浅论外部基础环境对人脑学习潜能发挥的影响因素

高卫红 任俊峰 王刚 贾冬梅

摘要:本文在强调以多媒体教学为主要标志的现代教育技术对人类学习的促进作用的基础上,从人的大脑结构出发,探讨了外部物理环境的刺激对人脑学习潜能发挥的重要性,系统地描述了为使大脑保持在最佳的学习状态应该创建的最佳的学习环境的构成要素,该构成对新型校园和教室的设计有一定的参考作用。

关键词:外部 基础环境 人脑 学习潜能 影响 因素

学习环境现代化是实现教学现代化的基础。早在60年代,我们就曾以“坐在宽畅明亮的教室里学习”作为学习环境现代化的标志。从80年代开始,我们又把录音、录像、投影、电脑等电教媒体陆续投入教室,从而产生了新的学习环境现代化的概念。近几年来,学习环境现代化的概念又有了更进一步的升华。多媒体教学、数字化校园、虚拟现实等一系列新技术名词正在把学习环境的现代化提升到一个更高的层次,这些以现代教育技术为中心的教学环境的创立以其形象生动的表现手法,更能激发起学生注意,更能调动学生的学习积极性,使学生产生良好的求知欲望,从而启动学生的思维达到更高程度的融汇与贯通。现在,我们从人的大脑开始,探讨一下基础学习环境的建立问题。

一.人脑的潜力

人脑并不比一个苹果大多少,但它的功能比世界上最强大的电脑还要大上几千倍,而且它是属于我们自己的。走进图书馆,我们可以在医学书籍里找到有关大脑的解剖知识,但是,我们不需要把大脑掏出来。我们现在关心的是怎样使大脑达到最高效率的工作。

有关专家指出,人脑由万亿个脑细胞构成,其中,有1千亿个活动神经细胞和9千亿个粘着、滋润、隔离活动细胞的其它细胞。每个活动细胞又长出2千至2万个树状的分支(这样的分支叫作树突)以存储信息,并接收从其它细胞输入的信息。每个神经细胞本身好比一台电脑,通过沿着一根长长的叫作轴突的通道向全身和其它活动细胞发射信息。因此说,每个大脑都是一个复杂的分布式计算机局域网。如果在我们的头颅里有1千亿个电脑在运行,我们每个人的脑信息量应该很大很大才对。实际上并非如此,科学家们研究发现,人的大脑能力远远没有开发出来,我们只用了大脑的10%,还有90%不能被充分利用,越是向大脑施以兴奋性的刺激,大脑的思维活动就越是活跃,相反,越是向大脑施以压抑性的刺激,大脑的思维活动就越是呆滞,这正是鼓励比批评更能调动人们积极性的原因。

我们所要做的,只是要对大脑好一些。

二.最佳学习环境的创立

系统科学要求系统中的每一个要素,都要为整个系统服务,各个要素的优劣以及所发挥作用的效率,对系统的运转都有影响,不能有缺少的要素,多余的要素应该去掉。宇宙飞船是一个完整的设备系统,如果其中一个螺丝松动,就有可能导致整个飞船的坠毁。现代化教学系统也是这样,如果作为教学活动的主体——学员每天都因闻到一种臭味而影响到学习效果,那么,我们为实现教学现代化付出的努力就会大打折扣。因此,把整个教学系统中的每一个要素都作成最有利于学习的状态,充分发挥大脑的学习潜力是非常重要的。要做到这一点,可以从以下几个方面入手:

2.1校园环境

绿化、美化、净化校园环境,营造满足学生学习、生活和审美需要的校容、校貌,使之具有浓厚的文化氛围,是教育学生的一种隐形课程。

我们都有这样的生活体验,处在充满噪声、空气污浊、到处尘土飞扬的环境里,很容易产生烦躁不安的情绪,这种情绪使我们不能平静地进行工作和学习。相反,在一个安静、舒适的环境里,则更容易获得一个好的、有利于学习的心情。

2.2 教室环境

内因是变化的根据,外因是变化的条件。教学场地是教学活动开展的空间要素,是学生学习的外因的一个重要方面。现代教育理论,在探讨怎样才能获得最佳的学习效果时,较多的从方法、手段上去考虑,很少研究环境因素对学习效果的影响。

人的大脑中的细胞,从生长结构和工作机理上看,跟植物生长细胞有相同的地方,要使其更加活跃,就必须为其提供充足的氧气、合适的温度。不过,由于人脑通过更多、更复杂的感官接收信息,所以它对光线、噪音等都有更高的要求。我们为什么会“望梅止渴”,就是因为视觉因素刺激大脑,而使大脑产生新的信息整合反应的结果。我们所处的物理空间,有着很不确定的状态因素,一年四季温度时高时低,忽而刮风下雨忽而电闪雷鸣,人的大脑在不同的外在条件下,学习的效果是不相同的。如果把我们的大脑放置在一个最有利于学习的环境里,再配以现代化的教育技术,这个教学过程的外因条件就完全具备了。为此,我们需要像布置洞房一样,重新布置我们的教室。

2.2.1.协调的建筑环境

我们喜欢坐在宽敞明亮的教室里,因此说,教室的结构对学生的学习还是很有影响的。教室的容量与高度和宽度的比例关系,教室的采光、吸音、隔音、封闭性,教室里的桌椅色彩、形状、牢固程度、间距、舒适程度,墙壁的色彩、张贴画等等,无一不对学习效果产生着影响。在营房建设的过程中,由于教育素质的缺乏,往往会忽略以上因素。但是,每一个因素都有可能会潜在的影响学习效果。

例如:欧洲教育学家Stockwell认为,设计得很好的张贴画的重要性怎么强调也不过分,在任何学习课程开始以前,它们都应该被贴在四周的墙上,它们是围绕学习者的刺激物。由于它们的不断呈现,你会在无意识的情况下把他们的内容印在记忆中。他还谈到色彩心理反应的重要性。他们所形成的记忆画面在需要时可以被唤起,尽管它们从来没有被有意识地学习过。他甚至还把由他自己设计的椅子带到他在美国开办的培训班上,以让学生可以放松地学习。

2.2.2 良好的空间环境

空间环境指教室的温度、湿度、气味、光照度等因素。当夏天和冬天来临时,要保证教室的封闭性,从而可以有效的控制教室内温、湿度。

光照度已被广泛认为是直接影响学习效率和导致学生近视的主要因素。根据GB50034-2004《建筑照明设计标准》要求,教室的照明标准最低为300 Lx(指光通量与被照射面积之比,1Lx即指1Lm的光通量平均分布在面积lm2平面上的明亮度),同时教室光源的显色指数Ra(指光源对于物体颜色呈现的程度。Ra值为100的光源表示事物在其灯光下显示出来的颜色与在标准光源下一致)需要达到80以上。

据研究,教室照明质量不仅影响学生的视觉功效,同时对记忆、逻辑思维、注意力等许多方面有着明显的影响。改善提高照明质量的关键,应是合理选择室内亮度分布和照度水平。GB50034-2004《建筑照明设计标准》对不同场所适用的光源均做出了明确的规定,特别推荐教室光源宜选用色温为3300~5300K、显色指数不低于80的具有较高发光效率和较好显色指数的三基色荧光灯管。在JTG/T16-92《民用电气设计规范》第11.9.2.2条中,则明确规定 “教室照明宜采用蝙蝠翼式和非对称配光灯具,并且布灯原则应采取与学生主视线相平行、安装在课桌间的通道上方,与课桌的垂直距离不宜小于1.7m”。

2.2.3轻松的背景音乐

很多专家都认为,通过音乐能营造更好的学习气氛,学习效率能够比过去提高5到10倍。不管这个数字是否有些夸张,选择合适的音乐能够提高学习效率,则是不容置疑的。

较为流行的示例是,保加利亚的一位医学博士拉扎诺夫(Lozanov)创立了一种新的学习方法——超级学习法(Superlearning)。拉扎诺夫让学生们舒适地躺在软椅上,用调整呼吸的办法达到全身放松。然后播放一种每分钟60拍的古典巴罗克音乐。同时播放合乎节拍的各种语调的外语单词或课文。学生们合拍地用八拍一循环[呼(两拍)——吸(两拍)——停(两拍)——]的方法呼吸,用心听音乐,就会在不知不觉之中记住需要记的单词。使用这种学习法,学生的学习效率可提高5~50倍。我们通过一切办法来消除阻碍人脑思维的因素,同时通过音乐进一步活跃脑细胞,来促进人脑的思维。但是,并非所有音乐、进行任何类型的学习都能达到这种效果。目前公认的是,古典的慢速巴罗克音乐可以使身体和头脑和谐一致,特别是它会打开通向超级记忆的情绪通道:大脑边缘系统。

2.3 人文环境

人文环境是直接作用于学生,不容忽视的外在学习条件之一。如果一个学生同周边同学的关系不好,憎恨老师或坠入情网,课下的人际关系有过多的异常,课上的注意力就很难集中,无论你给他提供多么好的教学设施、采用多么先进的教学方法,也都很难达到良好的教学效果。

人文环境条件是软条件。俗话说:“近朱者赤,近墨者黑”。根据现代教育理论,老师、家长、同学都是一个学生的学习资源。三人行,则必有我师,不管一个学生是否赞成这个观点,他在其所谓全面和谐的发展过程中,都已经潜移默化的受到了别人的影响。同样,在学校这个大环境里,如果人人都能生动活泼、健康向上发展,偶尔有一两个后进生,很快也能被“赤”化。

人文环境是育人环境整体优化工程的灵魂,要做到人文环境现代化,就必须刻意创造良好的、制度规范的校风校纪,并加强校训、校歌、校标等形象建设。其中,校风是校园文化的核心,要采取有力措施,促进良好的校风、教风和学风的形成。坚持精神文明建设"重在创建,旨在育人"的方针,扎扎实实地开展创建精神文明的基础性工作,才能真正创造出现代化的、协调发展的人文环境。

2.4 大脑能源环境

像任何其他复杂机器一样,大脑需要能量。对于成年人,大脑重量只有总体重的2%,但它要用掉的能量却是全身能量的大约20%。大脑从食物中得到所需能量。供给大脑低能量的食物,它就会运行不力,供给它高能量的食物,它就能流畅、高效地工作。就能量而言,大脑需要大量的葡萄糖。新鲜水果和蔬菜中就含有丰富的葡萄糖。

大脑将信息在数千亿脑细胞中传递,并发送到身体的其余部分。每一信息在全身上下以电波和化学的方式传递,并不断地从一种形式转化为另一种形式。每个信息像电流那样沿着脑细胞的轴突运行,然后当它跳过连接点到达另一细胞时变成化学流。科学家们将这些间隙叫作突触。这些突触连接是产生大脑功能的另一重要成分。为了发送这些信息,大脑首先必须产生电。如果你现在能测试它,也许会发现它产生了大约25瓦的电流。这是点亮你家里最小灯炮所需的能量。好的食物和氧气,就是脑电的来源。你通过呼吸就可以得到氧气,这就是为什么在学习之前和学习的过程中要求人们进行深呼吸的原因,它可以将你的血液氧化。为什么运动不仅对你的身体有好处,还对你的大脑有好处,同样也是因为血液含有更多的氧气,运动可以加快血液循环。

切断氧气的供给,就会摧毁脑细胞。完全停止氧气供给,大脑就会死去。

参考文献:

[1] 美国:珍妮特.沃斯,新西兰:戈登.德莱顿合著《学习的革命》,上海三联书店出版。

[2] 中华人民共和国建设部,《民用建筑电气设计规范》JGJ-T16-92。

[3] 中华人民共和国建设部,《建筑照明设计标准》GB50034-2004。

[4] 保加利亚:拉扎诺夫著,《超级学习法》,中国书籍出版社。

作者:

高卫红武警医学院信息技术教研室

任俊峰武警医学院训练部教学保障处

王刚武警医学院

贾冬梅武警医学院