【微探脑科学与教育实践（讲座）】人是如何学习的

微探脑科学与教育实践脑科学与教学实践我们来看一道小学一年级数学题。看图填空题，从左到右，图上画的是孙悟空、唐僧、猪八戒和沙悟静。问题1，图上一共有（）人？从左往右数猪八戒排在第（）位？第（）位的是唐僧？脑科学与教学实践

小学生的写的是2个人。本来这是一个非常简单的题目。我们成年人一看这很简单嘛，这都能做错？家长给她指出来，你看这从左到右，1、2、3、4，不是4个人吗？怎么会是2个人呢？但是孩子说的一句话让家长气的是直接把笔都扔掉了，这没法沟通。原来孩子指着孙悟空和猪八戒说：“这两个是动物”。脑科学与教学实践1.为什么青少年容易感情用事？2.老年痴呆症是什么原因？3.为什么有的人车祸后变成判若两人？什么都记不住了。4.为什么人情绪低落时，好像什么都学不进去？(为什么要创设情境）5.什么是镜像神经元？（自闭症的儿童问题）6.什么机会之窗（敏感期、关键期）7.音乐演奏名家，奥运会上的金牌得主，各项竞技运动（网球、高尔夫球的拔尖选手，大多在8岁前已开始勤学苦练本门技能）8.为什么“两岁的孩子最会胡搅蛮缠”？9.“乘法口诀表”大多数孩子记不住？10.“大脑能否一心多用”？如果在做作业时被电话暂时打断，会出现什么情况？11.为什么看到别人打哈欠，我们有时也会忍不住打哈欠？脑科学与教学实践1、华生、桑代克和斯金纳等人在动物实验的基础上建立了行为主义心理学、并将学习解释为刺激与反应的联结。人是如何学习的2、以布鲁纳、奥苏伯尔等为代表的认知建构主义。3、以西蒙、加涅为代表的信息加工理论。4、由神经科学、心理学和教育学跨学科整合而来的“教育神经科学”在很大程度上重塑了“人如何学习”的理论。为什么这些学习理论很少对教师的教学实践和学生的课堂学习产生实质性的影响？人是如何学习的心理学家对于跨度不超过几十毫秒的心理效应实验的偏好与教育学家对于重大教育成就的关注之间有很大区别。进化论人脑擅长的领域人是如何学习的1.双足直立行走，在地势起伏时能够使移动的身体保持平衡。2.利用视觉信息对时间、距离和空间进行复杂的评估和判断。3.能够掌握大约25万个接受性词汇。4.能够迅速地说出2万到3万个普通物体的名字。5.能够识别数千张脸，并将其与姓名相匹配。6.能够利用社交线索来准确地评估他人的心理状态。7.与他交谈时能够考虑到其立场、时间安排、性情和意图。社会脑人一生中的大部分时间都在处理自我与他人之间的关系人是如何学习的学校的首要功能可能是提供一个比家庭更广阔但相对安全的社交环境，儿童从中学会与他人相处的社会规范，而教师作为一个更有能力的他者，很容易成为儿童无意识学习的榜样。人的可塑性与学习人是如何学习的1.人的可塑性是教育得以可能的根本所在。2.人的可塑性在不同的阶段会有所差异。人类在生命早期表现出极强的可塑性，青春期可塑性逐渐下降，最后在成年期保持相对稳定。3.大脑在早期发育期与成熟期似乎有两种完全不同的学习机制。在生命的早期，大脑的体积在快速增大，学习是通过脑灰质的激增和过剩完成的。然而进人青春期以后，大脑的变化很像是雕塑的过程，脑灰质会开始减少，一些无用的和适应性不强的神经连接会被消除，常用的连接会被强化，整个系统变得更加精细和特异化。在此之后，大脑会进入相对稳定的阶段，增添和修改神经回路并非不可能，但需要付出较大的努力。人的可塑性与学习人是如何学习的4.早期的学习更多是在与他人的互动和潜移默化中完成的，似乎不太需要意识的参与，并且能够形成非常稳固的学习结果。在这个阶段掌握的技能通常能够达到自动化，成为我们以后学习的无意识基础。这个阶段相当短暂，但却非常关键，一旦错过将难以弥补，研究者将其称为“学习敏感期”。5.脑灰质激增的阶段过后，大脑会经历一个系统性优化的过程而进人到一个相对稳定的状态，这时候的学习需要付出更大的努力。学习主要表现为突触的增添、强化和修剪。人的可塑性与学习人是如何学习的6.刻意练习又不同于单纯的重复练习，它还包括其他三个要素：（1）有清晰的目标，刻意练习发生在学习者的舒适区以外，需要学习者付出近乎最大程度的努力；（2）学习者的动机，刻意练习需要学习者有意识的积极参与，学习者要有提高自身能力的意图；（3）有效反馈，刻意练习需要一位“更有能力的他者”在场，他会为学习者设计有效的训练方案，并提供即时的反馈，学习者需要根据反馈调整练习。人的局限性与教学人是如何学习的1.认知负荷理论认为，在一定时间框架内，个体的认知资源是相当有限的，这表现在人体对大脑的血糖和氧供给是有限的，如果某个区域消耗了更多的血糖和氧，其他区域就只能处于相对不活跃的状态。这使得我们在某一时刻只能处理数量有限的项目，一旦我们接收到的信息超过了大脑所能承受的范围，我们的大脑就会陷入认知过载。人的局限性与教学人是如何学习的

2.人类应对这一认知缺陷的策略是通过刻意练习使部分基础的技能实现自动化，即无须意识参与或消耗认知资源，我们也能将这些技能维持在可接受的水平上，从而拥有更多的认知空间获得更高层次的发展。人的局限性与教学人是如何学习的3.表层学习可能是深度学习的基础，学习者无法跨越表层学习而直接进入到深度学习阶段。4.学校的一个重要功能就是将知识以恰当的方式再呈现给学生，最大限度地降低学生的认知负荷，而不是让学生盲目地探索。教无定法，只要得法，因材施教，分层教学。5.但不得不承认对于能力较强的学生，探究式学习似乎更为有效。人脑的结构与功能脑科学与教学实践成年人的脑是一团湿乎乎软塌塌的物质，状若核桃，大小如柚，重约1.4千克。人脑居于脊椎顶端，保护膜环绕四周，藏于颅骨之中。人脑无时无刻不在运转，甚至在人们酣睡时也不停息。尽管人脑的重量不过是体重的2%，但消耗的热量则近人体的20%！我们的脑筋动得越多，燃烧的热量也越多，或许这可以成为一种减肥新风尚，不妨将笛卡儿的名言“我思故我在”改为“我思故我瘦”！人脑的结构与功能脑科学与教学实践图1.1人脑外表的主要部位脑科学与教学实践额叶。处于人脑前端的是额叶，处于前额后面的叫做前额皮层，它们组成人脑中凭理性而发号施令的行政指挥中心，主管规划和思考，处理诸如监测高级思维、设法解决问题、调节过激情绪等事务。额叶中有块地方与人们的“自我意志”（有些人或许称之为“个性”）息息相关，额叶受到了损伤，就可能导致人们的行为或个性前后判若两人的突变，有时这种突变一辈子不可逆转。由于人们大部分可激活的记忆都储藏在额叶，此处成为人们注意力“聚焦”的地方。脑科学与教学实践颞叶。颞叶居于耳朵上面，主管发声听音、鉴形辨貌等活动，兼备某些长时记忆的功能，左右颞叶还是言语中枢，虽然通常只由左颞叶独当此任。枕叶。头部后端有一对枕叶，视觉信息的处理几乎全由此处承担。顶叶。顶叶靠近头顶，主管空间定向、数字计算、再认类型等事项。脑科学与教学实践运动皮层和体感皮层在顶叶与额叶之间，有两条横跨头顶连接双耳的“带子”，靠近前额的称作运动皮层，此处控制身体运动，并与小脑共同协调运动技能的习得。运动皮层的后面、处在顶叶开端处的是体感皮层，该区处理由身体各部位接收的触感信息。人脑内部的主要部分脑干脑干是人脑中发育最早也埋藏最深的区域，因其形状犹如爬虫的全脑，常常被喻为“爬虫脑”。人体中12条体感神经中的11条直接与脑干相连（只有嗅觉神经直接与边缘系统相连），重要的生命机能如心跳、出汗、体温、消化等都由脑干监测与控制。脑干还是网状激活系统的所在地，人脑觉知水平的高低取决于这个系统。人脑内部的主要部分边缘系统脑干之上与小脑之下的地方聚集着一些结构体，一般统称为边缘系统，有时也叫做古哺乳动物脑。这些结构体发挥着各不相同的机能，比如激发情绪、处理情绪记忆等。由于边缘系统处在小脑与脑干之间，则为情绪与理智开辟了相互影响的场所。人脑内部的主要部分边缘系统中的四个结构体对学习与记忆来说十分重要：1.丘脑。所有通过感官接受的信息（嗅觉除外）都先径直到达丘脑，然后由此处再传递到人脑的其他部位，以便得到进一步的加工处理。大脑和小脑也把信息传递给丘脑，使之从事包括记忆在内的许多认知活动。人脑内部的主要部分

2.下丘脑。下丘脑监测体内的各个系统以维持身体的正常状态（称作体内平衡）。下丘脑通过控制各激素的释放量来调和身体机能，如睡眠、体温、饮食等。如果一名学生的体内系统失调，他就难以集中精神对课程材料进行认知上的处理。3.海马。靠近边缘区底部的结构体因其形状被称作“海马”，对巩固学习成果起着关键作用，它能将操作记忆中的信息通过电讯号转换成长时记忆中的信息。人脑内部的主要部分脑部扫描业已证实，海马具有长时记忆的机能，如果有人患了阿尔茨海默病（俗称老年痴呆症），就会不断地毁灭海马中的神经元，导致失忆。近来对脑损伤病人的研究还表明，尽管海马在回想事实、物体、场所方面可以做到历历可数，但似乎在追忆个人的经历上却不那么精准周全。最近还有一个出乎意料的发现，成人脑中的海马仍具产生新神经元的能力——这一过程称为“神经生成”另有研究证实，这种神经生成的形式对学习和记忆有重大的影响）。许多研究同样显示神经生成的能力可通过日常饮食和身体锻炼而增强，会因长期失眠而削弱。人脑内部的主要部分

4.杏仁核。对情绪，尤其是恐惧起着重要作用。它可以调节个体对所处环境的反应，从而使个体做出事关生存的抉择，诸如攻击、逃避、求偶或觅食。人脑内部的主要部分大脑大脑犹如果冻，柔软湿滑，是人脑中最大的部分，其重量为人脑的80%。大脑的表面呈灰白色，凹凸不平形成皱纹。陷下去较深的地方称为“裂”，较浅的地方称作“沟”，隆起的地方称作“回”。一条从脑前到脑后的浅沟将大脑从中隔开，分成左右对称的两个“大脑半球”。出自某些至今还不知晓的原因，身体左侧的神经跨向右半球，而身体右侧的神经则跨向左半球。一条由2亿多个神经纤维组成的“粗缆”，称作“胼胝体”，将大脑左右半球连接起来，使它们能互通信息，协调活动。人脑内部的主要部分大脑半球由极薄但极韧的皮层覆盖着，厚度约为1/10英寸，但因它是折叠而成的，铺开的表面积如一幅2平方英尺的大餐巾。皮层由六个细胞层组成，里面的细胞密密麻麻，将细胞纤维连接起来，每立方英寸就长达1万英里！人类的大多数行为都发端于大脑皮层，思维、记忆、言语、肌肉运动由大脑的各区域掌控，皮层通常被称作灰质。薄薄的皮层中的神经元围聚成主干，主干的枝杈穿透细胞层进入底下称作“白质”的密网，在此处神经元相互连接，形成各种发挥特定功能的神经网络。人脑内部的主要部分小脑小脑也是由两个半球组成的结构体，靠在脑干背面位于大脑后端的下面，其重量约为人脑的11%。小脑皱褶深密，簇聚一堆，其间的神经元超过人脑所有其他地方的总和，整个小脑的表面积相当于一个大脑半球。人脑内部的主要部分小脑监测肌肉中神经末梢的活动，对有条不紊地完成复杂的运动任务起着重要作用。譬如，可以调整和协调各种指令去用臂挥舞高尔夫球杆、用脚迈出轻盈的舞步、用手将杯子点滴不漏地端到唇边等。小脑或还能存储有关自动化行为的记忆，如不看键盘打字或系鞋带等。正是小脑有这种促使行为自动化的功能，有关行为可以熟能生巧，越做越敏捷，越做越精确，越做越省力。小脑还可对运动任务进行心理演练，这种演练同样能使有关行为精益求精，提高效能。一个小脑受到损伤的人，会变得迟缓僵硬，难以做出精细的动作，如接球或握手。人脑内部的主要部分小脑还是协助认知处理的结构体，能协调和微调人们的思维、情绪、感觉（尤其是触觉）和记忆。人脑内部的主要部分脑细胞人脑由1万亿细胞构成，已知的脑细胞至少可分为两类（神经细胞和胶质细胞。神经细胞称作神经元，约占脑细胞总数的1/10，将近1千亿；大多数脑细胞为胶质细胞，能将神经元粘合在一起，并起到滤器的作用，可防范有害物质接触神经元。最近的研究表明，有些形态似星的胶质细胞，称作“星状细胞”，还能调节神经元传导信息的速率，因其附着在血管上，可以当做向脑供血通道上的“路障”。血流中有些扰乱脑细胞活动的物质，而“路障”则对保护神经元免遭这些物质的侵袭起着重要作用。人脑内部的主要部分神经元是人脑和整个神经系统发挥功能的核心，大小各异，但每个脑神经元的主体都约为英语句末句点大小的1/100）。与其他细胞不同，每个神经元（见图）从其中心处伸出成千上万个称作“树突”的枝桠，这些树突接受来自其他神经元的电冲动，并将这些冲动沿着一条称作“轴索”的长纤维传导出去。一般说来，每个神经元仅有一条轴索，每条轴索套裹在一层叫作“髓鞘”的组织中，髓鞘将轴索与其他细胞隔离并可加快冲动传递的速度。神经元的电冲动沿着神经元传导，2/10秒即可传遍一个身高1.8米的成人全身，每个神经元传导的冲动次数在每秒250—2500之间。人脑内部的主要部分图中

神经元沿着轴索穿过突触（虚线圈）将讯号传递到邻近的神经元。髓鞘保护轴索并增加传递的速度，神经元之间并无直接接触，树突与轴索之间有处称作“突触”的百万分之一英寸的豁口。一个神经元通过树突接受来自其他神经元的讯号，而树突表面在突触处伸出上千个叫做“树突刺”的小鼓包，神经元沿着轴索把电活动的尖峰讯号（冲动）传递到突触，由此处释放出储藏于突触囊（位于轴索末梢，见图）中称作“神经介质”的化学物质，或可刺激或可抑制附近的神经元活动。迄今已发现50多种神经介质，较常见的有乙酰胆碱、肾上腺素、血管收缩素、多巴等。突触的变化可以产生学习，神经元的相互影响也由此改变。脑科学与教学实践成人的脑中约有1千亿神经元，相当于当下全球人口的16倍或太空银河系的群星总数，每个神经元可伸出多达1万条的树突，这意味着一颗人脑中的突触联系点有可能达到千的五次之数（1的后面有，15个0）！有如此令人难以置信的数不胜数的连接，人脑足以游刃有余地处理从感官中源源不断输送来的信息：储存数十年来的往事、面孔、地点；学习各种语言；以地球上其他生物个体不可企及的独特思维方式组合资料，而这种令人叹为观止的成就，其“发祥地”不过是区区1.4千克且软塌塌的人脑！脑科学与教学实践从前人们普遍认为，神经元是一种不可再生的人体细胞，不过，研究者已经发现、成人的人脑至少在一个地方——海马——的确还在更新神经元。这个发现促人深思：人脑的其他地方是否还有神经元的再生，如果有的话，那么是否刺激这些地方，就有可能修复或治愈受到损伤的人脑，尤其是可能治疗阿尔茨海默病的患者。当今对阿尔茨海默病的治疗研究就是试图采用各种方法，阻隔触发导致神经元死亡的机制。脑科学与教学实践镜像神经元、科学家利用功能性磁共振成像技术（fMRI）发现，一个人脑中前运动皮层（运动皮层前面的部位，主管筹划人体运动）中簇集的神经元一发光，随即就会出现某种预定的人体运动。令人感到好奇的是，当一个人看到旁人在进行有同样的运动时，这些神经元也发光。譬如，被试抓住咖啡杯之前的这些神经元发光样式与被试看到其他人抓住咖啡杯时的发光样式一模一样。这样，人们之间类似的脑部位就身兼二职：既负责自己人体运动的产生，也负责对他人人体运动的感知。神经学家认为，这些镜像神经元可能有助于一个人解码他人的意图，从而预测其行为。镜像神经元能使我们自己复现他人的体验，了解他人的情绪，设身处地地领悟他人的内心世界。看到他人脸上厌恶或欢快的表情，我们的镜像神经元就触发自身类似的情绪，宛如他人的行为和感受就是自己的亲历亲为。脑科学与教学实践镜像神经元或许还能解释幼儿模仿他人的微笑及许多其他行为的拟态现象，其实所有人对此都有亲身体会：当我们看到别人打哈欠，就不由自主地忍住打哈欠。神经学家认为，镜像神经元还可能说明至今仍是待解之谜的许多心理行为。例如，有实验表明，自闭症的儿童就有镜像神经元系统的缺陷，或许这就是为何自闭症儿童不能揣摩他人意图和心态的原因。研究者还觉察到镜像神经元在发展人们明晰连贯的口语表达能力方面也起到重要作用。脑科学与教学实践脑的燃料脑细胞把氧与葡萄糖（糖的一种）作为燃料消耗，脑中处理的事务越艰难，燃料就消耗得越多。水对脑活动的顺利进行同样重要，因为需要用水将信号输送到全脑各处，缺水就会降低信号传递的速度与效率。此外，水还能维持肺部的湿漉滑润，从而有效地将氧输送进血流之中。脑科学与教学实践儿童的神经元发展人的神经元萌发于受孕后四周形成的胚胎之中，随后以不可思议的速度急剧增长。在怀孕后的前四个月已形成2千亿个神经元，不过到第五个月将有一半消亡，因其不能与日益社大的胚胎的任何部位连接，这种神经元的毁灭源自人类与生俱来的遗传程序，其目的是确保留存那些已经形成连接的神经元，同时避免人脑中挤满滥竽充数的神经元。到怀孕后的第六个月，大脑开始生长自己禀赋神奇的皱褶，形成的沟回使人脑具有了沟壑纵横的外貌。如果此时母亲食用任何药物或酒精，就可能干扰脑细胞的生长，增加胎儿药物或酒精上瘾及心理缺陷的风险。脑科学与教学实践新生儿的神经元是不成熟的，许多轴索尚缺起保护作用的髓鞘，彼此之间的连接也为数寥寥，这样大脑皮层的大部分区域都显得冷冷清清，由此不难理解，此时人脑中最活跃的部位是脑干（主管生命机能）和小脑（主管人体运动）。不过，儿童脑中神经元之间的连接要远远超过成人脑中神经元之间的连接。一旦儿童要适应所处的环境，其神经元之间的连接就快速增长。周边的信息是通过适时开启与闭合的“窗户”进入人脑的，环境因素越丰富复杂，神经元之间连接的次数则越频繁，因此，就能更快捷地进行学习，更深刻地理解所学的意义。脑科学与教学实践当儿童快到青春期时，神经元生长的速度放缓，但另外两个成长过程应时而生：一是人脑发现有用的神经元连接日益巩固；二是无用的神经元连接逐渐消失，因为人脑可以在经验的基础上有选择地强化或裁减神经元之间的连接。这种对神经元连接择优汰劣的过程持续人们的一生，但３—12岁则是最关键的时期。可以说，人在幼年时的经验就已经在形塑自己的人脑并设计自己独一无二的神经系统，从而影响到自己将来如何对待上学、工作或其他方面的经验。脑科学与教学实践机会之窗机会之窗系指儿童之脑从环境中接受特定的输入信息并经此创建或巩固神经网络的重要时期。有些与身体发展有关的机会之窗是时不再来的，被儿童学研究者称作“关键期”。脑科学与教学实践运动发展运动发展之窗开启于胎儿发展期，凡是怀过孕的人都清楚地记得妊娠的头三个月的胎动，因为此时胎儿正在强化其运动神经连接与运动系统。人生头8年看来是儿童学习各种运动技能的最佳时期，那些看似简单易行的任务如爬与走都需要错综复杂的神经网络连接，包超综合来自内耳平衡传感器的各种信息，并将指令派送到四肢的肌肉。当然。一个人此窗关闭后还是能学习运动技能的，不过在此窗开启时所学的技能才有望学得出神入化。例如，音乐会上的演奏名家、奥运会上的金牌得主、各项竞技运动（如网球、高尔夫球等）的拔尖选手，大多在8发前动己开始勤学苦练本门技能。脑科学与教学实践情绪控制

人出生后从2—30个月是情绪控制之窗的开启期，在此期间，边缘（情绪）系统与额叶的理性系统为使主人偏向己方而争强斗胜。但这可不是一场势均力故的公平较量，人脑发展的研究表明，情绪系统的发展远远快过额叶。如此一来，情绪系统在激烈交战中十有八九胜券在握。如果此窗开启时，儿童一耍性子就能如愿以偿，那么在此窗关闭后，多半也照此办理。人们常常慨叹“两岁的孩子最是胡搅蛮缠啊”，导致这种结果的主因之一就是情绪与理性之间无休无止的争斗。当然，一个人过了两岁也能学会情绪控制，但在此窗开启期学到的东西将难以改变，并对此窗关闭后的所学产生强大的影响。脑科学与教学实践本图根据现有研究成果绘制，表示人脑中边缘系统与额叶各自的发展水平，额叶（脑中的理智系统）的充分发展所花的时间要比边缘系统多10—12年，这可说明为何许多青少年常身陷险境。脑科学与教学实践词汇从遗传的角度看，人脑为语言的发展早就准备就绪，有鉴于此，2个月的婴儿己能咿咿呀呀地吐音，叽里咕噜地“说话”，到8个月大的时候，就开始试图说出一些简单的词语，如“妈妈”、“爸爸”。孩至18个月或20个月大的时候，脑中的语言区变得非常活跃，一天能学会10多个词，到3岁时词汇量可达到900个左右，到5岁前可增至2500—3000个。脑科学与教学实践在这个方面，足以见证谈话的功效：研究者表明，父母，尤其是父亲，常对自已处在婴儿期的小宝宝谈东说西，就会大大扩充孩子的词汇量，对一个词，知其音形和懂其意义是两码事，因此，在足以看出孩子是否懂得词意的场合中，家长务必督促孩子使用新学到的词语。如果孩子拥有丰富的词汇量，又懂得大多数词的意义，入学时学起阅读来就不会那么吃力费时。脑科学与教学实践语言习得新生儿之脑并非是被研究者曾一度认为的“白板”，一些区域为接受特定的刺激（包括口语）已经分门别类的专职化了。口语习得之窗在人呱呱坠地之时开启，约在5岁时首次合拢变窄，10-12岁时再次进一步合拢。超过此年龄，学习任何一种语言都更难了。不过，学习语言是人不可抑止的天性，人们发现即使从小被野生动物哺育的孩子也多半会自编自用一套语言。还有证据表明，人在幼年期另有一个专供学会语法之用的机会之窗。脑科学与教学实践数学与逻辑儿童之脑何时和如何识数，至今还无明确的定论，不过，越来越多的证据表明幼儿已有初步的数字意识，而这种数字意识是和出生时脑的某些区域密切相关的。这些区域的目的在于用“群集实物的数目”来划分外部世界，就是说，能辨别2个某物与3个某物的不同。例如，我们沿路驾车前行，遥见田间有一群马，赫然在目的虽是马的毛色——有棕色和黑色，一下子看出的却是马的数量——有四匹，尽管没有一一点数。研究者发现，2岁的幼儿已能知晓4或5以内各数之间的大小关系，虽然还不能用言语表达出来。这个研究表明，充分发展的语言能力对数字思维影响不大，但对数字运算则必不可少。脑科学与教学实践器乐任何一种文化都能创作音乐，据此可以推断，喜爱音乐乃是人的重要天性之一，2个月或3个月大的婴儿就可随着音乐东摇西晃。创作音乐之窗或许人一出生时便即开启，不过此时想要高歌一曲或演奏乐器，婴儿的声带或运动技能显然还力有未逮。大多数3岁左右的幼儿已能相当灵巧地应用双手，足以弹奏钢琴（莫扎特4岁时就能弹琴作曲）。有研究表明，上钢琴课的3岁或4岁儿童，在完成时空任务上的表现，远远超过未受器乐训练的同龄儿童，而且这种技高一筹的优势经久不衰。借助脑扫描成像技术可以看到，创作音乐时脑中兴奋的区域，恰好是左额叶的主管数学与逻辑的区域。理念：作为命题的知识“理念”描述的是更高层次的复杂性。理念通过有主语和谓语的句子来表达。理念是关于事物的命题，通常把实体与性质关联起来。句子成为能够承载众多命题的工具。例如，读“西澳大利亚的主要人口中心是美丽的城市珀斯”的时候其实是在读一个传达了五种不同理念的简单句子（西澳大利亚可能有很多城镇，珀斯是一个城市，珀斯比西澳大利亚的其他地方拥有更多的人口，等等）。“理念”指的是概念意义上的联系，而非简单的字符串。当你学到新词时，这些词必须与你先前的词汇联系起来。新词与旧词有相同的读音或结构，但却能使你的心智网络在理念的性质上得到改进。理念：作为命题的知识学习任何新事实的一个最好方法是问自己一个直截了当的问题：“为什么这个事实是真的？”重要的是专注，然后根据你已知的事实去给出一个合理的答案。通过这种方式，新理念与你头脑中已有的网络联系起来。这种技巧可以使联系更加清晰，因为当我们孤立地处理新信息时，可能会陷入一种危险，即形成“惰性知识”或者“知识的孤岛”，而不是一个充满有意义的联系、紧密相连的网络。图式：知识被组织起来

图式是我们组织和架构知识的基本单位。理念可能会以随机或偶然的方式习得，而在图式的层次上，更深层的含义显现出来，理解“整体的图景”成为可能。图式为我们提供了必要的框架去理解理念和事实，否则这些理念和事实只能是“知识的孤岛”。例如，一旦儿童理解一个国家存在的图式，她就能知道一个国家会有首都、港口、民族、语言、机场等等。我们如何形成图式。图式不容易被习得，因为组织的水平变得更加复杂。概念可能很容易学会（一般只需三到四次在不同的场合中接触到相同的理念），而图式的习得则是一种逐渐优化的过程，可能持续很多年。“图式优化”可能始于一个人意识到其组织知识的已有方式有所不足。我们最早可以在皮亚杰“失衡”的概念中找到这个过程，即图式优化有赖于个体对成功和不成功的思维进行比较，以对不协调的数据做出细微合理的调整。心智模型：使图式运作起来心智模型是你能完全在头脑中运行的东西，类似于一种软程序。模型使你能模拟现实。这种知识能使你投入到复杂的问题解决中，需要运用一切可用的图式。当你咨询医生时，医生做出的诊断是基于其最初在医学院中学到的关于疾病和治疗方法的心智模型。在这个例子中，医生的心智模型需要调用多个图式，而这些图式是由你的医生学到的上千个事实所支撑的。习得心智模型。习得的条件包括有挑战性的经历以及社交暗示比如接触到非常有能力的个体展示抽象思维的过程。程序性知识：行为的学习程序性知识同样包括认知技能，以及身体或运动技能。如何习得程序性知识。程序性学习是指个体在回应现实问题时的亲身体验。与他人的社交互动有助于确定可行的问题解决策略。如果有机会观察演示特定技能的社会示范，人们将会获益匪浅。将样例分解开来研究能极大地提升程序性技能。对照研究表明，当向学习者提供样例时，（比如，来自教师的）额外的言语指示是不必要的。当然，学习者需要高水平的正确反馈，有时候言语有助于提醒学习者使用何种程序。然而，当你平静地按照自己的方式去完成每一个程序的时候，你最不需要的是一个外部的声音去提醒你下一步该做什么。大脑如何储存知识？知识的类型：这些类型汇总在表14.1中。前五种类型（感觉、字符串、理念、图式和心智模型）可以被总称为“陈述性知识”，因为它们都接近于能用言语表达的知识。而程序性知识是通过行为展示出来的。大脑如何储存知识？知识类型相关术语作用例子感觉识别视觉记忆触觉判断听觉辨别你运用感觉输入，准确和专业地做出合理的判断。了解基本形状、规律和物质构成。能够判断距离。知道面团什么时候搅拌均匀了。字符串系列排序顺序链简单关联你可以存储和使用一系列短且易于处理的信息，而无需精加工的过程。电话号码。诗句。乘法表。理念命题主谓结构客体性质事实允许以非连续实体之间关系的形式储存信息单元。玻璃是由沙制成的。玛丽与弗里德里克是夫妻且有两个孩子。西澳大利亚的主要人口中心是美丽的城市珀斯。图式概念抽象脚本整体的图景理念不是孤立的，它们可以借助脚手架和结构框架整合成更高层次的组织。所有国家都有议会大厦、港口、货币等。任何用于移动事物的东西都是“载体”，杯子是载体，法律合同也是载体。心智模型问题解决假设性思维运用理念和图式去模拟现实中可能出现的不同情况。如果两极冰川融化会发生什么？如果细胞膜无法抵御攻击会发生什么？程序性知识

实际技能任务分析“如果一那么”、假设自动化条件性知识当某个情景出现时，你以恰当的顺序、适当的强度并在合适的时机做出回应，从而实现现实生活和时间中的目标。知道如何跳读。计算某块地的面积。为你的大众汽车更换瘪气的轮胎。当你被粗暴的父母攻击时，你知道如何做出专业的行动。感觉识别知识：掌握感觉差异

感觉识别知识指的是我们的大脑如何与我们即时感觉体验中的信息关联起来。例如，我们都能识别出像正方形和三角形等的基本图形，在“观察头部有大斑点的白鸟”的教学中，我们能毫不费力地辨别形状和颜色。我们学会了辨别对个体有意义的视觉信息，比如识别我们熟悉的人脸、我们经常去的地方，或者在机场的行李输送带上找到我们的行李包。同样，我们学会了十分敏感地辨析声音，比如计算机开机时发出的声音。我们能够运用感觉技能去做判断，比如“这个物体有弹性”，这很容易被其他人所理解。学习条件。感觉识别技能依靠将感觉的变化与结果匹配起来，以及识别可知反馈的本质（即实际情况）。字符串：我们如何处理简单的关联这种知识以序列的形式呈现，很容易在一段短暂的时间范围内进行复述。它有一个起始点，其后紧接着一段相对短促的信息流。这样的信息可能会或者不会与你储存的其他方面的知识有关联。而对你来说，最重要的事情是记住这些短序列的信息。如：ABCD。我们都住在黄色的。他完全相信了，钩子、线和。活着还是。想必是。你的电话号码是。我们如何习得字符串知识。字符串是通过有意的专注和重复习得的。身体姿势为思考和交流提供重要帮助姿势示意有助于你的心智过程，并且完全是积极的作用。要求人们在努力思考时用姿势示意时，他们做出的回应更加有策略性和缜密。你在思考的时候使用身体姿势，事实上降低你言语和记忆系统上的认细负荷。说话时加上身体姿势，你的大脑就能更高效地工作，你的思考能力和问题解决能力也会提高。另外，人们报告称这种体验能带来满足感。用姿势示意是人之常情，它有助于沟通，能得到他人的回应，能带给自己愉悦，并且很有趣。但最重要的是在我们看来，身体姿势是学习发生的最初缔造者。知识在能被言语表达之前就表现在身体姿势中。儿童深受成人身体姿势的影响在一个研究中，戈尔丁-梅多博士发现，婴儿14个月时使用的身体姿势的数量能够预测其4岁时的词汇量。我们知道，婴儿在10个的时候会尝试用身体姿势进行交流。但父母如何回应是关键。研究表明，婴儿在14个月时能够使用多少种身体姿势，与他们的父母在与婴儿进行交流时如何使用身体姿势密切相关。简而言之，儿童世界中重要的成人与他们交谈时积极地使用大量身体姿势，会为早期儿童的语言习得带来明显的益处。这些研究发现的一个令人惊讶之处是，使用身体姿势对沟通和心智发展产生如此多的益处，如此强力的变量发挥作用时却几乎不被人注意到。启示（a）学生会积极地使用教师通过身体姿势传授的知识；（b）当教师在讲课时明确将使用手势作为一种教学策略时，学生能从课堂学到更多东西；（c）当教师用他的手指出需要观察的重要信息时，学生会觉得教师更有学识。当学习包含身体、空间或心理运动等成分时，身体姿势的效应最强。但涉及抽象的主题时，身体姿势一般都不会有效。当身体姿势与需要解释的信息结合起来，它们将是最有效的。知识是教学的障碍吗？教师在其所教内容上如知识深度与学生的学业成就水平几乎是不相关的。因为教学中的专业知识不同于所教内容材料的专业知识。

a.这并不是说，一个人在对所教内容一无所知的情况下能够成为一名合格的教师。

b.在某个主题上具备高水平知识，并不是自然而然就有能力把这个主题教好。事实上，很多时候是恰好相反的。你对一个领域了解越多，就越难从他人的立场去看待这个领域。知识是教学的障碍吗？大量调查研究表明，专家在将新手带入某个领域时通常会遇到困难。例如，帕梅拉·海因兹发现，在一场真实的培训中，要求人们对学会使用手机需要多长时间进行判断时，熟练使用手机的人的判断远不如新手精确。一项任务对于新手有多难，专家对此并不敏感，这种效应被称为“知识的诅咒”。海因兹博士能够证明，当人们掌握了某个技能，就会开始低估该技能的难度。她的被试甚至低估了他们之前学习这项技能时投入的时间。既然我们认识到专家会忘记他们自己学习一项技能的难度，我们就能理解，需要透过学生的眼睛察看学习过程，而不是凭空推断学生应该如学习。专家可能不擅长提示和交流专家拥有组织良好的知识，但却是概括性的，只能被熟悉该领域的人所理解。一旦专家遵循高度结构化和序列化的程序，他们就会成为优秀的交流者，但这在极少的情况下才会发生。他们的专业知识建立在高水平的隐性知识的基础上，很难向其他人传达。从这个意义上讲，隐性意味着缄默，也可能是未知。例如你可以相当熟练地骑自行车，但完全无法向别人解释你是如何做到这一点的。一个对照研究也表明，人们无法对别人解释如何接球。习得的六个原则

1.学习需要时间、努力和动力大类的学习是一个缓慢的过程，持续数月乃至数年，而非朝夕之事。学习不可或缺的要素包括：（a）时间；（b）目标导向；（c）支持性反馈；（d）累次成功的实践；（e）时常复习。诸如“速成专家”、“极速学习”、“快速阅读”以及其他魔法般的学习方法，不过是时兴的骗人把戏，它们都违背了我们已知的、经过验证的人类学习原理。如果学习真的那么简单就好了。习得的六个原则

2.注意力周期很短我们大多数人正常的注意力周期大概是15-20分钟，在这之后就会出现显著的心智游移现象。动机强烈的学习者在这以后或许能再次将其精神活动集中在任务上，但却依然需要放下学习任务，进行短暂的休息，以免导致认知过载效应。习得的六个原则

3.分散式练习比集中式或填鸭式练习更加有效与在单独的一整块时间内进行学习相比，将相同的时间划分成小段，分散在几天或几个星期进行学习往往更加有效。在训练程序性技能时，这种分散练习的效果尤其明显。例如，你要学习开车，一周6次、每次20分钟的学习要比单独一次两小时的学习使你获益更多。从成本收益的角度看，在大部分人类学习的场景中，15-30分钟的时间分段是非常有效的。分散练习效应有时候亦被称为“间隔效应”。习得的六个原则

4.先前知识的效应很强戴维·奥苏伯尔曾说：“如果我必须将全部教育心理学的知识缩减到一条原则，我会说：‘影响学习最重要的因素是学习者已经知道的东西。弄清楚他的已有知识，以此为据展开教学。’”知识习得的一个主要决定因素是大脑已知的东西。在现有知识结构的基础上继续学习比重新学习新材料简单得多。我们现有的知识和理解是新信息的过滤器（有时候正确，有时候错误）——故而先前知识十分重要。那些无法与现有知识产生联系的信息很快就会被遗忘。先前知识对学习有着十分强大的影响力，其效应比其他可能影响学习的变量都要强。先前知识的效应大大超过了智商或者所谓“学习风格”的效应，后两者对学习的影响微乎其微。然而当你的先前知识建立在错误的概念之上时，它就会成为障碍，产生干扰效应。有时候，我们必须舍弃我们学过的东西，正确的、更为扎实的学习才能发生。习得的六个原则习得的六个原则习得的六个原则习得的六个原则

5.你的大脑对多媒体信息输入的反应非常敏锐

我们的大脑就是一台为整合不同来源，特别是不同通道的信息输入而设的精密机器。当文字和图像结合起来时，就会学得很扎实。习得的六个原则6.在学习时，你的大脑必须要保持活跃这条原则很简单，只有大脑对有意义的经验做出有意义的回应时，学习才会变得有效。当大脑积极地对刺激物做出回应时，其记忆功能才会被激活。我们学习的时候，大脑不可能偷懒。它可能在集中注意力，在观察，然后从很多看似“被动的”经验（即表面上没有做出任何显著的回应）中学到很多东西。在很多教学情境中，那些认真观察的人都比那些执行指定任务的人获取到更多的信息。当学习任务不涉及身体或运动技能时，这种观察学习效应尤其明显。记忆的六个原则1.识别很简单，回忆很难“识别”这个词意味着材料是已知的。这需要以与记忆一致的方式给出提示，比如在多项选择测试中，在方框上打钩。而“回忆”意味着生成、重构，或者重建。以识别的方式记起部分或不完整的知识，这是非常简单的。以回忆的方式记起不完整的知识则是极其艰难和迟钝的。因此，在名词识记方面，回忆型考试的得分往往低于识别型考试。事实上，高质量的多项选择考试的技巧之一是设置无法通过简单直接识别进行作答、需要更深层次加工的选项。记忆的六个原则2.开头和结尾的信息最容易被记住人类的大脑是一种线性处理器，你如何记忆事情受到所谓的“序列位置效应”的影响，显然，有些进入大脑的信息比其他信息重要，最先进入大脑的信息最容易被回忆，这被称为“首因效应”。相反，最后进入大脑的信息在学习中更有优势，这被称为“近因效应”。总而言之，当你听一场讲座时，你更容易回忆起开头和结尾的信息，而中间更容易被忘记。记忆的六个原则3.随着时间推移，遗忘的速度有差异只要肯下功夫，无意义的材料也能被记住。无意义的词语串、随机数列都能进入到记忆当中。但死记硬背式的学习的保持率非常低，一天之后只有20%能被记住。死记硬背式习得的结果是在学习结束后不久就出现迅速的遗忘。如果要记住这样的材料，我们必须不时进行复习，或者领悟到明晰的规律——这就是死记硬背与深层记忆的区别。采用不同的记忆技巧有助于提高保持率，从而使工作记忆有更多空间进行深度学习。记忆的六个原则4.记忆是一个高度建构性的过程我们经常觉得记忆就像是一台“重播的录像机”。这个比喻是误导人的。记忆是高度建构的，它需要大脑把不完整的线索和不准确的信息变得有意义。记忆需要在学习的时候注意力高度集中。但在同样的学习经历中，两个人关注的事物可能是不一样的。在时间估算、语气重音、细节说辞、因果顺序，甚至是人物与行为的配对上，记忆可能与目睹的实际情况大相径庭。对事实的诠释受到先前的预期或者是其他合理化策略的影响。回忆必须被视为一个人试图在混乱的事件中找到有意义的规律。因而我们的记忆会出现不同类型的错误，比如过度简化、省略、图式化、扭曲和侵扰。记忆的六个原则我们的回忆报告不时受到刻板印象、偏见和错误的期待等因素的影响而有失公允。无论什么时候，人们对他们所参与之事进行报告时，总会出现很多不同来由的扭曲。我们必须意识到人类的交往互动，尤其是发生在瞬息之间的事情，仅仅凭借你的大脑几乎是无法准确还原出来的。很多研究关注到“错误记忆效应”，即人们在报告中提到没有发生过的事件。在对照研究中，研究者运用很多巧妙的技巧，在被试身上植入了错误的记忆。记忆的六个原则

5.积蓄原则：被遗忘之事依然产生作用假设你在20年前学习过某种外语，但现在似乎已经忘得一干二净了。当然，可能不完全是这样。记忆的六个原则6.你的记忆会受到干扰干扰是指原初学习之前或之后的学习经验导致的记忆的自然缺失。比如，如果你学习了20个西班牙语单词之后，又学习了20个法语单词，当你回忆西班牙语单词时会受到法语单词的干扰。这被称为“倒摄干扰”。类似地，当你因为之前学习了西班牙语单词，而在回忆法语单词时遇到困难，这被称为“前摄干扰”。这些确实是影响记忆的效应，而不仅仅是由于劳累或者认知过载。控制信息过载的五个方面人们不时发现他们处于过载之中。由于大脑要处理太多东西，行动的效率和组织受到威胁。很多人类病态行为和痛苦都牵涉到过载。这个概念很好地解释了为什么人们有时候表现出与他们的意愿和自身利益相反的行为。比如，在挑衅和压力之下，教师可能会打学生，尽管他知道这些肢体动作是违法无效和不恰当的。很多种类型的暴力行为都可以解释为行为者认知过载，无法处理。控制信息过载的五个方面1.从学习者的角度看，学习并不都是愉快的经历总的来看，学习会带来高层次的奖赏和个体满足感。但细想，积极的情绪与两种东西有关：（a）一开始的计划和目标设定；（b）达成计划目标。大部分的学习本身并不令人愉快。我们享受的是拥有技能、展示实力和设想自己能做什么。施展技能获得益处或者想象这个过程都能使我们愉悦。然而，学习是艰苦的。学习的实际过程，学习发生之时，都充满压力和不确定的情绪。控制信息过载的五个方面2.学习对心智资源造成压力学习者是脆弱的。学习者在面临不确定的结果时必须保持镇静。学习者需要动员起来，投入努力和保持警觉，从而准备随时以多种不同方式回应外来的经验。而学习者可能不知道外部世界对他们做出的行为有何反应。他们可能不知道应该关注何种外界刺激，可能不知道如何使他们回应的强度与即时的输入相匹配，或者是当他们高估自身能力时如何后退。简而言之，心智资源陷入了紧张状态，一旦达到了认知过载的临界点，大脑装载新信息的能力就会急剧下降。控制信息过载的五个方面3.对学习者来说，寻找应对策略是最关键的我们都会发展出一些控制过载的方法，比如集中注意力、减缓学习速度、提高练习水平、重读材料，或者是找到一位好老师。我们的应对策略可以划归为两个基本方面：（a）增加我们学习的机会；（b）控制我们的情绪反应。每个学生都有必要去发展多种行之有效的应对之策。控制信息过载的五个方面4.我们能够找到认知过载的源头低水平的先前知识；心智策略运用不足或者运用不恰当的应对策略；不现实的期待（此如，过度自信、好高骛远，或不懂变通）；不规范的指导、不恰当的教学或与学习材料不衔接；不利的学习条件（比如，学习的设备问题、存在干扰因素）；对评价的担忧（比如，不公平的考试、存在竞争、情绪问题）。控制信息过载的五个方面5.我们都会陷入过载当出现诸如上面所列的不利因素时，所有人都会在学习上遇到问题，否则我们的表现都能处于最理想的状态。当我们将要陷入过载时，似乎不会出现任何天然的“警钟”提醒我们。相反，只有过载发生了，我们才会发现。关于人类处理信息的一个常见的谬误是大脑在一时间能学习多种东西。较多证据支持的结论是，人类还没进化到当任务需要意识积极地进行认知加工时能够真正地一心多用。当涉及两种有意的行为，任何程度的心转换都会使你付出很大代价。试图一心多用或者分配注意力都只会加重过载，而非繁忙生活的解决之道。多重储存理论图像记忆这种形式的记忆通常被视为感觉记忆，或瞬时记忆。图像记忆与经由感觉通道输入的经验和感知相关。例如实验表明，视觉系统的大部分数据能被存储大约一秒钟。比如，在一个实验室研究中，你可能被要求去盯着屏幕，图像出现二十分之一秒，你的视觉系统会将它记录下来，然后可能需要超过一秒的时间去“识别”图像，直到它消失在你的大脑里。听觉系统似乎能留下更长时间的感觉印象，可能持续两到三秒。多重储存理论短时记忆或工作记忆尽管研究者采取不同方式去界定短时记忆和工作记忆，这两个术语显然是相关的，并且常常能够互换。就定义来说，短时记忆更多地指我们基本的生理容量，工作记忆则是指在这个容量之内大脑在做什么。从字面寓意来看，这是你的大脑的意识中的工作区域或者“工作台”。但这是一个必须要保持活跃的系统，如果记忆项目从工作台上掉下来，就永久地丢失了。它确实是一个容量有限的工作台，代表着我们学习能力的瓶颈。多重储存理论短时记忆或工作记忆短时记忆系统有两个基本问题。第一，它在同一时间能轻松应付的信息仅限于少量项目。第二，信息会迅速从系统中消失。它能保持多少信息，对其进一步加工？答案是：如果这些项目是不相似的，那么大约能保持四个项目；但如果它们是类似的项目，比如都是数字、字母或简单的单词，则天到能保持八个。多重储存理论信息在系统中停留多长时间？答案是5-20秒。比如，你在电话簿中找到一个电话号码。但在你读号码和打电话的间隔，有人和你讲话。这个互动会破坏大脑的复述，在5秒后你就无法完全正确地背出号码，