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新研究称"时机"是影响学习效果最重要因素

  学习过程存在于许多层面,例如突触和神经元细胞、大脑系统、运动行为以及老师和学生之间的互动。很多因素都能影响学习效果,根据科学家的研究发现,其中一个最重要的因素就是“时机”。了解时机选择产生的影响有助于揭示大脑如何学习,进而对教育进行针对性改革,让孩子在学校以及整个人生中拥有更大的成功机会。

  时机选择很重要

  如果老师在下课前几分钟向学生传授大量知识点,学生显然很难掌握。如果6周后举行期末考试,更合理的做法应该是在这一周就开始复习,下一周再复习一次,而不是只在今晚和明天。也就是说,无论是传授知识还是复习,时机的选择都非常重要。

  美国加利福尼亚州大学圣地亚哥分校的计算机与工程学系教授加里·科特莱尔表示:“从某种程度上说,能否记得住某些东西取决于你何时需要记住这些东西。当然,你可以选择在考试的前一天晚上进行填鸭式复习,但如果需要记忆的东西一个月后才用得上,间断性复习才是更合理的一种选择。换句话说,复习的时机很重要。”

  学习时机问题是加州大学圣地亚哥分校学习的时间动力学研究中心(以下简称TDLC)的研究重点,这家中心致力于了解学习时机对大脑的影响。身为中心负责人的科特莱尔表示:“时间是一个没有被深入研究的变量,时机也是如此。无论是突触(神经细胞之间的连接)层面的学习还是长达几个月和几年的学习,时机都至关重要。”

  学习过程存在于许多层面,例如突触和神经元、大脑系统、运动行为以及老师和学生之间的互动。每次学到新知识或者与他人交流,时机都是一个重要影响因素,涉及到神经细胞如何活动,感觉系统如何通讯以及大脑不同区域之间如何联系在一起。科特莱尔说:“我们认为应该对时机这个因素进行认真研究,这有助于我们了解信息在不同时间点存入大脑过程中遵循的一些基本原则。如果能够揭示大脑如何学习,我们便可以对教育进行改革。”

  涉及多个学科和领域

  研究发现,一些阅读能力较差的人存在的根本问题是很难感知到快速的音位变化,就像快门速度较慢,无法捕捉下清晰的快速移动物体影像,导致他们难以呈现语言的声音结构。这也就是为什么一些学生很难掌握字母与发音之间的对应规则,进而沦为阅读能力较差者。科特莱尔说:“我们认为,通过研究学习的时间动力学,我们能够提高孩子的学习能力,同时也能改善环境,促进他们的学习。不幸的是,针对时间和时机所扮演角色的研究少的可怜,我们的目标就是改变这种现状。”

  TDLC是美国国家科学基金会众多学习科学中心之一,成立于2006年,共有来自美国、加拿大和澳大利亚的40名研究人员。这些科学家跨多个学科,其中包括机器学习、心理学、认知科学、神经系统科学、分子基因学、生物物理学、数学和教育学。TDLC的主要合作伙伴包括罗格斯大学、加州大学伯克利分校和范德比尔特大学。国家科学基金会每年向这家中心提供大约350万美元研究经费。

  TDLC的科学家对很多领域进行研究,包括突触的活动以及大脑系统。突触允许神经细胞将电信号或者化学信号传输给其他神经细胞,大脑系统包括脑电波以及与形成记忆有关的大脑区域。在一项实验中,TDLC的科学家发现神经发生或者说海马状突起(与形成和组织记忆有关的大脑区域)内出现的新生神经细胞能够将新记忆集合在一起。科特莱尔说:“这些细胞能够将你在几天或者几周内学到的东西会聚到一起。”

  发现所谓“位置细胞”

  此外,他们还发现海马状突起内存在所谓的“位置细胞”,即处在一个环境下的特定位置时较为活跃的细胞。实验中,研究人员训练老鼠在同一个房间内探索三个截然不同的环境。他们用两种方式让老鼠了解每一个新环境,一种是在两到三周内让老鼠逐渐了解,另一种是在一天内一次性向它们呈现新环境的方方面面。实验结果表明,两到三周内接受间歇性训练的老鼠只有暴露在一种环境下时“位置细胞”处于活跃状态,相比之下,一次性完成训练的老鼠在三种环境下时“位置细胞”都处于活跃状态,并且数量也更多。此外,减少海马状突起内新生细胞的数量同样能够导致更多“位置细胞”在暴露于所有三种环境下时处于活跃状态。

  科特莱尔指出:“我们过去认为这一区域的活跃细胞会在所有环境下处于活跃状态。但实验结果表明,通过间歇性训练获得经验能够让大脑细胞具有专一性,即在确定环境下处于活跃状态。此外,这种活跃性也取决于新生细胞。更为重要的是,形成新生细胞的能力会因充实课程和有氧运动提高。”这种现象对教育非常重要。TDLC中心科学部门负责人安德里亚·切巴表示:“在由于经费削减做出取消体育和充实课程的决定前,我们可能需要重新考虑一下,因为这些课程可能对大脑的发育和学习能力产生非常重要的影响。”

  伽马波影响语言发育

  在另一项研究计划中,神经系统科学教授阿普里尔·伯纳斯奇领导的罗格斯大学的一支研究小组对伽马波在新生儿大脑中扮演的角色,以及对语言发育产生的影响进行了研究。伽马波是一种速度快,频率高并且有节奏的大脑反应,在大脑参与更高级的认知过程中出现。

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