本着“实现脑的最优化学习”的教育信念和主张，本书对脑认知活动的规律以及脑的认知功能、情感功能和自我意识等高级功能等进行了深入的探讨。该书语言平和生动，叙述翔实细致，条理清晰、层次分明，对当今脑与认知科学领域前沿研究中与教育实践密切相关的主题和相应成果，做了一次很好的概括和推介。全书用大量、专门的篇幅介绍了丰富、生动而真实的教学策略实例，对于我国广大教师和一线教育实践工作者，应有积极的启发意义。

脑与认知科学是21世纪科学中最活跃的一个前沿领域。最新的脑结构与功能成像技术能够使我们直接观察到人脑如何进行学习与思考、产生情绪情感和各种社会行为。其中一个最令人瞩目的进展就是，脑与认知科学研究正在揭示儿童与青少年学习中文、英文、数学和科学知识的脑机制，探明不同教学和学习方式对人脑结构与功能可塑性的重要作用，深入认识各种学习和认知障碍的神经机制，为学生和教师提高学与教的效率、解决各种学习与认知障碍提供科学的原理与方法。建立在脑与认知科学最新研究成果基础上的"基于脑的学习和教学"正在世界范围内广泛兴起。

第一部分人脑的结构和功能／1

第一章揭示人脑的秘密……………………………………………………3

引言………………………………………………………………………………3

脑成像技术…………………………………………………………………………4

监测脑的能量消耗…………………………………………………………………5

复习要点…………………………………………………………………………10

第二章脑的解剖结构(一)：神经元和皮下结构…………………………11

动身伊始：细胞…………………………………………………………………11

运行于无意识水平中的中枢神经系统…………………………………………15

复习要点…………………………………………………………………………24

第三章脑的解剖结构(二)：皮层………………………………………25

大脑皮层…………………………………………………………………………25

我们有两个脑吗…………………………………………………………………34

训练双侧脑半球…………………………………………………………………38

复习要点…………………………………………………………………………39

第四章神经元如何沟通……………………………………………………41

动作电位：脑的电信号…………………………………………………………41

脑自身的药剂：化学信号………………………………………………………43

突触………………………………………………………………………………44

关于神经递质的更多说明………………………………………………………46

神经递质类型…………………………………………………………………46

心一身联系………………………………………………………………………52

理解成瘾行为…………………………………………………………………53

复习要点…………………………………………………………………………56

第二部分从感觉输入到信息存储/57

第五章感觉记忆：信息进入脑……………………………………………59

记忆的比喻……………………………………………………………………60

模型简介…………………………………………………………………………61

感觉记忆…………………………………………………………………………62

记忆与注意………………………………………………………………………67

情感与注意………………………………………………………………………69

复习要点…………………………………………………………………………7l

第六章工作记忆：信息的意识加工………………………………………73

18秒保持模式……………………………………………………………………76

鸡尾酒会效应……………………………………………………………………77

神奇的数字7(±2)……………………………………………………………79

组块………………………………………………………………………………80

机械复述…………………………………………………………………………82

精细复述…………………………………………………………………………82

意义和保持………………………………………………………………………83

情绪和记忆保持…………………………………………………………………86

复习要点…………………………………………………………………………90

第七章长时记忆：人脑的存储系统………………………………………91

记忆存储的类型…………………………………………………………………92

记忆的细胞基础…………………………………………………………………96

记忆是如何储存的……………………………………………………………98

记忆是如何提取的………………………………………………………………99

与储存和提取相关的脑结构……………………………………………………100

巩固………………………………………………………………………………102

为长时记忆而教…………………………………………………………………105

复习要点…………………………………………………………………………105

第三部分通过教学促进脑的最优化学习／107

第八章通过问题、课题和模仿让课程有意义……………………………111

学习的三个层次…………………………………………………………………111

抽象学习…………………………………………………………………………113

让学生参与现实问题的解决……………………………………………………114

通过课题来提高意义和动机……………………………………………………117

产生意义的模仿和角色扮演……………………………………………………120

复习要点…………………………………………………………………………124

第九章用视觉和听觉意识增强学习………………………………………125

一张图片相当于至少10000个单词的价值…………………………………126

音乐(韵律和节奏)有很大的魔力……………………………………………132

复习要点…………………………………………………………………………139

第十章一个适于脑的策略的工具箱………………………………………141

通过书写增强理解………………………………………………………………141

记忆术作为工具帮助记忆………………………………………………………148

增强长时记忆保持的主动复述策略……………………………………………153

结论………………………………………………………………………………158

复习要点…………………………………………………………………………159

专业名词解释………………………………………………………………161

参考文献…………………………………………………………………167

作者简介…………………………………………………………………173

译者后记…………………………………………………………………175

与注意

《神经元的庆典》(A Celebration of Neurons)的作者RobertSylwester在他对教育者们的讲话中常常提到，“情感推动注意，注意推动学习。”通常，这都是正确的。如果要理解原因我们就需要更仔细地探讨几个控制情绪反应的皮层结构(Sylwester，1995)。

回忆一下，脑不停地从环境中搜索、审查和整理进入的信息来决定哪些被保留或哪些被忽视。为什么会发生这个过程呢?因为这对于个体和种系的生存是必要的。想象一下：如果一只危险的动物正向你冲来，而你的脑决定要去关注它跑的速度或者是进行物种分类，那你就很可能死掉，再也没机会传递你的基因了。我们拥有一个能够在短时间内区分重要的和琐细的信息的系统是绝对必要的，当然，我们也确实有。这个系统曾经被叫做边缘系统，这个术语现在被证明是有局限的甚至是不准确的。关于哪些结构组成了这个系统，科学家们也没有达成一致意见，更重要的是，关于它是否是一个系统也没有达成一致意见。也许术语并不是那么重要。重要的是，确实有一组结构协同工作以帮助我们关注那些对我们生存很重要的环境刺激。

这个加工中的首要“装置”就是丘脑。它是一种中转站，接收传入的信息并将其传递到适当的皮层部分进行进一步加工。它还同时把信息传递到杏仁核。信息仿佛是被复制了，这样才能够同时被传递到不同的脑区域。为什么我们的脑有这种类型的平行加工结构呢?你也许还记得前面对杏仁核的讨论，它的作用是测定输入信息的情绪因素。这个刺激是会伤害我的还是我所喜欢的?我应该逃离它还是接近它?相反，皮层的作用则是理性地加工传入的信息，将其放在情境中理解其意义，决定行动过程。

从丘脑到杏仁核的通路比起丘脑到皮层的通路要短很多，这也许并不奇怪。实际上，丘脑一杏仁核通路只有一个突触长，这使得杏仁核比皮层约早四分之一秒收到信息(LeDoux，1996)。皮层对刺激进行更精确的表征，但是用时更长。而如果是有潜在的危险，时间将是极其重要的。Joseph LeDoux在他的书《情绪脑》(TheEmotional Brain)中将丘脑一杏仁核通路称为“迅速而非法的通路”。这指的是，在情感条件下的脑常常做出非理性的反应。理解这个无意识的情感反应系统(迅速而非法的通路)还能帮助我们解释一些行为——当学生的脑对于一些情景表现出情绪性注意时，我们所观察到的学生的非理性行为。

脑在生理程序上首先注意那些具有强烈情绪内容的信息。在程序上记住这些信息的时间也会长一些，这是我们将在下一章里讨论的一个现象。我们的脑以及我们学生的脑生来就不仅仅注意环境中的自然危险，而且注意面部表情以及其他带有情绪信息的肢体语言，这些情绪信息在我们的社会里是生存所必需的。考虑一下孤独症儿童的社会交往问题，他们常常缺乏理解这些信息的能力。

在这一章里，我们已经探讨了信息加工的第一步，或者说是记忆和学习的第一步。不断轰炸我们的感官的所有信息都找到各自的方式进入我们的脑，但是只有很小的部分被保留下来。教育者们需要了解在最初过滤和整理阶段的脑的加工过程。对意义和情绪作用的认识对于理解脑为何注意一些刺激而忽视另一些刺激是很重要的。如果学生们不专心，那么他们就没有参与进来，因此他们也没有在学习。P.69-71

一些科学家和教育学家认为，将脑的研究结果应用于课堂教学还为时过早，因为我们对脑的认识还不够全面。他们认为，这是一个全新的领域，我们对这个领域认知还非常有限，因此过早应用很可能会引起错误假设，甚至还会导致危险的应用。

从某种角度来说，他们的担心是有根据的。在历史上就曾有过一个错误时期，教育学家们一窝蜂地将未被证实的理论作为事实来接受，并且在未仔细分析其有效性之前就应用于实际教学指导。如今，在人类的脑是如何运作的这个问题上，还有大量不为我们所知的知识。神经科学的研究发展还处于婴儿时期，即使是上一个月的研究结果，也往往会被这个月新的研究结果所推翻。

然而，从另一方面来看，如果非要等到所有研究都完成或我们有了非常肯定的把握之后才开始考虑可能的实际应用，那也将是不明智的。其实，许多有经验的教育者们所感知到并在课堂中实际应用有效的方法已经为大多数的研究所证实。就这一点来说，研究所补充的是对特定的程序或策略如何起作用的部分理解。这样，我们可以不再凭直觉进行教学，而开始明确地表述并解释我们行动的合理性。Madeline Hunter曾经说，直觉教学的弊端在于直觉的东西并不能有效传递下去。因而，教师们常常无法将自己的技能传授给他人。

教育者们要研究学习脑的另一个原因是因为这是他们日常工作的重点。如果说我们没必要了解脑就可以进行教学，就如同说医生没必要了解身体就可以去治疗病人一样。过去，人们认为脑是一个难以认识的神秘“黑箱子”，我们可以观察到进入大脑-和从大脑反映出来的东西，但是对于内部的运作操作过程我们却一无所知。现在，既然我们能够通过研究去揭开这个神秘的“黑箱子”，我们就不能轻率地忽视对其的研究，更不能轻率地断定关于脑的研究对教学没有任何意义。买际上，我们对脑的了解越丰富，就越能够更好地应用它进行教育教学。

我们需要从功能上了解脑及其运作，这样才能对每天不断涌现的大量神经科学研究的信息进行辩证分析。这些信息中，有些报告得可靠而有深度，也有些则缩减得像“新闻广播稿”一样，容易让人误解。如果我们想从这些信息中(以专业眼光来看)得到有益的启示，就需要建立一定的知识基础，从而对研究进行正确的理解。要读取并理解这些研究结果，就需要熟悉其程序和方法，同时还需要了解脑的构造和功能。当然，我们没有必要成为专家，但是我们必须要能够辩证地看待信息的来源。常常有这样的情况，媒体基于一个并不关键的研究或者是没有经过严格论证的研究，就报道有关脑功能的“事实”，这就造成了我们通常所说的伪科学。这些常常以“研究证明了……”作为开头，但实际上，这些研究往往还需要在不同的情境下，或者使用不同的被试进行重复研究以得出一致结论之后才能被认为是准确可靠的。

从严格意义上来说，我既不是神经科学家，也不是研究者。我把我的毕生精力都放在了教书上，过去20年，我教过几乎所有年级的学生，也和几乎所有年级不同学科的老师一起工作过。我对脑研究的兴趣开始于20世纪80年代早期，那时我还是一位教职员培训者，组织关于有效教学策略的专题研究小组，正苦干寻找“为什么一些策略管用而另一些不管用”的答案。我从一些有关脑及其如何获取、存储知识的研究中寻找到了线索。这太让我兴奋了!它为我们与老师共同分享的课堂教学活动找到了科学的数据支持。

然而，这并不像我想象的那么简单。首先，这些研究很难确定范围，当我找到有关资料之后，却又发现自己读不懂。我对脑的功能缺乏了解，因此我不明白很多术语的意思；其次，除了医学领域之外，没有任何研究对实际应用进行探讨，更不用说将研究结果应用于教育领域的专门信息。直到几年前，我终于找到一本非学术专著性质的有关脑研究的书，即Hooper&Teresi(1986)的《3磅世界》(The3-Pound Universe）。而如今，我的藏书室有近100本有关脑的书，大多数是神经科学家面向大众写的，还有一些是探讨学习过程的。这足以说明，这些年来有关脑知识的急速增长，以及由此而带来的人们对这方面的认识和兴趣的激增。

虽然大多数人似乎都对自己的脑如何运作很感兴趣，但教师对此的兴趣很可能是最强烈的，因为这些知识最终可能解决困惑我们很久的问题：为什么一些学生很快就学会阅读而其他的学生则需要经过相当长的一段时间之后才能够领会呢?前一天学过的课程到了第二天为什么会一点儿也想不起来呢?为什么一些看似很简单的概念对于一些学生来讲那么难于把握而对于另外的学生来说却又完全没有问题呢?又是什么导致了注意力缺陷、多动障碍和孤独症呢?我们又该怎样去帮助那些有障碍的学生呢?

我们仍然没有得出这些问题的全部答案，但是我们正日益向答案靠拢。对教与学的过程有一个更深入更全面的了解是我们每一个教育者所追求的。虽然我们不是科学家也不是研究者，但我们在一个叫做课堂的实验室里工作，并且，我们有着关于教学过程的大量知识和理解，我们通过自身经验以及教育心理学、认知心理学和教学方法学的研究获得这些知识，况且各个方面的研究怎样应用于我们的实践并使之达到最佳，还需要我们自己来决定。

虽然我力图做到准确无误，但这些都是我自己对这一复杂领域的理解和认识。意义和应用部分的内容(少数除外)都是基于我自己的创造，基于我自己的经验和我对研究的理解。本书并没有包含关于脑的所有的有趣知识，我仅仅选择了其中我认为可能对教育者们来说更重要的一些方面的研究。

本书中包含了更多启示性的而非确定性的答案，因为这是个新开发的领域，神经科学家们还没有对一些研究结果达成共识。但是，我相信，将脑研究的成果应用于教职员的培训不仅可以激发更强烈的兴趣和促进更深入的研究，还可以提供一个全新的框架和思路去理解复杂而困难的教育工作。  本书分为三个部分。第一部分是有关脑成像技术和脑解剖学、生理学的微型教科书。这个部分包括一些技术性很强的领域，你可以先将之跳过。当你在读本书的其余部分的时候，如果觉得有必要可再回过头来读(书后的专业名词解释列出了一些你可能不太熟悉的专业名词)。第二部分介绍了脑如何处理信息的模型，并探究了在这个过程中一些可用于课堂实践的启示。第三部分展示了一些教学策略的实例，演示了通过课题、模仿、视觉、音乐、书写和记忆术等方法让我们的脑更好地进行学习。

根据脑发育与活动规律、根据脑认知活动的规律进行教育教学，在充分了解和认识脑的认知功能、情感功能和自我意识等高级功能的前提下建立与儿童认知能力发展特点相适应的教育教学方法、教学组织策略和教育评价方式方法等，从而真正奠定“基于脑、适于脑、促进脑的教育”的科学基础，是我们组织“脑科学与教育译丛”的根本出发点和基本目标。

与这一出发点和目标高度相一致，PatrJcia Wolfe女士在《脑的功能——将研究结果应用于课堂实践》一书中，反复强调的就是，“我们对脑的理解越充分，就越能够设计更好的方案实现脑的最优化学习”的教育信念和主张。该书语言平和生动，叙述翔实细致，条理清晰、层次分明，对当今脑与认知科学领域前沿研究中与教育实践密切相关的主题和相应成果，做了一次很好的概括和推介。

Patricia Wolfe女士对脑科学的探究始于其对有效课堂教学策略的刻苦探寻，而对脑科学的理解、学习和实践运用、探索，又极大地丰富了她在教学改革、教育培训和教学实践中的收获和成就。因此，我们希望，这本书的翻译推介，不仅仅能帮助读者更好地了解和识记脑科学的基本概念、原理或事实，而且还能帮助大家用一个新的框架和思路去理解复杂而困难的教育工作。正如作者自己所强调的，读者可以先跳过书中第一部分“有关脑成像技术和脑解剖学、生理学的微型教科书”的技术性方面的内容，而把重点放在学习、探究和思考“各个方面的研究怎样应用于我们的实践并使之达到最佳”上。尤其是书中第三部分，用大量、专门的篇幅介绍了丰富、生动而真实的教学策略实例，对于我国广大教师和一线教育实践工作者，应有积极的启发意义。我们希望广大读者能以此为基础，从这些实际方法中发现规律、找寻原理，真正从发现脑、了解脑、学习脑的角度，更好地进行适于脑的教育教学——这不仅是我们推介本书的原意，也是作者的初衷。

由于译者水平有限，书中难免有错漏和不足之处，欢迎广大读者批评和指正。本书由何清华翻译，梁丹平做了初步校改，李凌艳、赵晖对全书进行了反复审订和统校，译丛主编董奇教授最后定稿。感谢中国轻工业出版社“万千教育”的同志为本书出版所付出的辛勤劳动。