大脑学习的原理

摘要：我们都知道学习是由大脑完成的，但大脑在学习过程中有哪些过程？大脑遵循怎样的内在生理机制？大脑是如何完成学习过程的？作者多年来从生理学、脑神经学、认知心理学、信息加工心理学等多学科领域探索研究大脑学习的本质奥秘，总结提炼出大脑在认知信息时的一般过程。

关键词：认知；大脑；学习机制

引言

同样的知识为什么有人学得快，有人学得慢？为什么有人学习好，有人学习差？学习究竟是怎么回事？在学习过程中，大脑参与了哪些活动？大脑又是如何完成学习过程的？本文从大脑信息加工过程出发，探索了人类学习的本质过程。

1 什么是学习？

学习的概念有很多解释，古今中外很多权威专家对学习的概念可谓是仁者见仁智者见智。 从大脑认知的角度来说，学习是大脑获取外部信息并与大脑内部原有信息加工整合而成新的有意义的信息的过程。尽管这个整合加工过程十分复杂，但是为了方便起见我们可以把这个复杂的过程进行分解，这样一个相对完整的学习过程包括如下几个环节：（1）感觉器官获取外部信息；（2）神经传递系统对感官获取到的信息进行传递；（3）内感官对传递进来的信息进行过滤，并形成注意；（4）过滤后被注意到的信息形成感觉及瞬间记忆；（5）瞬间记忆的信息经过一定条件的转化形成工作记忆；（6）工作记忆的信息经过深加工形成长期记忆。

经过以上六个环节使学习得以完成。下面将分别针对这六个进行介绍，需要说明的是大脑内部的运作要比我们的想象复杂得多，我们只是为了读者了解的方便来简化叙述的。

2 大脑学习的流程及原理

环节一，感觉器官获取外部信息

我们学习的任何知识都是以信息的形式存在的，这些信息的载体丰富多样，可能是书本、录像、老师的讲话、教练的示范动作等等，但是归结起来这些信息的基本要素可以分为以下几类：光线、声音、触感、味道、气味。这五类信息分别通过不同的感官来获得的，这五类感官是：视觉器官（眼睛）、听觉器官（耳朵）、触觉器官（遍布全身的触觉神经）、味觉器官（嘴巴）和嗅觉器官（鼻子）。

我们对周围世界的感知来自于我们的五官对这个世界特征性信息的感知，形成了我们队世界的认知和感受，进而形成了我们的体验，大脑对这些体验的积累和加工提炼形成了我们的经验，经验构成了我们的知识，经验的表达传播了我们的知识。

总之，我们的感官获取外部信息是人类学习的第一个环节。

环节二，神经传递系统对感官获取到的信息进行传递

当感官获取到外部信息后，神经系统开始负责对这些外部信息进行传递。科学家们研究发现：这个传递通道主要由连接感官和大脑皮层的神经束组成，集中于脑干、脑丘等部位。

其中脑干负责从五官接受信息，并传递给丘脑。丘脑负责对信息进行分类，依据信息来源和类型的不同，分别将光线信息传递给视觉皮层，将声音信息传递给听觉皮层，将触感信息传递给触觉皮层，将味道信息传递给味觉皮层，将气味信息传递给嗅觉皮层；此外还将于情绪有关的信息传递给杏仁核。

环节三，内感官对传递进来的信息进行过滤，并形成注意；

我们常说的五官如视觉器官（眼睛）、听觉器官（耳朵）、触觉器官（遍布全身的触觉神经）、味觉器官（嘴巴）和嗅觉器官（鼻子）等是用来从外部世界获取信息的，从学术上讲被称作外感官。而大脑内部的视觉皮层、听觉皮层、触觉皮层、味觉皮层和嗅觉皮层则被称作内感官。

内感官和外感官的主要功能区别是：外感官负责从外部世界获取信息，内感官则主要负责对这些信息进行识别。

在上一个环节中脑丘将外感官获取到的信息分门别类地传递给相应的大脑皮层（也就是相应的内感官）以后，每个内感官开始对这些信息进行识别。这种识别的过程原理是基于大脑内部储存的原有信息的，大脑首先对原有储存的同类信息进行检索，试图找到与新的信息尽可能相匹配的相关信息，然后与新信息进行比较、并赋予意义（赋予新信息意义，就是用大脑中原有的旧信息解释新信息的过程），从而完成对新信息的识别，形成瞬间注意，并在大脑中建立了新的神经链接（这种神经链接在没有强化和重复的情况下很快就会断开，产生遗忘）。信息和知识在大脑内部是以神经链接的形式存在的。

需要说明的是，在这个环节中，内感官只对一少部分能够赋予意义的信息获得注意，大部分没能够被赋予意义的信息被过滤掉了。

注意力在这个环节中被充分体现，注意力的强弱直接影响到一个学生的学习效果。

环节四，过滤后被注意到的信息形成感觉及瞬间记忆

在这个环节中，只有少部分的信息被内感官注意到并通过赋予意义的方式保留下来，这些被赋予意义的信息形成了各种感觉和瞬间记忆。

不同类型的信息、不同内容的信息会形成不同的感觉。感觉的内容与程度一方面由个体所获取的信息之类型与内容所决定，另一方面由个体以往的经验所积累在其大脑中原有的神经链接网络锁决定。可以说感觉是这两者相互作用的结果。这样我们就能够理解为什么同样的情境、同样的经历、面对同样的事情，不同的人会产生不同的感觉，因为不同的人其经验所积累在大脑中的原有神经链接网络不同。

在这个环节中，信息除了产生感觉以外，还能形成瞬间记忆，但这只是形成了瞬间记忆。理解这种瞬间记忆最好的例子就是动画片或者电影，动态的电影就是由一幅幅静态图画快速切换而形成的效果。每一幅静态图画在大脑中形成瞬间记忆，在这个瞬间记忆没有完全消失之前快速闪现下一幅画，这样两幅画就联系在一起，按照特定顺序闪现的这些画面就形成动态电影。

环节五，瞬间记忆的信息经过一定条件的转化形成工作记忆

工作记忆是什么？工作记忆就是大脑的意识激活状态。在大脑中的信息分为两种状态：意识状态和潜意识状态，其中意识状态是活跃的被感知的状态，潜意识状态是相对的静止状态，尽管其存在着却没有被感知到。打个比方来说，工作记忆就是正在工作状态下电脑中的内存中正在运行或处理的信息，长期记忆就是电脑硬盘中保存后的信息。一个正在运行中程序结束了，其工作记忆也就退出了。

瞬间记忆被提取到工作记忆里需要一定的转化条件，这些条件包括：个体主观的有意注意和新信息本身的特质，例如信息的新异性、信息刺激的强度、信息对个体的意义和信息对个体情绪上的影响等因素。

对这些转化条件的研究和利用对提高学生的学习效果有着重要的意义。

环节六，工作记忆的信息经过深加工形成长期记忆

有效学习的最终结果是长期记忆，长期记忆就是大脑将新形成的信息已神经链接及神经网络的形式存储在大脑中，供以后应用的时候有效提取。长期记忆的类型包括陈述性记忆（语义、情境等）、程序性记忆（动作技能、习惯流程等）和情感性记忆三种。

长期记忆是一个人能力的基础，它包含了一个人经验的总和，它是构成一个人个性和人格的重要要素，也是一个人人生历程的记录。

工作记忆的信息转换为长期记忆，是学习的重要环节，也是决定学习效果的关键环节。工作记忆转化为长期记忆一般需要以下几种方式：一是不断重复、强化；二是知识的精加工，即对知识的分类与归类、知识之间的区别与联系，特别是新旧知识之间的关联；三是知识的迁移与应用，这有助于给大脑建立更加丰富的链接，便于以后信息的提取。

前面介绍了大脑学习知识的一般过程，需要说明的是大脑在具体实际学习过程中是十分复杂、十分精密的。我们只是为了能够通俗易懂地说明问题，人为地分解为六个环节，通过这六个环节的介绍，我们了解了大脑学习的奥秘，知道了影响学生学习效果的关键因素，找到了改善学习效果的基本途径和方法。相信这些会对广大教师、家长和学生对于上提高学生的学习成绩会有所帮助。

作者简介：李静波（1966-），男，大庆市教师进修学院教科所副所长，副研究员。研究方向：教育教学、家庭教育、学习方法等领域研究。