从脑科学角度分析高效学习方法

从脑科学角度分析高效学习方法

先说说为什么要从脑科学角度分析高效学习方法。

很多时候，关于高效学习方法，人们往往都是参考成功人士或者大神学霸的经验分享。但是，这种非常个人化并且主观性很强的东西一般没有很强的广泛使用性。那么如何找到更加科学的更加客观的高效学习方法呢？针对这个问题，应该从事物本质出发，按照第一性原理来思考。

从第一性原理分析，学习知识的本质在某种程度上就是让大脑对特定的知识产出对应的神经网络（或者说脑回路），从而能够对特定知识做到记忆和理解，进而能够运用。让学习变得高效，本质也就是让大脑的针对特定知识产生对应神经网络这个过程变得高效。这个过程是个客观的物质过程，当然要遵循大脑客观的生理规律。

记忆的本质与规律

记忆的载体

记忆的载体是物质¹，在大脑中表现为蛋白的特殊折叠形式。类似电脑内存的载体是芯片。而记忆本身是信息，信息是没有质量没有形状的。关于记忆储存的具体机制，科学家至今为止还在探索中，并且可能还有很长的路要走。我们现在为止知道的是，记忆的每个细节信息会储存在不同的神经元中，而一个整体的记忆则涉及到大量的神经元。这些神经元互相之间，用长长的神经纤维连接成一片片大型记忆网络，承载我们整个人生的标记。

记忆的过程

我们学习到的信息在刚刚进入大脑的时候，先会以短时记忆的形式储存在海马体神经元的突触中，然后在接下来的几个小时到几天中，会被分门别类地编码进入大脑皮层的长时记忆中去。

记忆从短时记忆到长时记忆的过程具体是怎么实现的呢？记忆从不稳定的短时记忆转移到稳定的长时记忆的过程，主要是在睡眠的阶段完成的。

睡眠的阶段可以粗略划分为由浅入深的非快速眼动睡眠阶段和快速眼动睡眠阶段，其中快速眼动睡眠阶段就是做梦的主要阶段。非快速眼动睡眠阶段和快速眼动睡眠阶段似乎都和记忆巩固过程有关。在睡觉的时候，暂时储存在海马体中的白天的经历会被重新激活，并在大脑中重演的过程中会被逐渐“写入”到大脑新皮层中去，巩固变成长时记忆。

日本东北大学（Tohoku University）的研究人员发现，当老鼠执行运动学习任务时，在记忆形成过程中有两个平行的过程：第一个过程发生在训练期间，称为在线学习；另一个过程发生在休息期间，称为离线学习。研究结果详细发表在2023年6月26日的《神经胶质》（Glia）杂志上²。在线和离线学习确实是由不同的细胞机制控制的独立的并行过程。 短期和长期记忆的形成不是一个连续的过程，而是一个平行的、独立的过程。所以没有必要为每次训练或学习期间取得的成绩而烦恼，因为持久的成就取决于一个完全不同的过程。

由此可见，熬夜损害的是长期记忆的形成。既没有给大脑足够的睡眠时间把短期记忆编码为长期记忆足够的写入大脑，也没有让大脑处于一个学习的最佳状态，更别说还伤害身体。大脑白天专注的学习了，但是感觉没有学会没有关系，好好休息，睡一觉可能就会了，这是符合大脑生理规律的。

记忆的提取

在记忆储存在大脑中之后，我们又是如何提取记忆的呢？科学家发现，海马体中的一些重要神经元，可能起着“检索标签”的功能，当你需要提取某些记忆时，激活“检索标签”就可以“牵一发而动全身”，从大脑皮层储存的长期记忆中翻找出你需要的部分。当我们提取记忆的时候，和从电脑里提取储存的信息是不一样的。每当我们回忆一件事情的时候，其实也会修改这个记忆本身。原理是：当回忆一件事的时候，储存记忆的蛋白会重新被激活，变成不稳定的状态，之后再重新逐渐巩固成长时记忆。在这个过程中，环境中新的信息和情绪状态都可能影响到原有记忆，甚至修改记忆。所以对一件事回忆的次数越多，这件事可能离本来的样子越远。

由此可见，回忆知识可以修改和加强长期记忆。可以多默写总结知识点，然后记得一定要跟书本再核对一下，毕竟回忆本身会修改记忆，有助于长期记忆。

记忆的技巧

下面是从脑科学角度提出的三种记忆的技巧³:

• 联想记忆法，主要用于记忆没有什么规律可循的知识，比如英语单词；
• 可视化记忆法，因为大脑的视觉皮层枕叶远比大脑负责语言的区域颞叶发达；
• 间隔回顾法，提取记忆也帮助人们把一些复杂的观念在头脑中重新整合起来，提取本身影响大脑记忆；

压力的影响

“紧急模式”通过激活杏仁核–一个以在恐惧记忆中发挥作用而闻名的杏仁状大脑区域–有助于形成集中、高效的记忆。然而，好奇心激发的探索似乎能将促进学习的神经化学物质多巴胺输送到海马体，而海马体是形成详细长期记忆的关键脑区⁴。

大脑特征总结

大脑	功能	特征
海马体	短时记忆	发生在专注学习阶段，在线学习
大脑皮层	长时记忆	休息阶段从海马体写入大脑皮层，离线学习
海马体	记忆提取	海马体索引大脑皮层，回忆也会修改和加强记忆
枕叶	视觉皮层	比语言区域发达，可视化记忆是好技巧
颞叶	语言区域	相对视觉比较弱，最好用可视化或者联想记忆法
杏仁核	在恐惧记忆中发挥作用	高压形成短期高效记忆，而兴趣能激发海马体，有利于长期记忆

Learning how to learn

Coursera 上有一门专门讲如何学习的课《learning how to learn》，系统的讲了很多学习的技巧，网上很多学习的人都很认可⁵⁶⁷⁸⁹。

Focus mode与Diffuse mode

• Focus mode(集中模式)：即通常意义上的“学”， 如上课， 看书， 做练习等；
• Diffuse mode(发散模式)：就某个内容进行随意的发散性思考，或者就是纯粹的休息散步等；

学习知识或技能是身体进行特定的神经连接，搭建神经网络的过程。 这个过程需要我们不断的切换 focus mode 和 diffuse mode. 这就好比：盖一面墙，我们需要铺一层砖和黏合剂，等黏合剂干了把砖头稳固好，再铺上面一层。这样墙才能盖起来。盖得太快太急，墙可能会塌掉。搭建神经网络也是这样。Focue mode learning 就是连接神经元； diffuse mode learning 就是给时间让这些连接稳固。 对于好的神经网络搭建，两者缺一不可。

结合前面说的长期记忆离不开休息，所以可以看出，真正学的牢固，绝不能靠突击，一定是靠的是平时的积累。由此可见：

• 学习时间不宜太长。 比如用番茄土豆工作法. 每半个小时休息十分钟。 让新知识有时间从focus mode切换到diffuse mode 巩固。
• 分散学习。 一个知识或技能可以把它分到多天，每天花少量时间学习，这样的长期效果比集中一天要好。 让短期记忆转化为长期记忆需要时间，大脑形成对应神经网络需要时间。
• 对于重要的知识点或问题多进行随意联想。 Diffuse mode thinking 可能会提供意想不到的好答案。

Chunking 记忆组块

Chunk中文直译是“块”，在这里是指组合起来的有意义的知识。比如字母d,o,g你可以很容易的把它们组成单词dog并在脑海中浮现狗的模样。chunk是已经加工好的知识。形成chunk的直观感受：由mini chunk不断拼接，直到最后在我们的大脑形成了坚固的神经通路，使我们可以不用多想就可以迅速作出反应，比如：流利的弹出一首曲子，用一系列技巧带球得分，流利的用新语言和别人交流等。

生成chunk的方法: Focus, Understand, Practice:

Focus. 形成chunk的首要条件就是集中注意力。学习过程中的分心会导致chunk无法形成。在形成chunk的时候，你的working memory在努力建立新的神经结构，分心会使得原本的chunk很难形成。

Understand, 理解材料就像是强力胶水，它能让chunk之间相互关联，使得知识更容易被想到和使用。孤立的chunk也可能形成，但是很难被用到，正如你拼图拼出个眼睛但很难想出这个人是谁。注意，不要将“啊哈”那样的顿悟或者看到答案瞬间的会心一笑当成真正的理解。如果初次理解后长时间不温故，那么很快就会想不起来了（印象／颜色淡了）。所以第一次真正学会了某样东西应该是在你合上书自己做出来了一遍之后。

Practice, 生成chunk的最后一步就是练习，形成context（上下文），从而巩固chunk，并建立多个指向chunk的入口。要形成Context，我们得跳出原来要解决问题，开阔思路，不断的使用相关的或不相关的chunk进行练习，直到我们不仅理解了何时该使用这个chunk，还能知道什么时候不能用它为止。Chunk告诉你如何解决问题，context告诉你什么时候使用chunk，以及这个chunk在整张知识图中的位置。

知道怎么形成context了，那要怎么练呢？人们自然会觉得repeat（重复）学过的东西多了就记住了，形成chunk了。实际上有种更好的方法，叫recall（回想）。

Recall 能调动更多的记忆，使得chuck更整洁干净。在不同的地点Recall好处更多，可以让你不用受环境限制。很多时候有书本在手边google在眼前，你会觉得你掌握了新的知识，但实际上是一种illusion of competence.如何避免我懂了的幻觉？mini test，自己给自己小测验，它让你真正掌握知识。Recall也算是一种有效的mini test。

用习惯对抗拖延

为什么会拖延？遇到困难时，大脑会分泌的化学物质刺激你大脑痛觉系统导致不开心，然后人们就很可能把注意力转移到一些简单轻松使高兴的事情上，从而获得短暂的快感。面对困难总是拖延，时间就了，大脑就慢慢建立相应的神经结构，遇到类似苦难就条件反射的感到痛苦。

用意志力(will power)去解决问题会消耗很大脑力，不是对抗拖延的好策略。那怎么办？用习惯，将你想靠意志力完成的事情变成靠习惯来完成。习惯是节省脑力的好方法，用习惯战胜拖延会更科学有效。

习惯的养成有四个部分：导火索(cue)，习惯动作(routine)，奖励(rewards)，信念(belief)：

• 导火索就是触发事件的原因，可能是时间，地点，感受，对外界的反应，比如午饭，沙发，疲劳，互联网，短信，邮件，还有上文中的“做数学作业”等。导火索会在不知不觉中让你做出习惯动作，它本身是没有好坏之分的，有好坏之分的是接下来的习惯动作，比如对“做数学作业”你的习惯动作是打开电脑先上会儿网，那就不好了。在这个阶段可以做到是尽可能减少危险的导火索，比如手机一震你就要看手机然后半小时回不了神，那就别带手机或者关机；一开电脑就想刷社交网，那就断网或者别用电脑。
• 习惯动作就是你对导火索的反应，它之所以叫习惯动作，是因为你在无意识中就做了动作，比如你一要做作业就先上网玩了一会儿。很明显，这步很重要，你要重建会导致拖延的习惯动作。怎么重建？做计划，在脑中先想象自己一会儿要做的事，比如“我走进了图书馆，拿出来打印好的作业，读了第一道题，用书上例题中类似的方法和步骤解了出来，然后看第二题……”，到了真正去写作业的时候(触发导火索)，就按照自己想象的计划做，该用就用一点意志力。再比如你每次学了一小时想休息一下，习惯性的刷刷微博朋友圈吧，结果看到个视频停不下来了，如果做了计划，休息的时候只听某一两首歌，或者出去走一圈，就好很多。你做的计划一开始可能不能完美执行，没关系，尽力坚持就好，习惯慢慢肯定可以改过来。
• 奖励是指在养成习惯的过程中每当有收获就给自己奖品，比如买点自己心仪的东西，或者毫无悔恨的放开玩等。它在养成习惯的过程中是非常重要，也是容易被忽视的。非常重要是因为如果你的奖励是你非常想要得到的，比如一项荣誉，一个舍不得买的物品等，在你想到它的时候会激励你坚持下去，帮助你重新打造神经通路，形成新的习惯。但有的朋友总觉得自己刚，对自己狠，从来都只付出不奖励自己，其实在养成习惯的效果上会差很多，应该善用奖励机制。
• 信念就是要相信自己能形成新的习惯，能战胜拖延。因为恶疾容易复发，经常会有朋友新习惯没坚持多久就又回到老习惯的情况。别在意，要相信之前的付出是有用的，神经通路不会白白建立，慢慢的新习惯就成型了。为了更好的贯彻信念，可以找圈子里的朋友一起努力。

专注过程和科学计划

专注于过程，而非结果(Fouces on process rather than product)。

专注于结果，它会触发你的痛觉中枢 (insular cortex)，所以你越想着结果，就会越感觉痛苦，就会越是拖延着不去做。

关注在过程，别管能不能完成，从很小的一个知识点(chunk)出发， 一旦你开始做了，你大脑内让你痛苦的化学物质真的会骤减。同时你感受到的不再是“我到底能不能做完，能不能做出来”，而是很放松的将注意力集中在做题这件事情上。番茄工作法之所以有用，就是因为他让你专注过程25分钟。

做计划，weekly list of key tasks, and daily to-do list。每周对主要任务列个计划，每天再列个待办事项。别小看了写下计划的益处，如果不把待办事项列个表写下来，你就要消耗一部分脑力（短期记忆的资源）去帮你维护这个列表。因此，写下来就可以省下脑力专心做事，而不必乱糟糟的担心下一步要做什么。PS: 计划不用追求完美，过于精细没有冗余，有重点可执行即可¹⁰。

发现自己的身体规律

前面说的都是一些通用的符合脑科学的学习方法，但是个体之间的差异也要考虑，OpenAI的CEO Sam Altman在自己的博客¹¹提到了:

• 你必须通过实验来发现什么对你的身体最有效。这需要认真观测自己身体。
• 睡眠似乎是影响工作效率的最重要的生理因素。
• 运动可能是第二个最重要的身体因素。

用科学实验发现最适合自己身体机制的学习和做事方法。发现自己大脑最清醒活跃的时候，发现自己的最佳睡眠时间和时长等等。

费曼学习法与心流

费曼学习法

费曼学习法（Feynman Learning Technique）是一种有效的学习方法，它以著名的理论物理学家理查德·费曼（Richard Feynman）的名字命名，
费曼学习法的核心思想是通过简化和教授来深化对知识的理解。以下是费曼学习法的基本步骤：

1. 选择一个概念：选择你想要学习的特定概念、主题或课程。

2. 解释给一个孩子：尝试将所选概念以最简单、最基本的方式解释给一个虚构的孩子，就好像你在教给一个完全不懂这个领域的人一样。使用尽可能简单的语言和例子来解释，避免使用专业术语和复杂的语言。

3. 找出知识不足：在解释概念时，你可能会发现自己对某些方面的理解还不够深入或清晰。这是一个识别你不足之处的机会。

4. 回到学习材料：回到学习材料，深入研究和学习你发现不足的方面，直到你能够用更简单的方式解释它们。

5. 简化和再次解释：再次尝试用简单明了的语言解释概念，以确保你真正理解了它们。继续简化和改进你的解释，直到你觉得可以清晰、简洁地传达这些概念。

费曼学习法的关键在于将学习变成教授的过程，通过不断地简化和解释来提高对概念的理解。这种方法有助于确保你真正掌握了知识，而不仅仅是表面了解。此外，费曼学习法还有助于提高沟通和教育能力，因为你需要将复杂的概念转化为容易理解的形式来传达给他人。

小黄鸭调试法

"小黄鸭调试法"是一种软件开发中的调试和问题解决技巧，其基本思想是将问题描述给一个虚构的听众（通常是一个"小黄鸭"或其他虚构角色），就好像你正在与他们交流一样。这个听众通常不会回答你，但通过向他们解释问题，你会更清楚地理解问题的本质和解决方案。是不是感觉有点像费曼学习法。

小黄鸭定位法的步骤通常如下：

遇到问题：当你在编程或解决问题时，如果遇到了难以解决的问题，停下来，不要急于寻找答案。

1. 找一个虚构听众：想象你有一个虚构的听众，通常是一个小黄鸭，但也可以是任何你喜欢的虚构角色，如玩具、宠物，甚至是一个假想的同事。这个听众只是用来你口头描述问题的对象，不需要回应。

2. 描述问题：开始用口头语言向虚构听众描述问题。尽量详细地解释你的思考过程、代码的运行情况、遇到的错误以及你的疑虑。

3. 逐步思考：在描述问题的过程中，你可能会逐渐意识到问题所在。通过解释给虚构听众，你被迫将问题具体化，并更深入地思考每一步的细节。

4. 寻找解决方案：一旦你描述了问题，你可能会发现问题所在，并开始思考可能的解决方案。这个过程通常会让你更接近解决问题的方法。

5. 整理思路：经过与虚构听众的对话，你可以更清晰地理解问题和解决方案。现在，你可以将这些思考应用到实际的代码或问题中。

小黄鸭定位法有助于程序员和开发人员更系统地思考问题，因为通过口头表达问题，你不仅仅在大脑中默想，而是将问题暴露给外部，有助于识别和解决问题。这个技巧被广泛应用于软件开发领域，但也适用于其他问题解决场景。

说话时涉及到语言中枢的活动，当你主动参与说话时，语言中枢的活动会占用大脑的认知资源，这可以促使大脑集中精力， 减少走神。是一种有效的方式来集中注意力和专注于特定任务或主题的原因之一。

心流Flow

心流Flow¹²状态，也是大脑专注做事时进入的一种平静忘我的极高效状态。而且，能够带给人奇妙的正向的情绪体验。

契克森米哈用“大脑的加工能力是有限的”来解释这种脱离实体的状态。我们一次只能吸收一定量的信息，这就是为什么大多数人在处理多任务时会表现地如此糟糕。当你全神贯注于一项需要你集中精力的活动时，大脑就不再能够处理关于自我的信息——比如你此时是否饿了、是否感到痒和痛、你打算周末做什么等诸如这类有关自我意识的事情¹³。

有调查显示，思绪飘移得越远越杂，我们就越不快乐。专注做事更加快乐，无论是工作还会娱乐。

走神是当没有什么东西占据我们注意力时我们会做的事情，比如当我们在公共汽车上，在淋浴时，在会议上。而当我们真的对某件事投入注意力的时候，就不会发生这种情况。这是大脑的首选策略，也是它的默认设置。

哈佛研究员一个关于幸福体验的调查：参与者通常一天中会有47%的时间处于这种白日梦游荡状态，即使是在做饭或看电视的时候也是如此。而当参与者在锻炼、发生性关系或与朋友聊天时，大脑中的声音是最安静的，情绪也会随之提升。

参考

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1. 记忆是物质吗？ ↩︎

2. 提高记忆效率？你需要先了解大脑的记忆机制 ↩︎

3. 如何高效快速地学习 ↩︎

4. 从“高压心态”转变为“好奇心态”有助于提高我们的记忆力 ↩︎

5. 请问该如何进行有效的学习？ ↩︎

6. Learning How to Learn 学习笔记 ↩︎

7. Learning How to Learn, Part 1 ↩︎

8. Learning How to Learn, Part 2 ↩︎

9. 这篇对每个人都用，20条超实用的科学学习技巧 ↩︎

10. 关于时间管理：计划要粗，记录要细 ↩︎

11. https://blog.samaltman.com/productivity ↩︎

12. 编程中的心流模式flow ↩︎

13. 想要达到心流状态？或许可以尝试这样做 ↩︎