们的复杂性，神经生物科学家们认为关键期实质上是一个可开可关的“机会之窗”（Window of Opportunity）。之所以称为“机会之窗”，暗含着“关键期”是一个重要的施教机会，即一旦“窗户”关闭，再加以施教则会事倍功半，无异于丧失了一次宝贵的施教“机会”。
脑科学家们通过实证研究发现：幼儿大脑的发育遵循着严格的程序性，其发展基本上是循序渐进而且连续不断的，并且大脑每一部分的发展都有着其相对发展较容易或较快的时期，即存在着所谓的“关键期”②。例如有实验研究表明，儿童大脑皮层的发展具有头尾原则和近远原则，也就是说，大脑皮层中控制头部及躯干运动的一些部分先行发展，而后与肢体控制有关的皮层部分才开始发展。其中，控制上肢的皮层部分的发展又早于控制下肢的皮层部分的发展。① 从幼儿动作发展顺序可以看出幼儿脑皮层的一种发展顺序：幼儿总是先移动头部，抬头，然后坐起，最后直立行走。又如通过对儿童脑电波的研究表明，大脑各区的成熟顺序是由后往前分别进行的，其顺序是颞叶—顶叶—额叶，这一路线是正常儿童大脑发育的规律。与之相应的脑功能的发展也有一定的发展顺序，如一个幼儿总是在学会说话前先学会看，因为视觉神经中心处于大脑的后部，其成熟较早，而言语中心则比较靠大脑前部，其成熟则较晚。② 显然，充分认识到这一大脑发育规律对于如何正确地对待儿童的发展、何时施教具有重要的启示作用。
关于脑发育关键期研究已有30多年的历史，但由于对人类的研究不可能像对动物一样采用剥离感知觉条件作类似的实验研究，幼儿许多能力发展的关键期至今还不十分明了，有待于无创伤性脑成像技术的进一步探究。已有的一些研究成果主要还是在视觉领域③内得到了证明。如果人类个体在0～3岁间被剥夺视觉刺激，那么会引起相应视觉神经元的萎缩或功能转移而导致失明。越来越多的脑科学研究都认为0～3岁是人类大脑的视觉关键期，在此期间应注意为幼儿多提供丰富而适当的视觉刺激，以促进其大脑视觉神经通道的快速发展。
就目前的脑科学研究发现，在人类脑高级功能的语言、社会性情感以及音乐、运动技能等方面的发展中都存在着关键期。比如就语言功能的发展而言，两种不同语言习得的关键期也存在着明显的差异：如就第一语言的获得而言，一般认为如果在青春期前，个体由于某种原因失去了语言习得的机会，那么该个体的语言功能将受到永久的损害；而就第二语言而言，研究发现，儿童分辨外来语音的能力在8～12个月间持续下降，至12个月时，与4岁儿童接近，7岁之前接触第二语言环境，则其学习语法水平与母语接近，而在青春期后才接触第二语言，则其语法学习将费时、费力，且语法错误增多。① 近期一项功能性磁共振成像的研究还表明，较晚开始第二语言学习者在加工第一与第二语言时，其Broca区的激活点明显分离；而较早开始第二语言学习者，其大脑则无此分离现象。而Broca区早已被脑科学证实为主司语言学习的大脑主要功能区。② 这项有关语言功能关键期的研究成果对早期语言教育的启示无疑是很深的，它提示幼儿教育工作者：儿童开始学习第二语言时间的早晚，可能会导致大脑形成不同类型的语言加工系统。这对在幼儿教育阶段（7岁之前）较早地开展“双语教学”，使主司语言的大脑功能区能够得到合理的使用，从而为科学高效地掌握外语提供了很好的支持论据。
此外，脑科学研究还发现幼儿在出生两个月时，就开始感知各种各样丰富的情绪，如快乐、悲伤、妒忌、同情、骄傲、羞愧等，而这一阶段便成为影响今后情感发展的关键期③。这一有关情感关键期的发现，对于早期教育关注情感教育的重要性无疑又添了浓浓的一笔。脑成像技术还发现，孩子受到虐待时，其脑波形图可以显现出体现高度焦虑的反常波。因此这对教育的启示是———情感教育应从幼儿出生后就开始抓起，幼儿的早期情感经验将影响到其今后情感的正常发展。
有关幼儿关键期的研究非常多，其中对幼儿运动技能的研究也屡见不鲜。国外学者发现出生后幼儿便具有一定的运动技能，只是其方式较为粗糙，而在此后的4年中，大脑逐渐地将其运动技能的方式精致化。幼儿在此期间能够很快地学会并熟练掌握诸如跑、走、爬之类的基本运动技能，对于人类的运动技能而言，4岁是其形成的关键期。这项研究对教育的启示是———在4岁以前是运动发展的关键期，教师应在保障幼儿安全的基础上，给其最大限度的活动自由以训练并发展其运动能力。如训练幼儿手眼并用的抓物游戏，培养手指精细协调能力的穿珠游戏，通过这些活动使幼儿的运动技能在最短的时间内，获得最明显的效果。同时，通过游戏促进幼儿的视觉、嗅觉、触觉、前庭感觉等的发育。促进感觉统合，从而促进脑功能的发挥。这项研究显然突破了传统认为“运动”和“智慧”是风马牛不相及的旧观念，而是赋予以“运动”为主的游戏以智力发展的功效。它提示幼儿工作者应通过游戏给予幼儿充分的主动活动经验，从而有效地促进脑的发育。而对成年人而言，也应注意在休闲时间多参加体育活动，进行相应的体育锻炼，从而缓解脑的工作压力。
值得注意的是，由于人脑高级功能的高度复杂性，儿童发展与教育的关键期有别于动物或人类视觉系统等领域表现出的关键期现象，它们一般不具备非常精确的时间表。① 在关键期外，个体的心理能力仍然有可能获得发展，因此也有学者认为“敏感期”（sensitive period）的叫法比“关键期”（criti‐cal period）更为妥当，这方面的研究还处于初步阶段，尚有待于进一步探讨。但不管人脑的敏感期是否具有非常精确的时间表，我们不应忽视儿童发展的这一“敏感期”，应及时提供适宜的环境与教育刺激，尽量让幼儿多听、多看、多接触复杂的环境，以利于高速和优化神经通道，从而保持更多的突触连接；同时也要注意避免过分夸大敏感期的作用，误以为在敏感期外，个体的心理能力便失去可塑性。