運用神經科學原理來幫助孩子們的學習
多年的研究很清楚地告訴我們，當父母親參與他們孩子的教育越多，與孩子的老師和校方合作越多，他們的孩子在各方面的學習就會有顯著的進步。這不是只有學業的表現而已，在社交情緒和行為各方面都有成長. 在美國有很多的法案為殘障學生的學習也就是特殊教育的運作而制定。在2004年的特殊教育修定法明述家長在與他們孩子學校的合作上所扮演的角色與責任。雖然父母親不需要在家直接教各個不同的科目，但他們若能了解頭腦如何影响學習以及學習如何影响頭腦， 這對於幫助他們孩子的學習將有很大的幫助。
很多學生和家長們以為智力在出生時就固定了，不管學生如何地努力，他们的學業也不能超越智力所能主導的。實或不然， 學生其實可以經由改進他們的學習来改變他們的頭腦。可以確定的是學生的學習經驗能够改變頭腦的構造與功能。
維里斯醫生(Dr. Willis) 在當了20年的神經科医生後改行當老師, 她强调有三個頭腦的元素是每個老師和父母親應該知道的. 每秒鐘從所在的環境中所接收的訊息都需要經由這三個頭腦元素過濾. 這三個頭腦元素是 1) 網狀活化系统 (reticular activating system); 2) 扁桃体／邊緣系统 （amygdala/the limbic system); 3) 多巴胺 （dopamine). 取其第一個字母，這三個元素的簡寫就是RAD.
所有我們學習的東西都是經由我們的感官到頭腦。也就是說，感官資訊是從我們的眼睛，耳朵，臉，嘴巴， 皮膚，肌肉， 和内部器官進來的。當這些感官信息進入腦子， 它們就會被遞送到以下两個地區其中的一個：
1）前额葉 （The prefrontal cortex). 這是腦子思考的地方（或稱為思考腦部，thinking brain). 資訊進到這地區就能被處理（调查分析）與深思熟慮。
2) 在额葉的下方是自動腦部（automatic brain) 或称為反應腦部 （reactive brain). 被送到這裏的信息不會有很多的深思熟慮 型的處理。而是由生存的本能來主導，也就是戰鬥／逃跑／僵住 （fight/flight/freeze)反應。
如果資訊能進入前额葉的思考腦部, 孩子們的學習會比較成功，因為孩子們比較不會深思熟慮或記住進入反應腦部的信息。
1. 網狀活化系统： 這是一個位於腦幹（brain stem) 的神經網狀组織。網狀活化系统接受從所在的環境與身體不同的地位傳來的資訊。然後決定這些資訊下一步要到哪裏， 思想腦部或反應腦部？另外，網狀活化系统具有過濾與學習的主题無關令人分心的影像與聲音的功能。一個人的情緒在網狀活化系统決定資訊應傳達到哪裏去的過程中扮演一個很重要的角色。當孩子們經歷負面情緒時 （例如：壓力， 焦慮， 憤怒， 害怕， 寂莫，無聊，長久保持坐姿沒有移動），感官信息比較不可能進入思考腦部. 另一方面, 當孩子們對於老師傳授的教材有高度的學習動機也很留心注意老師的教導， 和／或有很好的心情時, 感官資訊就會進入思考腦部。除了情緒狀況外， 學生的身體狀況也會影響網狀活化系統傳遞信息的路線。當學生有健康的身體，良好的休息和充足的水分， 網狀活化系統就很可能把感官信息送到思考腦部。這樣學習就會有好的結果。 不過， 當學生極為疲憊且精神承受巨大的壓力時， 感官信息就不容易被深思熟慮地處理，學習成果也不太可能好。
對老師和家長的涵意與建議：
1） 網狀活化系統對於彩色的，新奇的，或料想不到的事物特別有反應，所以當孩子在做日復一日類似的復習而顯得很無聊，單調乏味時， 老師／家長應加點上述使網狀活化系統有反應的事物（彩色的，新奇的… 等）幫助孩子們的學習。
2）保持學生身體建康，充足的水分，和充足的休息。 當他們覺得疲倦時， 鼓勵他們休息一下，也補充水分。
3）觀察孩子們有沒有任何負面情緒或行為問題的徵象。 若有的話，試著找出其根源。為了找出在家中或學校與學生負面的情緒或行為問題有關的事物上 （例如，焦慮，壓力，憂鬱，等等），與孩子良好的溝通是極其重要的。
2. 扁桃体／杏仁体 （希臘文：意指扁桃／杏仁）：這是邊緣系统的一部份。 邊緣系统位於腦幹的上方與大腦的下方， 它最主要是管轄情緒與行為。 這個系統包含了很多重要的部份。 在這裏我們只要略談與信息與記憶有關的扁桃体與海馬体（hippocampus). 扁桃体把情緒信息編碼為記憶，並且把它存放在與記憶有關的 地方, 例如海馬体。 所以記憶與情緒很有關聯。 舉個例子來說，一個四年級的學生可能無法完整地把九九乘法表背出來， 但卻能一一說出多年前與親朋好友一同出遊的愉快時光的每一個細節。
扁桃体對於感官資訊也有正面或負面的反應。 當扁桃体有正面的反應時（例如快樂，放鬆，舒適， 和有興趣的），它就會把資訊傳到深思熟慮的思考腦部。 反之，當我們在負面情緒狀態中 （例如，壓力，焦慮，挫折，憤怒，甚至無聊厭倦），扁桃体就會吸收比平常多的養分與氧氣， 以便頭腦準備應付生存之需， 新的資訊就無法進入前額葉的思考腦部和記憶中心了。
在平常很平凡上學的一天， 似乎很不顯眼的小事情可能引起負面反應而把感官信息傳到反應腦部。 這些小事可能是： 上學前沒時間吃早餐，好朋友沒有和你一起吃中餐，擔心他們可能不喜歡你了， 平常總是對你笑眯眯而且樂於幫助你的數學老師今天對於你的舉手求助沒反應，恐怕他覺得你的數學沒救了，等等。 任何所提的這些事件都可能關閉網狀活化系統和扁桃体把資訊送到思想腦部與記憶中的通道。
海馬体：形狀像海馬的海馬体與扁桃体緊臨。 它與大腦的顳葉都可把接收到信息轉換成長期記憶，並成為其儲存的地方。
維里斯醫生指出（2009）：『神經細胞經由其與下一個神經細胞緊鄰的分枝（包括軸突axons與樹狀突起(dendrites) 把信息傳出去給其他的神經細胞。在這個過程當中， 每個神經細胞所攜帶的小部份資料聯結在一起形成一個完整的記憶。當你複習或練習某種你已經學過的東西， 神經細胞與神經細胞之間維持記憶的樹狀突起確確實實在成長。 例如，一遍又一遍地複習九九乘法表，使整個記憶網路日漸強壯穩固， 就像練肌肉一樣，越鍛鍊越強壯， 熟能生巧。
對老師和家長的涵意與建議：
1）當你注意到學生有壓力或其他不愉快經驗的徵象時幫助他／她冷靜下來。 你可以試著跟學生談談， 給他／她有做選擇的機會，提供協助， 把一個主題分多次學習所以學生可能不會有那麼大的壓力。
2）老師提供活潑生動的教學， 所以學生的學習動機提高， 注意力集中，愉快沒有壓力的學習， 這麼一來， 感官資訊就能進入高層深思熟慮的思考腦部。
3） 複習與練習學生已經學過的東西來幫助他們的神經細胞樹狀突起的成長，從而加強與堅固他們的學習網路。如果使用創新， 解決問題， 或運用的方式來幫助學生複習的話， 他們的神經網路功能會大大的提高。
4）幫助學生把一些簡單容易記憶的內容『自動化』（automation). 所以當需要用這些東西的時候，不需要刻意地思考。例如，加減乘除四則運算很流利的學生, 在做幾何問題時就容易多了.
3. 多巴胺： 這是最重要的神經遞質之一。 除了前面所提的軸突與樹狀突起以外， 當信息從一個神經細胞傳到下一個神經細胞時，它們必需要穿越位於兩個神經細胞之間稱為突觸（synapse) 的地方，而神經遞質（例如多巴胺）能使神經細胞帶著信息經過突觸把信息帶到下一個神經細胞。換句話說， 若沒有神經遞質的話，信息無法從一個神經細胞傳到另外的神經細胞，更遑論
進入腦部與學習有關的區域。
當學習的經驗是正面的或愉快的，腦部就會釋放額外的多巴胺。 當壓力大時，多巴胺就低而腎上腺（ adrenal gland)分泌的可體松（cortisol) 就會增加。可體松會影響海馬体的功能，所以增加的可體松與降低學習與記憶有關。多巴胺提高注意力與記憶力。
在愉快的學習的活動中多巴胺就會分泌出來。 它增加孩子們 集中精神的能力, 也提高他們的長期記憶。 正面的情緒促使多巴胺進入腦部更多的地區。 也能啟動額外的神經細胞。因此多巴胺的提高不僅增加愉悅感， 同時也增加其他神經遞質的產生。 例如，乙酰膽鹼（acetylcholine), 它可以加強警覺心，記憶， 與執行功能。
對老師和家長的涵意與建議：
1）讓孩子們參與愉快 的活動。 例如，與朋友們互動，高興地笑，身體活動，對別人仁慈， 這些都能提高多巴胺的分泌。
2）讓孩子們從事可以得到成就感或正面經驗的活動。
3）善用孩子們的長處。 例如，藝術天份，領導能力， 幫朋友化解衝突， 運動能力， 甚至樂觀， 仁慈，與善體人意的特質。
4）能誘發多巴胺的分泌而且使腦部在一個愉悅的狀態中的學習活動: 包含有身體動作，與個人興趣有關，有音樂， 詼諧有趣， 學生有選擇機會的學習活動。
4. 神經可塑性 （neuroplasticity）: 這是大腦皮質由於經驗所產生的改變的能力。 這包括新的神經連結與修剪除去沒有用的神經細胞連結. 每一個經驗都會使大腦皮質產生化學性與結構上的改變。 例如，有人學習托球雜耍（juggle)時， 他／她的大腦負責有關技巧的區域密度增加。研究發現只有當某工作具挑戰性且難度高， 這樣這人的大腦負責這工作的有關區域的密度才會增加。
5. 白楊協會 （Aspen Institute）指出 最佳的腦部發展與學習的五個生理先決條件， 其中有幾個已在前面提過了。這五個先決條件是： 優質睡眠，適當的營養，身體活動與運動，情緒安寧與所屬感。
長久以來我們都知道腦子影響學習，科學証據現在也顯示學習也會影響頭腦，腦部的發展需要社會關係，情緒經歷和認知思考的機會。為了讓孩子能學有所成，老師和家長們需要了解有關腦部的基本知識。例如 三個腦部的元素（RAD) 以及社交，情緒與學業的學習是息息相關的。為了要有健康的腦部發育與成功的學習， 老師與家長需要提供五個生理先決條件加上給孩子們適當的挑戰。 正面的社會／交和情緒的援助是不可或缺的。 如此一來感官資訊才能進入深思熟慮的思想腦部， 以致於達到成功的學習。
李彩蘋教授
東密歇根州大學
tli@emich.edu