神经科学家一项最新的研究发现,在如何更好地优化和改进学习方面,我们严重低估了休息的重要性。
我们都知道熟能生巧的道理。在篮球运动中要身手矫健,需要学习左手运球,再切换到右手,然后一次又一次地重复这个过程。同样,要解决数学中的微分方程,请将这些方程式放在一起,努力逐一解决。根据某流行学派的观点,正是这种对材料进行积极、重复的操作,为某项技能的发展奠定了神经基础。很多时候,远离篮球场或数学课本被视为学习过程中的休息时间,一种冷静下来、重新焕发活力,然后再回到实际练习中至关重要的工作方式。
美国国立卫生研究院的神经科学家莱昂纳德·科恩(Leonardo Cohen)2021 年 6 月在《细胞》杂志上发表了一项研究,指出休息时间是冷静期的想法是一种误解。
科恩与同事使用脑磁图(一种高度敏感的大脑扫描技术)来观察年轻人在学习中如何使用非惯用手打字时的神经活动。练习后,实验参与者短暂休息,然后继续练习,随后又进行了总共35次练习。在分析数据时,科恩的团队发现了一个有趣的现象:他们观察大脑活动的峰值,模仿练习期间看到的神经模式,但将其压缩了20倍。事实证明,大脑并没有闲着,而是以惊人的速度一遍又一遍地回放练习,将练习材料从处理感觉和运动技能的大脑新皮层,翻转到大脑的记忆中心海马体,在短短10秒内重复了20多次。事实证明,虽然身体处于休息状态,但是大脑远没有放松下来。
这一发现与2001年的开创性发现相呼应。当时,实验室的大鼠在成功穿越迷宫后,在快速眼动睡眠期间,反复回放这些记忆,相同的空间变化如同电路图一样闪烁。
大脑的内景
当我们学习一项新技能时,需要将它与以前的记忆联系起来,科恩解释说,这个过程称为“绑定”。例如,在学习如何弹钢琴时,我们的大脑需要将一个简单的动作——按下钢琴键——与一个更大、更复杂的技能联系起来,比如弹奏一首歌曲。直到现在,科学家们还无法破译大脑如何将这两个离散的动作连接成一个综合技能。
科恩的团队还发现,在学习新信息后,我们的大脑会继续运转,将认知停机时间用作处理、组织和整合学习信息的虚拟舞台。他们认为,关键在于神经回放,即“暂时压缩的休息期间行为序列的神经活动模式的再激活。”换句话说,在练习一项技能后,我们的大脑会快速循环体验,压缩和印记材料以优化存储和回忆。
我们大大低估了学习时休息的价值,科恩和同事们断言,人们通常选择将积极练习视为唯一的进步方式。但这是一个错误,因为在学习中加入休息“在学习新技能方面与练习一样重要。这似乎是我们的大脑压缩和巩固我们刚刚练习的记忆的时期。”
课间休息
课堂上,“应该在疲劳、无聊、分心和注意力不集中之前让大脑休息,”神经学家和课堂教师朱迪·威利斯(Judy Willis)写道,这意味着他们应该更频繁地休息。 “作为一般规则,”威利斯继续说道,她基于数十年的研究得出结论,“小学阶段,每10到15分钟的集中学习,初中和高中阶段,每20到30分钟的集中学习,就需要3到5分钟的休息时间。”
专家建议,不必过度思考,也不必通过计划娱乐活动来增加工作量。威利斯推荐了一些简单的技巧,比如拉伸休息,移动到房间的另一个地方,或者唱歌,让学生有时间“重放”他们所学的内容,并为更多的练习或新材料做好准备。让学生非正式地聊上几分钟也会很好。
随着上课时间的推移,有证据表明大脑休息变得越来越重要。2016年的一项研究发现,“认知疲劳”会在一天快结束时出现,导致考试成绩显著下降:一天中每过一小时,考试成绩就会下降0.9%的标准差,这大致相当于损失了10个学日的学习时间。然而,加入休息不仅消除了下降,实际上还能提高了大脑性能。研究人员指出:“重要的是,休息会让考试成绩的提高大于随着小时数增加导致的成绩下降。由此看来,课间休息可以给学生的认知能量充电,从而提高考试成绩。”