最新脑科学在教学中的应用(完结)

        王耀昶

一个世纪以来研究人员一直把重点放在神经元和突触上,虽然神经元和突触可以解释几乎所有的心智现象:记忆、情绪、感官知觉等。但有些问题,神经元无法给出解释,为什么人们学习复杂技能不能速成,而需要很长的时间?为什么人们对动作的记忆那么持久,甚至是终身不忘?为什么对非动作记忆那么容易忘记?为什么养成的旧习惯不容易纠正?

髓鞘质的发现,解开了这个谜。

第二节 髓鞘质记忆理论

一、 神经学科学家们关于髓鞘质的精彩论述:

“简直是革命性的发现!”美国加州大学洛杉矶分校的神经学教授乔治. 巴特克斯(George Bartzokis)博士说, “髓鞘质是学习技能、人之成为人的关键。”

“人才和技能的故事,就是髓鞘质的故事。”

“才能密码建立于颠覆性的科学发现之上,其中涉及一种叫做髓鞘质的神经绝缘体,一些神经学家们称它为学习技能的圣杯。髓鞘质越厚,我们的动作和思维就越加精确和敏捷。”

“髓鞘质使整体信息处理能力增加了三千倍——堪称“宽带。”

菲尔茨博士说:信号必须以合适的速度传输,在正确的时刻到达,而髓鞘质正是大脑控制传输速度的方法。

“释放神经信号促进髓鞘质生长,髓鞘质控制脉冲,脉冲速度就是技能。”

菲尔茨博士说:突触的变化,仍然是学习过程的关键,但髓鞘质对如何提高学习效率起着巨大的作用。

菲尔茨博士说:这是世界上最复杂、最精致的,细胞自我分裂过程之一。这个过程非常缓慢,每一层,都要绕着神经纤维四五十次,需要几天甚至几周时间。想象一下,现在其中一个神经元上完成这个过程,接着是拥有成千上万条这样的神经纤维的整个神经回路。这就好像给横穿大西洋的电缆裹上绝缘体。(这就是说,髓鞘质化需要时间,复杂的技能训练是不可能速成的,就像学走路和学说话是不可能速成的,或者通俗的比喻“十月怀胎,一朝分娩”,是无法改变的自然规律,想速成是不可能的。)

菲尔茨博士解释了两个原则有助于理解髓鞘质,

科学洞见第一条:实际上,所有动作都是神经纤维之间沟通的结果。

最简单的技能,比如网球的反手击球,也要涉及十万计的神经线路。

从深层次的意义上说,神经线路就是动作:它精确地决定了每次肌肉收缩的强度和时间间隔,协调干练的线路,意味着协调干练的动作。

脑科学洞见第二条:技能线路锻炼得越多,使用就越自如。

髓鞘质无法逆转。髓鞘质化就像铺路,只朝一个方向前进。一单技能回路包裹上了髓鞘质,你就无法去除这层绝缘体(除非年龄或疾病)。这就是为什么习惯很难打破。改变旧习惯的唯一方法是重复新动作以养成新习惯。

儿童时期,髓鞘质一波接一波地生长,为人类提供了一个轻松掌握新技能的关键期。人的一生都能够髓鞘质化。

“在某种层面上,髓鞘质跟着一个已经非常成熟的生理机制相似,即每天都在使用的肌肉。以某种方式锻炼肌肉——努力提起勉强可以提起东西——肌肉会越来越强壮。正常训练自己的技能回路——在精深练习时,努力完成那些勉强可以完成的事情——技能回路也会越来越敏捷和准确。”

二、什么是髓鞘质?

【髓鞘质】是大脑中一种记忆动作的组织。我们走路、说话、骑自行车、游泳、打乒乓球等技能都是用髓鞘质记忆的,因此都不容易忘,几十年都不会忘,甚至一辈子都不会忘,为什么不会忘?近代脑科学关于人脑髓鞘质的研究揭开了这个谜。

脑细胞上都生长着突触,如果把突触的轴突部分(图中红色细长的部分)比喻成导线,那么髓鞘质就好像包裹在导线外层的一层层绝缘体(图中用绿色标出)。

髓鞘质是包裹在突触的轴突部分的一种组织,如下图中的绿色部分所示

髓鞘质的断面图如图所示,它好像树的年轮,一层层包裹着轴突。

科学发现,人脑中的髓鞘质有“多”和“厚”两种形态:

多:用来记忆动作技能所用的髓鞘质的数量越多,记忆得越精确。就像照片一样,像素越少,马赛克越大,像素越多,照片越清晰。

如打乒乓球,记忆动作的髓鞘质越多,落点越精确;记忆发音的髓鞘质越多,发音越逼真。

厚:髓鞘质越厚,人的技能越熟练,即人的反应速度越快,人对速度的控制越敏捷。

网球冠军的髓鞘质比一般网球运动员的髓鞘质又多又厚。

要让髓鞘质增多——需要精确练习。(精确练习)

要让髓鞘质增厚——需要即时反应练习。(深入练习)

若使髓鞘质增多、增厚→需要精确练习 + 深入练习 →精深练习。

髓鞘质的生长过程:像树的年轮一样,一层层生长。

髓鞘质是如何生长的?以孩子学走路为例来说明髓鞘质的生长过程。

当孩子还不会走路时,走路的髓鞘质为零。当孩子能成功地迈开第一步时,开始长出第一层,以后多次跌倒再爬起来并取得新的进步时就会再增长一层(图3),即每次【犯错】、【纠错】并取得新的进步后就会增长一层。所以髓鞘质的最外层会记录人走路的最好成绩并保持已经取得的最好成绩。髓鞘质长得越厚,人走路的动作越熟练,髓鞘质长得越多,动作控制得越精确。

由于髓鞘质只长不衰(晚年后会逐渐衰退),所以只要某一种技能的髓鞘质长得又多又厚,这种技能就会获得长久记忆。

这就是十年前骑自行车技术不忘的原理。也是永久记忆的原理。

三、髓鞘质的增长条件:

1、 必须不断地犯错纠错。

脑科学家们对“犯错”的认识:犯错不是罪,它是信息。

德国的孩子受到这样的教育:“如果想变聪明,请犯错”。 这些错误并不是真正的错误,而是信息。

精深练习是建立在一个悖轮之上的:朝着既定的目标挣扎前进,挑战自己的能力极限,不断犯错,这让你更聪明。犯错,并加以改正——就像滑冰,刚开始的时候会滑倒,会跌跌撞撞,最后不知不觉中就变得敏捷自如。

犯错绝不是可有可无的,从神经学的角度来说,这是必须的:要想使技能回路达到最佳状态,必须先找到次佳位置;你必须犯错误,并关注这些错误。

2、 不断地、持续进步。必须不断突破、刷新原来的技能水平。

每一层髓鞘质的增长都需要:

1)扎扎实实地完成本层次髓鞘质的生长过程。

2)突破或刷新原来的技能水平。这就要求学习技能要一步一个脚印,步步达标。

3) 精确练习(不限时间)——使髓鞘质增多。

任何技能训练第一步要完成精准、精确、精致练习,使髓鞘质增多。

4) 深入练习——使髓鞘质增厚。

第二步要完成及时反应练习,即快速反应、敏锐、流畅、纯熟的练习。

【精深练习】= 【精确练习】+ 【深入练习】

髓鞘质增长 增多 增厚

【精确练习】:是指精确、精准、精致的练习。

例如战士打固定靶(十环靶)的练习。这是基础练习。

如果培养一个狙击手,只有精确练习是远远不够的,还要进行深入练习。

【深入练习】:是指反应速度练习,也就是【即时反应】练习。

战士打固定靶的精确练习如果已经能达到百发百中,在此基础上进行打飞碟练习就是【深入练习】。必须在基础练习达到优秀的基础上进行【深入练习】才能达到练习效果。【深入练习】是出成果的练习、是出人才的练习。

狙击手(高级技能人才)的培训流程:

1、先进行精确练习。打固定靶,无时间限制,练到百发百中。

2、进行深入练习。打飞碟,练到百发百中,达到培养目标——狙击手。

无论什么人,要想成为你想成为的人,都必须走这条路——精深练习。

——《一万小时天才理论》

生活中的例子:孩子学走路的两种方式。

精深练习强调教练尽可能把学生推向精深练习区,让学生自己去磕磕碰碰,做大量的互动、自己教育自己。像孩子学走路一样,开始可以扶一下,但目的是把孩子引入精深练习区,放手让孩子自己去摔打、成长。真正实现“师父领进门修行在个人”。

“精深练习需要犯错,才可以转化为技能。”——《一万小时天才理论》

判定下列学习英语的方式是否是精深练习?

以上三种学习方式都没有给出犯错纠错机会,因此都不是【精深练习】。

因此都不具备髓鞘质增长的条件。

研究发现,使髓鞘质生长最有效的训练方法的“精深练习法”

——《一万小时天才理论》

死记硬背模式和精深练习模式改变大脑的结构是大不相同的:死记硬背模式虽然刺激大脑,可以促进突触的链接,但没有促进髓鞘质的增长,即没有促进技能的增长;而精深练习既加快了突触的链接,又加快了髓鞘质的增长。

不同的学习模式构建了不同的大脑结构,学习效率就大不相同。

第三节 新理论颠覆了哪些传统理念和做法?

突触链接理论和髓鞘质记忆理论颠覆了许多传统教学理念和教学方法。

一、颠覆了不许学生犯错的理念。

脑科学家们对“犯错”的认识:犯错不是罪,它是信息。

犯错绝不是可有可无的,从神经学的角度来说,这是必须的:

髓鞘质增长的必要条件是:必须犯错纠错。

学习就是不断地犯错纠错过程,学生就是要在犯错纠错中成长。社会、家长和学校都要鼓励学生在学习中、在探究中犯错纠错。要使学生快速成长,必须提供充分地、深入地犯错纠错机会,必须给出实时检错纠错的条件和手段,必须营造好【精深练习区】。

注意:【犯错就错】只是一种训练方法,不适于实际工作。

二、没有犯错纠错的【重复】是无效的学习方法,只有犯错就错的重复才是有效的学习方法。

三、不能提供犯错纠错的练习是无效的练习。有效的练习必须有实时检错的条件,有检测标准和检测手段。那种“只看”、“只听”、“只读”等没有犯错机会或检测犯错条件,这种学习方式只能学知识,但不能练技能。

四、老师的作用不只是传道受业解惑,更重要的是能为学生提供充分的犯错纠错机会,营造更好的“精深练习区”。

五、【一刀切】、【填鸭式】、【满堂灌】的教学方式不适应每个学生突触的链接和髓鞘质的增长条件,必须因人施教、必须教练结合、必须学会【精深练习】。

六、传统教学只注意了【精确练习】,而忽略了非常重要的【深入练习】,因此学过就忘,不能获得长久记忆。应该在精确练习达标之后加强即时反应练习(深入练习)。

七、实时检测是髓鞘质增长的必要条件。传统教学最缺乏的是【实时检测】,学生犯错时不能做到立即纠错,批作业的传统方式已经不适应新时代的学习方式。

八、要把“知识教学”改为“技能教学”,【知识】+【精深练习】=技能。

九、老师应把考核的重点放在考核【自我学习能力】上。好学生的标志不仅仅是现有知识的掌握程度,更重要的是对新知识的学习能力和探究能力,即对不同学科的【精深练习】能力的掌握。

十、髓鞘质的每一层生长都是对质量的要求,因此学习的每一步都要求高质量,每一个流程都要求高质量。步步扎实的学习才能成才。由于髓鞘质的增长需要时间,因此技能学习不可能速成。

十一、改变旧习惯的最佳方案是重新建立新习惯,因为髓鞘质只长不衰,旧的不好的习惯不能通过批评而改掉,也不能通过纠正而改掉,必须建立新的习惯。例如学习英语发音就要重新建立英语发音系统,不能沿用汉语发音系统,不能用装醋的瓶子打酱油,要用新瓶子打酱油。

十二、手是人的第二大脑,新时代的学习方式应该尽可能把手引入更多的学习流程。例如用精深练习法学习英语口语就引入了【第二大脑】,用廉价的手做实时检测和辅助记忆,可以做到单词、课文无需死记硬背。

十三、突触链接需要生物介质的参与,这一原理颠覆了老师和家长对学生行为的的客观认识,由“规范”转为关怀、激励和正确引导。

十四、由于让学生犯错纠错形式的多样性,原来单一的讲课形式也会变成以自学为主的多样性课堂。例如互动式,竞赛式、分组探究式等等。

十五、无论什么人,要成为你想成为的人,都必须走这条路——精深练习。【精深练习法】为我们提供了一个能把普通人培养成后天的“天才”的有效途径。精深练习法是使人变聪明的最有效的方法。培训——不仅仅是学知识、学技能,更重要的是在学习中学会改善大脑结构的方法。

记住:从脑科学的角度讲,学习的本质——应该是改善大脑的结构。

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