腦科學和教育方法初探 論文

腦科學與教育方法初探

【摘要】在教學中有這樣一些奇怪的現(xiàn)象，就是有的同學平時考試還好，但是一大考試就頭腦一片空白，導致考試失常；有的同學背書前面背后面就忘了；教學中頭天學生還沒有聽懂的地方過一晚第二天反而懂了，這些都是什么原因呢？為了搞清楚這些問題，我研究了許多的教學方法，發(fā)現(xiàn)所有的方法最終都指向了一個方向---大腦，大腦才是學習的真正主角，當教育與之順應時，發(fā)揮功能就很容易，反之那他就會有抵觸情緒，所以腦科學的規(guī)律，才是教學規(guī)律的底層邏輯。本文對學習過程的知識輸入、記憶和索取的三個方面加以研究，逐一解釋了教學中的幾個常見的教學方法，并通過腦科學從底層解釋了相應的教學方法和可以改進的措施。

【關(guān)鍵詞】腦科學；教育方法；學習方法；記憶。教育是人類最重要的活動，教育與腦科學結(jié)合是未來教育發(fā)展的大方向、大趨勢。大腦是學習的真正主角，腦科學的規(guī)律，才是教學規(guī)律的底層邏輯。當教育與大腦規(guī)律順應時，發(fā)揮功能是自然而不費勁的，如按被迫的方式對其進行工作，那他就會有抵觸情緒，并以緩慢的、不情愿的、出錯的方式展開。比如教學中常見的問題：有的學生厭學，有的同學前面背后面忘，有的同學平時考試還好，但是一大考試就頭腦一片空白，這些都是什么原因呢？要想徹底解決以上的種種問題，我們必須要先了解一下大腦。 第一部分認識大腦

大約3.6億年前，人類的祖先開始向陸地進軍，為了適應陸地的生活，爬行動物開始進化出最初的大腦，也就是本能腦。本能腦顧名思義就是本能產(chǎn)生反應的大腦，它結(jié)構(gòu)很簡單，只有一個反射模塊，就是當遇到危險時本能快速反應，比如逃跑、反擊；當遇到食物的時候就開始捕獵等等。這種大腦是人類祖先得以存活的根本，一些動物依靠這些本能腦一直活到現(xiàn)在，比如鱷魚、蜥蜴、蛇等。人類開始進化出了情緒腦大約在2億年前。有了情緒腦能讓他們更好的生存，比如遇到危險會感到恐懼，遇到心儀的會感到高興。興奮的情緒可以讓自己更專心捕獵，愉悅的情緒可以增強同伴之間的親密關(guān)系，有利于尋找配偶、合作等。約在250萬年前，人類的祖先再次進化，在大腦的前額區(qū)域進化出理智腦，-1-它讓我們產(chǎn)生了語言、創(chuàng)造出藝術(shù)、發(fā)明出科技，從而占據(jù)了絕對優(yōu)勢。是的，我們把人類大腦分為三類，本能腦，情緒腦，理智腦。 理智腦雖然高級，但是對于本能腦和情緒腦而言，他的力量實在是弱了很多，細數(shù)起來有以下四個方面：

第一：從時間上來看差距很大，本能和情緒腦都有上億年的歷史，而理智腦只有近250萬年。所以理智腦就像大公司里面的一位年輕的經(jīng)理，雖然很聰明有能力，但是跟其他的兩位元老相比，講話的分量還是很輕的，就像一個孩子在老人面前一樣。第二：大腦里面大概有800多億個神經(jīng)元細胞，本能腦和情緒腦就占了百分之八十，理智腦只占百分之二十。同時又因為他更靠近心臟，緊連接脊髓，所以供血優(yōu)先。所以他對大腦的掌控能力更強。第三：本能腦和情緒腦看起來很低級，但是他運算速度很快，他掌控這潛意識和生理系統(tǒng)。他的運算速度可以達到1億次/秒，和今世界上最快的個人電腦差不多。而理智腦僅僅為40次/秒，相比起來太慢了，而且理智腦運行起來非常的消耗能量。【1】本能腦里保留下來了原始經(jīng)驗?，F(xiàn)代人類看到花斑一樣的動物，本能的反應就是有點恐懼，這點就可能是與遠古時代人類的祖先遇到了老虎有關(guān)，一開始人類不認識它，還以為它是貓，第一位上去摸了一下，被吃掉了；第二位看到它不好惹，拿著棍子去敲打了一下，結(jié)果又被吃掉了；第三位看到前面兩位都被吃掉了，就嚇的反身就跑。跑掉的就成為了我們的祖先，于是怕花斑的基因遺也傳下來了。本能腦反應是很快的，同時他也是自私的。腦內(nèi)部從生物學角度分析，是人身體所有細胞在進化的過程中形成分工的結(jié)果。腦部細胞也就是神經(jīng)細胞，最終進化成能控制和管理其他細胞的能力，但是它本身是比較脆弱的，為了擁有更安全的周邊屏障，腦部神經(jīng)細胞選擇藏在堅硬的腦骨的里面。人腦看著很小，重量不足總體重的2%，但是卻消耗著身體吸收的大部分能力，約占全身20%的血氧和30%的葡萄糖。這些能量大多是通過脊椎提供的，而本能腦為了得到更好的-2-資源供給，就處在腦后部連接脊椎的地方，這個地方是血液供給，信息傳遞最快的地方。種種跡象表明本能腦是自私，比如生命受到威脅時，寧愿舍棄手腳。這種自私也保證了他反應快速這一特點。理智腦在前額，這個地方是血液供給最高點，也是難度最大的地方。這就是為什么有的學生一緊張就大腦一片空白的原因，其實就是理智腦缺能量，大部分能量被本能腦優(yōu)先搶占了的結(jié)果。綜上所述理智腦對大腦的掌控能力很弱，本腦雖然理解若，但是反應快；理智腦雖然記憶快，理解快，但是運算速度慢。所以我們生活中的大部分決策來自于本能腦和情緒腦，而不是理智腦。這點很重要，所以培養(yǎng)學生良好學習習慣就是為了運用本能腦，教學上的鞏固訓練也是為了讓本能腦接受新知識。考試要在規(guī)定的時間里作答，需要反應要足夠的快，所以考試絕大部分是依靠到本能腦的。本能腦和情緒腦一直被生存的壓力的塑造著，本能腦的決策往往會脫離了現(xiàn)代社會，因為他們本能上還以為在原始社會，為了生存，他們對食物產(chǎn)生了即時享受，對于舒適有強烈的欲望，即時享樂，因為只有這樣才能繁衍下去。所有他要盡量節(jié)省能量，像思考、鍛煉這樣的耗能行為是被本能腦排斥的。這里就很好的解釋了：為什么學生遇到難題就想跳過去，不愿意努力去學習的原因。 第二部分教學方法和腦科學的對應

結(jié)合對大腦的認知，我們從教學中的三個方面對教學方法加以深入的探討，并通過腦科學的運作規(guī)律來詳細解釋教學方法的底層邏輯。一、是一個信息的輸入，也就是學的過程。 學的過程就是信息輸入的過程，但是大腦并不是電腦，想輸入就輸入。老師的第一步就是要讓大腦喜歡學習，至少不反感學習。1、寓教于樂，快樂教學法，與大腦分泌多巴胺。多巴胺它能使大腦產(chǎn)生快感，是一種神經(jīng)傳達物質(zhì)。孩子都喜歡吃糖，是因為吃糖的時候大腦會分泌多巴胺。同樣的，大腦會清晰地記住吃糖的行動的全過程，并試著再次吃到糖，甚至為了吃到糖大腦內(nèi)的神經(jīng)細胞會改變神經(jīng)線的連接方式，產(chǎn)生新的神經(jīng)回路。所以，產(chǎn)生快感的行動慢慢地變成了一種習慣，經(jīng)過兩三次的重復，那個行動就會變得熟練，這就是學習的構(gòu)造。通過不斷地摸索，大腦內(nèi)部形成強韌的神經(jīng)線連接后，行動就會熟練起來—這就是強化學習。日本茂木健一郎提出的“大腦活用學習法”其實就是強化學習-3-的循環(huán)?！?】多巴胺引起的強化學習的循環(huán)會改變?nèi)祟惖拇竽X，這種現(xiàn)象和年齡無關(guān)。所以，在腦科學家看來，不分境遇、年齡、性格，任何人都有可能獲得飛躍性的成長或變化。要想使強化學習得到循環(huán)，找到最初的時機很重要。比如，想想你什么時候會分泌多巴胺----也就是說你的大腦什么時候最高興。沒有天生就擅長或者不擅長數(shù)學（或其他領(lǐng)域）的大腦。重要的是，多巴胺引起的強化學習是否得到了循環(huán)。只要一開始循環(huán)，剩下的就簡單了。就像一個小雪球能滾成一個大雪球一樣，不用下太大功夫，大腦就會得到強化。人是一種能夠不斷提高自己能力的動物，從某種意義上講提高自己并不是一件苦差事，而是一件充滿快樂的事。大腦本來就是靠自發(fā)性發(fā)揮作用的，強制大腦做什么很難。大腦會把被表揚的感受當做很好的東西接受，表揚對教育太重要了。斥責孩子不但不會使孩子變得渴望學習，反而會使他們的大腦對學習失去興趣。 從大腦角度來說，他不管你是看電視也好，還是解數(shù)學題也好，它們只在乎是否快樂，如果解題能給你帶來快樂，他們就很樂于接受?？茖W家廢寢忘食的研究科學，跑步者風雨無阻的在風雨中跑步，是因為他們真的樂在其中。所以想辦法讓本能腦和情緒腦上癮才是最好、最成功的教育?！?】多夸獎、少打擊，多鼓勵、少責罵。正是基于這種原理，可以說人類的大腦是一個十足的快樂主義者。 2、教學上要循序漸進，由淺入深。對應大腦的舒適區(qū)和拉伸區(qū)。在教學中，我們經(jīng)常強調(diào)的是循序漸進，由淺入深，不要一口吃個胖子，那樣有可能會適得其反，道理都懂，為什么要這樣做呢？從大腦的角度解釋，重復做已經(jīng)會做的事情不能使大腦快樂的，即使成功地完成了有把握的事，多巴胺也不會被釋放。只有經(jīng)歷了一定的困難，或者通過努力才完成的事情時，大腦才能產(chǎn)生多巴胺。控制好難度很重要，難度大了學生很難超越，不行。難度低了，也不行，學生沒有感覺到痛苦，還是不會產(chǎn)生多巴胺。所以教學的時候我們要找到學習的舒適區(qū)和拉伸區(qū)，這樣才能讓我們大腦的快樂能持續(xù)時間長。所謂拉伸區(qū)就是可提高的區(qū)域。拆解目標，強化關(guān)注點，關(guān)注點越細，我們的注意力就會越集中。所以學習就像周嶺老師在書中提到的：好的學習其實也不需要打雞血，只要在保持快樂的同時堅持學習就好，這才是真正好的學習，也是可持久的學習。二、第二步是信息的存儲，也就是記憶的過程。記憶的獲得與整個大腦的突觸的抑制和促進有著很強的關(guān)系，突觸可以形象-4-的理解為一個細胞球表面不規(guī)則的小疙瘩。大腦一旦受到刺激，就會在每一神經(jīng)細胞(神經(jīng)元)上生長出更多的突起，能快速的讓信息通過。經(jīng)多次反復刺激，促進突觸愈加發(fā)達（比如經(jīng)常復習）。反之，如形成的突觸長期不用（比如長時間不復習），就會變?nèi)?、縮小，突觸數(shù)也會減少，使信息不能順利通過，這個就是遺忘。沒有記憶人類就不會進步，沒有記憶學習就等于零了，如何讓學習更好的記住呢？1、理解是增強記憶的最好方法就，與大腦突觸物的聯(lián)系。沒有理解就強化記憶終究是記憶不長久的，為什么一定要理解呢？理解就是讓新知識點跟舊的知識點建立聯(lián)系，如果他們之間不能建立聯(lián)系，那么我們學的知識是孤立的，并不能融入自己的認知圈。所謂舊知識就是我們以前的所有認知。從大腦的角度去分析，就是要建立知識網(wǎng)絡(luò)，這樣方便我們?nèi)ゲ檎?。就像我們在倉庫里面放一個小東西一樣，放的時候我們?nèi)绻芎鸵郧邦愃频臇|西放到一塊，因為以前的東西我們熟悉，以這些東西為參照物，下次就能很快的找到我們放的小東西了。讓知識點不在孤立，更有利于我們查找，這個就是建立認知網(wǎng)絡(luò)。觸動學習法，就是把新學的知識被舊的知識認同接納并建立起連接，這種連接越多越好。對意義的探尋是人腦的基本功能，在探尋意義的過程中，就是建立神經(jīng)元之間更過的關(guān)聯(lián)。通俗的說就是讓新知識和舊知識結(jié)合在一起，深深的印在本能腦里面。這樣才容易理解接受，以后用的時候才能順其自然的取出來。比如要背的定義和公式，死記硬背的不行，沒有理解也就是沒有觸動，這就是理智腦通過死記硬背給記住了，其實還不能達到運用的程度的，就是說沒有達到本能腦的位置。本腦反應快，但是理解弱，記憶弱；理智腦記憶快，理解快，但是運算速度慢。嘗試用自己的語言去解釋新的知識。這個其實就是“費曼學習法”，你要嘗試著用自己的語言把這個較難的知識解釋出來，這樣的話，你原有的知識和現(xiàn)在新的知識才會建立一種連接，即把新舊知識突觸建立關(guān)聯(lián)。2、穿插間隔練習使知識存儲得更牢固，對應大腦的神經(jīng)連接。-5- 坎德爾和他的合作者在上世紀50年代末利用海兔做了一系列記憶實驗，終于揭開了記憶形成的秘密。實驗發(fā)現(xiàn)，海兔的記憶和我們?nèi)祟愐粯樱部梢苑殖啥唐谟洃浐烷L期記憶。比如，坎德爾連續(xù)對海兔進行40次刺激，海兔就會形成短期記憶，短到一天以后就忘記了。坎德爾又發(fā)現(xiàn)，如果每天只刺激海兔10次，連續(xù)刺激4天。此時，海兔的記憶可以保持一個星期左右。這是因為，短期記憶，僅僅改變了神經(jīng)細胞之間連接的強度，并沒有改變連接本身。而海兔的長期記憶，神經(jīng)細胞之間生長出了新的連接?！?】

這個實驗告訴我們老師教學不要想著一天把所教的知識全面掌握，要分時間間隔的教間隔的復習，每天復習一遍，每遍時間很短。這樣做的好處就是給大腦時間長出新的神經(jīng)連接，通過不斷的復習，使的神經(jīng)細胞之間形成了新的連接。這個就是有些老教師會不緊不慢的教學的原因，哪怕前面有許多學生沒有聽懂，他也會照樣上新課，等上一段時間新課后，再回頭復習一下前面的，通過這樣的來回穿插學習，最終學生都能取得很好的成績。三、第三步就是信息索取，也就是運用的過程。如果我們把大腦想像成房間，學習知識就是把東西裝進大腦里，考試就好像我們到屋里拿東西，如果你屋里東西擺放的整齊，那么你進屋拿東西的速度就會很快。相反如果你放的比較凌亂，那么索取的速度也會很慢。這些就需要我們經(jīng)常性的整理，整理頭腦倉庫的方法就是回憶。較難的知識點就像放在倉庫的拐角處東西，不容易想起來，但是如果我們經(jīng)常的進屋查看，我們清楚的知道他所在的位置，哪怕上面壓了其他的東西，我們也能很快的進去把他取出來。進屋查看就是回憶，回憶就是復習，一個人經(jīng)?；貞浨懊鎸W過的知識，有利于查缺補漏和整理歸納，就更有利于考試。以上是我們教學中經(jīng)常做的事情，對應大腦是怎么工作的呢？ 大腦通過突觸，神經(jīng)細胞可以把信息傳給別的細胞，達成彼此傳遞信息的合作關(guān)系。雖然說這是一種細胞間的合作關(guān)系，但從另一個角度來看，突觸也可以說是神經(jīng)細胞用來“操控”其他細胞的工具?！?】

我們從前面的介紹了解到信息的存儲靠的是神經(jīng)元，中間依靠突觸鏈接到一塊的。當大腦接收到一個需要提取的指令后，中間依靠腦電波把指令下達到突觸，然后突觸再向下傳遞，直到找到需要的信息為止。如果找不到呢？那就是我們思-6-考的樣子了。找了半天終于找到了，就是我們露出驚喜的樣子了。1、多練回憶，讓檢索路線更清楚，提高速度。通過不斷地回憶，大腦內(nèi)部形成強韌的神經(jīng)線連接后，提取信息自然就會熟練起來，就像有些路走的次數(shù)多了當然就熟悉了。每次考試都是一次回憶的歷程，就像軍事上的演習一樣，并且從實戰(zhàn)中才能發(fā)現(xiàn)問題。2、教學多樣化的反復練習促進