从脑科学看记忆及图形助记策略

　　摘要:随着脑方面实验技术的进步,关于记忆的研究取得重大进展,正在逐步揭开记忆的微观机制。本文从传统的信息加工心出发,结合脑科学相关研究的成果,对如何加强记忆效果的策略进行了分析研究,力图将脑科学关于记忆的研究成果应用于教学实践中去。
　　关键词:脑科学 记忆 图形 教学策略
　　
　　学习的直接证据是记忆。记忆表现为对过去经验的存储及提取。记忆一直是学习相关的学科研究重点。现在,借助脑科学技术,研究取得了突破性进展。通过在细胞水平上对神经元结构与功能之间关系进行研究,对突触传递及神经系统可塑性有了更深入的了解。脑功能成像技术的出现,使得对处于正常工作状态下的人脑高级功能活动作无损性研究成为可能。甚至,一些实证性的实验也取得成功,如华裔科学家钱卓等通过改变关于记忆的基因培养出的“聪明鼠”、通过在老鼠的海马特定细胞植入电极来成功探测记忆过程如何发生、美国科学家通过脑功能成像来较为准确地预测到远处实验人员眼前所见的是什么图片等。人脑这个奥妙的“黑匣子”已被现代高科技逐步打开。
　　
　　1 脑科学观下的记忆分类
　　
　　利用正发射断层扫描技术(PET)和功能磁共振成像技术(fMRI),科学家们可以观察个体在不同任务中脑的活动情况,观察信息的储存和提取过程,观察脑在执行不同功能时所使用的脑区。神经科学家发现,脑的存储区域比我们预想的更多。研究人员目前已经指出了五种长时记忆的记忆通路在脑特定区域的活动情况,这五种记忆通路为:语义的、情景的、程序的、自动的和情绪的。
　　情景记忆是关于个体经历的记忆,是对我们看到或听到的事情的心理再现。当你记起昨天晚饭吃的什么,或者在学校举办的运动会上所发生的事情时,你正在回忆储存于情景记忆中的信息。语义记忆主要包括已知的事实和概括性的信息。包括概念、原理以及如何应用概念、原理的一些规则;包括问题解决技能和认知策略等。课堂中学习的很多内容都存储于语义记忆中。程序记忆是回忆怎样做事的能力,在身体活动任务中如驾车、打字、骑自行车等表现更明显。自动记忆指的是特定刺激对记忆或信息的自动激发;它位于小脑内部。如一首熟悉的歌开始了后能自动继续下去。情绪记忆又叫情感记忆,是以体验过的情绪、情感为内容的记忆。当某种情境或事件引起个人强烈或深刻的情绪、情感体验时,对情境、事件的感知,同由此而引发的情绪、情感结合在一起,都可保持在人的头脑中。在回忆过程中,只要有关的表象浮现,相应的情绪、情感就会出现。情绪记忆具有鲜明、生动、深刻、情境性等特点。情绪记忆往往较其它记忆更为牢固。有时经历的事实已有所遗忘,但激动或沮丧的情绪依然留在记忆中。情绪记忆在文艺创作和表演中起着重要作用。
　　情景记忆中的信息以表象的方式加以储存,这些表象是按照事件发生的时间、地点等组织起来的。语义记忆中的信息以概念网络的方式组织起来。程序记忆及及自动记忆的信息是以一系列复杂的刺激一反应配对的方式储存的。情绪记忆通路是通过位于前额叶内部、海马附近的杏仁核开启的。海马处理事实信息,而杏仁核储存情绪信息,如快乐、悲伤以及其他一切可以说出的感受。脑总是赋予情绪最大的优先权。当信息进入脑内,到达丘脑的时候,如果信息是情绪性的,杏仁核便会截取这些信息,径直对它进行加工。如果信息引起强烈的情绪(尤其是恐惧),杏仁核就会控制整个身体,使之做好准备。在这种情况下,其他的任何记忆通路都起不到作用。
　　
　　2 图形助记策略
　　
　　从一般意义上说,教学策略是对完成特定教学目标而采取的教学活动程序、方法、形式和媒体等因素的总体考虑(邬美娜,1994)。雷杰卢斯认为教学策略实际上包括三类策略:组织策略,授递策略和管理策略。图形在本文中作者特指各种静态的图形图像,包括概念图、思维导图、课本上的各种插图、简笔画等。图形助记策略,是笔者对“以图形作为工具来帮助学习者记忆的一种教学策略”的简称。本文之所以从教学策略方面来述及图形应用,主要是基于图形的制作要消耗大量时间,个人用来学习的话除了思维导图较易制作外,其余的图形较困难,所以用作个人的学习策略不太实用。而教师用它作为一种教学策略,加工图形的时间可以因教师的熟练程度而减少,又因为能够重复地、大量地使用从而加强了它的适用性。教学策略中,组织策略及授递策略与图形相关较高,下文拟就这两方面展开图形助记的策略。
　　图形组织策略:
　　图形组织者的形式有很多,如以下几个常见的表现形式:流程图、概念地图、心智图(又称思维导图)、维恩图、坐标图、饼状图、阶梯图、鱼骨图等。其中思维导图尤为灵活,可以表现出各种形式。至于具体采用哪种形式,取决于教师偏好以及内容如何编排。
　　对于图形所表达知识内容的逻辑编排,专家提出了许多原则性建议,诸如从简到繁,从具体到抽象,从一般到特殊,从整体到细节,从观察到推理,从已知到未知等,但其中从简到繁的规则被认为是最基本的编列规则。同时,还可以借鉴许多专家提出的编排课程内容的具体结构,其中比较有影响的是螺旋式编列、渐进分化编列、自底向上/自顶向下编列、最短路径编列、细化编列、正向链/反向链编列等。
　　螺旋式编列:布鲁纳认为,对于某些学科领域中非常重要的知识,应该让学生尽早开始接触,并且多番学习,随年龄增长和智力不断加深内容。渐进分化编列:奥苏贝尔认为学生的认知结构是层次状的,如果先向他们提供一个“先行组织者”,其中先介绍总括性的信息,然后逐层展开,提供稍微详细的信息,也就是遵守从整体到细节的原则,学生就容易形成比较稳定的认知结构。这种教学安排比较适合于语义记忆的知识。
　　自底向上/自顶向下编列:加涅认为在作教学分析时应将心智技能分解成较小的组成部分,然后按“从部分到整体”的原则将它们组织成谱系结构。教学时则依照“自底向上”的顺序,先教基本技能,再教复合的高阶技能。这种方式适合程序性知识的教学。但对于语义记忆内容,其知识结构也往往呈谱系式,可采取“自顶向下”的编列顺序。
　　最短路径编列:对于过程性知识(即属算法性的内容),在进行教学分析时通常采取信息加工分析法,产生流程图状的分析结果。通过路径分析确定流程图中所有可能的路径,教学时则先教最短路径,这意味着比较简单和基本的内容;然后教其它路径,内容变得越来越复杂和详细。
　　细化编列:该理论采取照相机调焦镜头的隐喻,学生首先用“广角镜”去粗看“图片”(领域知识)的主要部分极其相互关系,无需注意任何细节;接着聚集到一部分,越来越仔细地看清各部分的细节极其相互关系,然后又将镜头拉回到广角去复习该局部与整体的关系。如此继续下去,研究其他部分并弄清它们与整体的关系。细化理论对于不同类型的内容提出了不同的具体编列方法,但都遵顺由简到繁的原则。
　　正向链/反向链编列:分为正向链与反向链二种不同的策略。正向链过程应该是后面步骤依赖于前面步骤的完成,一般适合于程序性知识教学。与此相反,按反向链的编列方法,要求学生先练习离目标最近的步骤,然后练习倒数第二步、第三步,以此类推,直到掌握全部步骤,属于发现法的学习路径。用教小孩系鞋带的例子,正向练习方式的效果往往不理想,于是改用反向练习方法,让大人先做完系鞋带的大多数步骤,只留下最后一个步骤让孩子去做;待这步掌握后,然后再按倒序的方法一步步的学习,直到最后掌握。

　　图形授递策略:
　　选材上要因材施教一般把知识分为陈述性知识和程序性知识,而陈述性知识有的是结构良好的如数学等学科知识,有的是结构不良的如社会知识。对于知识本身结构不良而又必须要记的知识,可以构想出新奇的图形助记。比如记忆数字3.14159可以构想出一幅图“山(3)顶(.)一(1)寺(4)一(1)壶(5)酒(9)”,当然要想记住它的数学意义,还可以加上一个圆与直径,可以想像成湖上月出。对于结构良好的知识,可以用概念图或者思维导图或者其它形式的图来表达。对于程序性知识,可以用图解的方式,把子技能(或前提技能)表达出来,再表达出它们之间组合的形式,然后反复训练达到程序化。象一些物理、数学题的求解过程,即可用图把它们表过出来。因材施教的另一个意思,是用来表达知识的图像,要尽量与学生的生活联系起来。因为记忆总是寻求对个体有意义,或是力求减轻认知负荷。利用学生的经历与经验,使学生对知识赋予个人意义,这样的记忆更容易而且更持久。
　　引导学生进行多重编码认知心家认为外界的事物在人脑中的陈述性忆主要有以几种形式:表象、命题及命题、线性系列及它们综合在一起形成图式。图形有利于形成表象,使知识甚至思维可视化,其优点是记忆直观,使用方便,缺点是不够精确。以语义记忆为表征的命题或命题网络优点是精确,但是缺点是加工及记忆较为困难。情景记忆有助于形成表象,语义记忆和程序记忆有助于形成命题或图式。而情绪记忆直接作用于其它的记忆,可以加强或者削弱其它记忆的作用,如我们气愤时甚至于不记得怎么来表达自已。脑家把情绪记忆称为“非法的直接通道”,即是对情绪记忆来得更直接、强烈的一种形象描述。这些都表明,不同的记忆通道有利于形成不同的知识表征,不同的知识表征有不同的特点。心理学家证明,多重编码可以同时进行,而且最终记忆的效果远大于一种通道形成的记忆。
　　多场合使用图形助记 在课程开始时作为导学图,使图形当作课程的先行组织器;提供适当的合成工具给学生,让他们自行建构知识图,检验他们的综合理解水平作评价手段;在一节课的结尾进行归纳性教学;对所学课程知识作综合回顾提供系统性复习。
　　总之,脑的记忆是多通路的,关于每个事物的记忆也是在大脑各个部位共同作用下实现存贮及提取的。图形能充分组织起关于事物的广泛记忆:以语义记忆的可以用概念图表示,以表象记忆的可以通过包含情境的图片来快速激活回忆,为利用情绪的力量我们可以通过积极愉快的背景图来调动学生学习的积极性。我们在教学中注意利用广义的图形去帮助记忆,结合多种记忆通路的特点去优化我们的教学是很有必要的。
　　
　　
　　[1] David A Sousa.北京师范大学“认知神经科学与学习”国家重点实验室“脑与应用研究中心”译:脑与学习[M].北京:轻出版社,2005.
　　[2] Eric Jensen.北京师范大学”认知神经科学与学习”国家重点实验室,脑与教育应用研究中心译:适于脑的教学[M].北京:中国轻工业出版社,2005.
　　[3] 祝智庭.CAI的教学策略设计[J].电化教育研究 1998.1-4期.
　　[4] Joe Z. Tsien The Memory Code [J]. American: Scientific American,2007.8.