基于腦科學(xué)促進認知能力發(fā)展的案例研究

谷力?迦勒?谷婧?王藝?郝崟玲

［摘要］ 很多中小學(xué)生在閱讀、書寫、注意力、數(shù)學(xué)計算等方面都存在著不同程度的學(xué)習(xí)困難和學(xué)習(xí)力低下的問題，腦科學(xué)研究成果可以提供很多有效解決此類問題的辦法和策略。本文通過幾則教育案例，呈現(xiàn)了遵循腦科學(xué)原理、綜合開展學(xué)能訓(xùn)練，有效提升中小學(xué)學(xué)生的認知能力、減輕學(xué)生學(xué)業(yè)負擔(dān)的過程。

［關(guān)鍵詞］ 學(xué)生；腦科學(xué)；認知能力；案例

很多學(xué)生在學(xué)習(xí)上令家長感到煩惱，他們表現(xiàn)出對學(xué)習(xí)內(nèi)容不感興趣、上課注意力不集中、作業(yè)拖拉、粗心大意、學(xué)能低下、沉迷游戲、對學(xué)習(xí)不自信等現(xiàn)象，家長和老師采用了很多教育方法，但都徒勞無功。

近年來，我們通過研究腦科學(xué)原理，運用學(xué)能訓(xùn)練系統(tǒng)技術(shù)在杭州、寧波、南京等地進行了大量的實驗，人數(shù)達到8000多例，實驗對象都取得了令人滿意的結(jié)果，他們的學(xué)習(xí)有了進步，認知能力得到提升。通過訓(xùn)練，學(xué)生普遍感到自己的學(xué)習(xí)能力有了顯著提高，他們學(xué)會了時間管理和自主學(xué)習(xí)的方法。訓(xùn)練學(xué)習(xí)的有效性讓他們倍感學(xué)習(xí)取得進步的快樂，改變了自卑心理和放任自流的態(tài)度，同時也讓父母不再陷入焦慮。在不斷堅持學(xué)能訓(xùn)練的過程中，受訓(xùn)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力也在提高。他們在與家人或其他同學(xué)的PK訓(xùn)練中，在展示才藝的過程中，不斷被認可，獲得了成就感和自信心，內(nèi)驅(qū)力大大增強。

一、發(fā)展學(xué)生認知能力的腦科學(xué)訓(xùn)練方法和

策略

所謂認知能力，以信息論的觀點來看，就是人腦在接受和處理外在信息刺激的過程中，及時感知外在信號、辨識和區(qū)分信號、儲存信號，以及比較剛輸入的和已儲存的信號內(nèi)容、提取和應(yīng)用信息的能力。從心理學(xué)的觀點來看，認知能力包括認知過程中所需要的感知力、專注力、記憶力、思維力、想象力等。

我們通過綜合運用腦科學(xué)原理，在實踐探索中思考和研究，形成了中小學(xué)生認知能力提升訓(xùn)練的科學(xué)認識和實踐方案。我們提出了“營造樂學(xué)氛圍、持續(xù)訓(xùn)練賦能、增強自信力、整體提升認知能力”的中小學(xué)生認知能力綜合提升的訓(xùn)練思路和操作策略。

第一，我們認為，諸多因素影響著學(xué)生的認知能力，因此，我們需要采取綜合訓(xùn)練和能量加持的方法，從整體上對學(xué)生進行訓(xùn)練康復(fù)。所謂多領(lǐng)域認知綜合訓(xùn)練，是指采用兩個或兩個以上的單領(lǐng)域認知訓(xùn)練方法，如注意力+記憶力訓(xùn)練等；所謂能量加持，是指針對日常飲食中對于大腦必需的營養(yǎng)上存在的問題，進行相應(yīng)的科學(xué)改進干預(yù)；訓(xùn)練整體系統(tǒng)則包括多領(lǐng)域綜合訓(xùn)練、大腦保護營養(yǎng)干預(yù)、親子快樂溝通等項目。

第二，建立愿景，營造樂學(xué)氛圍。愿景是人腦中關(guān)于未來可視化的視覺場景圖像，是物質(zhì)、能量、信息的凝聚態(tài)。運用愿景的力量，引導(dǎo)學(xué)生堅定心中的美好愿景，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)與發(fā)展方向，發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)的意義和目的，繼而產(chǎn)生穩(wěn)定而持久的學(xué)習(xí)動力。

第三，借助于現(xiàn)代電子技術(shù)開發(fā)學(xué)能訓(xùn)練系統(tǒng)和課程，形成了整體提升學(xué)生認知能力的腦科學(xué)解決方案。認知能力提升訓(xùn)練流程如下：

1.愿景啟動

建立鏈接，啟動學(xué)生的訓(xùn)練意愿和興趣。

2.想象力訓(xùn)練

建立畫面感，聽想象喚醒音頻，保持放松，調(diào)動五種感官去感受。整體激活和賦能大腦，促進大腦各個區(qū)域協(xié)調(diào)共振、功能高效。

3.照相記憶訓(xùn)練

利用視覺工作記憶訓(xùn)練原理，對圖像、數(shù)字、漢字、英文等進行工作記憶訓(xùn)練。聽快速記憶音頻，第一步進行殘像拍照練習(xí)；第二步進行矩陣拍照練習(xí)，先用2×2圖形矩陣卡牌，再用2×3文字矩陣卡牌，一次拍照時間15s；第三步進行古詩拍照，先后進行單行拍照、雙行拍照、四行拍照，最后加上標(biāo)題和作者名字進行整體拍照，每次拍完先閉眼核對畫面，確認清晰后進行正、倒復(fù)述。

4.訓(xùn)練周期

學(xué)能訓(xùn)練密度為每日20—30分鐘，訓(xùn)練周期為第一階段1—3個月、第二階段3—6個月。固定頻率和時長的視聽覺工作記憶訓(xùn)練，對學(xué)生大腦進行反復(fù)刺激，力圖激活和喚醒學(xué)生大腦，從而促進學(xué)生大腦的專注力、記憶力、閱讀力、計算力、想象力、思維力、創(chuàng)造力、表達力等能力的普遍提高，最終實現(xiàn)減負和提高學(xué)習(xí)效率的目的。

5.訓(xùn)練總結(jié)

對訓(xùn)練進行總結(jié)，讓學(xué)生認為通過訓(xùn)練，自己的能力在不斷增強，并且訓(xùn)練的過程很簡單，愿意堅持下去。班主任可以再跟學(xué)生聊一聊夢想和目標(biāo)，再次強化學(xué)生的信念。最后單獨跟家長溝通學(xué)生的情況。

第四，我們希望通過特定腦波音頻訓(xùn)練，讓學(xué)生不斷接受正向激勵，感受到被認可、被表揚，通過體驗成功，克服自卑情緒，獲得成就感和自信心，從而激發(fā)學(xué)習(xí)的內(nèi)驅(qū)力。

二、發(fā)展學(xué)生認知能力的個案教育分析

雖然我們形成了學(xué)生認知能力發(fā)展常規(guī)性的解決方案，但因?qū)W生的具體情況有所差異，我們?yōu)椴煌膶W(xué)生制定了個性化方案。我們會為每一個學(xué)生推薦一名認知能力發(fā)展的心理指導(dǎo)師，指導(dǎo)師給每一個學(xué)生制定個性化的教育方案，并跟蹤指導(dǎo)學(xué)生訓(xùn)練和心理輔導(dǎo)。以下是我們在高中、初中、小學(xué)三個年齡段選取學(xué)生的案例，具體展示個案教育的過程。

案例1 ：某高一藝術(shù)特長生小呂（女），她的生活自理能力和社會活動能力很強，但存在偏科問題，學(xué)習(xí)效率也不高，在學(xué)習(xí)上經(jīng)常表現(xiàn)出注意力渙散、記不住新學(xué)的內(nèi)容、不理解知識的重點和難點、難以有計劃地學(xué)習(xí)和不能自我控制等問題。小呂同學(xué)向老師和家長表示，在數(shù)學(xué)課上，她常常聽不懂老師所講的內(nèi)容。在入學(xué)之后第一次文化測試中，她的成績不佳，在全校高一802名學(xué)生中，她的文化測試成績?yōu)榈箶?shù)第20名，數(shù)學(xué)成績只考了2分，英語只考了30分。

指導(dǎo)老師告訴家長，人體遇到刺激時，腦部特定區(qū)域處理信息會拖延和變慢，大腦會延遲辨識信號并作出反應(yīng)，腦部就會出現(xiàn)特定區(qū)域信息不夠清晰、行動計劃和控制能力不足等現(xiàn)象。腦科學(xué)研究表明，特定頻段的腦波音樂對青少年大腦神經(jīng)突觸連接、神經(jīng)遞質(zhì)釋放和基因表達等均有積極顯著的催化效應(yīng)與奠基作用。特定頻段的腦波音樂可以提升青少年的感知覺能力，對大腦的情感和邊緣系統(tǒng)影響巨大，讓學(xué)生養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高對數(shù)學(xué)概念的理解能力、書寫和計算的能力，以及時空推理能力，并幫助學(xué)生輕松記憶事實性知識，對學(xué)生認知能力的提高有極大的促進作用。

小呂同學(xué)根據(jù)指導(dǎo)老師的建議，每天早晨上學(xué)前傾聽學(xué)能訓(xùn)練系統(tǒng)中的提升專注力的腦波音樂，每天下午傾聽10分鐘記憶力腦波音樂，每天晚上臨睡前聽半小時催眠的腦波音樂。音樂讓她的學(xué)習(xí)狀態(tài)和情緒狀態(tài)慢慢地發(fā)生改變，她感到輕松、愉快，思維變得活躍了，仿佛換了一個人。

指導(dǎo)老師告訴家長，視覺在人腦中有廣泛的聯(lián)系性。人大腦中所儲存的信息，大部分是通過視覺器官獲得的。兒童的視感知覺能力的改善和發(fā)展能為認知能力發(fā)展提供前提條件。中小學(xué)學(xué)生的思維發(fā)展水平需要依靠視覺的具體表象和感性經(jīng)驗的支持。

在指導(dǎo)老師的要求下，小呂同學(xué)每天進行20分鐘的照相記憶訓(xùn)練。照相記憶訓(xùn)練讓看過一次的事物像照片一樣印在人腦中，并可以根據(jù)需要隨時再現(xiàn)。

半個月下來，雖然她沒有額外進行文化課的補習(xí)和訓(xùn)練，但各門功課的學(xué)習(xí)效果明顯提高，上課老師所講的內(nèi)容她都能聽懂，理解能力也得到了提升，注意力和記憶力大大提高。在一個月后的第二次全年級測試中，她的數(shù)學(xué)和物理成績都超過了60分。目前，小呂的英語成績還不是很理想。她正在運用這種記憶方法去識記英語單詞，雖然英語沒有漢語識記的效果快捷，但也比以往記得快、記得牢。

小呂同學(xué)的學(xué)習(xí)進步，不僅表現(xiàn)為學(xué)習(xí)情緒狀態(tài)的改變，還表現(xiàn)為認知能力的迅速改善、學(xué)習(xí)效率的明顯提高。特定腦波音頻音樂的聽覺訓(xùn)練通過腦電波的協(xié)調(diào)共振，改變了她的聽覺感知系統(tǒng)，整體激活了她潛在的腦力，開發(fā)了她的大腦功能，使她克服了以往的學(xué)習(xí)障礙。圖像工作記憶訓(xùn)練（照相記憶訓(xùn)練）進一步激活了她的大腦，提高了她的圖像記憶能力和空間想象力，因而，她的認知能力才得以迅速提高。

案例2：初二女生樸某某，閱讀速度慢，記憶能力低下，語文老師布置的背誦內(nèi)容需要花至少半小時以上。而且書寫速度慢，作業(yè)經(jīng)常寫到晚上11點，這導(dǎo)致她早上不能按時起床，出門來不及吃早餐。初一階段數(shù)學(xué)考試不及格，滿分60分的政治只考了28分，歷史開卷考試不知道答案在哪里找。

指導(dǎo)老師告訴家長和孩子，有注意力障礙的大腦中神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺的缺乏導(dǎo)致“燃料或刺激的缺乏”，這部分腦區(qū)的正常沖動調(diào)節(jié)功能受到阻礙；書寫時，人腦需要激活腦區(qū)大量神經(jīng)元細胞，很多神經(jīng)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)需要相互協(xié)作。一旦這些腦區(qū)出現(xiàn)生理性問題，就會造成書寫困難。這類學(xué)生會在書寫上耗費大量的時間，甚至?xí)涀约簳鴮懙膬?nèi)容等。小樸同學(xué)的認知能力存在著上述不足或缺陷。

2023年2月1日，小樸同學(xué)開始參加學(xué)能訓(xùn)練。老師首先讓她每天聽莫扎特音樂，莫扎特音樂節(jié)奏明快、曲調(diào)重復(fù)且有較長的間隔時間，在音域的頻率上產(chǎn)生特定共振，引起了大腦波幅升高，達到同步協(xié)調(diào)的

狀態(tài)。

指導(dǎo)老師告訴她，莫扎特音樂能促使神經(jīng)元突觸連接增加，促進神經(jīng)元興奮性放電，提高大腦活動效率。老師還告訴她，體育運動能重塑人腦。運動能改善消化功能、促進葡萄糖轉(zhuǎn)化為血糖，不斷供給大腦所需的能量和促進大腦發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì)。通過運動，大腦的神經(jīng)細胞之間能形成很多的神經(jīng)通路，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也會發(fā)生變化，人就會變得更加聰明。根據(jù)老師的指導(dǎo)，小樸同學(xué)同時還加強了體育鍛煉。

一周以后，在家長接孩子放學(xué)回家的路上，孩子反饋，老師課上講授的內(nèi)容她可以更快地理解并記憶了。很快，孩子的書寫速度和閱讀速度也得到改善。腦波音頻配合專注呼吸音頻訓(xùn)練不僅治愈了她的作文恐懼癥，而且激發(fā)了她的寫作潛能，引領(lǐng)她追尋內(nèi)心的訴求，將被動的寫作升華為主動的文化自覺，她從此愛上寫作。實踐證明，音樂訓(xùn)練，尤其是α波音頻腦波音樂的訓(xùn)練，可以有效改善學(xué)生的感知覺能力和認知能力。音樂訓(xùn)練在提升智力的同時也促進大腦開發(fā)，更為開發(fā)大腦的適應(yīng)性能力打下了良好的基礎(chǔ)，對神經(jīng)系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)等腦部神經(jīng)的修整與改善起到重要的作用。

小樸同學(xué)應(yīng)用照相機記憶訓(xùn)練后，古詩也可以在1分鐘內(nèi)完成正背倒背。持續(xù)訓(xùn)練2個月后的期中考試，她的數(shù)學(xué)成績從原先的不及格進步到88分，而且是全班第一名。英語89分，也是全班第一。語文考試成績?nèi)５诙瑲v史、地理、生物考試成績均有所提高。2023年6月升入初二后，小樸同學(xué)反饋經(jīng)過學(xué)能訓(xùn)練，數(shù)學(xué)、物理成績均明顯提高，期末考試總分全班第一。

案例3：小學(xué)三年級男生徐某某，平時學(xué)習(xí)成績像過山車，忽高忽低，二年級時數(shù)學(xué)曾考過67分。他的注意力差，粗心大意；閱讀經(jīng)常出現(xiàn)跳字、漏字等現(xiàn)象；答題時經(jīng)常只回答一半；老師的板書，前兩個字他總是看不到。

指導(dǎo)老師告訴家長，當(dāng)人腦出現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)失調(diào)、神經(jīng)遞質(zhì)水平異常時，人腦無法將輸入不同腦區(qū)的信息進行整合，就會出現(xiàn)信息傳導(dǎo)和處理的失調(diào)或紊亂，有的會出現(xiàn)接受和處理刺激信號的“早”和“晚”的現(xiàn)象。小徐同學(xué)讀書時經(jīng)常漏字、跳行，這與他的視知覺問題有關(guān)，說明他的視覺神經(jīng)元的鏈接存在問題。

經(jīng)過指導(dǎo)老師的教育，小徐同學(xué)逐漸明白了訓(xùn)練的價值，開始參加訓(xùn)練，但受原有惰性的影響，他每周只訓(xùn)練2—3次，訓(xùn)練效果不明顯。在老師和家長的督促下，他依然堅持參加訓(xùn)練。他逐漸感覺到自己的學(xué)習(xí)能力在進步，越來越喜歡這項訓(xùn)練。

腦科學(xué)研究表明，均衡膳食營養(yǎng)與記憶力密切相關(guān)。從天然大豆榨油副產(chǎn)物中提取純化的磷脂酰絲氨酸，能影響細胞膜的流動性，具有調(diào)節(jié)神經(jīng)脈沖傳導(dǎo)和增進大腦記憶的功能，證明具有提高認知力的作用。在營養(yǎng)指導(dǎo)師的建議下，他的父母注意孩子腦營養(yǎng)的補充和睡眠的改善。

小徐同學(xué)參加訓(xùn)練六七個月以后，可以快速記憶所學(xué)知識。例如，新古詩的背誦以前需要5—10分鐘，甚至更長時間，而經(jīng)過照相記憶訓(xùn)練后，只需要15秒；以前約300字的新課文至少需要花10分鐘以上的時間才能記憶、背誦，而經(jīng)過照相記憶訓(xùn)練后，只需要不到1分鐘的時間。經(jīng)過照相記憶訓(xùn)練后，他上課時的注意力更加集中，數(shù)學(xué)公式的記憶更準(zhǔn)確，對題目的理解能力更強，答題速度更快，正確率更高。

現(xiàn)在他學(xué)習(xí)很自覺，每天在校利用課間時間自主完成課后作業(yè)。他不僅愿意看書，而且背誦也很快，一篇300字的課文，10秒鐘就能背得一字不差。而且能做到用5秒鐘時間同時照相記憶論語、初三的古詩、40個英語單詞拼寫，且一周以后調(diào)取畫面，記憶的正確率依然很高。原來四幅圖的作文，他只能寫出10個字，二年級時語文試卷常常寫不完，只能考80分，經(jīng)過學(xué)能訓(xùn)練后，現(xiàn)在每幅圖他都能寫出300個字，語文成績也進步到99.5分，是全班唯一一個閱讀理解題目做得全對的學(xué)生。除了語文以外，他的數(shù)學(xué)、英語學(xué)習(xí)能力也得到了超常提高。

持續(xù)的學(xué)能訓(xùn)練激活了他的大腦，使他跨過了學(xué)習(xí)障礙，改善了大腦的學(xué)習(xí)狀態(tài)和學(xué)習(xí)能力，并讓他發(fā)現(xiàn)了自己的天賦，他從行為有惰性變成了勇于與同學(xué)進行競爭。每周他都參與學(xué)能對抗比賽，他的精彩表現(xiàn)和圖像記憶才藝表演讓他不斷贏得大家的掌聲和贊美，這讓他獲得了超強的自信心，內(nèi)驅(qū)力也大大增強。

小徐同學(xué)的事例充分說明，視覺圖像記憶訓(xùn)練能使人腦眾多的神經(jīng)元細胞有更高的活躍性，能激活學(xué)生的內(nèi)直覺、內(nèi)視覺、內(nèi)聽覺，提高學(xué)生的感知覺能力和自信心。

解決學(xué)生學(xué)習(xí)困難、提高學(xué)習(xí)效率不是依靠家長和老師對孩子施加壓力，也不是實施題海戰(zhàn)術(shù)和死記硬背策略所能實現(xiàn)的。 以上學(xué)能訓(xùn)練的成功教學(xué)案例充分說明，基于腦科學(xué)的發(fā)展認知能力的整體解決方案是有效的，只有運用符合腦科學(xué)原理的教育方法才能取得有效的教育效果。腦科學(xué)的原理是教育必須遵循的科學(xué)規(guī)律，提升認知能力的腦科學(xué)訓(xùn)練是學(xué)生減負增效的不二法門，也是教師教育促進全體學(xué)生認知能力發(fā)展的有效工具。

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