腦科學(xué)與青少年學(xué)習(xí)方法的新探索

腦科學(xué)與青少年學(xué)習(xí)方法的新探索朱漢林腦科學(xué)研究對(duì)青少年心理發(fā)展的啟示．*劉巖張帆王益文2人腦概觀與左右腦功能差異問(wèn)題（1）人腦概觀人腦是一個(gè)復(fù)雜的物質(zhì)巨系統(tǒng)。人腦容量約在1200?1500mi之間，體積約600cm3,表面積約有2200cmz,因而形成了眾多的“溝”和“回”（圖1）。人腦重量約在1350—15009之間，大約占體重的1／50—1／40（猿腦重量只占體重約1／500）。整個(gè)人腦可區(qū)分為以下幾個(gè)主要部分：大腦兩半球、小腦兩半球間腦、中腦、腦橋（或橋腦）、延腦（或延髓）。中腦、腦橋和延腦又稱(chēng)為腦干。再往下是脊髓。所謂腦神經(jīng)系統(tǒng)即是指腦的各部分和脊髓組成的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，以及遍布全身的外周神經(jīng)系統(tǒng)。統(tǒng)帥整個(gè)腦神經(jīng)系統(tǒng)的便是在外觀幾乎覆蓋全部人腦的發(fā)達(dá)的大腦兩半球。球。大腦兩半球的主要組成部分是大腦兩半球皮質(zhì)。形態(tài)結(jié)構(gòu)上大腦皮質(zhì)又區(qū)分為額葉、頂葉、顥葉（左右兩側(cè)）和枕葉。大腦皮質(zhì)乃是腦神經(jīng)元（圖2）大量積聚的地方。總厚度只不過(guò)2-5ram的大腦皮質(zhì)所擁有的神經(jīng)元，占大腦兩半球約200億神經(jīng)元的70％，即140億左右。而整個(gè)人腦的神經(jīng)元數(shù)高達(dá)1011（1000億）數(shù)量級(jí)（±10）。此外還有對(duì)神經(jīng)思維的神經(jīng)元起支持和營(yíng)養(yǎng)作用的膠質(zhì)細(xì)胞，其數(shù)目比神經(jīng)元還要大得多，故而腦表面巨大而形成溝回。大腦皮質(zhì)中神經(jīng)元太量積聚卻并非雜亂元章堆積在一起，而是按不同形狀（主要有椎形、梭形和星形三種細(xì)胞，椎形細(xì)胞數(shù)量最大）有序地一般分6層排列。由此已足見(jiàn)腦組織，主要是大腦皮質(zhì)結(jié)構(gòu)的特殊復(fù)雜情況。但更復(fù)雜的還在于人腦中神經(jīng)元和神經(jīng)元之間的聯(lián)系和信息溝通。首先，人腦上千億神經(jīng)元間有著錯(cuò)綜復(fù)雜的神經(jīng)聯(lián)結(jié)，其結(jié)點(diǎn)稱(chēng)為“突觸”。研究表明，平均每一個(gè)神經(jīng)元大約有數(shù)千個(gè)突觸聯(lián)結(jié)，因此人腦的全部突觸數(shù)目約達(dá)1015數(shù)量級(jí)。神經(jīng)元間的信息傳遞即通過(guò)如此巨大數(shù)目的突觸聯(lián)結(jié)來(lái)

胞注神經(jīng)纖維末楷分械游嚴(yán)突學(xué)紅、神經(jīng)殲維圖2神經(jīng)元（箭頭示神經(jīng)沖動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向）實(shí)現(xiàn)人腦結(jié)構(gòu)如此復(fù)雜，其功能潛力也必定巨大。但巨大的人腦潛力，特別是有可能形成人的才能的創(chuàng)造潛力，在實(shí)際生活中卻往往未能得到相應(yīng)發(fā)揮。因此，了解人腦，盡可能熟悉人腦活動(dòng)規(guī)律，對(duì)于人們自覺(jué)并有效地開(kāi)發(fā)自己的創(chuàng)造力將會(huì)大有助益。中樞，它主管人們的視-空知覺(jué)、形象記憶、模式識(shí)別、身體感受、情緒反應(yīng)（．覺(jué)醒或夢(mèng)境），具有不連續(xù)性、彌散性、整體性、操作性和空間依賴(lài)性等特點(diǎn)。而如果將右腦的這些功能特點(diǎn)進(jìn)一步加以概括，則無(wú)外乎三方面，即非言語(yǔ)、形象化和直覺(jué)化思維的神經(jīng)中樞，它主管人們的視-空知覺(jué)、形象記憶、模式識(shí)別、身體感受、情緒反應(yīng)（．覺(jué)醒或夢(mèng)境胞注神經(jīng)纖維末楷分械游嚴(yán)突學(xué)紅、神經(jīng)殲維圖2神經(jīng)元（箭頭示神經(jīng)沖動(dòng)運(yùn)動(dòng)方向）（圖3）。這里我們將看到，右腦功能或右腦意識(shí)的這三大特點(diǎn)正適于人們?cè)趧?chuàng)造性的活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)思維創(chuàng)新?？茖W(xué)與教育、青少年學(xué)習(xí)方法的新探索當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)的研究表明：發(fā)明創(chuàng)造力=知識(shí)量X發(fā)散思維能力?？茖W(xué)家研究表明：左右腦協(xié)調(diào)運(yùn)用，可提高學(xué)習(xí)效率5—10倍。教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生常用右腦，提高他們的形象思維能力，進(jìn)而可提高發(fā)散思維能力?！八街梢怨ビ瘛?，美國(guó)《數(shù)學(xué)雜志》（《MathematicsMagazine）））近些年來(lái)有一個(gè)新的欄目，名為：ProofwithoutWords（沒(méi)有文字的證明），其內(nèi)容在教學(xué)中適當(dāng)運(yùn)用，筆者認(rèn)為可提高學(xué)生對(duì)某些定理的較形象地理解與記憶，從而提高他們的形象思維能力。應(yīng)當(dāng)提及的是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)外數(shù)學(xué)教學(xué)改革中，之所以比較重視“數(shù)形結(jié)合”的教學(xué)方法，就是因?yàn)檫@種方法符合當(dāng)代認(rèn)知科學(xué)的原理，能有效地開(kāi)發(fā)學(xué)生的右腦，提高形象思維能力，進(jìn)而促進(jìn)與抽象思維協(xié)調(diào)發(fā)展，提高數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量。與兒童相比，青少年的心理發(fā)展獨(dú)具特色。一方面，認(rèn)知發(fā)展突飛猛進(jìn)：記憶力不斷提高，辨證思維出現(xiàn)，抽象思維進(jìn)一步完善；另一方面，青少年的情緒情感特點(diǎn)鮮明：極端性和波動(dòng)性、沖動(dòng)性和爆發(fā)性并存。那么，在促進(jìn)青少年心理健康發(fā)展的教育實(shí)踐中，如何有效利用腦科學(xué)研究的成果呢?一、 掌握大腦可塑性原則，積極推動(dòng)智力發(fā)展青春期大腦發(fā)育的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下方面：首先是腦重量和容量的增長(zhǎng)。到青春發(fā)育前期（約12歲），大腦的平均重量和容量已經(jīng)接近成人水平；其次是大腦結(jié)構(gòu)和機(jī)能的變化。到青春發(fā)育前期，大腦皮質(zhì)的溝回組合已經(jīng)完善、分明。再次，神經(jīng)細(xì)胞不斷復(fù)雜和完善。10歲左右枕顳葉皮層的神經(jīng)元基本完成了髓鞘化，11一17歲完成大腦聯(lián)絡(luò)皮層的神經(jīng)髓鞘化，以確保信息傳遞暢通、互不干擾；然而，18—26歲大腦前額葉新皮質(zhì)的神經(jīng)髓鞘化才能夠完成，至i」20—25歲以后，大腦才完全成熟uj。青少年的大腦正處于從不成熟到成熟的過(guò)渡階段，其結(jié)構(gòu)和功能的可塑性非常強(qiáng)。所謂可塑性，是指先天神經(jīng)結(jié)構(gòu)或功能具有一定的學(xué)習(xí)能力，能夠隨環(huán)境而改變。研究發(fā)現(xiàn)大腦的成熟是基因與環(huán)境交互作用的結(jié)果，大腦的結(jié)構(gòu)和功能在經(jīng)過(guò)了關(guān)鍵期以后，甚至在完全發(fā)育成熟后，仍然保持著相當(dāng)程度的可塑性，這種可塑性可以保持終生。由此可見(jiàn)，即使是成人的大腦也有可塑性。這就為教育提供了充分的可能性。因此，在青少年階段強(qiáng)調(diào)并促進(jìn)大腦潛能的開(kāi)發(fā)非常必要。二、 利用大腦活動(dòng)特點(diǎn)，有效促進(jìn)記憶1．記憶的腦機(jī)制記憶過(guò)程開(kāi)始于識(shí)記。識(shí)記是大腦接受來(lái)自各種感官輸入的信息，在大腦皮層上建立暫時(shí)神經(jīng)聯(lián)系并留下跡的過(guò)程。保持是記憶過(guò)程的第二個(gè)環(huán)節(jié)。保持是大腦皮層上驗(yàn)痕跡不斷變化和鞏固的過(guò)程。大腦皮層具有動(dòng)力定型的活動(dòng)特點(diǎn)。當(dāng)外部或內(nèi)部的刺激按照一定的順序重復(fù)多次后，大腦皮層上的興奮和抑制過(guò)程在空間和時(shí)間上的關(guān)系就固定下來(lái)，因而條件反射的出現(xiàn)就會(huì)愈來(lái)愈恒定和精確，即形成了動(dòng)力定型。也就是我們通常所說(shuō)的”習(xí)慣”。習(xí)慣形成后，一些活動(dòng)無(wú)需大腦皮層細(xì)胞過(guò)多的工作就能進(jìn)行，這樣，神經(jīng)細(xì)胞就能以最低的消耗收到最高的工竹-效率。因此，在青少年個(gè)體大腦發(fā)育日趨成熟之際，有意識(shí)地培養(yǎng)他們形成有規(guī)律的學(xué)習(xí)、生活習(xí)慣，對(duì)減少神經(jīng)細(xì)胞的負(fù)擔(dān)，避免大腦過(guò)勞具有積極作用。2．掌握規(guī)律，促進(jìn)記憶已有研究表明，不同類(lèi)型的刺激材料由不同的腦區(qū)加工完成。例如，對(duì)詞語(yǔ)和空間信息的加工就分別具有左右半球的單化效應(yīng)jj。這提示教育者要指導(dǎo)青少年注意用腦的藝術(shù)，特別養(yǎng)成講求效率的好習(xí)慣。個(gè)體在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以采取交替學(xué)習(xí)的方法，將不同性質(zhì)的功課交叉進(jìn)行，讓參與認(rèn)知加工的腦區(qū)輪班工作或休息，充分提高學(xué)習(xí)效率。刺激的多通道輸入也是提高記憶效率的一個(gè)好方法。記憶同一內(nèi)容，如果只有視覺(jué)輸入，可接受20%；只用聽(tīng)覺(jué)可接受15%；視聽(tīng)并用，可接受50%MJ。可見(jiàn)，多種感官共同參與，可明顯提高記憶效率。三、 重視情緒情感教育，激勵(lì)認(rèn)知過(guò)程I， 為大腦發(fā)展提供豐富多彩的環(huán)境刺激情緒是瞬息萬(wàn)變的心理與生理現(xiàn)象，反映了機(jī)體對(duì)不斷變化的環(huán)境所采取的適應(yīng)模式。研究表明，下丘腦、大腦邊緣系統(tǒng)、大腦皮層在情緒中起著不同的作用。對(duì)情緒刺激的認(rèn)識(shí)首先產(chǎn)生在大腦皮層的相應(yīng)區(qū)域，然后大腦皮層將沖動(dòng)傳給下丘腦和邊緣系統(tǒng)，導(dǎo)致植物性神經(jīng)系統(tǒng)的生理反應(yīng)并產(chǎn)生某種情緒行為；與此同時(shí)，在大腦皮層上產(chǎn)生對(duì)自己情緒狀態(tài)的感受。杏仁核在情緒反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。它作為情緒前哨，有能力造成大腦神經(jīng)中樞“短路”，對(duì)腦的整體功能的發(fā)揮有重要影響。所謂神經(jīng)中樞“短路”，就是指大腦對(duì)強(qiáng)烈而沖動(dòng)的突發(fā)性情緒的加工抑制了理性思考，從而產(chǎn)生不計(jì)后果的行為。研究還表明，積極和消極情緒在大腦加工中存在分離，前者在左半球引起更多的腦電活動(dòng)，而后者的激活區(qū)域卻在右半球嘣J。2．情緒在認(rèn)知過(guò)程中的作用情緒在人類(lèi)學(xué)習(xí)中起著不可低估的作用，情緒與認(rèn)知并不是對(duì)立的兩個(gè)過(guò)程，而是兩個(gè)并行的過(guò)程，它們以特殊的方式聯(lián)系在一起，都是腦神經(jīng)整體功能的體現(xiàn)。研究表明，一方面，情緒情感在認(rèn)知過(guò)程中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用。良好的情緒狀態(tài)有利于促進(jìn)學(xué)習(xí)成績(jī)，消極的情緒狀態(tài)則對(duì)學(xué)習(xí)等認(rèn)知活動(dòng)起抑制作用。這是因?yàn)樾那槠届o的時(shí)候比較容易集中注意力，而注意力是記憶的必要條件，學(xué)習(xí)時(shí)注意力集中，大腦中能形成特別優(yōu)勢(shì)的興奮中心，對(duì)事物的印象深刻，就容易記憶。否則，當(dāng)人焦躁不安時(shí)，會(huì)感到坐也不是，站也不是，思想難以集中，在這種情況下，很難達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。另一方面，情緒情感在認(rèn)知過(guò)程中具有信號(hào)功能。情緒、情感的信號(hào)功能是指?jìng)€(gè)體以經(jīng)驗(yàn)方式表達(dá)出自己對(duì)周?chē)挛锏恼J(rèn)知，并對(duì)他人施加一定的影響。人的情緒情感一旦和有關(guān)事物結(jié)合起來(lái)，就會(huì)在頭腦中形成該事物的具有情感色彩的記憶映象。另外，心理學(xué)的研究還給我們提供了這樣一個(gè)公式：信息的總效果=7％的文字+38％的音調(diào)+55％的面部表情一］。由此可見(jiàn)，面部表情在信息的傳達(dá)過(guò)程中作用重大。因此，教育者在對(duì)于重點(diǎn)內(nèi)容的講述中適當(dāng)采用積極的動(dòng)作表情，將有助于豐富學(xué)生情緒記憶的經(jīng)驗(yàn)，強(qiáng)化記憶效果，促進(jìn)認(rèn)知發(fā)展。3．培養(yǎng)積極情緒，激勵(lì)認(rèn)知過(guò)程腦科學(xué)研究強(qiáng)調(diào)大腦神經(jīng)系統(tǒng)和行為系統(tǒng)的整合機(jī)能。Coleman在此基礎(chǔ)上提出了“情感智力”，即識(shí)別和理解自己和他人的情緒狀態(tài)，并利用這些信息來(lái)解決問(wèn)題和調(diào)節(jié)行為的能力。130leman認(rèn)為真正決定一個(gè)人成功與否的關(guān)鍵是情商而不一28一是智商。人類(lèi)的情緒情感過(guò)程是由意識(shí)和無(wú)意識(shí)兩個(gè)側(cè)面組成的。日常生活中，我們常常會(huì)體驗(yàn)到持續(xù)性的無(wú)名煩惱和焦慮，這就是一種無(wú)意識(shí)的情緒狀態(tài)。無(wú)意識(shí)的心境是一種較為持久的情緒狀態(tài)，它會(huì)直接影響司職情緒的大腦相關(guān)組織激素蛋白質(zhì)的分泌，進(jìn)而影響人的學(xué)習(xí)和生活。有研究發(fā)現(xiàn)，快樂(lè)情緒背景F長(zhǎng)時(shí)記憶不但容易形成兩且維持長(zhǎng)久J剛。由此可見(jiàn)，正性情緒能有效激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，激勵(lì)認(rèn)知過(guò)程，促進(jìn)認(rèn)知活動(dòng)順利進(jìn)行。因此，學(xué)校應(yīng)該改變過(guò)去只開(kāi)發(fā)智力而忽視情感的做法，合理引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展積極的情緒情感，培養(yǎng)美好情操，促進(jìn)情感活動(dòng)對(duì)認(rèn)知過(guò)程的激勵(lì)作用以及認(rèn)知過(guò)程對(duì)情感的調(diào)節(jié)作用，以便實(shí)現(xiàn)青少年身心健康發(fā)展。教育者首先要為青少年創(chuàng)建一個(gè)民主的、開(kāi)放的、寬容而溫暖的情感氛圍；其次要幫助青少年掌握相關(guān)的情感知識(shí)，提高認(rèn)識(shí)、控制、疏導(dǎo)、協(xié)調(diào)情緒情感的能力，并指導(dǎo)青少年正確處理情感危機(jī)，管理好自己的情緒。四、為大腦的可塑性發(fā)展創(chuàng)造條件I,為大腦發(fā)展提供豐富多彩的環(huán)境刺激人類(lèi)大腦的潛能無(wú)限，但是人類(lèi)個(gè)體平常只發(fā)揮了大腦功能的極小部分。大腦具有可塑性的科學(xué)事實(shí)已經(jīng)相當(dāng)充分，如何最大限度地開(kāi)發(fā)和利用大腦的潛能呢?大量研究證明，引起大腦可塑性變化的一個(gè)必要條件是環(huán)境中的適宜刺激。毫無(wú)疑問(wèn)，學(xué)校教育將為這一條件的滿足提供最有力的支持。教育者要努力創(chuàng)造有助于學(xué)生大腦潛能全面開(kāi)發(fā)的良好環(huán)境。課堂上基本知識(shí)的傳授無(wú)疑是最重要的，但這僅是大腦潛能開(kāi)發(fā)的?部分；需要通過(guò)其他手段、方法，以形象、生動(dòng)的方式，對(duì)腦的功能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行塑造。在長(zhǎng)期的教育實(shí)踐中，教育者已經(jīng)積累了多種行之有效的方法，如組織知識(shí)競(jìng)賽、多媒體教學(xué)等，但仍需要進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)和系統(tǒng)的總結(jié)探討。2．為大腦發(fā)育提供充足的營(yíng)養(yǎng)給大腦提供必需的營(yíng)養(yǎng)與能量是促進(jìn)大腦發(fā)育的另一個(gè)必要條件。一方面，要及時(shí)提供大腦所需營(yíng)養(yǎng)，特別強(qiáng)調(diào)青少年早餐的重要性。不吃早餐或者吃不好早餐會(huì)使大腦內(nèi)氧化葡萄糖供應(yīng)下降，這是引起中學(xué)生腦__功能衰退的重要原因。中學(xué)生（下轉(zhuǎn)第45頁(yè)）萬(wàn)方數(shù)據(jù)點(diǎn)吸收和消化，可以活躍校園的學(xué)術(shù)氣氛，激活創(chuàng)造靈感，開(kāi)啟創(chuàng)新思維，進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)校各項(xiàng)事業(yè)健康持續(xù)地向前發(fā)展。2．從目前簽署的國(guó)內(nèi)高校校際合作框架協(xié)議情況看，各校都有自己的辦學(xué)特色、學(xué)科優(yōu)勢(shì)和歷史文化傳統(tǒng)。立足于校際合作平臺(tái)，通過(guò)互利互惠的合作形式，各高校之間完全有可能實(shí)現(xiàn)資源共享、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。特別是隨著研究生培養(yǎng)和導(dǎo)師互聘，國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、教育部人文社會(huì)科學(xué)研究基地相互向?qū)Ψ介_(kāi)放，圖書(shū)館館際合作等項(xiàng)目的推進(jìn)實(shí)施，各校都將從資源共享和優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)中獲益，將在友好合作過(guò)程中找到合作的切入點(diǎn)或路徑。因此，需要彼此之間在溝通交流中尋求共同興趣，探討合作領(lǐng)域，理順合作機(jī)制，拓展合作空間，提升合作效益與水平。3．國(guó)內(nèi)各高校之間既是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，更是合作伙伴。特別是在共同面臨經(jīng)濟(jì)全球化的國(guó)際背景和承擔(dān)中國(guó)大學(xué)肩負(fù)的歷史使命的歷史條件下，國(guó)內(nèi)大學(xué)更應(yīng)該強(qiáng)調(diào)合作，突出合作的主題，其中最重要的是校際高效順暢的溝通渠道和溝通方式，關(guān)鍵在于高層