学习活动的特点及对教育的启示——基于脑科学的教与学 (3)

1、学习活动的特点及对教育的启示基于脑科学的学与教北京师范大学教育学部曾琦教授高效课堂教无定法，重在得法以学定教Page 2众说纷纭话“学习”学习就是脑力劳动学习是立竿见影的学习是学习者被动地接受学习应当匀速前进学习需要统一步调、齐头并进学习使人进步学习成效取决于学习者个人学习活动的特点：综合性动态性创建性系统性节律性多样性社会性学习活动的特点1. 综合性学习不只是单纯的智力活动，而是综合的心理活动。不仅涉及认知加工过程，还有情绪体验、意志努力等非认知过程的参与。（木偶人机器人真实、丰满的人）不只需要大脑左半球，也需要大脑右半球。不只需要高级脑区大脑皮层参与，还需要边缘系统、小脑等神经区域的协同参

2、与拓展1：脑的结构和功能脑的结构和功能：既相对独立，又整体发挥作用斯佩里(L. G. Sperry)对“裂脑人”的研究，发现了大脑左、右半球的功能差异随着先进的脑成像技术的发展，最近的研究发现，大脑皮层不同脑区的功能并不是截然分开的，多数学习都是大脑左右半球共同参与的（例如，正电子发射断层扫描技术PET证实，人在解决问题时，并非只有左侧的额叶激活，脑的其他区域也参与了学习）活动：右脑or 左脑？左脑的功能：语言、概念、数字、分析、逻辑推理等右脑的功能：音乐、绘画、空间几何、想像、综合等这是一个关于你经常用右脑还是左脑的测试，如果你有兴趣，请你一直看这幅图。你看到了什么？顺时针旋转 ？人；逆时针

3、旋转 ？人。耶鲁大学耗时5年的研究成果：如果你看见这个舞女是顺时针旋转，说明你常用的是右脑；如果是逆时针旋转，说明你常用的是左脑。大多数人通常看到这个舞女是逆时针旋转，你也可以强迫自己认为她是顺时针旋转，试试看你可不可以？据说，14%的美国人可以两个方向都能看见。对教育的启示：重视培养直觉思维大脑是一个统一的整体，教育者不应该鼓励学习者认为自己“左脑发达”或“右脑发达”的想法，而应该帮助学习者全面锻炼各种能力。直觉思维与分析思维都值得重视，二者是互补关系。有时通过直觉思维可以找到解决问题的答案，通过分析思维却无法找到，或者会很慢。比较好的流程是，通过直觉思维找到答案，再通过分析思维进行验证。特

4、别是在面对陌生情境、需要快速判断的时候下，良好的直觉思维具有突出的价值。重视培养直觉思维很可能某些情境需要猜测，而且猜测可以在合理的程度上促进直觉思维的发展。我们应该教给学习者：什么时候如果不去猜测的话成本过高，什么时候猜测本身的代价会太高。我们后者比前者做得好。学校的教学和学生测试非常重视清晰的系统陈述和学生语言或数字形式重现的能力。由于缺乏研究，我们尚不清楚着重强调这些方面是否会妨碍将来直觉理解的健全发展。Page 11重视培养直觉思维当学习者看到出错的后果很严重，成功的几率很渺茫时，他们就会抱住分析程序不放，尽管这种方式不一定合适。所以，过分强调结果、不重视过程，以及不能宽容错误的学校奖

5、惩体系很可能会抑制学生直觉思维的倾向。直觉的方式通常会产生错误的答案，这就需要一位敏感的教师将直觉的错误有趣的跳跃同愚蠢的或无知的错误区别开来，同时要求教师能适时地运用直觉思维的学生予以赞同或加以纠正。重视培养直觉思维一个直觉敏感的人或许天生就有些特别，但是他的直觉的可靠性是以坚实的学科知识为基础的，即直觉凭借对学科知识的熟悉起作用。对结构的理解可以提高学生直觉处理问题的效率。通过培养学生的自信心和勇气来培养学生的直觉思维还是十分可能的。因为努力运用直觉思维解决问题的过程中要具有甘愿犯真正错误的精神。那些没有安全感，缺乏自信的人也许就不愿冒这样的风险。Page 13拓展2：脑的学习，生存第一麦

6、克林（ MacLean,1978）的“三位一体”脑结构模型：脑干（爬行动物脑）、边缘脑（哺乳动物脑）和新皮层。Page 14拓展2：脑的学习，生存第一麦克林（ MacLean,1978）的“三位一体”脑结构模型：脑干（爬行动物脑）、边缘脑（哺乳动物脑）和新皮层。新皮层（主要是大脑皮层）又称智能脑，负责高级思维功能。边缘脑又称情感脑，处理人的情感，并总是寻求动态的平衡，只有达到了这种状态，它才会允许外部信息进入高层次的脑区，进行逻辑推理。它与大脑中处理记忆存储的部分连接得很紧，是学习活动的兴奋和抑制中心，起催化和抑制剂作用。非智力因素的主要成分，如需要、兴趣、动机、情绪、情感等与情感脑密不可分。

7、离开了情感脑参与的学习活动，会变得枯燥乏味，效率低下，容易疲劳，记忆不牢。脑干与爬行动物的脑十分相似，不是一个思维脑，却执行生存功能，所有信息在进入执行高级思维功能的脑区之前，都必须经过脑干。Page 15拓展2：情绪优先理性与情感对大脑的控制存在明显的倾斜：情绪越强烈，情感大脑的主宰越是蛮横，理性越是无能为力。大脑在应激、威胁和习得无助等消极情绪影响下会出现“大脑功能降低”：感知范围缩小，难以提取已知的信息，辨别环境中细节与线索的能力急剧下降，高层次思维基本停止。（ Yerkes-Dodson Law ）Page 16避免学习动机过强的负面影响Yerkes-Dodson Law：动机水平与学

8、习效率的关系效率水平低动机高一般任务困难任务容易任务对教育的启示：重视创建安全的学习环境和氛围学生必须在感到身体安全和情绪安定的情况下，才能将注意集中在认知学习方面。与学习材料和内容建立情绪联系是建构学习意义的首要途径。Page 18拓展3：充分开发小脑的潜能大脑（有人泛称大脑皮层）是人所具有的智能中心。研究发现，大脑是用映像、概念或观念之类的东西进行认识、思考的中枢，其最大特点是具有智能性和创造性。小脑是本能脑，是用身体进行记忆的中枢，其最大特点是具有适应性。学习时“由生到熟”再到“熟能生巧”，是由大脑功能向小脑功能的过渡。Page 19拓展3：充分开发小脑的潜能小脑通过大脑小脑连接回路与大

9、脑皮层联系在一起。小脑具有精细计算能力，能够促进脑的各项能力，无论是运动能力还是心理能力（如思维能力）。大脑与小脑的发育是相互关联的。如果一侧大脑受损，对侧小脑就无法长到正常大小；如果一侧小脑受损，对侧大脑也将小于正常大小。地球上的星星片段: 数学抽考地球上的星星片段:伊翔课堂阅读Page 26学习障碍儿童的成因近年来的科学研究显示，学习障碍可能是由于小脑发展迟缓造成的，小脑功能若无法有效发挥，将导致各类的学习障碍。由于小脑是学习过程中重要的讯息处理中心，能将我们的能力“自动化”。有了自动化功能，日常生活中的许多技能，一旦学会后，我们不假思索就可以直接做出来。如果小脑无法有效自动化运作，每做一

10、件事都要重新学习，那就很可能让阅读书写、动作协调、人际关系等这些一般人都轻易可学会的基本技能变成困扰，甚至变成灾难与恶梦，不论怎样奋斗挣扎，却总是陷在一筹莫展的困境。对教育的启示：运动对认知有益放弃“四肢发达头脑简单”的错误观念，“心灵”则“手巧”，反之，“手巧”也能促进“心灵”在活动中学习是适于脑的学习方式，运动可以促进脑部的血液和氧气流通，改善认知功能；还可以刺激脑内啡与去甲肾上腺素分泌，降低压力、改善情绪；还可以促进神经细胞生长，加强突触功能，使大脑更聪明。【荷】辛赫（Amika Singh）的研究团队（2012）发现“强力的证据”证明，儿童运动愈多，学业愈好。对成人的研究证明越不爱运动

11、的个体认知能力也较差。Page 282.动态性学习过程是波动的，不匀速、会反复、有停顿练习曲线对教育的启示：个人的学习过程是波动的，教师要忍得（容忍波动反复，宽容错误）、等得（高原期）、舍得（为了后快宁可先慢）从群体角度而言，学习是互动过程，就课堂学习而言，学习是师生、生生相互影响的过程，要从有设计的课堂发展到有生成的课堂。3. 创建性脑的学习是一个主动寻找与创建意义的过程意义并不是内容本身所固有的，而是学生将之与过去的学习和经验联系在一起的结果。在课堂情境中，当学习材料可以被理解并对个体有意义时，学习者才更有可能持久地储存这些信息。对个人有意义是指学习的内容与学习者有关。学习的意义是非常个性

12、化的。大脑创建意义的过程，可能是有意识的，也可能是无意识的（外显学习与内隐学习）。对教育的启示学生是一张白纸吗？（内隐学习、个性化意义，对教学的启示）课堂上，比安静更重要的是什么？“认真听讲”“认真思考”（接受、服从，判断、质疑）学习可以引导，但是无法替代（ 主动创建的启示）言传身教一致（班杜拉的实验）Page 32班杜拉的经典实验：滚木球被试：小学三、四、五年级学生 第一阶段：都做滚木球游戏，得到兑换券作为奖励第二阶段：被试分为四组 1组：与一个自私自利的榜样一起玩2组：与一个好心肠的榜样一起玩3组：与一个言行不一的榜样（助人的）一起玩4组：也与一个言行不一的榜样（自私的）一起玩启示 ：劝说

13、只能影响儿童的口头行为，对实际行为无影响； （眼见为实，耳听为虚）榜样的行为示范对儿童的外部行为有非常显著的影响。（言传身教）4. 系统性学习就是建立神经网络的过程。学习不会增加神经元的数量，但是，可以改变神经元的大小，使其突触更加茂盛，形成更复杂的神经网络。简单网状构造复杂网状构造4. 系统性知识之间是普遍联系的，新旧知识之间、不同学科知识之间、课内知识与课外知识之间是相互联系的。学习是会迁移的，有正迁移也有负迁移，有特殊迁移也有广泛的非特殊迁移。对教育的启示：注重知识的系统性，关注结构孤立的知识是死板的惰性知识，系统的知识是灵活的，才可以举一反三、触类旁通 Page 37补充资料：惰性知识

14、、惰性知识是学生已经习得但是在实际中不能正确提取和用于解决实际问题的知识。知其然，但不知其所以然！、惰性知识的成因知识没有网络化（建立普遍联系）知识没有程序化（重视变式练习）知识没有条件化（明确适用的条件，正例与反例）38知识的网络化例1：北美五大湖是世界上最大的淡水湖群，位于美国和加拿大交界处，世界上最大的瀑布尼亚加拉瀑布就位于五大湖区域。大家还记得北美五大湖的名称吗？如何在最短的时间内记住这五大湖的英文名称？39 Huron（休伦湖） Ontario（安大略湖） Michigan（密执安湖） Erie（伊利湖） Superior（苏必利尔湖）想好了吗？可以想象为湖面浮着几幢房子HOMES。

15、因为北美五大湖包括Huron（休伦湖）/Ontario（安大略湖）/Michigan（密执安湖）/Erie（伊利湖）/Superior（苏必利尔湖）/，取其第一个字母即可组合为HOMES。 40 生物体在新陈代谢的过程中，从外界环境摄取营养物质，合成自身的组成物质、贮存能量；同时，生物体分解自身组成物质、释放能量，将代谢终产物排出体外、散失能量。其中，“合成自身的组成物质、贮存能量”，属于同化作用，谓之“新”；“分解自身组成物质、释放能量”，属于异化作用，谓之“陈”。生物体就是在新陈代谢的过程中，不断进行着物质代谢和能量代谢。对于这个过程，老师在教学中可以使用下面这个概念图来讲解概念之间的关系

16、。4142新陈代谢同化作用原生质的合成能量的贮存异化作用能量的释放原生质的分解能量代谢物质代谢结构学习结构，简言之，就是要学习事物是如何关联的。任何学科的内核是其结构，而不是具体的技术细节。尽管结构的本质是简单的，但其存在形态却可以是复杂的。迁移这一经典问题的核心，是结构的教授与学习，而不是单纯的对事实和技巧的掌握。迁移分为两种：一种是将学到的知识运用到与我们以前学着去完成的工作高度相似的工作中，这种现象叫做“训练的具体迁移”；第二种迁移方式，即理论的迁移，学习者学习的概念越基本，这种概念的应用范围就越广泛。拓展1：认知学派关于迁移的概括化理论（generalization theory） 水

17、中打靶实验（Judd 1908 ）对原理了解概括得越好，对新情境中学习的迁移越好44关于教授学科基本结构的看法第一，懂得基本原理有利于理解整个学科。不仅物理学和数学如此，对于社会学科和文学学习也同样适用。第二，与人类记忆有关。细节的东西，除非放进结构良好的模式当中，否则很快就会被忘记。高明的理论不仅是我们现在理解某个现象的工具，而且也是明天用以回忆那个现象的工具。关于教授学科基本结构的看法第三，对基本原理和思想的理解，是我们实现“训练的迁移”的主要途径。把某个事件作为普遍事件的特例去理解和理解一个更基本的原理或结构的意义一样就是不仅学习具体的事件，还要去学习一个模式，这个模式会帮助你理解你可能

18、碰见的诸如此类的事件。第四，在教学中强调结构和基本原理，可以缩小“高级”知识和“基础”知识之间的差距5. 节律性学习时有心理能量的投入，人的心理能量水平不是一层不变。人不仅有生理的节律，也有心理的节律。比如注意水平、记忆水平受众多因素的影响形成特定的波动周期。大脑有自己的运行节律，如果人类的学习活动符合这个节律，就会事半功倍；反之，可能事倍功半甚至毫无效果。大脑的节律可以体现在一生之中（敏感期）、一天之中（睡眠与清醒，不同时段的加工能力）、一节课之中（双峰曲线）。对教育的启示：几个重要时间为什么一节课不是15-30分钟，高效期以外的时间有价值么？停工时间也有重要的认知价值。学习内容越复杂，需要

19、的停工时间越长。“停工”时间是学习者进行内部加工和意义创造的重要机会（安置与沉淀）。Page 48对教育的启示：几个重要时间脑的神经联结在形成之后需要时间进行巩固和安置，大脑需要“安置时间”。安置时间的长短与学习材料的新颖性、复杂性成正比，与学习者背景知识的多寡成反比。大脑在短时间内根本无法组织、整理和存储太多的新材料，在学习了新材料后，必须有休息时间来沉淀。我们给学生少量信息、足够的加工时间以及从任务中脱离的休息时间（沉淀时间），这就使得神经元能够更牢固地联结在一起，从而形成长时记忆。回顾时间回顾时间：为了对抗遗忘，大脑需要重复学习。回顾就是给学生机会和时间，对所学内容进行练习与心智加工，赋

20、予学习新的意义。根据遗忘曲线，巴洛格（Balogh）对回顾时间提出了一个“20-2-20”原则Page 50等待时间等待时间是指教师提出问题，要求第一个同学作答之前的一段沉默时间，或者同学被叫到暂时没有回答出来前，教师给学生思考的时间。罗（Mary Rowe）等人的研究：高中教师的平均等待时间1秒多，小学教师为3秒。对于提取慢的同学，等待这点时间是不够的。如果等待时间延长到5秒及以上，就会发生：学生回答得长度和质量增加学习慢的同学更多的参与学生使用更多的证据支持推断学生更多的高级思维反应Page 516. 多样性个体差异与因材施教学习有共同的规律，但每个学习者都有自己的学习风格；尺有短寸有长，扬长促短 雷诺等人（