大腦學習的原理

摘要：我們都知道學習是由大腦完成的，但大腦在學習過程中有哪些過程？大腦遵循怎樣的內在生理機制？大腦是如何完成學習過程的？作者多年來從生理學、腦神經學、認知心理學、信息加工心理學等多學科領域探索研究大腦學習的本質奧秘，總結提煉出大腦在認知信息時的一般過程。

關鍵詞：認知；大腦；學習機制

引言

同樣的知識為什么有人學得快，有人學得慢？為什么有人學習好，有人學習差？學習究竟是怎么回事？在學習過程中，大腦參與了哪些活動？大腦又是如何完成學習過程的？本文從大腦信息加工過程出發，探索了人類學習的本質過程。

1 什么是學習？

學習的概念有很多解釋，古今中外很多權威專家對學習的概念可謂是仁者見仁智者見智。 從大腦認知的角度來說，學習是大腦獲取外部信息并與大腦內部原有信息加工整合而成新的有意義的信息的過程。盡管這個整合加工過程十分復雜，但是為了方便起見我們可以把這個復雜的過程進行分解，這樣一個相對完整的學習過程包括如下幾個環節：（1）感覺器官獲取外部信息；（2）神經傳遞系統對感官獲取到的信息進行傳遞；（3）內感官對傳遞進來的信息進行過濾，并形成注意；（4）過濾后被注意到的信息形成感覺及瞬間記憶；（5）瞬間記憶的信息經過一定條件的轉化形成工作記憶；（6）工作記憶的信息經過深加工形成長期記憶。

經過以上六個環節使學習得以完成。下面將分別針對這六個進行介紹，需要說明的是大腦內部的運作要比我們的想象復雜得多，我們只是為了讀者了解的方便來簡化敘述的。

2 大腦學習的流程及原理

環節一，感覺器官獲取外部信息

我們學習的任何知識都是以信息的形式存在的，這些信息的載體豐富多樣，可能是書本、錄像、老師的講話、教練的示范動作等等，但是歸結起來這些信息的基本要素可以分為以下幾類：光線、聲音、觸感、味道、氣味。這五類信息分別通過不同的感官來獲得的，這五類感官是：視覺器官（眼睛）、聽覺器官（耳朵）、觸覺器官（遍布全身的觸覺神經）、味覺器官（嘴巴）和嗅覺器官（鼻子）。

我們對周圍世界的感知來自于我們的五官對這個世界特征性信息的感知，形成了我們隊世界的認知和感受，進而形成了我們的體驗，大腦對這些體驗的積累和加工提煉形成了我們的經驗，經驗構成了我們的知識，經驗的表達傳播了我們的知識。

總之，我們的感官獲取外部信息是人類學習的第一個環節。

環節二，神經傳遞系統對感官獲取到的信息進行傳遞

當感官獲取到外部信息后，神經系統開始負責對這些外部信息進行傳遞。科學家們研究發現：這個傳遞通道主要由連接感官和大腦皮層的神經束組成，集中于腦干、腦丘等部位。

其中腦干負責從五官接受信息，并傳遞給丘腦。丘腦負責對信息進行分類，依據信息來源和類型的不同，分別將光線信息傳遞給視覺皮層，將聲音信息傳遞給聽覺皮層，將觸感信息傳遞給觸覺皮層，將味道信息傳遞給味覺皮層，將氣味信息傳遞給嗅覺皮層；此外還將于情緒有關的信息傳遞給杏仁核。

環節三，內感官對傳遞進來的信息進行過濾，并形成注意；

我們常說的五官如視覺器官（眼睛）、聽覺器官（耳朵）、觸覺器官（遍布全身的觸覺神經）、味覺器官（嘴巴）和嗅覺器官（鼻子）等是用來從外部世界獲取信息的，從學術上講被稱作外感官。而大腦內部的視覺皮層、聽覺皮層、觸覺皮層、味覺皮層和嗅覺皮層則被稱作內感官。

內感官和外感官的主要功能區別是：外感官負責從外部世界獲取信息，內感官則主要負責對這些信息進行識別。

在上一個環節中腦丘將外感官獲取到的信息分門別類地傳遞給相應的大腦皮層（也就是相應的內感官）以后，每個內感官開始對這些信息進行識別。這種識別的過程原理是基于大腦內部儲存的原有信息的，大腦首先對原有儲存的同類信息進行檢索，試圖找到與新的信息盡可能相匹配的相關信息，然后與新信息進行比較、并賦予意義（賦予新信息意義，就是用大腦中原有的舊信息解釋新信息的過程），從而完成對新信息的識別，形成瞬間注意，并在大腦中建立了新的神經鏈接（這種神經鏈接在沒有強化和重復的情況下很快就會斷開，產生遺忘）。信息和知識在大腦內部是以神經鏈接的形式存在的。

需要說明的是，在這個環節中，內感官只對一少部分能夠賦予意義的信息獲得注意，大部分沒能夠被賦予意義的信息被過濾掉了。

注意力在這個環節中被充分體現，注意力的強弱直接影響到一個學生的學習效果。

環節四，過濾后被注意到的信息形成感覺及瞬間記憶

在這個環節中，只有少部分的信息被內感官注意到并通過賦予意義的方式保留下來，這些被賦予意義的信息形成了各種感覺和瞬間記憶。

不同類型的信息、不同內容的信息會形成不同的感覺。感覺的內容與程度一方面由個體所獲取的信息之類型與內容所決定，另一方面由個體以往的經驗所積累在其大腦中原有的神經鏈接網絡鎖決定。可以說感覺是這兩者相互作用的結果。這樣我們就能夠理解為什么同樣的情境、同樣的經歷、面對同樣的事情，不同的人會產生不同的感覺，因為不同的人其經驗所積累在大腦中的原有神經鏈接網絡不同。

在這個環節中，信息除了產生感覺以外，還能形成瞬間記憶，但這只是形成了瞬間記憶。理解這種瞬間記憶最好的例子就是動畫片或者電影，動態的電影就是由一幅幅靜態圖畫快速切換而形成的效果。每一幅靜態圖畫在大腦中形成瞬間記憶，在這個瞬間記憶沒有完全消失之前快速閃現下一幅畫，這樣兩幅畫就聯系在一起，按照特定順序閃現的這些畫面就形成動態電影。

環節五，瞬間記憶的信息經過一定條件的轉化形成工作記憶

工作記憶是什么？工作記憶就是大腦的意識激活狀態。在大腦中的信息分為兩種狀態：意識狀態和潛意識狀態，其中意識狀態是活躍的被感知的狀態，潛意識狀態是相對的靜止狀態，盡管其存在著卻沒有被感知到。打個比方來說，工作記憶就是正在工作狀態下電腦中的內存中正在運行或處理的信息，長期記憶就是電腦硬盤中保存后的信息。一個正在運行中程序結束了，其工作記憶也就退出了。

瞬間記憶被提取到工作記憶里需要一定的轉化條件，這些條件包括：個體主觀的有意注意和新信息本身的特質，例如信息的新異性、信息刺激的強度、信息對個體的意義和信息對個體情緒上的影響等因素。

對這些轉化條件的研究和利用對提高學生的學習效果有著重要的意義。

環節六，工作記憶的信息經過深加工形成長期記憶

有效學習的最終結果是長期記憶，長期記憶就是大腦將新形成的信息已神經鏈接及神經網絡的形式存儲在大腦中，供以后應用的時候有效提取。長期記憶的類型包括陳述性記憶（語義、情境等）、程序性記憶（動作技能、習慣流程等）和情感性記憶三種。

長期記憶是一個人能力的基礎，它包含了一個人經驗的總和，它是構成一個人個性和人格的重要要素，也是一個人人生歷程的記錄。

工作記憶的信息轉換為長期記憶，是學習的重要環節，也是決定學習效果的關鍵環節。工作記憶轉化為長期記憶一般需要以下幾種方式：一是不斷重復、強化；二是知識的精加工，即對知識的分類與歸類、知識之間的區別與聯系，特別是新舊知識之間的關聯；三是知識的遷移與應用，這有助于給大腦建立更加豐富的鏈接，便于以后信息的提取。

前面介紹了大腦學習知識的一般過程，需要說明的是大腦在具體實際學習過程中是十分復雜、十分精密的。我們只是為了能夠通俗易懂地說明問題，人為地分解為六個環節，通過這六個環節的介紹，我們了解了大腦學習的奧秘，知道了影響學生學習效果的關鍵因素，找到了改善學習效果的基本途徑和方法。相信這些會對廣大教師、家長和學生對于上提高學生的學習成績會有所幫助。

作者簡介：李靜波（1966-），男，大慶市教師進修學院教科所副所長，副研究員。研究方向：教育教學、家庭教育、學習方法等領域研究。