一、大脑与学习。
人的大脑或许是宇宙中已知的最复杂的单一结构体，主要是由数量庞大神经元细胞构成，这些神经元细胞在分子尺度上可以通过放电进行连接，组成了一个个小神经回路，小回路又互相连接，组成了一个更庞大的网络，这些神经网络可以接收和处理各种由全身感官系统传过来的电流信号，这些微弱的电流信号在流经神经网络之后，最终转化汇成了人的意识。（注：由西班牙科学家圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔通过实验证实，神经元之间存在物理间隙，并不是黏在一起，通常是电流从一个神经元的轴突流向下一个神经元的树突。圣地亚哥·拉蒙-卡哈尔也因此获得了诺贝尔奖，被誉为现代神经科学之父。因此神经元之间的连接更像是逻辑连接，可以随时通过重组来适应来自外部的变化）
由于人脑是通过神经元细胞来保存知识和记忆，所以学习也会一定会刺激大脑神经元细胞的生长和神经网络的重组，神经网络质量直接关系到学习的质量。
神经元细胞数量庞大，神经网络连接复杂，不可能一下子就冒出来，生长和重组都需要充足的时间和一个明确的目标。根据利用冷冻电镜直接扫描人脑实验得到的观察数据，神经元细胞的生长和神经网络重组的整个过程大约需要12个小时左右。此外还有规律的睡眠、充沛的营养、适量的运动都是神经网络健康生长和重组的重要保障。
此外还根据研究统计，自然界绝大多数生物的大脑都明显的存在两种工作模式，分别称为“集中模式”和“发散模式”。两种模式最为直观的区别是大脑中神经网络的活动范围不同，集中模式仅能动用一个局部的专一神经网络，此模式只能让思维的视野聚焦在某一点上，但好处是不容易漏掉细节，当然如果过头了就是“钻了牛角尖”，甚至是陷入焦虑。发散模式可以调集大脑中多个局部神经网络参与思考，好处是可以让思维更加活跃，思维的视野相对比较广，但也容易忽略细节。两种模式仅仅可以交替进行，不可同时活动。这或许是因为生物在自然进化中，既要集中注意力吃掉眼前的食物，又要大范围的观察周围是否有天敌来袭，大脑自然而然就进化出了两种与之对应、且可以交替进行的两种工作模式 。
人在学习新知识时，大脑会进入“集中模式”。绝大多数情况下，注意力最多仅能连续集中25分钟左右，超过这个时间，注意力就很容易开始涣散，也就是“走神”了。所以学习新知识的时间不宜连续超过25分钟，这也是番茄工作法的由来。
人脑进入“发散模式”后，此时虽然注意力开始涣散，大脑开始放空，感觉是在休息，但是大脑并未真正休息，而是大脑开始依据刚刚接受的新刺激（新知识），创造和重组神经元细胞，这个过程需要12个小时左右才可以完成。需要注意的是，这个过程完全是由大脑植物神经控制，既感觉不到，也无法人为干涉。
也就是说，“走神”实际上是大脑的一种重要的生理机制，大脑只能在“集中模式”下接受新知识，也只能在“发散模式”下构建新知识的神经网络。一味地强迫自己在课堂上“集中注意力，不走神”实际上是违反大脑生理规律的。学习质量的好坏取决于大脑在“发散模式”下，是否可以高效率、高质量的构建新知识的神经元网络，然而“集中模式”下采集到的信息，又会影响“发散模式”下的神经网络构成。整个过程很像是在呼吸，所以一定要在集中模式下带足“氧气（新知识）”进入发散模式，这样才可以让大脑充分利用吸收“氧气（新知识）”。
因此从生物学角度来看待学习，其本质是让大脑的神经元细胞依据从新事物抽象出来的新知识，创建和重组新的神经网络，学会则是让这些新事物走的这些新知识的神经网络，并输出一个正确的判断意识。如果输出意识是错误的，就不能算是学会。
据统计，人脑中与视觉相关的神经元细胞占比高达40%左右，这或许就是眼见为实的由来，人脑在接受很多新的事物时，都需要把它想象成某一个物件或者一幅画才可以理解，美其名曰“想象力”、“空间思维能力”等等。同时我们的学习也非常依赖眼睛，所以学习的本质更像是，由视觉神经网络负责接受和保存绝大多数新知识，海马体根据视觉神经的保存的内容，来创建和重组新的神经元细胞网络。（注：海马体是大脑的一个重要组成部分，根据目前对大脑的研究，海马体可以生成新的神经元细胞，对人类新事物的认知起到主要作用）
二、如何学习
一个科学的完整学习过程可以大致分成四步：
第一步，学习新知识前，一定要提前12小时左右做预习，预习不要太精细，只需要了解大纲即可。好比是在大脑中预先用水泥砌了一个货架，等12小时后水泥货架凝固了，开始学习新知识了，就可以有条理的把新知识放在这个货架上，而不是杂乱无章的堆在地上。另外这里的以12小时作为间隔，实际上就是睡一觉。
第二步，学习新知识时，要集中至少25分钟的注意力。这一步比较简单，认真听讲做笔记即可，注意笔记内容要用自己的理解和语言来写，不要照抄，这样才可以充分调用新知识神经网络，否则效果会大打折扣。
对于在校学生，由于学校的一节课是45分钟，远大于25分钟，这里的建议是在理解学习原理的前提下，利用老师讲课中的间隙，视情况自行切换集中和发散模式，既要确保完整的把课听完，还要避免注意力连续集中时间超过25分钟，随时为发散模式争取时间。如同跑步时的呼吸一样，既不能不喘气，也不能憋着不出气，只有张弛有度，紧密配合，才能高效的跑完全程。
第三步，复习新知识，这一步最为关键。首先要注意时间间隔，根据一些研究表明，大脑中存在一种机制，可以根据使用频度来加固、扩展、回收、重组神经元细胞网络，但是这些工作都是需在发散模式下才可以进行的，且需要足够的时间。所以对于新知识的复习不能立即开始，而是必须间隔12小时以后，最长不宜超过24小时，也就是睡一觉之后再复习即可。如果复习不是在12小时后进行的，那么就意味着对于新神经网络的强化，是在其成还未完成重组的状态下进行的。这就好比建造高楼大厦，还没等钢筋混凝土框架凝固，就往上搬砖。尤其在学习的初期，这种做法很容易造成效率低下，是非常不可取的，只有遵循“打好基础，先易后难”才是正道。
但是如果间隔太久，超过了24小时，这些保存新知识的神经网络由于没有使用过，会导致血液、营养、电流、激素等等极少的从此经过，神经网络也就不会被强化，用不了多久，这些神经网络就会被覆盖或者重组掉了。
当然如果新神经网络用的足够多，就会导致血液、营养、电流、激素等等会反复从此经过，相当于这个新网络连接会被反复强化加固，这也许就是“熟能生巧”的生物学原理（注：有些神经网络，一旦强化到一定程度后，就永远不会被回收重组了，这便是终生记忆，例如人的名字。常见于老年人的阿尔兹海默症，破坏的正是这种神经网络）。
其次，复习不能依靠视觉神经网络来完成，而是必须依靠新知识的神经网络来完成。也就是说，复习不能仅仅是重看笔记和课本，而是在脱离课本和笔记的前提下，依靠大脑的冥想来回忆新知识。此时如果发现有记忆不起来的内容，那么就可以认为，这是新神经网络的漏洞，此时才可以通过翻看课本或者笔记来修补。然后间隔12小时，再次利用冥想回忆这部分内容，如此反复。后期只要方法运用得当，基本都能一次通过。
倘若一直依靠看课本或者笔记来复习，就会导致对于新知识的复习，实际上是走的视觉神经网络，并没有走新知识的神经网络，此时常常会产生一种一看就会的错觉，但是一旦合上课本，视神经网络的内容就会被周围源源不断的信息流所覆盖，新知识的神经网路又没有经过强化，自然就忘了。
另外，一次学习的新内容也不易太多，需要量力而行，否则会导致冥想回忆难以进行，也就是“吃太多而导致消化不良”。
关于冥想还有两个小窍门，一就是利用冥想来复习时，可以闭上眼睛，这样就可以屏蔽来自视神经网络的噪音了。二是回忆知识点可以在任意时间和地点进行，例如吃饭的时候，洗刷的时候等等，刚开始可能会不习惯，一旦时间久了，这些回忆动作常常在不经意间就自动来过了。
第四步，一旦新知识点都可以凭借冥想回忆起来了，就可以做试题了。做试题的目的是利用新神经网络得出正确的答案，也就是常说的“融会贯通”。注意，如果没有经过冥想回忆新知识就去做试题，一旦遇到挫折，大脑的第一选择往往是瞎猜答案，而不是利用新神经网络去得出结果，这是起不到强化新神经网络的效果的。
幸运的是，不同种类的知识神经网络的生成可以同时进行。所以为了保证学习效率，不同科目的不同学习步骤可以交替进行，只要能留足时间间隔即可。科学的做法是，以25分钟为基本时间单位，不同的科目的不同的过程在确保目标达成后，可以交替进行到下一个步骤。例如集中精力用25分钟学习新语文（第二步骤），然后开始休息，大脑会自动进入发散模式，海马体开始生成新的神经元细胞。休息几分钟，换一个学习科目继续进度，例如预习数学（第一步骤）、复习物理（第三步骤），做化学试题（第四步骤），甚至是回顾上周学习的内容等等，或者干脆去做些别的事情，例如运动、上厕所、睡觉、聊天均可，在做这些事情的同时，又可以进行绝大多数科目的冥想回忆（第三步骤），这样既可以确保某个新神经网络的重组不会被中断或者干扰，又能大幅提高学习效率。一觉之后，再按照各科目的进度把步骤进行下去。这就是常说的“学习要注意劳逸结合”。
通常一个新的神经网络在经过间隔时长为12小时、一周、一个月的三次强化之后就可以非常牢固，且后面的新知识的学习又常常是建立在旧知识之上的，所以又相当于源源不断的强化和扩展了整个神经网络（知识体系）。随着时间的推移，新知识的神经网络会越来越强壮，对于新知识的运用自然也会越来越顺手。而且还会发现，原本孤立的小神经网络（小知识点）会随着整个知识体系的成熟，逐渐合并成大神经网络，原本需要刻意思考才能去做的事情，现在都开始变得“不假思索”就能搞定了。
三、莫言放弃
绝大多数人的学生时代，都或多或少的从家长那里听到过“别人家的孩子”如何如何，似乎学霸就是聪明儿童的代称。在各行各业都开始陷入“内卷”的当下，各种通过贩卖焦虑的“鸡娃”套路也开始变得层出不穷，资本、手机APP、学区房、保健品、辅导班、DNA检测、移民等等原本风马牛不相及的各行各业，竟然也可以组合成“教育产业链”多方位无死角的收割家长。但是从生物角度来看，不管是学渣还是学霸，只要还是人类的DNA，这些生长在脑壳中的、数量规模及其庞大的神经元细胞是不会有本质区别的，有区别的其实是神经元细胞的连接组成方式。也就是说，如果一味地去死学习，不知道如何利用人脑的生理规律，神经元细胞是不可能进行高效率、高质量的连接的，最终往往是事倍功半，然后积极性和自信心很容易在日后的学习生活中双双受挫，形成恶性循环，自然而然就成了学渣。但是相反，如果懂得人脑的生理规律，充分利用时间，多科目、多任务交替进行，神经元细胞必定会进行高效率、高质量的进行连接重组，最终一定会事半功倍，然后积极性和自信心很容易在日后的学习生活中双双爆表，形成良性循环，新知识的神经网络必将得以完成高质量的原始积累，自然而然就成了学霸。
所以从生物学角度来看传统意义上的聪明儿童，更像是碰巧遵循了人脑的生理规律，用对了学习方法的幸运儿，绝非什么天才。幸运的是，随着利用现代科技对人脑的研究原来越深入，人脑学习的机理也会越来越清晰，只要严格的加以适当运用，丑小鸭终将变成白天鹅。
参考资料：http://www.coursera.org/上的《Learning How to Learn》课程，课程作者：Barbara Oakley、Dr. Terrence Sejnowski。coursera是美国的一家在线学习的网站。
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