淺論外部基礎環境對人腦學習潛能發揮的影響因素

高衛紅 任俊峰 王剛 賈冬梅

摘要:本文在強調以多媒體教學為主要標志的現代教育技術對人類學習的促進作用的基礎上,從人的大腦結構出發,探討了外部物理環境的刺激對人腦學習潛能發揮的重要性,系統地描述了為使大腦保持在最佳的學習狀態應該創建的最佳的學習環境的構成要素,該構成對新型校園和教室的設計有一定的參考作用。

關鍵詞:外部 基礎環境 人腦 學習潛能 影響 因素

學習環境現代化是實現教學現代化的基礎。早在60年代,我們就曾以“坐在寬暢明亮的教室里學習”作為學習環境現代化的標志。從80年代開始,我們又把錄音、錄像、投影、電腦等電教媒體陸續投入教室,從而產生了新的學習環境現代化的概念。近幾年來,學習環境現代化的概念又有了更進一步的升華。多媒體教學、數字化校園、虛擬現實等一系列新技術名詞正在把學習環境的現代化提升到一個更高的層次,這些以現代教育技術為中心的教學環境的創立以其形象生動的表現手法,更能激發起學生注意,更能調動學生的學習積極性,使學生產生良好的求知欲望,從而啟動學生的思維達到更高程度的融匯與貫通。現在,我們從人的大腦開始,探討一下基礎學習環境的建立問題。

一.人腦的潛力

人腦并不比一個蘋果大多少,但它的功能比世界上最強大的電腦還要大上幾千倍,而且它是屬于我們自己的。走進圖書館,我們可以在醫學書籍里找到有關大腦的解剖知識,但是,我們不需要把大腦掏出來。我們現在關心的是怎樣使大腦達到最高效率的工作。

有關專家指出,人腦由萬億個腦細胞構成,其中,有1千億個活動神經細胞和9千億個粘著、滋潤、隔離活動細胞的其它細胞。每個活動細胞又長出2千至2萬個樹狀的分支(這樣的分支叫作樹突)以存儲信息,并接收從其它細胞輸入的信息。每個神經細胞本身好比一臺電腦,通過沿著一根長長的叫作軸突的通道向全身和其它活動細胞發射信息。因此說,每個大腦都是一個復雜的分布式計算機局域網。如果在我們的頭顱里有1千億個電腦在運行,我們每個人的腦信息量應該很大很大才對。實際上并非如此,科學家們研究發現,人的大腦能力遠遠沒有開發出來,我們只用了大腦的10%,還有90%不能被充分利用,越是向大腦施以興奮性的刺激,大腦的思維活動就越是活躍,相反,越是向大腦施以壓抑性的刺激,大腦的思維活動就越是呆滯,這正是鼓勵比批評更能調動人們積極性的原因。

我們所要做的,只是要對大腦好一些。

二.最佳學習環境的創立

系統科學要求系統中的每一個要素,都要為整個系統服務,各個要素的優劣以及所發揮作用的效率,對系統的運轉都有影響,不能有缺少的要素,多余的要素應該去掉。宇宙飛船是一個完整的設備系統,如果其中一個螺絲松動,就有可能導致整個飛船的墜毀。現代化教學系統也是這樣,如果作為教學活動的主體——學員每天都因聞到一種臭味而影響到學習效果,那么,我們為實現教學現代化付出的努力就會大打折扣。因此,把整個教學系統中的每一個要素都作成最有利于學習的狀態,充分發揮大腦的學習潛力是非常重要的。要做到這一點,可以從以下幾個方面入手:

2.1校園環境

綠化、美化、凈化校園環境,營造滿足學生學習、生活和審美需要的校容、校貌,使之具有濃厚的文化氛圍,是教育學生的一種隱形課程。

我們都有這樣的生活體驗,處在充滿噪聲、空氣污濁、到處塵土飛揚的環境里,很容易產生煩躁不安的情緒,這種情緒使我們不能平靜地進行工作和學習。相反,在一個安靜、舒適的環境里,則更容易獲得一個好的、有利于學習的心情。

2.2 教室環境

內因是變化的根據,外因是變化的條件。教學場地是教學活動開展的空間要素,是學生學習的外因的一個重要方面。現代教育理論,在探討怎樣才能獲得最佳的學習效果時,較多的從方法、手段上去考慮,很少研究環境因素對學習效果的影響。

人的大腦中的細胞,從生長結構和工作機理上看,跟植物生長細胞有相同的地方,要使其更加活躍,就必須為其提供充足的氧氣、合適的溫度。不過,由于人腦通過更多、更復雜的感官接收信息,所以它對光線、噪音等都有更高的要求。我們為什么會“望梅止渴”,就是因為視覺因素刺激大腦,而使大腦產生新的信息整合反應的結果。我們所處的物理空間,有著很不確定的狀態因素,一年四季溫度時高時低,忽而刮風下雨忽而電閃雷鳴,人的大腦在不同的外在條件下,學習的效果是不相同的。如果把我們的大腦放置在一個最有利于學習的環境里,再配以現代化的教育技術,這個教學過程的外因條件就完全具備了。為此,我們需要像布置洞房一樣,重新布置我們的教室。

2.2.1.協調的建筑環境

我們喜歡坐在寬敞明亮的教室里,因此說,教室的結構對學生的學習還是很有影響的。教室的容量與高度和寬度的比例關系,教室的采光、吸音、隔音、封閉性,教室里的桌椅色彩、形狀、牢固程度、間距、舒適程度,墻壁的色彩、張貼畫等等,無一不對學習效果產生著影響。在營房建設的過程中,由于教育素質的缺乏,往往會忽略以上因素。但是,每一個因素都有可能會潛在的影響學習效果。

例如:歐洲教育學家Stockwell認為,設計得很好的張貼畫的重要性怎么強調也不過分,在任何學習課程開始以前,它們都應該被貼在四周的墻上,它們是圍繞學習者的刺激物。由于它們的不斷呈現,你會在無意識的情況下把他們的內容印在記憶中。他還談到色彩心理反應的重要性。他們所形成的記憶畫面在需要時可以被喚起,盡管它們從來沒有被有意識地學習過。他甚至還把由他自己設計的椅子帶到他在美國開辦的培訓班上,以讓學生可以放松地學習。

2.2.2 良好的空間環境

空間環境指教室的溫度、濕度、氣味、光照度等因素。當夏天和冬天來臨時,要保證教室的封閉性,從而可以有效的控制教室內溫、濕度。

光照度已被廣泛認為是直接影響學習效率和導致學生近視的主要因素。根據GB50034-2004《建筑照明設計標準》要求,教室的照明標準最低為300 Lx(指光通量與被照射面積之比,1Lx即指1Lm的光通量平均分布在面積lm2平面上的明亮度),同時教室光源的顯色指數Ra(指光源對于物體顏色呈現的程度。Ra值為100的光源表示事物在其燈光下顯示出來的顏色與在標準光源下一致)需要達到80以上。

據研究,教室照明質量不僅影響學生的視覺功效,同時對記憶、邏輯思維、注意力等許多方面有著明顯的影響。改善提高照明質量的關鍵,應是合理選擇室內亮度分布和照度水平。GB50034-2004《建筑照明設計標準》對不同場所適用的光源均做出了明確的規定,特別推薦教室光源宜選用色溫為3300~5300K、顯色指數不低于80的具有較高發光效率和較好顯色指數的三基色熒光燈管。在JTG/T16-92《民用電氣設計規范》第11.9.2.2條中,則明確規定 “教室照明宜采用蝙蝠翼式和非對稱配光燈具,并且布燈原則應采取與學生主視線相平行、安裝在課桌間的通道上方,與課桌的垂直距離不宜小于1.7m”。

2.2.3輕松的背景音樂

很多專家都認為,通過音樂能營造更好的學習氣氛,學習效率能夠比過去提高5到10倍。不管這個數字是否有些夸張,選擇合適的音樂能夠提高學習效率,則是不容置疑的。

較為流行的示例是,保加利亞的一位醫學博士拉扎諾夫(Lozanov)創立了一種新的學習方法——超級學習法(Superlearning)。拉扎諾夫讓學生們舒適地躺在軟椅上,用調整呼吸的辦法達到全身放松。然后播放一種每分鐘60拍的古典巴羅克音樂。同時播放合乎節拍的各種語調的外語單詞或課文。學生們合拍地用八拍一循環[呼(兩拍)——吸(兩拍)——停(兩拍)——]的方法呼吸,用心聽音樂,就會在不知不覺之中記住需要記的單詞。使用這種學習法,學生的學習效率可提高5~50倍。我們通過一切辦法來消除阻礙人腦思維的因素,同時通過音樂進一步活躍腦細胞,來促進人腦的思維。但是,并非所有音樂、進行任何類型的學習都能達到這種效果。目前公認的是,古典的慢速巴羅克音樂可以使身體和頭腦和諧一致,特別是它會打開通向超級記憶的情緒通道:大腦邊緣系統。

2.3 人文環境

人文環境是直接作用于學生,不容忽視的外在學習條件之一。如果一個學生同周邊同學的關系不好,憎恨老師或墜入情網,課下的人際關系有過多的異常,課上的注意力就很難集中,無論你給他提供多么好的教學設施、采用多么先進的教學方法,也都很難達到良好的教學效果。

人文環境條件是軟條件。俗話說:“近朱者赤,近墨者黑”。根據現代教育理論,老師、家長、同學都是一個學生的學習資源。三人行,則必有我師,不管一個學生是否贊成這個觀點,他在其所謂全面和諧的發展過程中,都已經潛移默化的受到了別人的影響。同樣,在學校這個大環境里,如果人人都能生動活潑、健康向上發展,偶爾有一兩個后進生,很快也能被“赤”化。

人文環境是育人環境整體優化工程的靈魂,要做到人文環境現代化,就必須刻意創造良好的、制度規范的校風校紀,并加強校訓、校歌、校標等形象建設。其中,校風是校園文化的核心,要采取有力措施,促進良好的校風、教風和學風的形成。堅持精神文明建設"重在創建,旨在育人"的方針,扎扎實實地開展創建精神文明的基礎性工作,才能真正創造出現代化的、協調發展的人文環境。

2.4 大腦能源環境

像任何其他復雜機器一樣,大腦需要能量。對于成年人,大腦重量只有總體重的2%,但它要用掉的能量卻是全身能量的大約20%。大腦從食物中得到所需能量。供給大腦低能量的食物,它就會運行不力,供給它高能量的食物,它就能流暢、高效地工作。就能量而言,大腦需要大量的葡萄糖。新鮮水果和蔬菜中就含有豐富的葡萄糖。

大腦將信息在數千億腦細胞中傳遞,并發送到身體的其余部分。每一信息在全身上下以電波和化學的方式傳遞,并不斷地從一種形式轉化為另一種形式。每個信息像電流那樣沿著腦細胞的軸突運行,然后當它跳過連接點到達另一細胞時變成化學流。科學家們將這些間隙叫作突觸。這些突觸連接是產生大腦功能的另一重要成分。為了發送這些信息,大腦首先必須產生電。如果你現在能測試它,也許會發現它產生了大約25瓦的電流。這是點亮你家里最小燈炮所需的能量。好的食物和氧氣,就是腦電的來源。你通過呼吸就可以得到氧氣,這就是為什么在學習之前和學習的過程中要求人們進行深呼吸的原因,它可以將你的血液氧化。為什么運動不僅對你的身體有好處,還對你的大腦有好處,同樣也是因為血液含有更多的氧氣,運動可以加快血液循環。

切斷氧氣的供給,就會摧毀腦細胞。完全停止氧氣供給,大腦就會死去。

參考文獻:

[1] 美國:珍妮特.沃斯,新西蘭:戈登.德萊頓合著《學習的革命》,上海三聯書店出版。

[2] 中華人民共和國建設部,《民用建筑電氣設計規范》JGJ-T16-92。

[3] 中華人民共和國建設部,《建筑照明設計標準》GB50034-2004。

[4] 保加利亞:拉扎諾夫著,《超級學習法》,中國書籍出版社。

作者:

高衛紅武警醫學院信息技術教研室

任俊峰武警醫學院訓練部教學保障處

王剛武警醫學院

賈冬梅武警醫學院