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提高学习效能的国际前沿脑科学知识大集合
提高学习效能的国际前沿脑科学知识大集合
发布时间:2017-09-23   点击:1221   来源:原创   作者:陈伟

对孩子来说,最主要的任务恐怕就是学习了;如何提高学习效能,是老师、孩子和家长都特别关心的问题。在美国,热衷这个问题的不只是老师、学生和家长,还有各个领域的科学家们。他们进行了大量的实验与研究,试图从科学角度找到提升学习效能的有效方法。学习固然需要努力,然而科学的方法能让学习事半功倍。可惜的是,这些研究成果大都发表在专业刊物上,且术语艰深,并不为广大家长所了解。

去年年末,屡获嘉奖的纽约时报科学版的特约撰稿人Benedict Carey做了一件大好事,他将近年来关于“如何提高学习效能”的科学研究成果集结成了一本书,并且以通俗易懂的语言介绍了这些科学原理以及应用的方法。

一、学习时大脑是如何运作的?

想要优化学习方法,首先必须了解大脑运作的基本原理-它是如何形成记忆的?又是如何检索、提取记忆的?

1、记忆是通过神经细胞之间的连接而形成的

比如,你第一天来到学校,当神经细胞收到某个刺激后,记忆就被创造了,投射出一条活跃的神经元连接,神经元之间连接的部位被称为synapses突触。之后,我们每回忆一次这个记忆,突触都会增厚-即意味着存储在那里的那个记忆变得越来越清晰和牢固。

2、记忆并不都储存在同一个地方

事实上,不同类型的记忆在大脑的不同区域形成和存储。新的意识层面的记忆,比如你刚刚结识的人的名字,将储存在大脑hippocampus海马回区域。有意思的是,那些海马回受损或移除的人仍然能够记得过去,这说明过去的记忆被储存在别处:一个叫做neocortex新“大脑”皮质的部分。这个区域的大脑掌控我们的运动指令和视觉处理。比如,当你思考上学第一天的所见所闻,你的大脑就会“寻找”一个地方来存储你感觉到的信息。如果你记得的是”学校走廊是深绿色的“,那么这部分记忆就会被存储到新皮质的视觉处理部分。

3、大脑是觅食学习者

对于原始人类来说,记住如何以及在哪儿捕猎或寻找庇护所是生存之必需。因此,人类的大脑在进化过程中拥有了能够持续记录有价值的零散信息、并把它们整合在一起的能力。现在大脑还是如此运作,它会在潜意识和意识层面自动收录日常生活中所有的蛛丝马迹,并且加入你对这些记忆的所思所想所感。

以上大脑对学习与记忆的运作原理告诉我们:

(1)一个记忆所关联的不同类型的刺激越多(比如:颜色、气味或质感),它就可能被存储于不同大脑区域的更多的神经元连接之中,这个记忆就会显得更清晰且更容易被提取;

(2)出于觅食的本能,大脑其实是在“持续地构建知识,而不只是在上课/学习的时候进行”。

二、除了study hard,7个科学方法帮助孩子learn smarter

1、睡一个合适的好觉

研究发现,获得充足的睡眠对于大脑形成和整合记忆至关重要。

在一个研究中,参与者被分为两组,每组都被布置一个记忆任务,即向参与者展示一堆以特定次序排列的不同颜色的鸡蛋,然后测试他们对这个排列次序的记忆力。

这两组有一个不同之处,那就是:一组人在测试前睡了一觉,而另一组人则没有。结果,睡过一觉的那组的表现远胜于另一组:他们平均能够记起排列次序的93%,而另一组仅能记起69%。

睡眠不仅重要,针对不同的学习任务,应该何时睡怎么睡也有讲究。假如你明天有一个考试,但还没有复习完,那么到底应该今晚复习到深夜,还是早早睡了、明天再早起复习呢?

在晚上早些时候就入睡的头4个小时对于记住信息非常有帮助。所以,如果你正在背单词,那么最好晚上早点上床睡觉。

不过,如果你需要进行创意发想,那么晚点睡并在晚上学习,是可以的。创意发想需要rapid eye movement (REM) sleep快速眼动睡眠,它通常发生在凌晨时间。所以,晚上学习是合适的,只要你保证在黎明之前能睡上几个小时。

2、不要总在同样的环境氛围或用同样的习惯进行学习

老师通常会建议孩子每天固定一个时间和地点,安静地、避免一切干扰地专注学习。然而这真的是最有效的学习方法吗?

上面的大脑运作原理已经提到,大脑的觅食本能会记录所有环境线索,比如你学习时房间的气味、光线、椅子的软硬,等等。这些东西并不是无用的,它们实际上能够成为提示记忆的有用线索。大脑收录的跟特定记忆相关的线索越多,该记忆越能被快速提取。

科学家做过这样一个实验,他们组织一群人来记背同一组单词,在整个学习过程中伴随着某种音乐的播放。随后,研究员发现,一边播放与学习时相同的音乐一边进行测试时,参与者能够背出的单词量是在测试时播放不同类型音乐或不播放音乐的两倍。

这个实验结果显示,当同样的环境因素再现时,环境因素能够有效帮助人们回忆起学习过的信息,从而增强对学习内容的记忆。与其天天蹲在图书馆学习,或者你可以在户外学习一天、在厨房学习一天,今天喝杯奶茶、明天喝杯咖啡,每天变换不同类型的背景音乐,等等。

这些看上去很琐碎的变化能让你学到的知识与很多不同的线索相关联,进而刺激出更多的神经元连接并被储存在大脑的不同区域,这等于在大脑中大大增加了知识的存档量。

在考试时,你可能无法再现学习时的环境,基于同样的原理,你可以通过变换学习习惯来增加记忆的提示线索。比如,你可以将手写笔记和电脑笔记轮换、用不同颜色的笔来记录,等等。

3、化整为零才能记得持久

你是不是那种总是在考试前临时抱佛脚,一口气把所有内容强记硬背下来的人?这种方法应付考试也许是奏效的,但是你很可能很快就会把这些强背下来的东西给忘光。

事实上,只有分散学习时间,才能保证持久地记住这些信息。

这被科学家称作spacing effect间隔效应。研究显示,短时间内一遍遍重复同样的信息,并不能收获有效的记忆力,因为你的大脑会很容易感到疲劳。如果想要持久地记住信息,实际上分几次复习反而更有效。

举个例子,你在2周内有个测验,你计划总共花9个小时进行复习。与其在考试前一天复习9个小时,分三天,每天复习3个小时,学习效率会更高。

这个学习计划将能够帮助你提高记住所有相关信息的几率,并且无需额外的学习时间-你只是更好地分配了你的时间。

4、交流越多收获越大

当你与别人交流你所学到的知识时,这个过程将帮助你极大地加深对知识的记忆与理解。这是因为当你努力去复述你所学到的知识,储存记忆的神经元之间的连接被增强了,这使得之后再度回忆起该知识变得更容易和更迅速。

不过,如果你没有合适的交流讨论对象,可以用另外一种方式去实现。即在你学习某项知识之前,先去发现一些关于这个课题的相关问题,并试着给出答案,答案的对错无关紧要。 

美国加州大学的心理学家做过这样一个实验,他们让学生试着去回答与接下来的几周将学到的课程有关的一系列问题。然后,在期末考试时,他们惊讶地发现,在学习前曾经回答过的问题的得分率比其他问题高出10%。

5、适度中断反而能让学习更高效

很多人认为,治疗拖延症最好的方法是,一旦开始一项任务就不能中断,直到完成它为止。

然而,研究发现,如果要完成一项需要持续很长时间的学习任务,适度地中断,学习效果反而更佳。

科学家曾经做过这样一项研究,他们给参与者布置了一堆琐碎的任务,比如填字游戏,等等。参与者在完成这些任务的过程中,研究员不时地故意去打断一下他们的进度。

之后,研究员要求这些参与者描述出所有他们被布置的任务的进行情况,然后发现他们记得最清楚的任务正是他们曾被打断的那些。

所以,如果在学习过程中,适度地中断一下,休息一会儿或去做点儿别的事,不仅会让你的记忆力更强,还能激发自由的思考,消化我们所学到的东西,发展出新的idea。

更甚者,当你在学习过程中遇到难点障碍,此时休息一会儿、或转换到其他比较容易的任务,反而能够帮助你自固化的思维和视角中跳脱出来,从新的视角思考这个问题。你的大脑可能很快就能浮现出问题的解决方案,当你不在思考它们的时候,大脑依然在运作,你的灵感反而会涌现,这种现象被称之为“mental incubation心理酝酿”。

6、聚焦式重复训练不是最佳途径

如果你去上网球课,你的教练很可能会强调一个动作重复练习的重要性,比如一遍又一遍地练习一个反手击球。

然而研究显示,不同内容的广泛练习比聚焦在一个练习内容上对学习效果的促进更大。

看看实验,研究员把孩子们分为2组,训练他们在蒙住眼睛的时候如何投掷豆袋。第一组只训练投掷三步之遥的一个目标;另一组则有两个训练目标,分别距离2步和4步。

6次训练之后,孩子们全部参与测试,要求投向三步距离的一个单一目标。

出乎意料的是,第二组的表现更好,即便他们从没有练习过距离3步的目标。为什么?因为在训练过程中的变化性导致他们发展出更通用的“豆袋投掷”技能,这适用于任何距离的目标。

在训练中加入多样性的优势在于,能够让人为不可预期的情况做好准备,另外,多样性训练要求投入更多思考和努力,能够大大提升训练的效果。

如何在学校课业上运用这个原理?比如学习几何,与其反复背诵勾股定理和重点考试题目,不如拓展思维,努力去尝试与这个定理有关的各种类型的题目,以增强你对这个定理的普遍应用能力。

7、学霸的终极武器:“直观”能力

一个优秀的篮球运动员如何能够迅速地做出正确判断-如何去击打飞速而来的球?在这一瞬间有如此多的信息需要大脑处理:这个球有多高?它运转的速度有多快?它在旋转吗?这种近乎直觉的判断能力背后的秘密被称为perceptual learning知觉学习。

知觉学习,是指发展“perceptual intuition直观”,这是一种“快速判断”的能力-它能够帮助我们对环境做出迅速判断,从繁杂的信息中分离出最重要的信息,而忽略其他不重要的信息。

可以说,是否拥有“直观”能力是菜鸟与高手的分水岭。我们不是与生俱来就拥有这项能力,经历了足够的训练之后才能具备。

比如:一个新手机长往往会被飞机驾驶室里大量的拨键声和仪器反应所淹没。而有经验的机长,则已经变成拥有直观能力的专家,他的注意力能够完全不受杂乱信息的干扰、迅速识别出仪器要告诉他的信息。这是因为通过长期的经验与训练,他已经对驾驶室的设备了如指掌,什么是重要的,什么是应该去注意的,已经变成他的直觉反应。

我们也可以在学习中通过刻意练习来塑建直观能力,一旦拥有这种能力,我们对知识的记忆能力和反应能力-整体的学习效能-都将上升到一个极高的水平。

要做到这个,我们可以使用 perceptual learning modules(PLMs)知觉学习模块-即利用图片或短视频等刺激材料,来培养学生对某种知识做出最快速的反应。

比如,医学院的老师给学生出示不同皮肤疹状的图片(这些在非专家的眼里很难一眼区分),然后要求他们迅速地判断图片中是哪一种皮肤疹病。经过长期的此类训练,学生们一看到症状图片就能迅速“感觉到”正确答案,从而成长为拥有直觉判断病症能力的专家。

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