學習力腦科學-讀書筆記
本書作者陳立翰，北京大學心理與認知科學學院副教授，博士生導師，腦與認知科學系副系主任，慕尼黑大學哲學博士。研究方向為多感官知覺、注意、認知神經科學和教育腦科學。曾承擔好未來腦科學實驗室多感官學習以及精銳集團青少年學習力等多個項目研究。目前承擔科技部科技創新2030「腦科學與類腦研究」重大項目課題研究。
信息時代的海量信息、多渠道的並行任務以及高負荷的快速學習，都給我們在進化上落後的大腦帶來了巨大的認知挑戰，也讓我們處於不斷分心、無法進入深度學習的「認知貧窮」狀態。因此了解大腦的認知規律，掌握科學的大腦使用方法，才能讓我們不斷提升學習力，擺脫死記硬背、痛苦枯燥的無效學習，實現真正的高質高效學習。
本書作者根據過往的研究成果和實踐經驗，提出了「認知力——情緒力——環境力」三元學習力模型。通過「三元學習模型」幫助我們養成學習型大腦，讓學習者不再畏懼學習，從此輕鬆、高效、快樂地學習。
如何打造「高效學習環境」
作者在書中提到，人們所處的物理和心理環境，能夠促進或者制約創造力和專注力的發揮和發展。因此，學習者需要一個有張有弛的、舒適的學習空間，有助於集中注意力，又能給自己留出思考和創造的空間。那麼如何改變學習空間呢？作者介紹了6項原則。
學習空間布置的六項原則
第一，學習物品要在伸手可及的範圍內。大概1.2米左右，這樣方便我們隨時都可以拿到需要的學習材料。一般學習空間可以分為三個區域：
第一區域，前臂覆蓋的重點區域；這屬於集中學習的區域，作者建議我們儘量不要放置與當前任務無關的物品，一來方便書寫和使用電腦鍵盤，保證學習相關工具的可得性和易用性；二來防止分心干擾。
第二區域，整個手臂覆蓋的區域；在這個區域主要與閱讀活動以及藝術創作（如作畫）有關，如閱讀時可以伸手取到書架上的書。
第三區域，彎曲或伸展身體所及範圍；而這個區域涉及到我們的伸展運動，應該是勞逸結合休息時的最佳活動空間。
第二，學習空間的設計和布置應讓學習者「很快進入學習狀態」。不要放一些影響我們注意力的東西，比如空飲料瓶。這會干擾我們，同時，學習的書籍要方便我們取用。
第三，保證舒適性。選擇座椅時，建議手托、頸托和肘托等輔助設施齊全，冬天的時候有合適的座椅軟墊。如果用電腦，建議有電腦的升降支持（固定）裝置，保持學習者的視線與屏幕中心齊平，保護視力。
第四，採用適宜的燈光。建議房間的大燈光線柔和，而桌面上的小燈可使用節能燈，光照區域集中，光線的調節和人的生物節律匹配。若使用熒光燈，則照明的時間不能太長，否則極易引起視覺疲勞。
第五，控制學習空間中的噪聲。比如，空調、投影設備和電腦，避免電源噪聲。在執行一些對認知負荷要求較高的任務時，比如讀寫和小組討論等，建議不播放抒情性的背景音樂，但可以是無歌詞內容的輕音樂。
第六，保證學習空間的溫度在23℃左右。太悶、太熱或者太冷的空間，都會對學習造成不利的影響。環境溫度可保持在23℃左右。人體最適宜的環境溫度為21~25℃。
利用五感優化學習空間
五感包括：視覺、聽覺、觸覺、嗅覺、味覺。感官可以讓我們的大腦產生幸福感，激發我們的學習動力，因此我們要在我們的知覺系統里放大這種感知效應，比如細細品味特定的味道和氣味。
我們以睡眠為例。想要有一個良好的睡眠，環境很重要。比如，需要有柔和的燈光和觸感舒適的寢具，房間裡有時需要布置散發淡淡幽香的綠植。這些五感元素的配置，事實上是對感官心理學研究中的聯覺原理的實踐。
我們都知道，宜家展示的感官設計。最大限度地構造了「五感」的整體性。比如在寢具銷售區，不僅設置了詩一般意境的睡眠空間，傳遞出良好睡眠所需的五感元素，而且可以讓消費者用感官觸及這些元素，比如觸摸床上用品的材料，甚至讓孩子自行設計自己的家居擺設。
布置特定的學習空間
我們還可以根據特定的學習目的，給自己或孩子布置特定的學習空間，營造一種「沉浸式」的學習體驗。
比如，每一次我們打開計算機文檔都會進行輸入、修改、保存、關閉文件等操作一樣，在特定的學習空間完成任務後，也應儘量按照既定的步驟將空間復原到學習前的樣子。這樣，在下次進入學習空間時，身體憑藉記憶就馬上能夠適應，並很快進入高效的學習狀態，減少無謂的「宕機」時間。
而且每個空間都有其特定的用途和功能，比如在學習區的空間，我們可以專心學習和工作；而在討論區的空間，需要適當預留在白板上書寫的空間甚至投影的空間，便於高效地協作和討論。
總的來說，環境線索和空間布局按任務需求布置，充分利用和順應具身認知性，充分挖掘肌肉記憶的力量，提高學習效率。學習空間的整潔程度因人而異，但一定要有空間的歸屬感，以在進入和退出學習狀態時減少大腦宕機的情況和注意力的切換消耗。
如何改善情緒力
情緒有積極情緒也有消極情緒。積極情緒是指能產生良好情緒體驗和生理感受的情緒，包括滿足、幸福、愛和驕傲等；消極情緒則包括憤怒、恐懼、悲傷和羞愧等，通常不利於人們繼續正常思考或繼續完成工作。
在日常生活中我們難免會陷入消極情緒，比如，工作壓力、家庭壓力、學業壓力以及經濟與社會壓力，等等。這往往會產生負面情緒的積累，如果不能及時疏導和調節，會帶來嚴重的身心健康問題。在這樣的不良情緒條件下，我們自然也很難有好的狀態和動力去學習了。
而且從腦科學的角度看，情緒對認知和學習也起到十分重要的作用。首先，情緒狀態可以促進情景記憶（即對特定事件的記憶）。其次，情緒狀態可以與情景記憶一起存儲在大腦里，因此，當前情緒狀態能夠影響記憶的提示線索，即情緒可以作為情景記憶的提取線索。最後，情緒可以觸發回憶並影響諸多認知過程。積極情緒會促發我們的學習動機，反之消極情緒會讓我們沒有動力去學習和面對困難。
那麼我們應該如何應對消極情緒呢？
排除環境中的不良情緒干擾
研究表明，與我們有情感聯繫的人更容易與我們產生身心的交互反應，即情緒容易流動。在家庭中，親人之間的情緒傳染可能更嚴重。因此，情緒調節能力的一個重要方面是排除不良情緒的干擾以及主動屏蔽情緒傳染。
作者給出的建議是：
首先，不做情緒的傳染源。對於不確定的事情或消息，家長需要刻意教導孩子不去傳播，以免給自己和同學帶來不必要的恐慌。
比如，曾經有人謠傳關於新冠疫情的不實消息，弄得人心惶惶；如果自己強迫性地每天去看疫情的消息，也會給自己帶來不必要的焦慮情緒。因此，我們需要養成主動過濾信息的習慣，以免信息帶來情緒干擾。
其次，提升自己對負面情緒的免疫力，把自己變成負面情緒的絕緣體。
應對考試焦慮
很多人考試時會產生焦慮感，過度焦慮會帶來人的注意力「狹窄」，甚至出現短暫的意識空白，比如對於一些明明平時會答的題目，突然回憶受阻，或者沒有思路。
當然，焦慮也不完全是壞事。維持適當程度的焦慮水平有利於提升人的警覺性，激發潛能，從而取得良好的成績。因此，在解決考試焦慮問題前，我們先要分析一下這種焦慮是狀態焦慮還是特質焦慮。
根據心理學的研究，狀態焦慮是指在特定的場景和任務條件下，比如在某項重要的考試和活動時，會出現的短暫的焦慮狀態；特質焦慮更指向一個人的心理素質，可能與抑鬱症直接相關，源自對自己極度的不自信，或者對於學習提不起興趣，認為目標遙不可及。你需要判斷自己的焦慮是暫時的，還是維持了相當長的時間。
如果只是在考前狀態下才出現的焦慮，那麼家長和孩子在認知上需要接受這個正常的事實，並且合理化這個焦慮。當焦慮無法遏制時，我們不妨把把備考的焦慮，轉移到攻克一個個具體任務上，可以採用「放—管—服」的策略。
放說的是：想降低各種負面情緒對於學習過程的干擾，可以採用「放—管—服」的策略。
管說的是：運用情緒分流的技術，既可以針對自己也可以應用到他人。這是一種「認知–情緒」的調節方式，即承認情緒問題的存在，但改變自己的看法，不讓情緒的影響越界干擾自己當前的行動；針對他人的情緒誘導，及時通過語言規勸和離開等辦法，避免自己深陷不良情緒的影響；或者給自己一個獎勵，在完成一項艱巨的任務（比如考試結束）後，找個好一點的餐館就餐犒勞自己。
服說的是：暫時服從，也就是積極的接納，即承認在當前的一段時間內，自己無法脫離「壞」情緒的影響，但可以通過諸如正念呼吸等方法讓自己放鬆下來，與情緒體驗和平共處。
比如，完成一件就劃掉一件，這樣，專注力就被放在事情的完成度和完成質量的評價上，減少了讓焦慮情緒發展的空間。最後，在進入考場前，可以再快速過一遍知識網絡，加強掌控感。
如何改善認知力
書中提到認知力包括三種：注意力、記憶力和元認知能力。
如果說大腦的活動像汪洋大海一樣波瀾起伏，那麼注意力扮演的角色就像船隻的「舵」，定準航行的方向。對於學習來說，注意力是我們有效汲取知識和信息的「窗口」，改善注意力的方向，是讓它像好用的手電筒一樣，能快速定位，足夠集中，儘量長久。
記憶力可以幫助我們構建個人知識圖譜；而元認知能力，簡單來講，就是我們「對自己思考過程的認知與理解」。擁有元認知能力能夠自主管理學習。
注意力
大腦注意範圍的東西是有限的。我們的大腦在特定的時刻，只能聚焦關注事件的某一方面。如果手電筒的光束足夠窄，就能「聚焦」於特定的事情或問題，即注意力的「集中性」。
其次，當我們面臨多任務處理時，需要運用注意力的「選擇性」（就像手電筒的光線依次照亮環境中不同的事物或事物的不同部分）和「分配性」（同時將光線打到多件事物上）。
比如，在閱讀過程中，我們根據自己的需要，從瀏覽圖書的簡介和目錄開始，大致知道自己對哪些內容是感興趣的，哪些內容是需要重點閱讀的，這樣我們在後面的閱讀中就可以完成注意的「分配」，之後就能夠有針對性地選擇感興趣的內容仔細閱讀。
最後，手電筒的電池維持照明的時長也是一定的，注意力的持續性也是如此。比如雷達監控任務，需要穩定的注意力，往往一個特徵信號在注意力下降的瞬間就「溜走」了。
總的來說，注意力有以下四個分類和功能：
選擇性注意力。保持清醒、面對警示迅速將注意轉移到某項任務上的能力（光線依次照亮內外環境中的不同部分）。
分配性注意力。能同時將注意放在多件事物或任務上的能力（光束的寬度足夠寬，可容納更多的信息）。
集中性注意力。將注意集中在某一項任務或者某一件事情上的能力（光束的寬度足夠窄，足夠「聚焦」）。
持續性注意力。長時間將注意集中於一件刺激性不強的任務上，也能隨時應變的能力（手電筒的電池在長時間內維持照明）。
那麼我們應該怎麼訓練注意力呢？書中提到了幾個小練習。
比如，在數字劃消任務，我們需要在一個數字矩陣中，定位找到特定數字（比如「0」或「1」），再用鉛筆劃掉可以用秒表記錄自己完成的時間，並統計正確的個數（或漏掉的個數）；如果是多次進行訓練和練習，就可以觀察到自己的進步程度，比如正確率的上升和完成時間的縮短。當然，多次訓練時必須用不同的材料，以免產生練習效應。 再比如，運用閃卡訓練，訓練分配性注意力。閃卡訓練的基本原理是減弱注意瞬脫效應，提高學習者在若干個備選目標之間快速切換和保持注意力的能力。在日常的訓練中，你可以找一個搭檔，讓他用一副撲克牌或自製的卡片，快速翻頁，同時你需要報告特定卡片上的內容，比如第3張撲克或卡片上是什麼。
訓練集中性注意力時可以練習數數任務，比如在過馬路等紅燈的時候，可以關注5分鐘內有多少人騎了共享單車從你面前經過，甚至對經過的騎行者的性別和年齡段進行評估和分類統計。或者冥想呼吸練習、圖片描述任務等等。
最後，持續性注意力。它可以幫助我們延長專注時間，避免錯過關鍵信息。書中介紹了幾個小練習，包括天女散花任務、五感作文任務、持續高質量閱讀等等。拿持續高質量閱讀來說，就是找一本讀物，在規定的時間內讀完，並且能夠複述主要內容。
記憶力
有一種說法認為，人腦中存在 1000 億個神經元。每一個神經元都通過「神經纖維」分別與其他一萬個神經元相連，這種由神經元之間相互連接構成的系統就是「神經迴路」。
比如，我們可以把整個大腦想象成一個城市，眾多住宅（神經元）通過密集的道路（神經纖維）相連，形成了城市（神經迴路）。你的大腦當中形成了多少個有效的神經迴路，也就好比形成了多少個有效的「住宅區」，你記憶的東西就有多少。
對於我們的日常學習來說，記憶分為不同的序列加工階段，從編碼、複述、鞏固到提取。其中，編碼的效率非常重要。我們的大腦除了神經迴路以外，還有一個結構是海馬體。
海馬體對我們的學習和記憶能力非常重要。我們所接受的外界信息，經過編碼以後，就會儲存在海馬體。如果海馬體環境的環境良好，比如鍛煉和補充營養，那麼它一天可以產生多達700個新細胞。這些新細胞就會為我們的記憶和學習提供基礎。
編碼必須是在大腦為體驗賦予一定含義時才能發生。比如，我父母的生日我記得很清楚。所以，當我們將某些事情賦予一定的含義時，我們就能更好地記住它，而且還可以把記憶留存更長時間。
現代認知神經科學的技術發現，通過長時程增強技術刺激大腦海馬體可以大幅提高人的（長時）記憶水平，也稱為「海馬LTP記憶」。最新的腦科學研究也發現大腦中低頻段的θ波（頻率4~12Hz，振幅100~150微伏）是長時記憶的重要神經基礎。因此，要想提升記憶力，首先我們需要刺激大腦海馬體。那麼具體應該怎麼提升我們的記憶力呢？
第一，好好睡覺。睡眠的積極功能在於即時通過腦脊液的循環清除垃圾，將代謝物從腦細胞的間隙中帶走，也只有在睡眠時期，大腦的清潔劑腦脊液會對人實施有效的「洗腦」行為，清除代謝物，恢復和提升記憶的生理機能。科學研究發現，在進入慢波睡眠時，雖然我們不能在睡眠過程中有意識地感受到外界刺激（視覺、聽覺和嗅覺的輸入），但在嚴謹的實驗心理學條件下，睡眠過程也能夠顯著提升陳述性記憶（即關於事實描述內容的記憶）。
第二，合併同類項。我們的記憶系統也傾向於記住被有規律地組織起來的內容。
比如，一對學生可以相互搭配，做一個記憶的實驗：一位學生在一張A4紙的中心和角落（即規則的位置）寫阿拉伯數字(0~9)；另一位學生則在A4紙的若干隨機位置寫阿拉伯數字；兩位學生按上述的方法寫出各種數字後，各自給對方看六秒鐘後放下紙張，然後請對方儘量又快又准地回憶出紙上的數字（必須位置和數字都對才算是正確答案）。
這類實驗的統計結果表明，在記憶A4紙上書寫位置規則的數字時，被試回憶的成績明顯好於數字隨機分布的情況。這說明了人傾向於記住以某種規則的方式組織起來的對象元素或集合。
在日常生活中，我們也經常利用各種歸檔工具，比如用文件袋和文件夾來存放特定的物品。根據特定的知覺組織規則進行聚類記憶，一方面可以提升記憶的效果，另一方面能夠顯著提升工作記憶的容量。
元認知能力
元認知是美國心理學家J.H.弗拉維爾在1976年提出的概念，意思是「認知的認知」。簡單來講，就是我們「對自己思考過程的認知與理解」。最有代表性的就是批判性思維。
比如，我們看到一篇文章，覺得寫得很好，你要問問自己這篇文章好在哪？我為什麼會有這種反應，這種反應對嗎？也就是通過向自己提問，思考這件事情到底對不對，這就是批判性思維。當我們擁有批判性思維，我們也就獲得了元認知的能力。
元認知包含三個主要功能成分：計劃、監控和評價。計劃即規劃什麼時間做什麼事情，在每個任務上花多長時間、使用哪些方法、收集哪些資料、遵循什麼順序，等等；監控是對「我正在做什麼，我是如何做的」的即刻意識；評價則是對思維和學習過程及結果的判斷和反思。比如，我的學習方法是否奏效，是否需要改變策略，是否需要尋求幫助。 怎麼訓練元認知能力呢？書中給出的建議是建立決策樹。決策樹，顧名思義包含了不同走向的分叉樹枝，一般通過排除法，能夠最終找到解決問題的路徑。
比如，在遇到諸如打印故障等問題時，Windows操作系統會提示用戶自檢，診斷問題，提供多種可能的解決方案。系統通過「一問一答」的形式，幫助用戶查找故障的原因。如果用戶接受系統自動診斷的提議，實際上就進入了一個決策樹流程。
我們在學習和解題過程中，也可以嘗試列出決策樹來監控和優化自己的思維。總的來說，有95%的人都處於「不知道自己不知道自以為是」的狀態，要想打破這一狀態，我們需要提升元認知。而習得元認知能力需要我們不斷練習。
