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摘要：导语： 欢迎来到“如何学习”这门课，你的大脑拥有惊人的能力，但它并没有配备说明书，我们的大脑给我们最好的礼物，可能就是每天学习新事物的能力，在我来这的路上，我在考虑这段将会把我们带到课程最后一天的旅程，以及我们会在这个过程中学到什么。我们的目标是让你更好地了解如何学习，使你的大脑变得更善于学习，这些见解来源于神经科学，认知心理学，以及众多难学学科的指导老师和从业者的可靠研究。
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导语：
欢迎来到“如何学习”这门课，你的大脑拥有惊人的能力，但它并没有配备说明书，我们的大脑给我们最好的礼物，可能就是每天学习新事物的能力，在我来这的路上，我在考虑这段将会把我们带到课程最后一天的旅程，以及我们会在这个过程中学到什么。我们的目标是让你更好地了解如何学习，使你的大脑变得更善于学习，这些见解来源于神经科学，认知心理学，以及众多难学学科的指导老师和从业者的可靠研究。不管你是新手还是专家，你都能找到一些很棒的新方法来提高你的学习技能和技巧，特别是在数理方面，这门课旨在帮助你重构对学习的看法，帮助你减少沮丧和挫折，以及提高你的理解能力。
我们教学的方法有些与众不同。你们并不需要具备某一学科的深厚学术背景，相反我们期望你可以将这些方法应用到任何想要学习或提高的学科中。来帮助你更深入更有效地学习，并减少挫败感你将听到众多不同学科的专家，谈论他们的最佳有效的学习技巧，无论你是在高中奋斗，还是在大学苦读研究生课程的数理，你都能从中受益，我是一名科学与学习中心的主任，这个中心是由设在拉荷亚（La Hoya）的国家科学基金会赞助的，近几年间我们在研究如何更有效地学习上有了长足的进步。
找到一个简单有效的方法与你们分享这些观点是一项艰巨的任务，但我们认为这么做是有意义的。你会发现，其中很多观点，虽然简单但很强大，而在教你们的过程中，我们也会学到很多，你会发现你在是否真正学会知识的问题上欺骗自己。你会找到新的方法来集中你的注意力以及将知识更深地印在脑海里。你也能学会如何提炼你所学的核心理念。这样你可以更容易掌握它们你会掌握这门课所概述的简单实用的方法，包括防止拖延的简单技巧，你会学得更高效并减少挫败感 这门课旨在丰富你们的学习和生活 你们将会从中得到自己想要的东西，最后欢迎来到这门课，祝学习愉快！
什么是学习？
我是特里·谢诺沃斯基 (Terry Sejnowsky) 我来给你们介绍一下大脑，首先通过脑外科手术 我们打开颅骨取出大脑，这颗大脑重3磅（1360g）,但是按重量来算它比身体的剩余部分多消耗10倍的能量。是个很奢侈的器官，它是已知宇宙中最复杂的设备，大脑神经元储存着你所有的思想，希望和恐惧。
我们看重我们下棋和数学的能力，但需要多年的练习来获得这些技能。这一点我们不如电子计算机，我们惊讶地发现看，听，触碰，跑步等我们以为理所当然的动作，要比我们想象的复杂得多。世界上运行最快的计算机都难以做到，这说明我们并没有真正意识到大脑是如何工作的，大脑的进化使我们能驾驭复杂的环境，且大多数繁重的工作是在潜意识层面内完成的。我们不需要知道大脑如何工作就可以生存下去，研究潜意识的心理学家已经发现，影响 (大脑运作的) 因素包括思考过程，记忆，情绪和动机。我们有意识的仅仅是脑部活动中一小部分，所以我们需要脑部成像技术的指引。
这是某个人大脑的活动图，被测者按照要求平静地躺在脑部扫描仪下，左边是大脑的侧视图，右边是剖面图，颜色指示的大脑区域，其活动与下方所示的时相图高度相关，如下面的时间进程所示, 对大脑各区域分别进行着色，当被测者与外界互动时蓝色区域极其活跃，但在静止状态下关闭，橙红色区域在静息状态下最活跃，我们叫它脑默认网络。当你休息时其他脑区域也同样很活跃，并且这些区域可进一步分成几组，每组有不同的活动模式，这个研究领域是个新兴热点，要想弄清楚所有的静息状态及其功能依然尚需时日，你的记忆存储在亿万个神经突触里。
传统观点认为，大脑一旦发育成熟，突触的强度可以通过学习来调整，但除非有脑损伤, 否则认知的模式不会有太大变化。但现在我们知道大脑认知是动态的，即使它成熟之后也是这样，有了新的光学成像技术，单个神经元之间的连接即突触可以被观测到，新突触的不断形成使得其它突触消失 由此便产生了一个疑问 在这么多代替之下，在这么多年内多少记忆是保持稳定的？
这是一张神经元上的树突分支的照片，它接收来自其他神经元的输入，突触是在从树突上延伸出的刺状点，在上面是学习前的树突成像，下面是学习后和睡眠后同样树突的成像，白色箭头标明的是同一树突分支上一起形成的多个新突触 。
你看的是一个活体动物大脑的内部，这真是一项非常强大的新技术，突触直径不足1微米，相比人类头发直径约20微米。这项新技术使我们能观察到学习如何改变脑部结构，分辨率几乎达到光学显微镜的极限，这说明了有趣的一点，睡一晚或小睡之后的你已经不是同一个你了，也就是说一觉过后你的大脑就升级了，这比你从微软得到的升级更划算。
英国伟大诗人莎士比亚早就知道这点了，这是麦克白对失眠的悲叹，睡眠编织了松散的烦恼，是每日生活的休息点，劳累工作者的沐浴，受伤心灵的药膏，大自然的第二道菜肴，生命中的主要营养。莎士比亚在这里把睡眠比作织布，它把松散的经验编织起来，正是睡眠将它们编织成描绘着你人生故事的锦绣，在第一章节你将学习如何利用潜意识和睡眠，让你更容易学习新的知识和解决问题，学习的同时你可能会问自己大脑是如何做到这些的？
尽管活体大脑相当复杂，但此章节将利用隐喻与类比帮助简化内容。你将发现几个完全不同的思维模式，并了解能怎样利用这些模式改进自己的学习。你还将接触到一项治疗拖延症的工具，获得一些有关记忆的实用信息，并意外地挖掘到一些有关学习与睡眠的实用见解。
集中与发散思维概论
当无论如何都想不出办法时 你会怎么做呢？ 对于僵尸们来说，这个问题很简单，他们只需要不停地用脑子去撞墙。但是活生生的大脑要复杂得多，不过事实证明，如果你了解自己大脑是如何运作的，哪怕只了解很少的一部分，你学起来都会更容易，少走弯路。
研究者们发现我们有两种完全不同的思考模式，在这里我把它们称作专注模式和发散模式，我们都很熟悉 "专注" 当你一心一意的专注于某些东西上，试着去学习或者去理解它们的时候就是“专注”。 但是我们还不太熟悉发散模式的思维方式。我们发现，与这种更加放松的思考模式互相关联的一系列神经皆处于静息状态。
我们将会用一个类似弹珠的游戏，帮助我们理解这两种思维模式，顺带一提，当我们学习新的东西的时候，比喻和类比都是很有用的方法。
如果你还记得的话，弹珠游戏的玩法是，你按下按钮然后松手一颗弹珠就会弹出来，在橡胶缓冲器之间弹跳，然后你就可以得分。
这是你大脑的示意图，耳朵在这里眼睛向上看，我们可以放进来一个弹珠机。游戏开始，这个类似于专注模式，蓝色的缓冲器放得很密集，一个挨着一个，看到上方的橙色区域了么？ 它代表着已熟知的思维模式，可能包括一些简单的类似数字相加或者更复杂的想法，类似日常谈话或是数学题的计算，当你想到一个点子，它就会像弹珠一样"嘭"的一声发射出来然后平缓的向前移动，随着它在缓冲器之间弹跳。你可以找到解决问题的思路，明白你试图理解的观念，这些都是与你之前较熟悉的事物有联系的。
所以在模糊的橙色神经通路部分，你可以看到你的思路相当顺畅。从某种意义上说这就像是在一个你熟悉的平坦大道上行走一样。
但是如果你正在思考的问题需要新的点子或解决办法该怎么办？ 需要一些你从未想到过的概念该怎么办？
那就像是这个神经模型的这一部分，在接近弹珠机器底部的这一区域，但是如果你之前没有想过这个想法，你甚至不知道这个模式是怎么样的，又或是它究竟在哪里，那么你到底要怎么开始构建这个新想法呢？ 你不仅不知道这个模式在哪里或是看起来怎么样，看到这些缓冲器了么，他们都是拦路虎。不论你选择向哪边移动阻碍都存在。
要开启一个新的思维模式你需要一个不同的思路。就像这里示意的一样，你需要发散模式，这些橡胶缓冲器之间有非常大的空间，想法蹦出来以后，可以看到它运动区域很大，跳来跳去，在被缓冲器撞到而停止之前，它可以弹跳很长一段距离。
在这个发散的思维模式下你可以更概括地看事物，这是一种完全不同的全景视角，随着这个想法在新通道间穿梭，你便可以建立起新的神经连接，你不能像以前那样专注于落实某个问题的解决方法或者理解某个概念中最细微的方面。但是你至少可以找到一个解决问题的出发点。
就目前神经学家所知，专注模式与发散模式只能单独存在，看起来你不能同时使用两种模式，这有点像一枚硬币，我们一次只能看到它的其中一面，但是却不能同时看到两面。在一个模式中思考，看上去限制了你转换另外一个思维模式的通道。
拖延症记忆与睡眠
拖延症简介
每个人都或多或少有拖延症的毛病，因为如果你正在做某件事的话，那就意味着别的很多事情都得搁置，只不过有些人拖延的毛病会比其他人严重一些，在这个段落里，我们会让你更深入一点地了解拖延症，我们会介绍拖延症的起因及一个可以有效帮你克服拖延症的小工具。
当你看到一件你极度不情愿做的事情时，就好像是你激活了大脑中与疼痛相关的区域，你的大脑就会自然而然地去寻找停止这种负面刺激的方式，而这一方式便是将你的注意力转移到其他事情上，不过 我们也有应对之法，研究人员发现，当人们真正开始去做他们不喜欢的事情后，这种神经上的不适很快就会消失。看起来你拖延的过程大概是这样的。
首先，你留意到某件事且得到暗示说，这件事可能会让你产生轻微的不安，你不喜欢这种不适，因此为了消除这种感觉，你会让自己不再去关注这件让你不安的事，你会转而去做一些更让人愉悦的事情 这么做的结果就是你觉得更开心了，但这只是暂时的，之后我们还会更深入地去讲拖延症。
不过现在 我要告诉你们一个小巧方便的意志力工具，这个小工具叫做番茄工作法 (Pomodoro) 它是弗朗切斯科·齐立罗 (Francesco Cirillo) 在20世纪80年代初发明的，Pomodoro是意大利语中的“番茄” 因为你所使用的计时器通常都是番茄形状的，事实上这个简洁明了的小技巧所需的只有一个计时器。
你只需要把计时器设定为25分钟，屏蔽所有会打扰你的事物，然后集中精力，就这么简单。大多数人都可以保持25分钟注意力集中，还有最后一件很重要的事就是，当你做到之后要给自己一点小小的奖励 (比如) 上几分钟网，喝杯咖啡，吃口巧克力，或者简单地做一下拉伸，随意地闲聊，来使你的大脑可以愉悦的放松一会 。
你会发现番茄工作法的使用效果非常明显，这就像是你的大脑在健身房做完一次25分钟的高强度训练，然后进行休息放松一样。你们不妨试试，接下来，我们要看看一个内向的十岁女孩是如何改变她的大脑的。
记忆概论
当我回首我的童年或者当我回忆一些西班牙语或者俄语单词，或者回忆麦克斯韦方程组的时候，我是在运用大脑的长期记忆(long-term memory)区域。但是当我尝试在脑海里把几个概念串联起来，来理解一个概念或者解决一个问题的时候，我是在运用我的工作记忆(working memory) 显然有的时候我会从我的长期记忆里面提取一些内容到我的工作记忆来进行思考，所以说这两种类型的记忆是互相关联的。其实存在很多种关于理解记忆划分的方法，但是对于我们这节课来说，我们只会讲到上面的两种记忆系统 工作记忆和长期记忆 。
工作记忆是负责处理你脑海中即时的有意识的想法的部分，工作记忆在前额叶皮质区域, 虽然以后我们也会讲到，这一部分也和大脑的其他部分相连，为了让你可以提取长期记忆。研究人员曾经认为我们的工作记忆可以储存大约七项或七个组块，但是现在人们普遍认为工作记忆仅仅可以，储存大约四个组块的信息，我们倾向于自动的把记忆归结到组块里面。
所以我们的工作记忆看似比实际容量要大，虽然你的工作记忆就像一块黑板，但是这块黑板却不太完美，你必须时常重复所要记忆的内容，以使它们储存在你的工作记忆中，比方说有时候你需要重复一个电话号码直到你可以把它记下来，重复的过程避免代谢"吸血鬼" 或者说不让自然的遗忘过程使你的记忆消失，有时在你集中注意力的时候你发现你自己会闭上眼睛，防止异物侵入你工作记忆有限的工作区域，所以我们可以说短期记忆是一个低效的精神黑板。
长期记忆就像一个存储仓库，就像我们所知道的仓库一样，它占据了一大片区域。不同类别的长期记忆储存在大脑不同的区域，研究显示在你第一次尝试，把一个信息放进长期记忆区域，你需要重复记忆它至少几次，才可以增加当你以后需要它的时候想起来的几率。长期记忆仓库是巨大的，它可以储存数以十亿计的内容，事实上由于有太多的信息他们之间可能会相互重叠，所以你在寻找需要的信息的时候会有一些困难，除非在之前你练习过那个技能或者重复过那个记忆。
长期记忆很重要因为那是你储存基础概念和技术的地方，和你正在学习的东西相关，当你遇到新的东西的时候，你通常会运用你的工作记忆去处理它，如果你希望把这些移动到长期记忆里面，则需要时间和练习，为了增强这个过程，你可以用一个叫间隔重复的方法，这个办法需要你重复你需要记忆的东西，但是每一次的重复必须间隔开来。比如说在几天内重复记忆一个新单词，或者一个解决问题的方法，将练习过程拓展到几天的效果的确会有所不同。研究表明如果你在尝试记忆一个东西，如果在一个晚上重复二十次，不会比你每天重复几次的效果。这就像之前我们提过的砌一座砖墙，如果你不留下让灰泥干燥的时间，那就是突触连接形成和加强的时候，你将无法获得好的记忆结构。
实践使记忆永存
十岁的时候我喜爱动物、手工艺品和做梦。那时我是好战的反数学女王，整个小学、初中和高中我怠慢、忽视数学和科学，挂科。打心眼里憎恨它们，而且打心眼里憎恨它们，奇怪的是我现在却是一名工程学教授。
高中毕业后我随即应征入伍，在国防语言学院学习语言。18岁的我，在全神贯注地投掷手榴弹看上去十分紧张不安，我26岁时才开始学习数学和科学，那都是离开军队之后的事了。起初我学得十分艰难，我班上尽是些思维敏捷的人，他们掌握任何东西的速度似乎都比我快，学得也比我轻松。有些时候我会休息几个月，我会出去工作，在苏联的拖网渔船上作一名俄语翻译。
那时我在白令海上，然后我会回学校并尝试学习更多东西。当我获得了技术上的诀窍。新的大门也开始向我打开。我最终成为了一名南极洲南极站上的无线电话务员。我在那里遇见了我的先生，我常说我得穿越半个地球才能遇见那个人，他伴着60英里每小时的风。待在零下70华氏度的室外10分钟后的样子，让我记忆犹新，这刺骨的冷风真是不得了。
由于我在数学和科学上并无天赋，我成功的方式是一点点地逐步掌握一些窍门，但是让我们先退一步讲，纵观人们可追求的所有不同职业和学科，为何那些涉及到数学与科学的，有时更具挑战性一些呢？
我们认为这可能与概念本身的抽象性相关，至少部分如此。我的意思是让我们以一头站在牧场里的母牛为例如果你看到单词 "母牛" 你可以直接指着一头母牛来学习那个单词的意思，甚至是 "母牛" 这个单词里的字母 C-O-W 也基本上近似于它们代表的语音。但是对于数学概念，通常没有类似的东西可以让你去类比，牧场里可不会有加号，没有乘法，除法或是其他各类能直接等同于简单数学运算或科学术语的东西。换句话说这些术语更加抽象。
你可能会说：是的，但是 "爱" "热情" 或是 "希望" 之类的单词又怎么说呢？ 它们都是抽象概念，没错，它们也是抽象的。但问题是这些抽象术语通常与我们的情感相关，我们可以感受到我们的情感 即使我们无法看到它们，也不能像我们能用母牛举例那样用具体例子表明。
这意味着练习在数学和科学中学到的思想和概念是很重要的。就像你学习任何其他东西一样以此帮助你提高和增强你在学习过程中生成的神经连接。思维模式是通过反复使用神经元形成相互的连接，越是抽象的东西，越要注重练习，通过练习，这些概念才能为你所用。即使你涉及的概念是抽象的，但你创造的神经思维模式是真实且具体的。
我来告诉你这到底是怎么一回事，当你第一次开始去理解一些东西，比如如何解决一个问题，你形成的神经模式是存在的。但很微弱，这就好比是在我们弹球机顶部这个浅色的部分。
在不看答案的前提下，当你再次从头开始解决这个问题时，如果你开始加强那种神经元模式，有点像你看到的中部颜色较深的部分。等你对问题非常熟悉时，你不用看解法，就能完整而精确地在脑中重温每一个步骤，你甚至把相关问题都练习到了，到了那个时候你朝下看，这个模式就跟弹球架底部的深色而稳固的神经元模式差不多，熟能生巧。
你学习的时候想做的事情就是学习一些东西，通过一心一意地专注，拼命学习它。然后休息一下或者至少稍稍将你的注意力转移到其他东西上，在这段表面上是放松的时间里，你大脑的发散模式则有机会在后台工作，帮你完成对概念的理解 。
从某种意义上说，你的神经通路就可以像砂浆一样有个得到固化的机会，如果你不这么做，而是进行填鸭式学习，你的知识库看起来将更像这样，到处杂乱不堪基础也不牢靠。
如果你有拖延问题，那你需要使用番茄工作法，就是一个简易的计时器，通过注意力集中的每一天的短暂期间，它会帮你行动起来，帮你开始建立你需要的神经模式，使你能更有成效地学习更具挑战性的内容。
睡眠在学习中的重要性
你可能会惊讶地发现，非睡眠时会让大脑产生有毒的物质，大脑如何除掉这些有毒物质呢？ 原来当人们在睡觉的时候，你的脑细胞会缩小，这样会增加脑内细胞之间的距离，这就像疏通了一条溪流，液体会在细胞空隙间流过，冲走有毒的物质。所以睡觉这件事有时候看起来像是浪费时间，但这却是大脑保持清洁和健康的一种方式。
那么我们直奔主题吧，在睡眠不足的情况下参加考试，意味着你的大脑一直处于工作状态，以致少量代谢毒素残留在大脑之中，而这些有毒物质会让你思维混乱。这就好像你尝试驾驶一辆油缸里混着糖粒的汽车，它们是不能正常工作的，事实上少睡一点不止会让你在考试中发挥失常，长时间的睡眠不足，更会产生各种不好的副作用。比如头痛、抑郁症、心脏疾病、糖尿病或缩短寿命，但是良好的睡眠不仅仅会帮你的大脑祛除有毒物质，实际上它还是记忆力和学习过程中很重要的一部分
原来在睡觉的时候，你的大脑会将你学习和思考过的想法以及概念进行整理，它会清除掉一些记忆中不太重要的部分，同时增强你需要或想要记住的区域的记忆，睡眠时，大脑也会排练，你想学习的内容里的困难点。这些点在神经中枢里一遍遍排演以增强加深记忆力，研究表明睡眠对人们区分找出困难问题的能力和理解所学知识的能力有显著影响。
当你的意识系统被关掉，将你从大脑前额皮层中完全解放出来，会帮助你的大脑的其他部位更轻松地沟通。这些部位会结合，它们在你的睡梦中，汇集神经系统，解决学习任务。当然，你首先必须通过做集中精力状态下的工作，在脑中搭建发散思维模型。如果你复习你正在学习的内容，在你打个小盹或晚上睡觉之前，你会有更大的机率梦见这些内容。若你更进一步，告诉自己你“想要”梦到这些内容的话。梦见它的机率会更大提升，梦见你的学习从本质上能够增强你对内容的理解能力，在一定程度上它可以将你的记忆整合成更易被掌握的组块信息现在，是时候小睡一会了。
FAQ
1. 关于「当我回首我的童年或者当我回忆一些西班牙语」，核心要点是什么？
当我回首我的童年或者当我回忆一些西班牙语或者俄语单词，或者回忆麦克斯韦方程组的时候，我是在运用大脑的长期记忆(long-term memory)区域。但是当我尝试在脑海里把几个概念
2. 关于「十岁的时候我喜爱动物、手工艺品和做梦」，核心要点是什么？
十岁的时候我喜爱动物、手工艺品和做梦。那时我是好战的反数学女王，整个小学、初中和高中我怠慢、忽视数学和科学，挂科。打心眼里憎恨它们，而且打心眼里憎恨它们，奇怪的是我现在却是一名工程
3. 关于「你可能会惊讶地发现」，核心要点是什么？
你可能会惊讶地发现，非睡眠时会让大脑产生有毒的物质，大脑如何除掉这些有毒物质呢？ 原来当人们在睡觉的时候，你的脑细胞会缩小，这样会增加脑内细胞之间的距离，这就像疏通了一条溪流，液体
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