我們是如何學習的
もも人腦的傑作就是學習。學習可以改變腦，這是由於通過每一次新異的刺激、經歷和行為，腦自身也發生改變。科學家們並不十分確定這一切是如何發生的，但是他們對於究竟發生了什麼，還是有一些了解。 首先，由一些到達腦的刺激引發了這個過程。這可以是內部的(頭腦風暴)，也可以是一次外來的新的經驗，如玩拼圖遊戲。然後，刺激被分類並且在不同水準上加工。最後是記憶電位的形成。這僅僅表示這些事項已經就位，從而記憶能夠容易被激活。做為教育者，花費一些時間去了解這些基礎知識是絕對值得的，它能夠給予我們一些有益的啟示，也能夠幫助我們深入了解學生是如何學習的。

刺激物
もも對於我們的腦來說，我們要麼是做一些原本就知道如何做的事，要麼是做一些沒做過的新事情。如果我們不斷重複早先學過的東西，那麼這對於我們的神經通路來說，是一個使之變得更為有效的良機。它們是通過髓鞘化來完成這項任務的。髓鞘化，我們前面提到過，就是給軸突添加一件脂肪外衣的過程。一旦髓鞘化發生了，腦也就變得更加高效。華盛頓大學醫學院研究者Hanneke Van Mier 和 Steve Peterson在PET掃描中發現，當開始一項新任務時，腦的很多區域都「激活」了，而任務掌握得越好，腦「激活」的區域就越少，腦使用得就越少。新手用腦更多，而且使用效率較低。這樣的特性表明我們的腦適應和重塑自身的速度有多快。
もも 練習，是我們做自己己經知道如何做的事情；而刺激，則是新鮮的事物。看一場新電影，聽一段新音樂，唱一曲新歌，瀏覽一個新地方，解決一個新問題，或者結交一個新朋友，凡此種種，都能刺激腦。只要是合乎邏輯的，這種新的，精神的或者運動的刺激都會比陳舊的東西產生更多有利的電能。這個輸入被轉化成神經衝動，它們將游走到類似提取分類站的部位，如位於大腦中部的丘腦。對於有意的行為，會發生多種感覺的聚合，並且在海馬迅速地形成「地圖」(Freeman, 1995)。從那裡，信號被分配到大腦的特定區域。
もも 一旦輸入信號被接受，每個腦細胞就像一個微型電池一樣工作。它由通過細胞膜的鈉鉀離子的濃度差異產生能量。電壓的變化給信號的傳遞提供能量，使樹突生長。神經傳遞物存儲在細胞軸突末端，在那裡幾乎可以接觸到另一個細胞的樹突。它們要麼是興奮性的(如谷氨酸)，要麼是抑制性的(如GABA，或 γ-氨基丁酸)。當胞體向軸突放電時，將會激發那些儲存的化學物質釋放到突觸間隙，即位於軸突末端和樹突頂端的空隙，如圖2所示。

圖2 學習在突觸產生

もも一旦化學物質進入到這個間隙，化學反應將引發(或抑制)它所接觸的樹突接受器產生新的電能。電能轉化為化學能，然後又轉化為電能。在這裡，這樣的過程反覆進行直至傳入下一個細胞。最終，這種反覆的電刺激，伴隨著增長的營養物質的輸入，促進了以樹突分枝方式進行的細胞的生長。這些分枝使我們形成更多的聯結，直到在某些情況下，形成完整的「神經森林」以幫助我們更好地理解，並且或許某一天，使我們成為某一主題的專家。當我們說細胞與其他細胞相「聯結」時，的確是指它們如此接近，以至於突觸能夠非常輕鬆地，甚至可以說是不費吹灰之力地被反覆「使用」。而新的突觸則通常在學習之後形成。

持續學習的形成
もも 對於神經學家們來說，學習和記憶猶如一個硬幣的兩面。你不可能脫離其中一面去談論另一面。畢竟，如果你學到了什麼，學習成果的唯一證據就是記憶。不幸的是，這個學習的最後部分，被科學家認為是一個最大的，並且最令人感到挫敗感的挑戰。就在他們認為找到真諦的時候，他們會發現那不過更像是一個鏡中月。簡而言之，他們仍在苦苦尋求答案。
もも 偉大的加拿大心理學家Donald Hebb早在50多年前就正確地假定，當一個細胞在下次激活時所需要的，從其他細胞輸入的信息量減少時，學習就發生了。換句話說，它已經 「學會「了以不同方式反應。更近些時候，由諾貝爾獎得主，Susumu Tonegawa和Eric kande率領的麻省理工學院的研究小組，發現了一個激發這種關鍵的記憶結構的特定單基因(Saltus, 1997)。這個突破也許能夠解釋為什麼有的人具有比別人更好的記憶：這在一定程度上是由基因控制的。 持續的學習，或稱為長時程增強效應 (LTP)，目前被認為是學習的自然發生過程的基礎。自從1973年由Bliss和Lomo發現這一現象以來，已有數不清的實驗對它的複雜特徵進行了界定。一句話，過程就在於此。
もも 一個細胞被反覆地電刺激，從而使鄰近細胞產生興奮。如果一個較弱的刺激能在很短的時間裡作用到鄰近細胞，則細胞獲得興奮的能力會得到增強。神經活動具有或興奮或抑制的效應，壓抑一個抑制性過程可能導致它的激活。另一種效應也能幫助我們學習：當改變一個突觸，使之不大可能被激活時，LTD(長時程抑制效應)就發生了。盡可能減少錯誤的聯結，就可以使學習加速。這樣的情景發生在我們進行嘗試錯誤性學習時(Siegfried,1997)。換句話說，細胞根據先前接受的刺激改變它們對信息的感受性。這聽起來像是細胞「學會」並改變了它們的行為。簡而言之，我們的學習，就是通過突觸功效的改造而實現的。

學習和行為
もも 盡管從真實的細胞到細胞的聯結中能夠發現一些有意義的事是非常令人激動的，然而學習和行為常常是不同的。你可能從書本上學會了如何更好地教學，但是你的行為很可能還是一成不變。為什麼會發生這樣的現象，這樣的現象又是怎樣產生的呢？當然，我們可以歸結為外部環境原因，如過大的壓力或學生的表現等。然而，我們的行為更多地是由我們自己複雜的情緒狀態和記憶所控制的。我們腦的日常化學現象更增加了這個問題的複雜性：「我們的腦是如何學習的？」我們每天的行為都受到腦內另外一些 「游動的」化學物質的嚴重影響：單胺和?。事實上，據一位研究者估算，全腦和整個身體內部超過98%的信息，是通過?而非突觸來傳遞交流的 (Pert 1997, p.139)。如果說我們前面提到的傳遞物，如谷氨酸和7-氨基丁酸，是像「細胞電話」一樣提供特定的信息交流的話，那麼這些化學物質則更像是巨大的擴音器，能夠傳播到腦的廣泛區域。這些物質通常包括5-羥色胺、多巴胺和去甲腎上腺素。它們能夠產生在課堂中可以觀察到的行為，如注意、壓力或瞌睡。換言之，學習可以同時在多個複雜的層面發生，從細胞到行為。

變得更聰明
もも人類學習的最終成果是智力。無論你如何定義智力，擁有一個大一些的腦袋，或每立方英寸多一些腦細胞對於變聰明都無濟於事。此如，海豚腦袋就很大，而老鼠的大腦細胞密度也比人腦更大。變得聰明的關鍵在於增長腦細胞之間的更多的突觸聯結，並且不要丟失己經存在的聯結。正是這些聯結讓我們能夠解決問題或做出判斷。
もも你的腦被利用的比例究竟佔多少？在今天來看，大多數的區域都被使用了，因為腦功能是分布全腦的。另外，自從你出生的那天起，它就為適應你的生活方式而改造著自身。它總是能夠很好地為你服務，因為你已經鼓勵它向你所需要的領域而發展。如果你在音樂方面表現出色，那麼你可能會唱歌、作曲或演奏；「如果你體育很好，那麼你將鍛鍊或比賽；如果你對數字很在行，那麼你可能每天將進行一些運算。在真實的世界裡，你的大腦就只是你的。
もも 而根據更理論化的確定的證據，事情就會是另外一番的景象。據估計，我們所使用的腦有計劃的加工能力不到萬分之一。通常，一千億個神經元中的每一個與其他1,000~ 10,000個神經元相聯結。但是理論上，可以聯結的還多得多。由於每個神經元有幾千個突觸，你的整個腦就有幾萬億個。腦的信息運算速度可以達到每秒10的27次方比特 (Hobson,1994)。然而Paul Churchland(1995）聲稱，所有可能的配置組合為10的百萬億次方。這個數字遠遠超過了宇宙中所有已知的粒子的數量。我們的腦，的確是一個真正的奇跡。腦是我們所擁有的，而思維是腦所產生的。換句話說，「思維」並不是一件事物，而是一個過程。
もも 這些神經聯結的潛力是否是那些個別的所謂「天才」們的超常行為的根源呢？對此，我們尚未得到答案。大約有10%的5歲以下的孩子擁有照相般的記憶力，而在成人中只佔百分之一。專家們能夠計算龐大的數字，並且，在某些情況下，速度快得像計算機。有文字記載的案例顯示，有被試能夠說12種或更多的語言，展示了思維的轉換能力，表現了快速的閱讀能力，或顯示出了超強的記憶能力。其他人也向我們展示了ESP(超感知力)的出色運用，遠距離視物或早期的音樂天賦 (Murply,1992),這些能夠在我們的課堂上成為常見現象麼？我們能夠策劃製造出另一個艾爾伯特•愛因斯坦，瑪雅•安吉拉，阿瑪迪斯•莫紮特，瑪莎•格雷厄姆或者此爾•蓋茨嗎？
もも 最後，如果我們需要對學習進行評價，那麼我們不僅要評價學習的結果，也要評價學習的過程。我們的大腦是具有高度效率相適應性的，而確保我們生存的正是適應選擇和創造選擇機會。但是，傳統的課堂限制了我們思維的策略和答案的選擇。那些堅持唯一的解題方法和「正確答案」的教育者們，忽視了究竟是什麼使我們這樣的生物種族世世代代延續下來。人類存活了幾千年，靠的是嘗試新鮮事物，而不是依靠總是獲得「正確的」練習和正確的答案。這種做法對培養出一個聰明的、適應性強的大腦來說是不足取的。只求獲得正確答案的，狹隘的標準化測驗的觀點，違背了腦發展中的適應性的法則。高品質的教育是鼓勵多角度思考，多種答案和具有創造性的洞察力。
もも 那麼，這些有關腦的知識能夠為我們做些什麼呢？它僅僅是個無用的理論？事實上，它們並不僅是為專業的教育工作者服務的，只要我們處於「學習的事業中」，就與腦有重大關係。我們終於學到了足以規劃一些重要行動的知識了。當然，有許多領域都需要更多的研究，但是大量研究已經非常明確和可靠，足以應用到課堂實踐中去。跟你的學生們講講他們的腦是怎樣學習和工作的，並跟那些充滿興趣的父母們交流。許多常見問題的解決辦法將在接下來的章節裡陳述。但是請做好一定的心理準備：仍然會有許多問題存在。