第五章 人类的大脑

活动
儿童脑成熟的关键期
图中显示了某些学习的敏感期
青少年的脑：发育中
青少年的脑是一幅蓝图而不是已经建成的摩天大楼。 美国精神健康研究所的Jay博士已经通过核磁共振的脑扫描 证实，从儿童时期的脑到成人的脑不是一朝一夕形成的，必须 经过在青少年时期不断修剪旧的神经元联结，同时形成新的神 经元联结的过程。 著名教育心理学家皮亚杰（认知理论和信息加工理论创 始者）认为，学生在青少年时期，其短时记忆能力会有一个质 的提高。但他没有从根本上解释这是为什么，直到美国加州大 学一位博士通过核磁共振扫描才证明，青少年时期脑的新的灰 质、白质、树突和突触的形成使得学生能够记得更多、更牢。
大脑对血液需求很大，脑重占体重1/50，血的供应量却占1/5。 脑活动时依赖稳定而丰富的血液供应。 其它组织细胞 内皮细胞构成的毛细血管上有张开的小孔 吸收排放 皮内细胞与内皮细胞连接处有缝隙 脑与脊髓细胞 毛细血管上的内皮细胞的小孔是闭合的 不能吸收排放 内皮细胞间细胞膜互相融合，没有缝隙 内皮细胞外还有神经膠质细胞包围着。使大脑对于物质有了选择 性，这种特殊结构称为“血脑屏障”可以有效防止许多有害物质进 入大脑。 但酒精、毒品等可以通过血脑屏障。
学习在突触产生
• 通过“轴 突—突 触—树突” 的通路， 电信号转 变为化学 信号，再 转变为电 信号。
神经元是如何形成联结的
3.大脑结构之一：三位一体的大脑
根据美国科学家卡尔萨根的研究，人的大脑分为三个部分， 一、新皮质。二、边缘系统。三、爬虫复合体。 人脑最古老部分都在爬虫复合体（由神经解剖学家称为的 嗅觉沟回、层状体和苍白球等三部分组成），人和爬行类、 哺乳类都有，很可能是从几亿年前进化来的。 围绕着爬虫复合体的是边缘系统，之所以这样命名是日为 它毗邻在大脑皮层下，边缘系统是我们同哺乳动物共有的， 也是我们同爬虫类共有的，但不那么完善精细，这大约进 化了一亿多年或五千万年以上。 最后就是覆盖在脑的其余部分上的显然是最新进化的堆积 物——新皮质，同高级动物和灵长目动物一样，人的新皮 质相当大。越发达的哺乳动物其新皮质增长越大，新皮质 进化得最出色的是人（还有海豚、鲸鱼），这大概已有几 千万年的进化史了。
杏仁核：在情绪中具有重要作用
大脑皮质：约占脑重80%以上
表面灰白色、多皱褶，并刻有被称为沟 回的裂纹。最大的裂纹从前向后，将脑分 为两半，左右两个半球通过1个由2.5亿条 神经纤维组成称为胼胝体的厚纤维来相连。 大脑半球由一层很薄但非常紧密的皮层 覆盖。
小脑：大脑尾部的下端，协调并控制多
种身体运动。
右脑支配的学习者可能更加经常：
• • • • • • 更喜欢随机事物 从整体到部分学习得最好 更喜欢整体语言阅读系统 喜欢图画、图像和图表 宁可首先看见或经历主题 要汇集有关事物之间关系的 信息 • 更喜欢自然的、随波逐流的 学习环境 • 更关注外部经验 • 要开放性取向、新导和意外
• 总结对大脑三十多年的研究，左右半脑功能主要 区别在：
第一版中国商业出版社
张云晓一书中的提法： 《0——6岁，敏感期开启孩子一生》 0——2岁半 视觉 听觉 口和手 渴望爱 行走 语言 2——3岁左右 空间 关注细小事物 秩序 模仿 自尊 3——4岁左右 审美 自我意识 执拗 4——5岁左右 情感表达 人际关系 绘画 音乐 5——6岁左右 阅读 书写 数学 喜欢动植物 社会规则与
神经网络的形成 铺路原理：先少后多→先多后少
大脑重量出生时1磅左右，一岁时增至2磅。 重量与体积的增加是由于神经元体积加大， 树突成分增长，轴突的髓鞘以及胶质细胞 增加。幼儿2岁时，突触数量已达成人水平。 3岁时约有1000万亿个突触，这种密集状 态是成人的2倍。 有用的得以强化，无用的得以修剪。 蒙台梭利：在人的一生当中，幼儿期智力 发展最快。这一时间也被称做智力发展的 “敏感期”。在“敏感期”内开发智力， 其效果是事半功倍；而错过“敏感期”则 是事倍功半，甚至会造成永远无法弥补的 过错。
科学研究中发现DNA的结构一样取得突破性的 进展？（ Damasio，1994）
• 作为思维发源地的大脑既要处理微观和 宏观组织水平的数十亿的神经元细胞的 活动，本身也要接受局部和整体对其活 动的影响。
• 思维与大脑并不是只有一个答案，而是 由多种可能性,因此，需要开发能够检测 到人脑结构和功能的多水平的各项技术。 潜在的问题：新的发现可能会掩盖人们 清晰思考的能力。（ Damasio，1994）
▲蒙台梭利提出的儿童敏感期 感官敏感期 0——5岁 语言敏感期 0——6岁 秩序敏感期 0——4岁 动作敏感期 0——6岁 细节敏感期 1.5——4岁 书写敏感期 3.5——4.5岁 阅读敏感期 4.5——5.5岁 社会规范敏感期 2.5——6岁 文化敏感期 6——9岁
• 《蒙台俊利教育法》2009.5
第五章 人类的大脑
主讲：王会霞
关于人脑研究的意义
• 其一，国际会议决议将20世纪90年代确 定为大脑研究的十年； • 其二，将二十世纪七十年代和80年代的 神经生物学研究成果推广到90年代的教 育政策中； • 其三，脑神经成像技术越来越多地应用 到认知作业的研究中。
问题：人们在大脑的研究上能否像在基因
二、大脑发展的关键期（敏感期）
▲大脑的潜力有多大 大脑具有庞大的记忆容量，信息容量比国家图书馆
大得多。科学家对大脑潜能的估计 20世纪初 詹姆斯 大脑已用的占10% 未开发90% 20世纪中 米 德 大脑已用的占6% 未开发94% 20世纪末 奥 托 大脑已用的占4% 未开发96%
为什么？答案：脑的可塑性。 神经细胞不能再生，但可以建立联结，形成神经 网络。
4.大脑结构之二：左右脑
胼胝体是联结左右脑的两束神经纤维中较大的
胼胝体
左脑支配的学习者可能更加经常：
• • • • • • • • • 更喜欢有序的事物 从部分到整体学习得最好 更喜欢语音阅读系统 喜欢词汇、符号与字母 宁可首先阅读主题 要洪相关事实信息 更喜欢详细有顺序地教学 更关注内在经验 要结构性与可预测性
建立“基于脑、适于脑、促进脑的教育”， 根据脑发育与活动规律，根据脑认知功能、情 感功能和自我意识等高级功能的前提下建立适 应儿童认知能力发展特点的教育教学方法和教 学组织策略、教育评价方式方法等，真正奠定 教育的科学基础，做到科学地教与学，努力提 高教与学的质量和效率，已成为世界各发达国 家教育科学研究和改革的重点之一。
（美）沃尔夫《脑的功能——将研究结果应用于课堂实践》
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一、了解认识我们的大脑 二、大脑发展的关键期 三、多元智能与男女差异 四、脑与学习 五、脑科学研究给我们的启示
一、了解认识我们的大脑
1、人类与其它动物脑细胞比较
2.脑细胞的分类与功能
神经细胞
（神经元）
130-1000亿 负责信息处理
▲人的智力发展的关键期
关键期是大脑发育的重要阶段 最早提出关键期理念的是意大利早期教育 专家蒙台梭利。她认为，婴儿生命的最初 三年，是一生智力发展的关键阶段。 婴儿生命的最初三年，是神经细胞形成树 突的关键期。 美国著名 心理学家布鲁姆对近千名儿童从 出生到成年跟踪研究，结果表明：5岁前为 智力发展最为迅速的时期。 如果17岁——100% 1岁——20% 4岁——50% 8岁——80% 13岁——92%
树突 数多个小 轴突 独个粗大 负责信息接收 负责信息胞提供营养与支持，像黏合剂 一样，将神经细胞固定。
胶质细胞 是脑内最 常见的细 胞，它与 神经元的 数量比例 约为10：1
胶质细胞的一般类型
脑细胞 （神经元）
神经元之间的联系
• 神经元之间不是相互接触一起，而是以一种电 化学方式通过一个极细微的空隙相互联系。这 种特殊的联系方式叫突触。 • 一个神经元可以接受多达成千个突触的输入， 这些输入到达神经细胞的部位在树突、胞体和 轴突的分布各不相同，从而产生的作用也复杂 多变，这正是人类脑功能活动多样性的基础。
在青少年脑的发育过程中，不断进行着建构。 顶叶（负责加工视、听、嗅觉信息）、颞叶（负责 加工语言、情绪信息）、小脑（负责协调和思维技 巧）以及海马（负责短时记忆）都随着神经元的过 度生长和修剪得以完善、发展。顶叶的灰质直到人 12岁才完成发育过程，然后才开始修剪，而颞叶到 16岁才完成生长。 大脑神经元不是同时开始髓鞘化的，最后完成 髓鞘化的是脑的前额叶，这个脑区负责抽象思维、 语言和决策。随着前额叶在青少年时期的髓鞘化， 青少年逐步具备了假设、洞察未来，演绎、分析和 逻辑推理的能力。
董奇《脑科学与教育译丛·序》
如果说我们没必须了解脑就可以进行教学， 就如同医生没必须了解身体就可以去治疗病人 一样。过去，人们认为脑是一个难以认识的神 秘“黑箱子”，我们可以观察到进入大脑和从 大脑反映出来的东西，但是对于内部的动作操 作过程我们却一无所知。现在，我们能够通过 研究去揭开这个神秘的“黑箱子”，我们就不 能轻率地忽视对其研究，更不能轻率地断定关 于脑的研究对教学没有任何意义。实际上，我 们对脑的了解越丰富，就越能够更多地应用它 进行教育教学。
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3.大脑结构之一：三位一体的大脑
古脑（爬行脑）——脑干：负责非随意性行为 如心跳、呼吸 旧脑（哺乳脑）——边缘系统：掌管吃喝、繁 殖、情感 新脑（新皮层）——皮质 古皮质：嗅觉性：调节内脏活动，鱼类已有 新皮质：爬行类——哺乳类——人类占96%
三位一体的大脑模型
大脑结构：脑干及边缘系统
脑切面图
脑干：生命中枢、监控呼吸、体温、血
压、消化、脑的觉醒
边缘系统：
丘脑：所有感觉信息（除嗅觉外）首先进
入丘脑，然后传入其它部位进一步加工。 海马：（开关像海马得名）巩固学习和记忆 中起重要作用 进行信息的转化，来自工作记忆的学 习通过电信号传导方式转入长期储存区， 此过程需几天或数月。
青少年时期脑的显著变化图
• 青少年时期，海马会生长出大量的树突和突触，使得短时记 忆功能在这个时期迅速提高。一般短时记忆容量为5-7个单 位，而青少年可以记住7-9个单位，所以他们可以很快地背 下十四行诗，记住数学公式和定理。 • 大多数智力活动需要脑的两个半球共同完成。青少年时期， 胼胝体不断生长出更多的树突和突触，体积越来越大。 • 20世纪90年代，美国Jay博士对145名健康孩子（4-21岁）进 行核磁共振扫描，并每隔两年一次跟踪，证实青少年时期灰 质仍有过度生长的情形出现。 • “用进废退”（法国生物学家拉马克）同样适用于青春期的 青少年。青少年时期形成的神经联结可以受用一生，而不用 的联结就会永远被淘汰。 • 这是一个可以提高脑功能的重要机会，也是一个可以浪费脑 潜能的机会。