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人類的學(xué)習(xí)如欲望般永無止境，他們總在無時(shí)無刻地追求知識。而知識的海洋無邊無際，我們j究竟是怎么在這個(gè)浩瀚的海洋中暢游的？在此，人類又為什么會稱為高級動物，而其他動物即使再強(qiáng)大也是無法達(dá)到人類的高度呢？ 具有高度思維意識的大腦，讓我們有別于一般動物，讓人類立于萬物之上。人類的發(fā)展逐漸形成了文化，進(jìn)而產(chǎn)生了更為細(xì)分的學(xué)科。廣泛的學(xué)科分類讓人類有了一個(gè)明確的學(xué)習(xí)方向。但是，我們究竟是怎么學(xué)習(xí)的呢？怎樣學(xué)習(xí)才能更高效，更易于被人所接受呢？學(xué)習(xí)科學(xué)的發(fā)展也許會為我們解答這么一些問題。學(xué)習(xí)科學(xué)（Learning Sciences）是在反思認(rèn)知科學(xué)等學(xué)科關(guān)于學(xué)習(xí)的研究方法和觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上新近興起的一門科學(xué)。它借鑒建構(gòu)主義、認(rèn)知科學(xué)、信息技術(shù)、社會文化研究和關(guān)于知識工作等相關(guān)領(lǐng)城的研究成果，匯集和整合關(guān)于腦的研究和內(nèi)隱學(xué)習(xí)、非正式學(xué)習(xí)、正式學(xué)習(xí)等已有對于學(xué)習(xí)的研究并通過創(chuàng)新性項(xiàng)目的實(shí)踐和基于設(shè)計(jì)的研究，創(chuàng)設(shè)新型學(xué)習(xí)環(huán)境，革新學(xué)習(xí)方式。學(xué)習(xí)科學(xué)最初是認(rèn)知科學(xué)的一門學(xué)科，學(xué)習(xí)科學(xué)是認(rèn)知科學(xué)家在思考傳統(tǒng)的、以實(shí)驗(yàn)心理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為主要支柱的、統(tǒng)認(rèn)知科學(xué)的局限和困境中，吸收了認(rèn)識論、社會學(xué)、人類學(xué)以及腦科學(xué)的研究成果和方法所展開的一個(gè)新的研究領(lǐng)城?？偟膩碚f，學(xué)習(xí)科學(xué)的目標(biāo)是更好地理解產(chǎn)生最有效的學(xué)習(xí)的認(rèn)知和社會過程，并運(yùn)用這方面的知識去重新設(shè)計(jì)課堂和其他的學(xué)習(xí)環(huán)境，以讓人們更深入、更有效地進(jìn)行學(xué)習(xí)。 但是，認(rèn)知科學(xué)又究竟什么呢? 認(rèn)知科學(xué)是研究人類感知、學(xué)習(xí)、記憶、思維、意識等人腦心智活動過程的科學(xué)。是由人工智能、認(rèn)知心理學(xué)、心理語言學(xué)、神經(jīng)心理學(xué)、人類學(xué)和哲學(xué)所組成的交叉科學(xué)。在眾多認(rèn)知科學(xué)的學(xué)科中，認(rèn)知心理學(xué)、人工智能和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)普遍被視為認(rèn)知科學(xué)的三大核心學(xué)科。由于認(rèn)知科學(xué)涉及的學(xué)科非常廣泛，難以用一篇文章來全部述說。故本小組主要研究的是認(rèn)知科學(xué)中的三大方面。 在認(rèn)知心理學(xué)中，對學(xué)習(xí)的有關(guān)問題，我們很容易就聯(lián)想到記憶。記憶在學(xué)習(xí)中占據(jù)了非常大的位置，記憶對信息的采集和處理有這相當(dāng)大的作用，那么究竟記憶是什么樣的一個(gè)能被我們所理解的模型呢？ 聯(lián)想記憶模型是比較典型的人類學(xué)習(xí)記憶的方式。從研究中我們得知，人并不是以獨(dú)立的形式去積累一個(gè)一個(gè)的知識，而是通過在于其他知識的聯(lián)系中進(jìn)行記憶的，因此聯(lián)想就成為可能。前蘇聯(lián)心理學(xué)家戈洛萬·斯塔林茨所做的實(shí)驗(yàn)表明，任何兩個(gè)概念（詞語）都可以經(jīng)過四五個(gè)階段，建立起聯(lián)想的聯(lián)系。例如“天空”和“茶”：
這種不走的數(shù)目可以用來衡量兩個(gè)概念之間的“意義距離”。相互之間存在著聯(lián)想聯(lián)系的形象和概念是保存在記憶中的具體形態(tài)。思維正式利用這種預(yù)先組織好和整理有序的信息來進(jìn)行的。聯(lián)想的上述特征，制約并且預(yù)先決定了思維過程的進(jìn)程，同時(shí)還使這個(gè)過程同正在進(jìn)行著的知覺相互作用。聯(lián)想記憶又兩個(gè)基本性質(zhì)：聯(lián)想記憶一般是一對多的聯(lián)合關(guān)系的記憶，以及根據(jù)關(guān)鍵字按事件或按內(nèi)容進(jìn)行存取，從多重匹配的項(xiàng)目中選擇一個(gè)。 另外一個(gè)典型的就是Act模型，美國心理學(xué)家J.A.Anderson于1976年提出系統(tǒng)的整合理論與人腦如何進(jìn)行信息加工活動的理論模型，簡稱act模型，原意為“思維的適應(yīng)性控制”。他將人類聯(lián)想記憶模型于產(chǎn)生式系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)相結(jié)合。他所提出的act產(chǎn)生式系統(tǒng)的一般框架有三個(gè)記憶部分組成；工作記憶、陳述性記憶和產(chǎn)生式記憶。 這兩個(gè)模型是認(rèn)知心理學(xué)中對學(xué)習(xí)科學(xué)一大重要的貢獻(xiàn)，讓人們更為了解記憶的方式，從而更好地學(xué)習(xí)。 隨著科技的發(fā)展，21世紀(jì)是智能革命的世紀(jì)，以智能科學(xué)技術(shù)為核心，生命科學(xué)為主導(dǎo)的高科技，將掀起一次新的高科技革命——智能技術(shù)革命。 科技改變我們的生活，特別是智能技術(shù)、生物技術(shù)和納米技術(shù)相結(jié)合，研制具有生物特征的智能機(jī)，將是21世紀(jì)高技術(shù)革命的突破口。生物智能機(jī)的體積可以很小，又與生物體同質(zhì)，能夠植入人腦，成為人機(jī)共生體，真正出現(xiàn)人機(jī)共同思考的新時(shí)代。 在人工智能中，人們研究的是對認(rèn)知的模擬，認(rèn)知模擬的研究主要又以下幾個(gè)方面：圖靈機(jī)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能計(jì)算機(jī)、腦機(jī)接口、細(xì)胞自動機(jī)—仿腦機(jī)、認(rèn)知機(jī)模型、意識機(jī)和環(huán)球心智系統(tǒng)。 而我們最感興趣的大概就是智能計(jì)算機(jī)。智能計(jì)算機(jī)是能存儲大量信息和知識,會推理(包括演繹與歸納),具有學(xué)習(xí)功能,能以自然語言、文字、聲音、圖形、圖像和人交流信息和知識的 J·馮·諾依曼(John.VonNeumann)結(jié)構(gòu)的通用高速并行處理計(jì)算機(jī)。是現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能和仿生學(xué)的有機(jī)結(jié)合,供知識處理用的一種工具。它的研制是在認(rèn)知科學(xué)的各個(gè)學(xué)科的基礎(chǔ)，通過了以下幾個(gè)方面來獲取研究材料： ①符號處理與知識處理。根據(jù)這一原則，構(gòu)造智能機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵是建立包含大量常識和專門知識的知識庫，其技術(shù)難點(diǎn)在于知識的自動獲取和自動維護(hù)以及知識共享等。這一途徑的基礎(chǔ)是邏輯理論與認(rèn)知心理學(xué)。 ②人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。構(gòu)造智能機(jī)的另一途徑根源于神經(jīng)生理學(xué)的研究成果，即用大量相對簡單的處理單元（人工神經(jīng)元）通過復(fù)雜的互連構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。 ③層次化的智力社會模型。錯(cuò)綜復(fù)雜的人類社會是由許多個(gè)人和不同層次的團(tuán)體組成。 ④基于生物進(jìn)化的智能系統(tǒng)。人類的智能是通過極其漫長的生物進(jìn)化產(chǎn)生的，進(jìn)化是智能的源泉。如果把機(jī)器智能的提高也當(dāng)成是一種進(jìn)化過程，其進(jìn)化速度將比形成人的智能快得多。生物進(jìn)化的關(guān)鍵是在動態(tài)環(huán)境中的適應(yīng)能力。這一方法強(qiáng)調(diào)自適應(yīng)控制，主張無需表示無需推理的智能系統(tǒng)。 在最新的科學(xué)研究中，同濟(jì)大學(xué)的王繼成提出了 《基于認(rèn)知模擬的自適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法研究》。自適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法的提出，是根據(jù)認(rèn)知科學(xué)的理論, 同時(shí), 以神經(jīng)科學(xué)、腦科學(xué)等學(xué)科的最新研究成果為指導(dǎo), 利用計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)及工程科學(xué)的方法所提出的。該方法從微觀神經(jīng)元層次、中間層次、宏觀層次, 根據(jù)人腦的學(xué)習(xí)機(jī)理模擬人腦的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)方法。這一研究能夠進(jìn)一步對人類只能、人工智能和認(rèn)知科學(xué)的研究一定的指導(dǎo)意義。 人類夢想著有一天能夠?qū)W習(xí)得更輕松，更快捷。也許某一天我們腦袋中只要植入一塊芯片就可以讀書破萬卷。 腦科學(xué)，又稱神經(jīng)科學(xué)，是二十世紀(jì)六十年代末形成的一門邊緣科學(xué)。在此，我們不妨將其與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)聯(lián)系在一起。它融合了神經(jīng)生理學(xué)、生物化學(xué)、神經(jīng)解剖學(xué)、信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科來研究人和動物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。腦科學(xué)從分子、細(xì)胞、行為水平研究自然智能機(jī)理，建立腦模型，揭示人的本質(zhì)。 人腦神經(jīng)細(xì)胞復(fù)雜聯(lián)系構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)就是大腦皮層。大腦皮層是學(xué)習(xí)和解決問題的高級部位。大腦皮層的不同部位具有不同的學(xué)習(xí)機(jī)能。 額葉：與思維、判斷、記憶、性格、行為有關(guān)。 枕葉：是視覺高級中樞，位于大腦半球后部。 頂葉：與軀體感覺有關(guān)，在大腦半球頂部，管理皮膚、肌肉運(yùn)動、軀體感覺的中樞。 顳葉：是記憶倉庫和聽覺的高級中樞，位于大腦半球外側(cè)。 大腦的功能結(jié)構(gòu)和功能的基本單位是腦神經(jīng)細(xì)胞，神經(jīng)細(xì)胞又稱神經(jīng)元，能夠感受刺激和傳導(dǎo)興奮，具有接受、傳遞、加工、存儲或發(fā)放信息的功能。神經(jīng)細(xì)胞之間通過突觸建立聯(lián)系。發(fā)育成熟的大腦神經(jīng)元總數(shù)約有1000億個(gè)，相互聯(lián)系構(gòu)成“神經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)”。大腦和人的高級神經(jīng)系統(tǒng)的主要活動規(guī)律是興奮過程和抑制過程。 興奮過程：人的神經(jīng)系統(tǒng)活動的開始和加強(qiáng)，表現(xiàn)為人又充沛的精力進(jìn)行學(xué)習(xí)和工作。 抑制過程：人的神經(jīng)系統(tǒng)活佛那個(gè)的減弱和停止，表現(xiàn)為人需要休息。 學(xué)習(xí)規(guī)律：興奮和抑制的過程是有節(jié)奏、有規(guī)律的交替進(jìn)行的，學(xué)習(xí)一定時(shí)間后必須有適當(dāng)?shù)男菹?，才能使大腦得到放松，有利于保持興奮水平，提高學(xué)習(xí)效率。 大腦分為左右兩個(gè)大腦，他們的各負(fù)責(zé)各有的獨(dú)特天賦，人的大腦分為兩個(gè)獨(dú)立的半球體-左腦和右腦，它們各自控制著身體相對應(yīng)的半邊，由一條粗的神經(jīng)紐帶相聯(lián)。就人的左腦而言，它是負(fù)責(zé)管理合理的、有條不紊的和合乎邏輯方法的思維，是人類語言和數(shù)學(xué)思想本領(lǐng)的中樞；就人的右腦而言，它是非語言思維的部位，主管人的想象、顏色、音樂、節(jié)奏以及無拘束的"胡思亂想"等，是人類教誨、創(chuàng)造與視覺判斷思想本領(lǐng)的中樞。 當(dāng)我們了解了大腦的分工后我們會對自己的情況有了一定的了解，但是我們又怎樣在認(rèn)識自我的基礎(chǔ)上提高自我的學(xué)習(xí)能力以及效率呢？ 針對這種情況，我們總結(jié)了相應(yīng)的方法： 1、 開發(fā)右腦： 進(jìn)行漢字教學(xué)、心腦速算，調(diào)節(jié)腦電波、開展各種肢體運(yùn)動、精神放松等方法都有助于開發(fā)右腦功能，使左右腦協(xié)同工作、協(xié)調(diào)發(fā)展。 運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)（幻燈、錄音、唱片、電影、電視、錄像、多媒體計(jì)算等）開發(fā)左右腦的潛力大有可為。
2、 開發(fā)左腦： 左腦最大的特征在于它具有「語言中樞」，掌管說話、領(lǐng)會、文字、數(shù)字、作文、邏輯、判斷、分析，偏向理性思考，可將復(fù)雜事物分析成單純要素，因此被稱為「知性腦」。至于該如何開發(fā)左腦呢？所有的研究文獻(xiàn)均指出「刺激右手」可以直接地開發(fā)左腦，而越是精細(xì)的手指動作，開發(fā)的程度越高。當(dāng)珠算于算盤上運(yùn)珠時(shí)，利用手指撥珠的方式，在短時(shí)間、迅速地、大量地、精確地刺激手指末梢神經(jīng)，可謂開發(fā)左腦潛能之最快速且最直接的一種訓(xùn)練。 第一、思考問題的時(shí)候，列出問題的細(xì)節(jié)，一個(gè)一個(gè)分析，然后把細(xì)節(jié)整理，從頭到尾梳理一遍，將問題之間的邏輯關(guān)系細(xì)節(jié)一個(gè)一個(gè)梳理清楚，養(yǎng)成分析推理的習(xí)慣。（右腦偏向的人多數(shù)情況下憑直覺下結(jié)論，缺乏細(xì)節(jié)推理分析的過程）。 第二、做事情之前，把任務(wù)目標(biāo)寫出來，且分成總目標(biāo)和具體階段目標(biāo)，做成執(zhí)行計(jì)劃。在執(zhí)行計(jì)劃過程中就必然需要做計(jì)算分析，鍛煉條例性，組織性和控制能力。 第三、讀一些思辯性強(qiáng)，推理性強(qiáng)的文章，精細(xì)閱讀，提高復(fù)雜語言邏輯的分析理解能力。 第四、如果你是在校學(xué)生，可以在數(shù)學(xué)理科計(jì)算分析方面多下功夫。 當(dāng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步時(shí)，人類對外界的認(rèn)識也越來深入。在羅新玉的《腦科學(xué)研究的春天——ERP和fMIR技術(shù)的結(jié)合》中，強(qiáng)調(diào)了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究的突飛猛進(jìn)，事件相關(guān)電位(ERP)和功能性核磁共振(fMIR)等技術(shù)的研究受到腦科學(xué)界更為廣泛的關(guān)注。當(dāng)前新的發(fā)展趨勢是fMRI 將向著與多種技術(shù)聯(lián)合的方向發(fā)展，就可以得到更多的腦功能活動信息。隨著該技術(shù)的不斷完善，兩種高時(shí)間分辨率和高空間分辨率的技術(shù)的結(jié)合使用必將成為探索人類認(rèn)知(如學(xué)習(xí)、記憶)與思維活動等復(fù)雜、診治腦部疾病的一種有力工具。 參考資料： 1、《學(xué)習(xí)科學(xué)與技術(shù)》 2、《知識與感知
3、《腦功能開發(fā)的理論與實(shí)踐》
主編 4、《人腦：自然科學(xué)的最好堡壘》 河北科學(xué)技術(shù)出版社 編著 崔庚寅 5、《探索腦科學(xué)的英才》 上海教育出版社 主編 陳一張 6、《腦科學(xué)》 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 編著 徐耀忠 7、《理解鬧—走向新的學(xué)習(xí)科學(xué)》 高等教育出版社 經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織/編 北京師范大學(xué)”認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)“ 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室腦科學(xué)與教育應(yīng)用研究中心/組織翻譯 8、《探索青少年腦的奧秘—基于腦科學(xué)研究的青少年教育方法》 北京師范大學(xué)”認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)“ 國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室腦科學(xué)與教育應(yīng)用研究中心 9、《腦科學(xué)導(dǎo)論》
編著 10、《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)導(dǎo)論》 北京出版社 編著 沈政,方方,楊炯炯 11、《認(rèn)知科學(xué)》 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 編著 史忠植 12、《認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)》 編著 韓世輝，朱瀅 廣東高等教育出版社 13、《腦與學(xué)習(xí)》
北京師范大學(xué)“認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)”國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室腦與教育應(yīng)用研究中心
14、《腦科學(xué)研究的春天——ERP和fMIR技術(shù)的結(jié)合》
15、《基于認(rèn)知模擬的自適應(yīng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法研究》 |
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