学生在创造性过程中艺术与工程思维的脑电研究
一项关于在创造性过程中艺术与工程思维脑电活动的研究
背景与研究动机
创造力被普遍认为是想象出新颖而有价值事物的能力。研究人员发现存在两种创造性思维方式：成长型思维和固定型思维。成长型创造性思维可以通过时间和实践提高技能，而固定型创造性思维则认为创造技能是不可改变的。教育在培养创造力的过程中起到了至关重要的作用，研究也表明艺术和工程领域的学生在创造性任务中的表现是有明显差异的。
研究出处
这项研究论文《An EEG study on artistic and engineering mindsets in students in creative processes》由Yuan Yin、Ji Han和Peter R. N. Childs撰写，分别来自于Imperial College London的Dyson School of Design Engineering和University of Exeter的Department of Innovation, Technology, and Entrepreneurship。该论文发表于《Scientific Reports》期刊2024年第14卷13364期。
研究流程
研究对象与方法
本研究招募了15名视觉艺术专业的艺术硕士（MFA）学生和15名工程设计专业的工程硕士（MEng）学生，所有参加者年龄在22至25岁之间。在实验期间，学生们需要佩戴16通道的脑电设备（EEG）完成替代用途任务。这些任务要求他们想到某个日常物品的一种罕见的用途，并记录他们的脑电活动。
实验设备与数据处理
研究使用了Neurofax EEG-9200系统进行脑电信号记录，并通过MathWorks的MATLAB R2022b和EEGLAB插件对脑电信号进行分析。所有信号都经过多个滤波器处理，并使用自动杂讯标记工具移除有问题的数据。此次分析涉及到事件相关电位（ERP）、功率谱密度（PSD）和脑状态系列的分析。
ERP结果
ERP是反映大脑对特定认知事件或刺激的反应的小电压。在研究中，MFA学生在创意过程中的ERP最高值为1710毫秒，而MEng学生的最高值为1451毫秒。这表明工程设计学生在创意反应上比视觉艺术学生更快。
功率谱密度结果
功率谱密度分析表明，对于艺术思维的学生，6Hz、10Hz和22Hz的频率都显示前额脑区（即FP1）有强烈的活动。而对于工程思维的学生，FP1和FP2在三个波段中都表现出较高的活动。这结果表明，工程思维的学生在创意过程中涉及的活跃脑区更多，包括顶叶、颞叶与枕叶。
脑状态系列
脑状态系列分析展示了脑活动的动态变化。结果显示，艺术思维学生在创意过程中，F3脑区一直处于活跃状态，并在大约1800毫秒时达到最高。相比之下，工程思维学生的活跃脑区更多，且在1500毫秒时C3脑区最为活跃。
研究结果
主要发现
- 反应速度：工程思维学生在创意想法的生成速度上快于艺术思维学生。
- 活跃脑区：虽然两类学生在创意过程中都表现出了Theta、Alpha和Beta波活动，但活跃的脑区有所不同。艺术思维学生主要在前额和枕叶，而工程思维学生则是全脑（包括前额、顶叶、颞叶和枕叶）活动。
- 脑活动水平：在整个创意过程中，艺术思维学生的大脑活跃水平高于工程思维学生。
这些发现填补了现有研究的空白，为不同思维方式在创意过程中的脑活动提供了更多的科学证据。
结论与应用价值
此次研究不仅揭示了不同思维方式在创意任务中的认知差异，还为教育者如何更有效地激发学生的创造力提供了新的见解。具体来说：
- 教育者的启示：理解不同思维方式对于创意过程的影响，可以帮助教育者制定更合适的教学策略。例如，工程思维的学生更注重创意的独创性，这意味着教育者可以引导他们更多地考虑创意的价值。
- 跨学科合作：这项研究揭示了艺术思维学生在视觉传递上的优势以及工程思维学生在创意独创性上的倾向。通过相互学习，学生们可以在合作中弥补自己的不足，实现更高水平的创意成果。
研究的亮点
- 快思维与慢思维：工程思维学生在创意过程中的快速反应进一步支持了一些现有的观点，即工程教育更强调产品的创造性和实用性，而艺术教育更注重个人创造。
- 脑区活跃性：研究详细分析了各个波段中不同思维学生的活跃脑区，提供了更深入的神经机制理解。
- 理论与实践结合：本研究弥补了现有研究中关于ERP、PSD与脑状态系列分析的不足，并将理论应用于具体的教育实践中，具有重要的指导意义。
研究限制与未来方向
尽管此次研究提供了许多有价值的发现，但也存在一些局限，例如样本数量较小、学生的专业背景选择可能会带来一定的偏差。在未来的研究中，可以考虑扩大样本规模，增加来自不同文化、年龄和背景的参与者。同时，结合参与者的实际创意评分和行为表现，可以进一步验证不同思维方式在创意过程中的具体表现。
结论
本研究通过脑电图技术详细探讨了艺术与工程思维学生在创意过程中的脑活动差异，发现了许多有价值的结论。未来的研究可以在现有基础上深入探索，进一步揭示创造力背后的神经机制，并为教育实践提供更多参考。