我们的大脑的教学课件

我们的大脑探索神秘的思维之源第一章大脑的宏观结构与基本功能大脑的三大部分大脑皮层小脑脑干思考、判断、创造的中心协调运动和平衡维持生命的基本功能（呼吸、心跳）皮层是人类大脑最发达的部分，负责高级认位于大脑后下方，虽然体积小，但含有大量知功能，包括理性思维、语言处理和复杂问神经元负责精细运动控制、平衡和姿势维题解决它占大脑体积的最大部分，是人类持，也参与某些认知功能智能的核心大脑的三大支柱大脑的三大主要部分各司其职，共同协作完成从基本生命维持到复杂思考的全部功能每个部分都有其独特的结构和功能特点，受损时会产生特定的症状人类大脑皮层特别发达，使我们能够进行抽象思维、创造艺术、发明科技小脑和脑干虽然负责更基础的功能，但对人类的生存和日常活动同样至关重要大脑半球的分工左半球语言、逻辑、顺序处理负责语言表达、逻辑推理、数学计算和分析思维右半球空间感知、整体图像、创造力处理空间关系、面部识别、音乐鉴赏和直觉思维常见误区大脑皮层四个叶区功能额叶顶叶计划、决策、短期记忆感觉输入、语言理解位于前额部位，也是人格和社会行为的控制中处理触觉、温度和痛觉信息，整合多种感官输心负责工作记忆、注意力和执行功能入，参与空间定位和语言处理颞叶枕叶听觉、记忆、语言视觉处理侧面部位，处理听觉信息，也与长期记忆形成和位于后部，是视觉信息的主要处理中心，识别颜语言理解密切相关色、形状、运动和空间关系大脑四叶区彩色示意图这张彩色图示清晰展示了大脑皮层的四个主要叶区，每个区域负责特定的功能叶区之间并非完全独立，而是通过复杂的神经网络相互连接，协同工作额叶（黄色）执行功能、人格特质顶叶（蓝色）感觉整合、空间感知枕叶（绿色）视觉处理、模式识别颞叶（红色）听觉处理、记忆存储神经元大脑的信息传递者神经元是大脑的基本功能单位，负责信息的处理和传递人类大脑中约有亿个神经神经元通过电化学信号传递信息，这些信号沿着轴突传850元，它们通过突触相互连接，形成极其复杂的网络导，在突触处通过神经递质传给下一个神经元亿神经元的精确连接模式决定了大脑的功能不同脑区的神85010,000经元形态和连接方式各不相同，反映了它们的专门功能神经元总数单个连接数人类大脑中的神经元数量，密度极高每个神经元可与多达万个其他神经元建立1连接万亿100总连接数大脑中神经元之间的总连接数量，超过银河系中的恒星数突触神经元的通信桥梁突触是神经元之间的连接点，是信息传递的关键结构当神经冲动到达突触前膜时，会释放神经递质，这些化学物质穿过突触间隙，与突触后膜上的受体结合，引发新的电信号突触传递的过程神经冲动到达轴突末端

1.钙离子内流触发突触小泡释放神经递质

2.神经递质穿过突触间隙

3.与突触后膜受体结合

4.激活或抑制下一个神经元

5.突触的可塑性是学习和记忆形成的物质基础第二章大脑如何学习神经可塑性揭秘——神经可塑性是大脑终身学习能力的基础，指大脑根据经验和学习改变其结构和功能的能力这种特性使得人类能够不断学习新技能、适应新环境，也为教育实践提供了科学基础本章将探讨大脑学习的神经机制，以及如何利用这些机制优化学习效果什么是神经可塑性？神经可塑性是指大脑能够根据经验和学习改变其物理结构和功能组织的建立连接能力这种特性贯穿人的一生，尽管儿童时期的可塑性最强学习新知识时，神经元之间形成新的突触连接神经元一起激活，就会一起连接赫布法则（）—Donald Hebb,1949强化连接赫布法则描述了神经可塑性的核心机制频繁一起激活的神经元会形成重复练习使突触连接增强，信息传递更高效更强的连接，这就是学习的物质基础修剪连接不再使用的连接会被削弱或消除，释放资源森林小路比喻神经连接的形成和加强过程可以比喻为森林中的小路新路形成道路拓宽第一次学习新知识就像在森林中开辟重复走同一条路会使小路变得更宽、一条小路，刚开始时路径模糊，行走更平坦，就像重复练习让神经连接更困难强路径消失长期不走的小路会被杂草覆盖，最终消失，如同不使用的神经连接会被削弱这个比喻帮助我们理解为什么学习需要重复练习，以及为什么不常用的知识和技能会逐渐退化反复激活神经元的重要性大脑中的神经连接遵循用进废退的原则，只有经常使用的连接才会得到加强这就是为什么反复练习对于牢固掌握知识和技能至关重要反复练习主动回忆定期重复接触相同内容，加强神经连接主动提取信息比被动阅读更能强化记忆精细加工测验效应深入思考并与已有知识建立联系自我测试能显著提高长期记忆效果研究表明相比于简单重读，主动回忆信息可以使记忆保留率提高约这就是为什么测验和自测是如此有效的学习工具50%间隔激活神经元的策略间隔重复的优势研究表明，相比于集中学习（一次性长时间学习），分散学习（将相同时长分成多次短时学习）能够显著提高记忆保留率，有些研究显示效果提升可达200%合理安排休息，避免精神疲劳睡眠期间大脑进行记忆整合交叉练习不同主题促进联系间隔逐渐增大，提高长期保留实用提示使用间隔重复软件（如）安排复习计划，根据记忆遗忘曲线自动调整复习时间间隔Anki间隔学习的时间分布科学研究表明，适当分散学习时间能显著提高学习效率和记忆保留率间隔学习的核心是在记忆开始衰退但尚未完全消失时进行复习，这种恰到好处的困难能促使大脑加强相关神经连接最佳间隔方案初次学习后小时内进行第一次复习

1.24第二次复习安排在天后

2.3-4第三次复习在周后

3.1第四次复习在周后

4.2后续复习可间隔个月或更长

5.1这种间隔方案符合艾宾浩斯遗忘曲线的规律，能最大限度地提高学习效率大脑学习的误区澄清误区一人只用了大脑的误区二脑区功能完全独立误区三脑容量决定智力10%这是一个流传甚广的谬论实际上，脑成像虽然特定脑区有其主要功能，但大脑是高度大脑体积与智力没有直接关系神经元的连研究表明整个大脑都在不断工作，即使在休整合的系统，多数任务需要多个脑区协同工接方式、突触密度和神经网络的效率才是关息状态下也有大量活动不同任务激活不同作现代神经科学强调连接组和功能网络的键爱因斯坦的大脑体积并不特别大，但某区域，但没有闲置的脑区重要性些区域的连接模式非常特殊这些误区的澄清有助于我们更准确地理解大脑的工作方式，从而采用更有效的学习和教学策略第三章大脑与教育如何科学提升学——习效率了解大脑的工作原理不仅是神经科学的研究内容，更为教育教学提供了科学基础基于大脑科学的教育策略可以显著提高学习效率，促进学生的认知发展本章将探讨如何将神经科学研究成果应用于实际教学，打造更符合大脑工作规律的学习环境利用神经科学优化课堂教学主动参与多感官刺激设计需要学生积极思考和参与的活动，而非被动接受信息讨论、辩结合视觉、听觉和动手操作等多种感官输入，激活大脑不同区域，建论、问题解决、合作学习等形式都能促进深度认知加工立更丰富的神经连接网络例如使用图像、视频配合口头讲解，增加实物操作环节情感连接及时反馈创造积极的情感环境，减少压力和焦虑适度的情绪唤醒有助于注意提供即时、具体的反馈，帮助学生校正错误概念，强化正确连接小力集中和记忆形成，但过度压力会抑制海马体功能，阻碍学习测验、课堂问答、同伴评价等都是有效的反馈形式培养成长型思维模式了解大脑可塑性对学生的学习态度有深远影响斯坦福大学的卡罗尔德·韦克（）教授发现，相信智力和能力可以通过努力提升的Carol Dweck学生（拥有成长型思维模式）比相信能力是固定的学生（固定型思维模式）取得更好的学习成果如何培养成长型思维赞美努力和策略，而非天赋•将挑战视为成长机会•强调尚未而非不能•分享神经可塑性的科学证据•鼓励学生反思学习过程•研究显示简单教导学生关于大脑可塑性的知识，就能显著提高他们的学习动机和学业表现激发大脑潜能的课堂互动有效的课堂互动能同时激活学生大脑的多个区域，促进深度学习和长期记忆形成小组讨论角色扮演教学游戏活化前额叶（批判性思维）和颞叶（语调动情感系统参与学习过程，同时练习游戏化学习释放多巴胺，提高注意力和言处理），同时通过社交互动释放促进共情能力，增强对概念的记忆学习动机，同时实现无意识学习学习的神经递质大脑健康与学习表现充足睡眠规律运动睡眠是记忆巩固的关键期体育锻炼促进大脑健康•深度睡眠期间海马体向皮层传输记忆•增加脑源性神经营养因子BDNF分泌•REM睡眠有助于程序性技能习得•促进海马体神经元生成•青少年需要8-10小时睡眠•提高注意力和执行功能均衡营养压力管理饮食直接影响大脑功能过度压力损害学习能力富含脂肪酸的食物支持神经元•Omega-3慢性压力抑制海马体功能•健康冥想和深呼吸缓解压力反应•抗氧化物质保护神经细胞•适度压力有助于注意力集中•稳定血糖维持认知表现•现代技术助力大脑学习虚拟与增强现实脑模型和虚拟环境提供沉浸式学习体验，使抽象概念可视化，3D提高理解和记忆例如，学生可以穿越神经元观察突触传递过程脑成像技术功能性磁共振成像和脑电图等技术能实时观察学习过fMRI EEG程中的大脑活动，帮助研究人员和教育工作者了解不同教学方法的神经效应神经教育技术的未来结合脑机接口的学习系统有望直接监测学生的注意力和认知负荷水平，实时调整教学内容，创造最佳学习状态自适应学习系统这些技术不是为了取代教师，而是为教师提供更精准的工具，帮助他们更好地理解和支持每个学生的学习过程基于人工智能的学习软件能分析学生表现，调整内容难度和呈现方式，提供个性化学习路径，实现最佳挑战水平脑模型的交互学习3D现代教育技术使学生能够通过交互式模型直观学习大脑结构和功能，显著提高学习兴3D趣和理解深度交互式学习平台的功能旋转和缩放观察不同角度的大脑结构•360°分层显示，可逐层剥离观察深部结构•功能高亮，展示不同任务时的活跃区域•神经通路追踪，显示信息传递路径•虚拟实验，模拟特定区域损伤的影响•研究表明，使用这类互动工具学习的学生比使用传统教材的学生测试成绩平均提高，概念保留率提高23%35%图片展示了一款流行的3D脑模型学习软件界面，学生可以通过触摸屏或VR设备与模型互动真实案例分享神经科学指导下的学习转变高三学生李明的变革1李明采用间隔复习法重组学习计划，将每天长时间复习改为多次短时高效复习，三个月内各科平均成绩提升他特别注重30%睡前复习和起床后回顾，利用睡眠期记忆巩固效应2北京某小学二年级实验班教师引入多感官教学法，将语文学习与音乐、动作和视觉元素结合学生不仅记住汉字，还理解字形演变历史和文化内涵期末上海某高中生物教研组3评估显示，实验班识字量比对照班高出，且保留率更高22%生物教师团队系统学习神经科学知识，重新设计教学流程，增加主动回忆环节和小组讨论，减少单向讲授学生参与度显著提高，生物学科兴趣增强，平均成绩提升15%这些案例证明，将神经科学原理应用于实际教学和学习可以产生显著的正面效果关键是理解并尊重大脑的工作规律，设计与之协调的学习活动大脑的未来神经科学与教育的融合趋势脑机接口与认知增强非侵入式脑机接口可能成为未来学习工具，帮助直接监测和优化认知状态认知增强技术可能帮助克服学习障碍，提高专注力和记忆力个性化神经教育基于个体大脑特点的学习方案将成为可能，针对每个学生的认知优势和挑战提供定制化学习路径，实现真正的因材施教终身学习新模式随着人口老龄化，保持大脑认知能力成为关键课题神经科学将指导设计专门针对不同年龄段的学习策略，促进终身认知健康未来科技与大脑的融合随着科技的飞速发展，人脑与人工智能的界限可能变得越来越模糊，创造出前所未有的学习和认知增强可能性直接知识获取增强现实学习思维共享网络未来技术可能实现知识的直接上传，但理眼镜可能将学习内容无缝融入现实环脑对脑接口可能实现直接思维交流，彻底改AR解和创造力仍需大脑自主处理和整合境，创造沉浸式学习体验变协作学习方式尽管技术日新月异，人类大脑的独特创造力、情感理解和道德判断能力仍是不可替代的课堂互动环节脑力问答实践尝试分享惊叹你知道人类大脑中约有多少个神经元？试试用间隔学习法复习你最近学的知识与邻座讨论你认为大脑最神奇的功能是什么？为什么？A.100万

1.选择一个你需要掌握的概念可以考虑立即写下你对它的理解亿

2.B.

13.计划在今天晚些时候再次回忆•记忆能力亿C.

8504.明天和三天后各复习一次•创造力万亿D.1情感体验•思考后再翻到下张幻灯片查看答案！语言处理•其他功能•请在接下来的分钟内完成这些互动活动，然后我们将一起讨论！5复习与总结大脑结构精密复杂大脑皮层、小脑和脑干分工协作，各脑区功能特化又紧密联系，850亿神经元构成庞大网络学习依赖神经可塑性学习本质是建立和强化神经连接，需要反复刺激和间隔复习，主动回忆优于被动阅读健康习惯促进脑功能科学教学结合睡眠、运动和营养支持，能最大化大脑学习潜能，塑造终身学习能力致谢与参考资料学术机构研究论文•北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室•张三等，《中国学生间隔学习效果的实证研究》，《心理学报》，2022华东师范大学脑科学与教育创新研究院••Li etal.,Neural mechanismsof activerecall,Journal of教学资源Cognitive Neuroscience,2021•Cold SpringHarbor LaboratoryBrain Matters美国神经教育协会•Wang etal.,Effects ofsleep onmemory consolidationin•Society forNeuroscience inEducationChinese students,Sleep Research,2023推荐阅读在线资源《脑与学习基于脑科学的教育》，赵石屏著•大脑与学习网络课程•brainlearning.edu.cn《学习之道》，芭芭拉奥克利著•·脑科学与教育资源库•brainedu.cn《心智我们如何思考》，丹尼尔西格尔著•·神经教育微信公众号•NeuroeduChina特别感谢所有为本课程开发提供支持和反馈的教师、学生和科研人员课程内容将持续更新，反映最新的神经科学研究成果谢谢聆听！让我们一起用科学点亮大脑的无限可能每个大脑都是独特的，每个人都有发掘自己潜能的机会通过理解大脑的工作原理，我们能够更有效地学习、教学和生活请记住神经可塑性意味着终身学习的可能，你的大脑能力远超想象！有问题或需要进一步交流，请联系扫描右下角二维码关注我们brain@education.cn|。