在整个教学过程中，从学生掌握教材开始，首先是通过感知和理解来实现的。教学中由感知到理解，或者由理解到感知，都是客观存在的。根据苏联心理学家巴甫洛夫经典的“分析器”和“两种信号”的学说，不难推论：动用多种分析器的协调活动，比动用单一分析器的活动效果更好，更有利于对知识的全面感知和理解。这一研究成果对教学产生了重大的启示，初步证实了教学中运用直观性（第一信号系统）与教师叙述讲解（第二信号系统）相结合的道理。但现在看来，巴氏理论所提供的理论依据已略显陈旧，现代脑科学的多层面研究赋予它以新的研究论据。
现代脑科学研究发现了大脑的“光强化效应”，即视觉刺激的有无或强弱将直接影响到其他感官对信息的接受。② 虽然这一效应假说并没有被现代脑科学研究完全证实，但如果被科学证实，我们是否可作出这样的推测：直观化的教学可以有效地加强学生的视觉效果或通过直观化的教学策略，如精制策略等引发学生的心理表象。当这些引发视觉或心理表象的刺激达到足够量时，即所谓的“传递的刺激信息达到某一感觉时”，将这一刺激转移到其他感觉中枢，从而促使其他感官更为积极主动地参与，对同一事物的认知达成“叠加”态势，也可以扩大学生接受信息的广泛性和全面性。
脑科学研究还表明：脑具有并行加工的机制，可以同时处理来自不同感觉通道的外界刺激。外界信息输入大脑的途径不同，则个体进行加工的特点也不同，视觉信息输入具有加工容量大、速度较快的特点，而听觉信息输入则具有加工程度相对较深的特点。不仅如此，多通道的输入与单一通道的输入相比，多通道的信息输入可以使认知加工更为高效，因为前者通常可引起大脑内更大面积区域的活动。最近的一项大脑功能性磁共振成像的研究证实了这一点①。研究发现，对于同一学习任务而言，单一感觉通道与多感觉通道信息输入导致脑激活区域的数量与面积不同，后者通常可引起更多与更大面积区域的活动，表明其可调动更多的功能区域与神经元参与学习。这些脑科学成果都提示我们在教学过程中应让学生运用多通道神经系统参与学习，加强对知识的全面感知和理解。如让学生直观地看、听、摸、尝以及动手操作，或借助多媒体技术，以此真正促进学生大脑中各类不同功能的纵向神经系统的发展，在不同水平截面尤其是在联合皮层的层次上建立横向相互联系的环路，促进学生的脑发育及其功能的发展，从而增强学生对知识的感知和理解水平。
脑科学关于大脑两半球机能分工和协作的研究也为增强感知和理解效果、了解认知风格的差异提供了一定的科学依据。这些基于斯佩里“裂脑人”的研究发现：两半脑在结构和功能上都存在着巨大的差别，两半脑具有不同的思维方式，其中左半球具有语言、概念、分析、连续和计算的功能，同抽象思维、逻辑思维相关；而右半球同知觉和空间有关，具有音乐、美术、空间和形状的识别等能力（Torrance&；amp；Rockenstein，in Schmeck，1988，p 。278）。近年来，一些核磁共振成像、正电子发射断层与脑电研究表明，文字刺激与图像刺激分别较多地激活左脑与右脑的活动，也就是说以符号为主的文字刺激更多地由左脑主司，而右脑则更多地主管形象为主的图像刺激。教学实践也都证明：学习风格的差异实质上反映出不同学生个体优势脑的差异，如优势脑为左半球的人更擅长于一种序列化（se‐rial）的学习风格；而以右半球为优势脑的人则擅长趋于整体（holist）的学习风格①。但任何任务或问题的完成与解决，尤其是创造性的活动都不能仅仅依靠大脑某一半球的单独作用，而应依赖于它们的分工协作。
而传统的家庭教育与学校教育都过多地侧重于语言表达和逻辑思维以及计算为主的左脑功能的开发，右脑长时期地被“弱化”，使得思维能力受到了巨大损失，可以说传统的教学更偏重于以左半球为主的序列化、逻辑化的学习风格，而对以右半球为主的直觉的、创造性的学习风格则淡然漠视。因此具有“左脑式”认知风格的学生通常能够在传统的学业成就测试中取得高分，而“右脑式”认知风格的学生则通常难以崭露头角。显然，这种传统的教学及评价体系都过多地受到了左脑优势脑的制约，凸显出其过于片面的弊端。而在以创新教育为核心的素质教育大背景下，倡导一种基于“全脑”（Whole‐brained）运作的教学观以及尝试丰富多彩的教学策略对于培养全面发展、具有不同认知风格的人才而言显得非常迫切。
当然，近年来脑科学专家也已证实：人类大脑远非只有左右两半球那么简单，而是一个包含着众多不同工作模块在内的复杂系统。它们之间既有分工，又有合作，而所谓的“大脑左右半球”只是一种用来比喻不同思维方式的形象说法。正是因为它的直观形象而被长期流传于民间，但在脑科学界这种左右脑的说法早已被否认，取而代之以“大脑功能模块说”。因此如果就脑的“功能模块说”而言，教育界提倡的所谓“右脑教育”就不能算作严格的科学提法，顶多也只是一种较为形象的说法而已。这提示我们在运用脑科学的研究成果时要审慎，分清什么是Brain Fiction（脑传说），什么是Brain&；amp；M ind Science（脑科学）。不过在强调大脑不同思维方式的分工和协作方面，这两种迥然不同的理论却有着异曲同工之处，它们都不赞成“一边倒”的大脑开发思想。“模块说”强调不同层次的脑功能模块的协同，而“大脑左右半球说”则更关注左右两半球脑的合作，都强调不同思维方式的协作。
无论是哪种理论，都提示我们：在教学过程中应注重直观化教学与言语教学的配合，加强对知识的感知和理解。尤其随着学生年龄的增长，所积累的词汇愈来愈多，运用教科书和讲授的可能性则愈来愈大，此时如果仅通过直观化教学，反而会阻碍学生的言语思维能力和抽象逻辑能力。当然，这并不意味着直观性的教学活动在高年级不能使用，而是指直观化教学确实是提高学生感知和理解能力的一种与“言语传授法”相互补充的教学策略；同时也在实践层面对大脑不同思维分工协作作了极好的诠释。
事实上，已有不少学者在加强学生感知和理解能力方面进行了有关“直观化教学”的尝试：如有学者试图通过汉字这种“复脑文字”的学习和加工来提高学生的感知和理解能力①，通过左右两半球的协同作用使之在对汉字“形”把握（右半球控制）的同时更好地感知汉字的“义”（左半球控制）。这种汉字学习的方法无疑将成为直观化教学的典范之一，同时它还可以增强个体的注意控制能力，提高知觉的准确性。
另外，浙江大学（原杭大教育系）于20世纪80年代初在杭州拱墅区开展的“珠心算”的教学实验，其原理正是通过大脑抽象思维与形象思维的共同参与，以提高思维的效率。鉴于此训练方式要求在数、珠与心理表象的相互转化过程———即数珠互译训练中，充分利用符号抽象性与图式具象性相统一的优势，发挥人脑思维的整合效应，摆脱打算盘和外部形体动作的限制，达到高度的“内化”。② 显然，这些实验与尝试都是力图通过加强学生直观心理表象的途径，调动学生多个感觉通道的参与，加强学生不同脑区的协调活动，促进学生全脑的开发。
教学过程中不难发现：不同学生个体具有不同的大脑思维，对于知识的感知和理解也表现出各自不同的特点和明显的差异。如对于同样的知识，有人更擅长以文字形式加以感知，有人则更擅长通过图画等形象方法感知，有人则另辟蹊径，喜欢以音乐或动作的方式加以感知和理解。近年来，这类不同学生个体对知识的感知和理解差异的研究已为教育理论界和实践界所广泛关注，其中脑科学在心理学智力领域的新理论———多元智力论（M ultiple Intelligence，简称为M I理论）则对之作出了较为新颖的诠释和论证。
MI理论是美国哈佛大学加德纳教授多年来致力于大脑及大脑与教育的研究而得出的一项重要成果，因此在很大程度上得益于脑科学研究与突破，尤其对大脑功能区的研究。加德纳认为，任何一项智力都有一定的生物学基础，以大脑的生理机制为依据，借助脑部受损的研究，可以将各种不同的智力相互独立地区分开来。脑部的某一部分受到损伤可能会使一个人失去其中某种智力或与之相关的智力，但并不会对其他智力造成影响。人脑的主要结构及对应的智力。
枕叶———视觉能力———空间智力和自然智力顶叶———触觉和空间能力———空间智力
颞叶———听觉和语言能力———音乐智力和语言智力
额叶———包括两部分：其一，运动皮层———协调肢体运动———身体运动智力；其二，前额皮层———理解、记忆、自我控制、集中注意力、计划和判断———自我认知智力和人际关系智力 ①
因此，MI理论认为②，脑部系统至少可分为八类相对独立的功能区，分别主司至少八种独立存在的智力：言语智力、数理逻辑智力、空间智力、身体运动智力、音乐智力、自我认知智力、人际关系智力、自然智力。值得一提的是，每种智力都有其独特的符号表现形式，并在不同的活动中呈现出迥异的智力组合。
MI理论从八种智力出发，提出一核心思想：多元智力不仅是教学的目的，更是一种手段。这意味着多元智力不仅是教学追求的目标，更应根据学生不同的智力特长，采用不同的智力符号作为教学的手段。简单地说，教师应该有效地将teaching to ③（教的目的）和teaching through（教的手段）结合起来因材施教，将不同的智力作为手段以加强不同学生个体对知识的感知和理解。加德纳试图就不同智力特长学生对同一任务的最佳学习方式归纳出五种教学入门法（Entry Point）：其一是针对具有言语智力特长的学生而采用的“叙述入门法”（Narrational Entry Point）；其二为针对具有数理逻辑智力特长的学生而采取的“逻辑量化入门法”（Logical‐quantitative Entry Point）；其三为针对概念内涵等基础问题，如事物的差异、原因和推理表达的方式而倡导的“基础入门法”（Foundational Entry Point）；其四为喜欢以美学的方法来对待生活体验而提出的“美学入门法”（Esthetic Entry Point）；其五为针对动手方式的学习而提出的“经验入门法”（Experience Entry Point）。显然，这几种学习入门法都力图突破传统教学中过于“单调划一”的教学策略，而针对不同学生个体的智力特长，运用这些不同的智力表现形式，在顺应学生大脑智力差异的基础上，殊途同归地达到“入门”（threshold）的教学目的。显然，MI理论从脑科学角度深入探究了人类智力存在差异的原因，同时也使我们更好地理解不同学生个体存在着对知识感知和理解方面的差异，并提示应该在教学过程中注重因“智”施教，根据学生的不同智力特长来选择多元化的教学策略，以顺应学生对知识不同的感知和理解特点。可以说，MI理论的出现很好地反映了特定时代背景下人们对“智力”的需求，从传统的特质论到结构论再到潜能理论，无不说明将智力看成综合能力的观念已成为时代所趋的事实。越来越多的教育实践工作者已经接受了这一理论，并在教学实践中作着积极的尝试，如浙江省东阳市实验小学于2000年开展了“儿童多元智力与小学教学策略”的课题研究。正是尝试通过对传统教学策略以及教学评价体系的改进，以多元化教学策略、多元化的教学评价体系来达到促进儿童多元智力发展的目的。
对于不同个体对知识感知和理解方式的研究，以往过多地停留在个体间差异而泛泛而谈，却很少从大脑生理结构差异角度来关注男女间的具体差异。可以说，传统的教育学甚至心理学都是一种“无性别”的教育学或心理学，教师们即使在教学实践中发现男女之间确实存在着这样或那样的差别，却往往在“男女平等”理念掩盖下而将之撇在一边不加深究。在实践中则表现为对男女生“同样标准，同种做法”，这种“一视同仁”的做法固然有利于“教育机会均等”在操作层面上的实施，但却使得“因材施教”在同样的操作层面上显得“心有余而力不足”。事实上，不管人们是否承认或实践着“男女有别”，一个脑科学事实是无法忽略的———男女之间的脑生理机制存在不小的差别，从而造成了对知识的感知和理解认知风格的差异。这种现象对传统的“无性别”教育无疑构成一种新的冲击。新近不少有关大脑研究的国外期刊资料在讨论男女大脑性别差别问题时将这类现象解释为：对于整个人类而言，男性的大脑单侧化程度相对女性较高，而女性的大脑则显得相对较为平衡。形象地说：男子动脑筋时，其大脑更像一个专家；而女子动脑筋时，神经细胞则呈“星火燎原”之“弥漫”状。
脑科学家们还发现：男性这种大脑单侧化的功能有利于解决高难度的任务，如空间项目、数理推理；而女性相对广泛且平衡的脑机制则使之在处理高难度任务时较为困难，但对普通问题的处理却显得比男性更具优势，如数学运算、概念的流畅性等。除此之外，脑科学家们还发现了男女之间的许多大脑功能差异。之所以造成这些差异，新近的一项脑科学研究为之提供了重要的论据，但由于缺乏相应严格的科学论证，这一论据仍是一个尚有争议的解释。有些学者认为是因为女性大脑胼胝体所占的面积要比男性更大一些，从而更有利于左右大脑间信息的交流 ③。
对于学校教育而言，学习任务从整体而言难度并不大，男女对处理不同难度任务所显示出的思维差别也并不十分明显，但在低中高不同的年级段还是存在着一些小小的差别：通常乖巧的女生“能说会道”（语言的流畅性强）、“善解人意”，常深得老师欢心，而调皮的男生却往往得不到老师的喜欢，所以女生在低年级段“受宠”，男生则相对受“冷落”的现象屡见不鲜；而到高年级段，情况又发生了逆转，男生似乎随着年纪的增长而变得更加“聪明”，而女生则似乎失去了早日的“灵气”，面对一些较难的学习任务则显得“心有余而力不足”。在传统教学过程中，教师们常将这种现象简单地归因于男女之间存在着智力的优劣之分，而在对男女间大脑的构造及功能的差异有了清晰认识后，对诸如此类的现象就会有一个更为科学合理的阐释：随着年级段的提高、学习任务难度的增加，男生的思维处理方式由于脑功能“单侧化程度高”而显得更据优势，而女生的大脑生理结构则由于脑功能的“泛化平衡”而对于一般事务性工作的处理显得更为“游刃有余”。
因此，在这种男女大脑差异的脑科学认识的基础之上，教师们应该在教学过程中树立起一种“男女有别”的教育观念以及“合作互补”的教学思想。如为男女生分别增设某类不同的课程内容，提供不同学法的指导，提出不同的教学要求；针对女生处理高难度问题较困难的特点，教师应该采用好的教学策略加强她们的思维训练。从而弥补男生形象思维、言语能力等方面的不足，以及女生抽象逻辑思维、空间能力、理解记忆等方面的缺陷。例如，一般说来，女生机械记忆能力优于男生，且较细心，但思考问题的深度和灵活性不如男生，喜欢客观式试题。要培养她们的思维分析能力，教师可以较多地运用主观式试题，鼓励她们大胆假设，深入思考，提出自己的独立见解。而男生一般长于思维分析，对简单记忆的知识往往不屑一顾，并且较粗心。为了引导他们掌握最基本的知识，教师也可以出一些简单但容易混淆的问题。通过对男女生提出不同的考试要求，设定不同的评价标准，发扬他们在学习方法、学习风格上的长处而弥补其短处。此外，还可以通过各种形式的科技活动和兴趣小组等满足男女生不同的学习需要，并在合作学习的过程中尝试将多种极具个性的思维方式加以交流、综合，通过不同头脑思维的“撞击”（头脑风暴法，Brain Storming）达到开拓思维、激活想象的目的。
另外，由于大脑的可塑性，针对男女大脑结构和功能的差异，我们可以让幼儿通过早期的锻炼，使其大脑的工作方式得到修正。有研究显示①，孩子在1岁左右，正是大脑可塑性最强的时候，但父母往往无意识地开始强化孩子思维的性别特征。如果教育者们了解男女大脑结构的差异和各自功能的强弱点，在早期教育中避免一种具有明显性别倾向性的教育，而是更注重男女两性在感知和理解等认知风格上的相互交融和补充，则更利于益智。上述脑科学不同层面的研究成果，都为教学中如何加强感知和理解的效果提供了有益的启示，如由“光强化效应”及“大脑模块说”所引发的加强直观化教学；由“多元智力观”及男女大脑性别差异研究引发的因“智”施教、因“性”施教，都围绕着如何加强学生的感知和理解及思维方式提供了全新视角的分析和论证。虽然有些观点尚未完全得到科学证实，但不可否认，基于大脑工作原理的研究确实有助于对教学更为全面和深入的理解。