脑科学与教学

• 周晓明和M. Mer zenich 对幼年时大脑皮层 听觉功能受损的成年大鼠经过两个月左右的知 觉训练后, 再测定这些大鼠大脑听觉皮层神 经元对连续声刺激的追踪能力。结果发现, 由于早期噪声暴露引起的听觉皮层对连续声 刺激追踪能力和反应同步性的损伤已完全修 复, 一些特性甚至要优于正常动物.
大脑学习的基础
• 某些情况下，情绪刺激导致激素释放， 刺激杏仁核向脑区发出加强信号，从而 提高记忆。
• 应避免使学生害怕化学实验，给学生提 供安全的坏境 • 让学生进量从激动情绪中解脱出来，如 果奇怪的化学现象
工作记忆决定处理和储存的标准
有意义和有价值的信息能被储存
中等到高 非常高
• •
有 是 意 否 义 非常低 吗 否
4.学习与提取
• 智力：学习的速率 • 学习快、提取快的称为天才。学习快提 取慢的称为表现不足者
• 学习速度：从感觉输入到感觉登记进行 工作记忆。提取速度是从长时记忆到工 作记忆。
影响提取的因素
• • • • 适宜的线索 提取者的心情 提取上下文 存储系统
教师对学生提问
• 给以足够的时间让学生将信息提取到工 作记忆
决定注意的两个因素：
• 感觉输入 • 大脑中的化学物质在某一刻的味道
注意路径：
• 视觉系统并不是一条单行道，而是信息 双向传输，来回从眼睛传到丘脑，再到 视觉皮层。 • 恰当的信息不仅仅能激发很多新的神经 元，还要抑制其他不重要的信息。
注意的化学物质
• 注意的活力源泉是脑内的化学物质，这 些物质与学生在学校注意的事物有很大 关系。 • 去甲肾上腺素是参与注意最多的化学物 质。 • 当紧张或恐惧时，大脑的化学物质有可 的松，抗利尿激素，内马太。
关键期：是指儿童发展的几个重要时期， 在此期间，脑对某些特定类型的信息输 入，以形成或巩固长期保持的结构。
• Wiesel 等发现, 具有先天性白内障 的儿童在3- 5 岁时将白内障去除, 无法恢复视觉, 而成年人患有白内障 通过手术可恢复视觉。在生命早期阶 段存在一个视觉的关键期。在关键期 内, 那些出生时就已存在的神经元连 接会由于视觉经验剥夺而发生改变或 消失。 • 在10岁以前没有听到词句，将无法学 习语言。
• 学习是神经元的一个关键功能，需要成 组神经元来完成，而不是单个细胞完成 。 • 神经元是有细胞体、树突和轴突构成 • 在神经元水平，信息从细胞体向下通过 轴突传到突触。
突触的连接可塑性
• 在发展早期，突触产生性过剩，然后消 失。如雕塑艺术。 • 添加新的突触，这步涵盖人的一生。
经验决定哪些突触应脱落，哪些 应保留，这就形成了连接图。
教学中的知识必须与学生的经验有联系。 当学生学习新的信息时，要在脑中寻找 一个适当的网络来帮助他们产生这个信 息的意义。
3.情感与注意
• 情感推动注意，注意推动学习。
(三）增强学习的方式
1.学习的三个层次 • 具体经验 • 表征学习和符号学习 • 抽象学习
2.学习策略
（1）用图片思考
一张图片相当于10000个字的价值
（1）工作记忆
• 工作记忆容量 一实验研究发现，工作记忆的容量为7+ 2 ，中国的五言七律正好在此范围。 为了方便学生记忆，我们常常编制化学口 诀，如钾钠铵盐都可溶，硝酸盐遇水无 影踪。等
工作记忆有时间限制：Peter（ 1979）研究发现，青春期前为510分钟，青春期和成人的时间为 10-20分钟。也就是说，正常人 可以在工作记忆中进行10-20分 钟的有意加工，注意力下降，要 保持注意，必须进行变化。
精确复述的策略 ：通过书写增强化学的理解
• 。 根据资料，写出卢瑟福发现原子结构的过 程。
• 首因-近因效应 在记忆情境中，我们对最先出现的刺激记忆 效果最好，其次是最后出现的刺激。对在 中间出现的刺激效果最差。 对教师来说，先教新材料，练习安排在中间， 最后总结。
学习金字塔是20世纪60年代缅因州的 贝瑟尔( Bethel)国家培训实验室
• 比如说：在10岁前学一门外语或乐器会 比任何年龄阶段容易的多。
将大脑处于丰富的环境
阅读和语言 挑战性任务 创设多种情境 动手动脑
• 说明关键期进行教育的确重要, 但大脑具有 “可逆性”,一些后 期的训练也可以使大脑得到修复 .
疑惑观点：必须教学生怎么思维
• 这种观点认为，人天生没有思维能力， 而必须通过教授。 其实，脑具有一个巨大的神经网络系统， 人脑的设计完全是用来思考的，如果我 们要教它思考，就贬低了它自身的结构 和功能。
• 我们永远不会忘记一张脸
(2）加强宏观-微观-符号之间的联 系
• 将纯的铝片分别投入具有相同H+溶度的 稀盐酸和稀硫酸中，结果发现，铝和稀 HCl反应有较多气泡，而与稀硫酸反应却 很慢。为何？
（3）让学生参与现实问题的解决
• 牢固的神经连接是通过实际的经验建立 起来。 • 如寻找最佳的食品包装材料，让学生组 成研究小组 • 经营决策：让学生扮演不同角色，如厂 长、技术人员等。
三、脑科学的一些应用
（一）记忆与教学
1、记忆是如何形成的？ 神经元A接受刺激，引起神经元B活动，如 果A很快再次放电，A与B之间就会建立 联系，之后神经元A只有微弱地放电就会 引起神经元B的活动。 A与B的放电又会 激活C和D，如果这些活动重复出现，四 个细胞就形成网络，将来会同时放电， 就形成记忆。
过去的经验是个过滤器
• 过去的经验帮助我们注意有意义的事情 ，抛弃没有意义的事情
联系产生意义
将新概念和已知概念相联系或比较，将不 熟悉的信息与熟悉的信息挂靠。 讲化学平衡，先联系溶解平衡
（2）长时记忆储存： • 工作记忆的内容进行长时存储中，以 便将来回忆。海马将信息编码，这个 过程需要一段时间，通常在熟睡时候 发生。 • 24小时是确定信息是否被储存在长时 记忆的合理期限。（要突击检查）
利用药物可提高神经元形成和回 忆记忆痕迹。
• 记忆不会完整地被保存，而是分不同部 分来存储，存储区分布在大脑的不同部 位。比如镁带在空气中燃烧的颜色、操 作等都储存在脑的不同部位。
2.记忆的类型
• 瞬时记忆（丘脑的感觉加工区，潜意识 、剪贴板) • 工作记忆（第二个瞬时记忆，有意识， 负责加工信息） • 长时记忆
• 不同的人即使学习相同的化学知识都会 有不同的理解。
• 我们大脑常常创造一些并没有出现过的 信息或经历，而我们却信以为真。 • 年龄越小，虚构情节越不一致。
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(二）注意与教学 1.注意的选择性 有无不专心的学生？
学生的脑总是专注于某些事情 ，只是没有专注于我们认为有 意义的事情。 感觉登记（大脑网状激活系统 ），可以过滤刺激，排除琐细 信息，聚焦相关刺激。注意具 有选择性。
脑科学与化学教学
• 重庆师大:许应华
一、脑科学在教育学应用的 意义
1、学习与教学的含义：学习被视
为建立神经网络的过程, 而教育 则是控制或增加刺激、激发学习 愿望的过程.
意义
• 使得教育充满科学事据 • 指导教学过程, 最终达到提高学习 与教学效率的目的。
二、当前的教育的几个 误区、疑惑
• 疑惑：婴儿时期是人一生发 展的最佳时期,如不训练则会 错过发展的关键期
人们都会参与那些他们曾经取得成功的活 动，回避有失败经历的活动
应对自我概念
• 必须使学生相信，参与新学习中将会获 得成功。 • 每学必有所得，每考必有所喜。
3.学习与保持
学习不同于保持，我们可能学习 某些东西几分钟，接着就永远忘 记了。
• 重复你所听到的；反复听和说同样的事 情，你所学的东西就会完全进入你的记 忆中。 一引自Dialexeis
• 我们能够帮助学生组织有关内容，以助 于进行更复杂的学习。比如让学生接触 需要他们进行批判思维的环境，引导学 生挖掘自身的能力。
错误观点:人出生时大脑就是白板
• 脑的结构经历了”优胜劣汰,适者生存’的 进化过程. • 新生儿的脑结构中就已经存储了大量的 关于信息加工策略的有用知识.并天生具 有关于周围世界的知识.
认知信念系统
• 长时储存区域的所有内容构成我们对周 围世界的看法（认知图式、认知结构）
自我概念
• 自我概念是我们看待自我的方式，与个 人的经历很大关系。
接受或拒绝学习
• 感觉登记系统和工作记忆以已有的经验 为指导。如果过去面对类似的 信息是成 功的，这些信息能顺利进入工作记忆。 否则，感觉登记就会关闭。
• 引起注意的因素
• 新异性的刺激.但用多了，脑通常就 习惯这些刺激。
• .刺激强度 • 运动
在化学教学中，我们要用多种感官并存效 应。问题、预测、实验等，听、闻、看 等
鸡尾酒效应
• 在喧闹的鸡尾酒会环境，许多谈话都在 发生，你却能关注一个交谈。脑用选择 性听觉来完成这个操作，称之为“鸡尾 酒效应”。视觉加工也有类似的现象。
复述
• 只有当学习者有足够的时间加工和再加工 时，才可以将理解和意义附加到新学习中。 这种持续再加工就叫复述。 • 初级复述：当信息进入工作记忆便出现了 初级复述。 • 二级复述 • 机械复述 • 精确复述：学习者反复多次加工信息，并 与以前学的内容建立联系，赋予意义。
精确复述的策略：同伴教学
• 选择两个学生甲和乙。教师告诉甲，乙 有些内容没有上，让甲将教师讲的内容 教给乙。 作用：复述内容，增强神经回路。 更加注意教学内容。
2.记忆与注意
• 从眼睛产生的知觉刺激，以电信号的方 式输入视觉储存器，在视觉储存器中形 成一个立体的图象。然后，视觉储存器 中的注意窗口履行详细的信息处理过程 ，再把经处理的信息同时发送至枕叶和 颞叶。枕叶分析物体的特征，如大小、 颜色、质地等，而颞叶分析物体的空间 特征，如位置、尺寸等。
• 从沈叶和颞叶输出的信息同时汇集于海 马中的联想记忆，并与其中储存的图式 进行配对，如果从视觉记忆输出的信息 与联想记忆中储存的图式能很好的配对 ，那么观察者就知道物体的名称、类别 等。如果不能配对成功，则物体不能被 认知。
组块。
凝视10秒钟,你能否记住:
hte plpae si edr:
凝视10秒钟,你能否记住:
• The apple are red
专家与新手的差别
• 专家能用更大组块来组织信息，而新手 则以孤立的小块来处理信息。
组块策略：绘制概念图
组块策略：知识结构化
• 如碳三角。
插入虚构情节
• 简单的信息提取很畅通 • 复杂的信息提取需要解码到工作记忆， 因此，要通过精巧而又杂乱的通路，向 多个储存器发放信号。因此，旧的记忆 会被新获取的记忆扭曲或修改。 • 这是无意识的。
感觉信息输入工作记忆的优先等 级
• • 首先是影响生存的信息 • 其次,产生情绪的信息 • 新学习的信息 工 作 记 忆
• 高等级的信息输入抑制低等级的信息.脑 的主要任务是帮助个体生存。因此威胁 机体生存的信息将被立即加工, 激活系统 发射肾上腺激素传遍脑,使其停止其他不 必要的活动,将注意力转向刺激.
中等到高
是
• 可以被理解吗？
如何鉴别真假羊毛
• 可以理解：用灼烧法。蛋白质燃烧发出 臭味 • 有意义：对要买羊毛衫的学生
为什么我要学习化学
• 比较差劲的回答：因为要考试
意义的生物学基础
• 当遇到有意义的事情时，往往额叶、颞 叶和顶叶被激活。 • 其中，颞叶是与过去的联系，相关性。 • 顶叶是情绪层面