大脑学习的生理机制
很少人写文章来研究课程实施的方法以及它与有效的实践和结果的关系。例如，实施的教学方法是否能促进不同学生的学习，包括有天赋的学生和学习困难的学生？从理论上讲，生物与环境因素会导致大脑功能的改变。而大脑功能的改变将直接影响个体学习、记忆知识的能力。因此，我们可以采用最适宜大脑的教学方法，从而让学生学得又快又好。
大脑的最佳功能状态建立在大脑中化学分泌物平衡的状态下，即稳态。当处在不平衡状态时，大脑处理新信息的能力就会下降。很多人不知道的是，当新信息难以理解或与之前的学习相矛盾时，大脑的反应会对其化学物质的稳态造成影响。大脑是通过神经元来传递信息的。在情绪产生的过程中，神经元通过化学信号传递信息。神经元之间信息传递的效率会影响大脑对信息的理解。传出信号的神经元释放大量神经递质，作用于接收信号的神经元。一个神经元可以与20000个神经元沟通。大脑共有1000亿个神经元，它们分别与20000个神经元沟通，因而记忆过程非常复杂。
健康的大脑知道什么时候传递、传递多少、传递哪一类化学物质，以及如何处理每一类化学物质以产生相应的反应。基本而言，这个化学过程可以解释个体的所有行为，并解释了为什么可以将学习障碍、大脑病变的情况归结为大脑内的化学异常。神经元受损将导致大脑内化学物质水平的改变，从而导致学习异常。多种因素都可能导致神经元的损伤，如遗传缺陷、持续的压力、创伤经历等。即使是短暂的压力也会阻碍学习，直到大脑化学物质恢复稳态。在儿童生命早期，如果关键刺激被剥夺也会导致神经元功能的改变。然而目前还不太为人所知的是，在青少年大脑重新建立连结的时期，大量接触基本刺激也是必不可少的。学生在青春期所从事的活动可以高度预测大脑以后的能力。
当学生大脑内的化学物质不平衡时，他们身体的各个器官、系统都会受到影响，如心血管、肺、皮肤、唾液腺、肌肉、消化系统、免疫系统等（Chiras, 2012）。患有学习障碍或大脑病变的个体，大脑中化学物质不平衡的状态会持续存在。例如，攻击性强的儿童，大脑中存在5–羟色胺不平衡。然而很多人不知道的是，大脑中任何化学物质的异常分泌都会对学习产生长期或短期的影响。健康的学生在压力状态下，也会经历记忆和理解障碍，这种障碍与上述化学物质持续失衡的同龄人相似。不同之处在于，健康的学生受到的影响只是暂时的。教师需要重视短期化学物质失衡，即重视处在压力状态下的学生们的短期记忆和理解障碍。化学物质失衡持续的时间越长，纠正失衡就越困难。
脑干位于大脑底部，它对机体的内稳态起调节作用。这个调节过程通过自主神经系统完成。自主神经系统遍布于全身，并调节心率、呼吸频率和消化。自主神经系统分为两部分：交感神经系统使我们警觉，副交感系统使我们平静。当我们机体的化学物质失衡时，交感神经系统会引发压力、愤怒以及异常行为；副交感神经系统会令人昏睡、乏味，甚至抑郁。为了保持内稳态，我们的大脑需要感到安全，并处于不过分激动也不过度抑制的微妙平衡状态。
化学物质分泌模式的改变不仅影响大脑底部，而且会影响大脑的中部——控制饮食与睡眠的区域。大脑的中部主要指的是边缘系统，边缘系统主要包括下丘脑、杏仁核和海马。杏仁核决定情绪反应，情绪反应会影响身体的所有功能，尤其是饮食和睡眠。这就是为什么人们在经历了诸如离婚、限期完成工作或亲人去世等应激事件后，他们的饮食和睡眠模式往往会受到短期的干扰。边缘系统的化学物质失衡解释了许多精神病诊断与饮食、睡眠模式的改变共同存在的原因。
边缘系统的化学物质失衡带来的影响使整个神经系统产生连锁反应。边缘系统被认为是人类情感的中心，它告诉我们什么时候该逃跑，什么时候该战斗。简单来说，它是身体面对危险时作出反应的调控中心，不论是真实存在的危险还是感受到的危险。边缘系统在对刺激作出反应之前，会与大脑皮层进行沟通。大脑皮层负责推理和执行功能，它接收数据并搜寻相关信息，以帮助人们根据先前的经验作出合理的决定。在分析数据后，大脑皮层与边缘系统沟通，并调整情绪反应的水平。然而，在化学物质严重不平衡的情况下，边缘系统可能会不经大脑皮层参与，自己作出冲动的决定。正是这种冲动和错误的感知导致了许多有情绪问题的儿童做出非理性的行为。
化学物质分泌模式的改变不仅影响行为，也影响学习。海马是边缘系统的重要组成部分，它是初始学习和短时记忆的场所。化学物质失衡会导致初始学习减缓，并使长期的学习受到阻滞，因为长时记忆建立在短时记忆的基础之上。睡眠和饮食模式的改变也会损害大脑皮层的逻辑运算能力。当大脑皮层功能受阻时，推理和解决问题的能力就会减弱。
当大脑无法适当地管理它产生的化学物质时，它就不能达到最佳学习状态。那些大脑无法控制体内化学物质分泌模式的儿童往往经历着更多的危险因素。风险的增加又会进一步导致大脑化学物质的变化。
在每个教学过程和实践中我们都要反思大脑是如何学习的。例如，在帮助学习困难的学生时，应考虑采取能提高大脑功能水平的策略，从而让他们易于接收信息。教师应获得的最有价值的知识是了解大脑如何工作。不管学生面临的困境有多复杂，运用这些知识指导教育与教学，都能对学生的表现产生积极的影响。好在基于大脑的策略具有普适性，有助于某一个大脑学习的策略能帮助所有的大脑学习。当教师学习并使用适于大脑学习的教学策略时，将会有效提高学生的认知能力。同样，学习是获得更健康的大脑的秘密。学习实际上是一种治疗。
展开
