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《从认知神经科学角度对中国粹生影象英语单词的纪律钻研》，分为十篇系列文章。在系列1和系列2里，咱们从现代认知科学和脑神经科学的角度，论述了中国粹生进修英语的认知机理和特色，咱们已讲到：背单词是一种心理上的神经突触发展，从心理学的角度和生物化学的角度来看，背单词跟练健美很雷同，都是经由过程必定的刺激，增长了供血量，促成了新基因转录和卵白质的合成——只不外练健美发展的是身体的肌肉纤维，而背单词发展的是大脑的神经突触。
为了便利读者理解，咱们@对%7R4妹妹%照@练健美长肌肉，提出了大脑影象英语单词的4个关头要素：第一靠公道的活动规划与放置;第二是每次熬炼时要包管足够的活动量;第三靠周期性的训炼;第四靠充实的养分供给和苏息。
关于第一项公道的活动规划与放置，在系列文章2里，咱们已探究了中国粹生背英语单词的最优宏观进修计谋，同时发明，绝大部门中国粹生在霸占英语单词这件事变上，在宏观计谋与计划方面采纳了最不经济的进修计谋;关于第三项周期性的练习，也就是影象的抗遗忘计谋，咱们将在系列文章中的第5篇来阐述;关于第四项充实的养分供给和苏息，咱们将在系列文章中的第8篇来阐述。
今天咱们专门谈一谈第二项：每次进修时，若何让大脑在短期内发生足够的神经刺激，换句话说就是背单词的短时间效力问题。
咱们平常所说的“提高背单词的效力”，现实上有两种涵义。效力是成果产出与所花费时候的比率。这内里有两个关头因子：第一是若何界说背单词的成果，第二是若何计较背单词的时候。@根%984aK%据对成%3255T%果@和对时候的分歧界说，咱们影象工厂的认知神经科学事情者将背单词效力分为宏观层面的影象效力(又称持久效力)和微观层面的影象效力(又称短时间效力)。
背单词的成果对应的是对特订单词的影象加工深度。在影象工厂将英语单词的影象深度又分为AB两个维度：维度A是抗遗忘的水平，也就是属于短时影象仍是属于永劫@影%25JW1%象和永%Hs7z4%恒@影象。维度B是影象的认知模式，是步伐性影象仍是非步伐性影象，普通地说就是必要思虑和回想才能想起来，仍是不经大脑脱口而出的影象。这内里说的永劫影象，必定不是指背单词当天的影象结果，而是颠末不少天今后，最少是颠末屡次隔夜遗忘后的影象结果。对付不少难词长词，若是编码和提取的质量不高，或温习的频率不敷，则可能必要累计耗费很长的影象时候，颠末频频的影象-遗忘轮回，才能到达永劫影象的结果。
周全把握一个单词的时候，严酷地说，应当是从第一次接触这个单词，到完全将该单词转化为永劫影象乃是永恒影象所花费的总时候，这就是背单词的宏观影象时候。而背单词的微观影象时候，就是指背单词当天的进修时候。有些人可以在短期内背会不少单词，可是很快就会遗忘。现实上，这只是将短时@影%25JW1%象或事%85ar4%情@影象的结果误认为永劫影象的错觉。如今人类已晓得，短时@影%25JW1%象和永%7s3ja%劫@影象在大脑内部是两套彻底并行的体系，在脑神经机制方面是彻底分歧的。钻研表白，前者仅仅是信息在神经回路中的通报，尔后者则真正合成为了新的卵白质，也就是心理上形成为了新的神经突触的联络。
基于以上“背单词的结果”(当天进修的影象功效)和“背单词的时候”(当天的进修时候)的界说来钻研“单词的短时间影象效力”，也就是短时@影%25JW1%象或事%85ar4%情@影象的加工效力，是本文会商的命题。必要出格指出的是，当认知科学从认知生理学进入到认知神经科学以后，影象工厂的脑科学事情者更愿意利用“第一级影象”、“第二级影象”、“第三级影象”来代替短时影象、永劫影象这种传统观点，可是为了赐顾帮衬读者公共曩昔商定俗成的习气，在本系列文章中，咱们依然会利用短时@影%25JW1%象和永%7s3ja%劫@影象这些传统观点(见下图)。
提高进修当天的影象效力(短时间影象效力或微观影象效力)所必要的，就是在必定时候内给大脑足够的神经刺激，晋升对单词内容的加工深度，也就是若何使大脑对认知内容“印象足够深入”。
大师都晓得，若是让咱们看片子，玩游戏，去游乐土，做令咱们感乐趣的事变，令咱们发生强烈感官或精力刺激的事变，咱们的大脑必定会做到“印象足够深入”。可是，像背英语单词这类26个文字符号的分列组合，生怕是世界上最无聊、最死板的事变，怎样可能做到让大脑印象深入呢?
从神经心理学的角度，必需要做到四点;第一是注重力要专注;第二是编码要让大脑有足够印象;第三，要有足够周全的心理刺激，包含嘴部肌肉、舌头声带、呼吸等发音体系和听觉体系在内的神经刺激;第四，公道的大脑活动量。下面咱们一一来阐述：
（1）关于注重力。
注重力，又称专注力，指一小我用心于某一事物或勾当时的生理状况。当大脑专注于某件事变时，汇聚精会神，而对四周的人和事听而不闻、置若罔闻，这就是注重力。
注重是影象的最前端——感受影象的条件，或说，是一切影象的条件，没有注重力就没有影象力。注重力决议了进修者信息收集、信息处置、信息加工的能力。连结杰出的注重力，是进修者大脑举行感知、影象、思惟等熟悉勾当的根基前提。法国生物学家乔治·居维叶说：“天才，起首是注重力。”
注重力的凹凸，来历于大脑对认知工具的感乐趣水平，更来历于自控力。自控力一般与春秋正相干，儿童时代和青少年时代，人的乐趣点轻易转移，注重力很难集中，俄国教诲家乌申斯基认为“注重是儿童智力开辟的流派”，一旦注重力散漫或没法集中，孩子伶俐的流派就封闭了，一切有效的常识信息都没法进入。
2018年9月22日，我在MIT麻省理工学院大脑与认知科学系加入了一个学术讲座，陈述人钻研的课题标的目的是：大脑若何对海量的高维数据做降维处置。
咱们晓得，大脑无时无刻不在采集来本身体各类感官的超等海量信息，但大脑是若何将繁杂巨大的高维数据，经由过程可视化、降噪，解码和归纳综合，酿成简略适用的低维数据，也就是对大脑行使果断与决议计划有效的简略数据?钻研表白，大脑主如果经由过程两种机制在事情：一是经由过程愉快与专注，二是经由过程有目标的练习，就可以防止将复杂的信息随机传导而致使的海量无序神经联络，转化为特定脑细胞之间的有序联络，从而极大水平地对数据降维，最后酿成对大脑认知与决议计划有关的简略指令。
在Memoryer影象者英语单词影象体系里，咱们内置了一个注重力指标——专注度。专注度是一个很是切确的及时数据，除能在进修竣事后的《进修评价陈述》里看到电脑给出的数值和考语以外，体系里的四个AI人工智能教员，会在进修进程中，对频仍走神等注重力不集中的举动举行提示和干涉干与。四个教员性情脾性不大同样，老汉子经常发脾性摔工具，小丸子教员会向你倡议挑战，Lily教员美丽知性，BoBo教员老是笑着鼓动勉励你……这么放置的缘由，除寄托人工智能教员干涉干与的方法提示用户不要走神以外，更是为了使得软件体系加倍有趣加倍人道化，富有亲热感和意见意义性，从而周全晋升用户使历时的注重力集中度。
越是年幼的学生，家长和教员越要存眷其“专注度”指标，帮忙其晋升注重力，由于他们缺少自控的能力。这里要注重，鼓动勉励而不是赏罚，是提高儿童注重力的有用鼓励方法，由于自控力与意愿正相干。
看看，背单词不但仅是个进修进程，更是一个自控力的练习进程。在认知科学家和教诲学家的眼里，培育自控力要远比进修常识对孩子的发展更首要，耶鲁大学的钻研表白，自控力的凹凸决议了一小我一辈子的成绩——请家长和教员们务必把这个事理讲给学生们听。
在Memoryer影象者的现实利用中，后台体系给出了几十个指标。可是启慧工厂的教员们在实践中发明，对付一般小学和初中的学生，咱们的教导教员和家长，日常平凡最关切的就是专注度指标，其暗地里缘由就在于：对付这种学生，影响当日背单词效力的最大问题就是自控力问题，而专注度是自控力最切确的量化指标。等学生进入高中后期，自我意识和自我节制能力强化，和对付那些小学初中就自控力极强的学霸们，教员和家长一般会存眷效力指标、速率指标、进度指标和脑委靡度指标。
值得出格指出的是：注重缺点多动停滞(ADHD，简称多动症)，在我国儿童、青少年精力疾病中，ADHD是产生率最高、影响最大的一个疾病。在12周岁如下儿童中，列国统计的病发率都在5%摆布。美国疾控中间数据显示，4岁-17岁未成年人的病发率高达9%，也就是每20个儿童中就有一个患者。活着界卫生组织的《世界通用疾病分类手册》中编号为F90，又称为“过分活泼症”。患者多表示为注重力没法集中、好动而举动无目标性。
2013年暑假时代，影象工厂曾与天津大学医学院互助，针对ADHD儿童采纳脑波注重力练习软件举行认知举动医治，取患了必定的成效。
斟酌到ADHD患者在儿童和青少年中的比例是如斯之高，以是咱们经常会发明在利用“影象者”的进程中，确切有一些学生的“专注度”指标始终都提高不上来，或保持必定专注度的时候很难跨越15分钟，跨越这个时候专注度指标就会忽然降低，且持久如斯。实际糊口中的这种“皮孩子”确切比力多，常见于低年级的小学生中。家长教员们总觉得是这些孩子太好动太活跃，管不住本身，而没有意想到这实际上是一种脑神经发育不良或心剃头育不良致使的疾病。
对付这种学生，家长和教员不要过分施加压力或责怪，而是要科学看待，踊跃医治。对ADHD的医治分为两种方法，一种是药物医治，一种是生理医治，出格是认知举动医治。而经由过程“影象者”进修英语单词的进程，实在刚好就是练习孩子注重力的一种认知举动医治进程，影象者体系对专注度指标的量化算法是极其切确的，教员、家长和学生经由过程天天察看当日专注度指标，再辅之以正向的指导和鼓励，鼓动勉励孩子一步步提高注重力，逐步解脱ADHD的影响。
（2）若何有用编码才能让大脑对单词印象深入。
在认知科学范畴有两个英文单词，一个是coding,另外一个是encoding，两个英文词都被翻译成中文：编码，但意义不太同样。前者是指信息显现的方法，分为听觉编码，视觉编码和语义编码，在背单词进程中，重要呈现在事情影象阶段;后者是指把信息放入永劫影象的进程，其目标是为了未来回想单词时的解码，所谓解码就是将之前经由过程编码放入永劫影象的信息从新提取到事情影象中，又叫做提取。
影象的安稳水平取决于信息编码的加工程度，深条理的加工比浅条理的加工更有益于编码和提取。这就是1972年Fergus Craik和Robert Lockhart提出的“加工程度”这个概念。
在这里，咱们必要引入一个新的观点：事情影象(working memory，WM)。WM这个词在认知生理学和认知神经科学范畴很是着名，但人类迄今为止对WM的界说与钻研另有不少争议。今朝比力公认的说法：事情影象指的是个别在履行认知使命中,对信息临时贮存与操作的能力。
影象工厂的脑科学事情者曾打过一个例如，若是大脑的永劫影象雷同电脑的硬盘空间的话，事情影象就有点雷同电脑的内存。它是履行英语单词编码和存储的处所，是毗连感受、知觉和永劫影象的中心信息加工环节。事情影象可以认为是一种特别的短时影象，或说：事情影象=短时影象+节制加工体系。
今朝针对WM的机制，国际上已提出十几个有影响的理论模子，此中最闻名的是Baddeley等人提出的4成份模子(见下图)。
该模子认为WM由语音回路、视觉空间模板、情形缓冲区和中心履行体系构成。此中，语音回路、视觉空间模板、情形缓冲区就是短时影象，而中心履行体系就是节制加工体系。
1.基于语音的语音回路(又叫语音环)：以语音情势连结信息，它的容量由连结时候决议，影象广度由复述率决议，重要用于记着词的次序，连结信息。
2.视空展板：重要用于加工视觉和空间信息。
3.情形缓冲区：是一种用于保留分歧信息加工成果的次级影象体系，在中枢履行体系的节制之下连结加工后的信息，支撑后续的加工操作。
4.中心履行体系：雷同于注重的中枢体系，重要用于分派注重资本，节制加工进程，这是事情影象的关头成份。
事情影象WM观点的引入，使得人类对影象加工的进程，出格是感受旌旗灯号若何被大脑加工存储到永劫影象，有了冲破性的熟悉。
好比说，咱们上面方才提到的注重力，被认为是影响事情影象容量的首要身分。将注重力从存眷的项目转移开，会滋扰事情影象的保持。总之，把注重力集中在某个事物上，会使得它更易被记着。而且，集中注重力一样象征着疏忽外界的滋扰信息。Gaspar的钻研表白，事情影象容量小的人不克不及很好地解除那些影响力大的、让人分心的信息。是以，咱们认为保持专注的注重力是构成较高事情影象容量的首要保障。
又好比说，事情影象奉告咱们，在单词影象进程中，显现的单词重要经由过程语音回路、视觉图形和空间瓜葛这三个维度。也就是说咱们的每个单词，要经由过程语音的、视觉图象的、空间位置的三种方法来加工，这内里的语音、视觉图形和空间位置，不但仅是指物理上的观点，还包含了大脑的想象场景，和语义方面的逻辑瓜葛——咱们经由过程想象显现在脑海里的一个个逻辑瓜葛构成的“脑图”。(在这里，咱们举荐各种教诲机构展开对学生举行“脑图(思惟导图)”的培训课程，这种课程有助于学生创建语义空间中的逻辑瓜葛，对影象、进修、思虑有较大的帮忙。)
经由过程事情影象的道理，很轻易推导出人类大脑在认知编码时，一共会有听觉编码，视觉编码和语义编码三类编码方法。对付背单词这件事来说，上述三类编码正好对应的是每一个单词的“音-形-义”。若是可以或许对某个单词同时采纳三类编码，那末这个单词的音-形-义就会被完备周全地把握。
影象工厂的认知科学家在钻研了背英语单词的编码纪律以后，将其划分为四种类型的编码，又叫做四种助记法子：谐音法，联设法，词素法和类比法。此中，谐音法主如果听觉编码;联设法因此视觉编码为主的综合性编码;词素法和类比法都属于语义编码，可是属于两个分歧的标的目的。
比方，操纵谐音法，将economy经济，编码为“寄托农夫”，将pregnant有身，编码为“扑来个男的”，将custom海关，编码为“卡死他们”。操纵联设法，将zoo编码为数字200，或一个蛇+两个圈圈;将family编码为father and mother I love you;将tenant佃农遐想为十只蚂蚁(ten+ant)。词素法就是咱们说的词根词缀法，对付把握必定英语词根词缀的的同窗，是一个单词倍增器。类比法就是将每一个单词的同义近义反义，同音近音近形，同类等单词放在一块儿，创建起大脑解谈判提取的脑图。
Memoryer影象者英语单词影象体系，内置了4万多种助记法子，加之学生小我的助记法和网友分享的助记法，成为迄今为止全世界最大的英语单词编码库。同时咱们发明，跟着英语单词程度的提高，学生的助记法会从谐音法渐渐向联设法和词素法转移，终极进入类比法——影象工厂的科学家将这类征象界说为中国粹生背单词进程中的“编码进化征象”。
为甚么会呈现这类征象?这与背单词自己的认知成长纪律有关，也与汉字是表意文字，而英语是表音文字有关。中国人进修表音文字，就会呈现这类奇异的征象。
关于中国粹生背英语单词进程中的编码和助记法利用的钻研，阐述起来篇幅很是长，咱们将在系列文章4里专门来撰述。同时，关于Baddeley事情影象4成份模子中提到的晶系统统和流系统统的观点，咱们将在系列文章5关于抗遗忘的钻研中重点会商。
（3）发音体系和听觉体系的肌肉神经刺激：
人们发明，欲学英语，先背单词;欲背单词，先学发音。现实上，人类说话的习得都是从发音起头的，并且是一种禀赋本能，据说能力在说话成长上要远远早于浏览写作。对付人类群体来说，在文字没有被发现以前，人类早已可以或许用说话来沟通。可是中国人学英语偏偏相反，都是先会认会写，后会听会说，乃至学了一生“哑吧英语”，这自己就是违反说话进修的自然纪律的。
在人类的影象中，永劫影象被分为外显影象和内隐影象，又称步伐性影象和非步伐性影象，内隐影象的内容没法用说话来描写，屡次反复操练后，一旦构成不容易遗忘。比方泅水和骑自行车等，都已形本钱能。内隐影象是不必要颠末编码——影象——提取进程的，效力高又很难遗忘。是以，内隐影象要优于外显影象。
在系列文章2中咱们已提到过，进修learning和习得acquisition是两种分歧的认知类型，说话与其他学科分歧，其他学科必定是经由过程进修获得常识，而说话既可所以进修的常识，又可所以习得的技术。
若是说，咱们写文章还必要外显影象来组织、回想和思虑的话，咱们的平常母语措辞是不颠末思虑脱口而出的，彻底是一种习得的技术，这就属于内隐影象。内隐影象是习得而不是进修，并且常常是与肌肉影象有关，比方咱们的说话发音器官：嘴部肌肉，舌头，声带，呼吸体系，耳朵等听觉体系，和嘴型脸色身体说话等视觉体系等，这些一旦构成心理性神经影象，在人们互相沟通之时就会脱口而出，彻底是一种不经大脑思虑的神经反馈举动，要比咱们颠末大脑回想——思虑——组织出来的外语，强不少倍。
是以，通常咱们能用肌肉神经影象的，就叫尽可能罕用大脑影象。怎样做到?跟操练健美同样，就是要给这些卖力发音和听力的肌肉神经体系以强烈、超凡规的、高频的刺激。对应在背单词这一举动上，就是要用最大的声音，最浮夸的咬舌，最快的速率，频频高频操练。还记得“猖獗英语”的李阳教员吗?他就是用这类法子来学英语的。以是，咱们鼓动勉励学生，在利用Memoryer影象者背单词时，高声地、高频地、快速地对单词和例句举行发音操练。作为学生背单词声援系统的西席家长，要存眷发音的正确性，可以@对%7R4妹妹%照@体系里的发音举行进修，或在网上找发音纯洁的教员专门跟读，由于一旦构成肌肉影象，就犹如咱们的处所口音同样，很难更正过来。
若是是培训机构，在用户利用Memoryer影象者体系以前，可以先教会学生“英语天然拼读法”，以便学生可以或许正确地举行发音。与此同时，Memoryer影象者体系内置了帮忙学生举行英语天然拼读法的功效，这也是其他软件所不具有的。
(4)公道的大脑活动量放置。用神经科学方面的术语来讲，就是公道的影象强度和脑负荷。
健美是经由过程对肌肉的刺激以促成发展，背单词形发展时影象的神经突触联络，其道理也很雷同：那就是必需顺从科学定律。
影象的本色是一种心智上的建构，又叫影象的建构性。建构是一个必要心智加工的进程，编码是加工的首要构成部门，浅加工无助于永劫影象，由于编码和提取自己就属于永劫影象的范围，而深加工就必要在事情影象的语音回路和时空展板上，经由过程中心履行体系来举行影象加工，这些都必要耗用脑力。出格是对英语初学者，其难度雷同于对无法则符号的组合次序举行影象，这对付习气了说话文字是象形文字的中国粹生来说，特别坚苦。
在认知范畴，有不少个效应都与背单词有关。比方1984年Baddeley等发明了“词长效应”，也就是短词的影象结果远好过短词的影象结果。这个很轻易理解，让你背red,he,of,hot,go五个单词轻易，仍是背apprcieated，Wednesday,Spectacular三个单词轻易?是以，背单词的重点难点就放在难词长词上，必要用好的编码法子来助记。但这一切，都必要耗用脑力，也就是大脑要加快供血供氧，科学家们用特定的装备(比方功效性近红外光谱技能fNIRS)，是可以看到大脑在背单词时，哪些部位被“点亮”，也就是相应部门的血氧量在增长。
大脑是人的神经中枢，一刻也离不开氧气，一个成人的大脑约重1500克摆布，约占其体重的2.5-3.0%，而大脑必要供给的血流量占心脏搏出量的15—20%，它的氧耗量则占全身总耗氧量的25%。大脑的一个特色
是高氧损耗，低氧储蓄，也就是说，它对缺氧的耐受力极弱，它不克不及半晌缺血缺氧，仅几秒种的缺氧就会引开始晕、面前发黑等，是个娇弱的心理部件。
是以，必需给大脑公道的“活动量”。可是在背单词的进程中，怎样样才叫公道，若何果断活动量的巨细?
起首，对付背单词，每小我的英语根本分歧。比方，对付统一讲义统一单位的单词，英语根柢好的小红同窗实在已率先把握了50%以上的单词，同时对付生词触及到的词根词缀，也已根基把握。可是英语根柢差的小兰同窗，可能100%都是生词。小红和小兰背一样的单词，其难度差了不止一倍!
其次，假如小红和小兰一样背了50个单词，但不是统一个年级或统一个单位的单词。若是小红背的50个单词里，长词难词有5个，而小兰的长词难词则有15个，其进修难度也纷歧样。
最后，若是小红方才从户外溜达回来，大脑内的血氧量充沛，而小兰已持续进修了4个小时，又困又乏，让他们进修一样的单词，其进修难度和效力也彻底分歧。
上述问题困扰了影象工厂的科学家们不少年，直到咱们发明了一个奇妙的法子，才解决了这个问题。
咱们无论学生在背单词时的进修内容和大脑的状况(血氧含量)若何，只要学生的进修速率很是慢，进修效力很是低，同时进修时的犯错率远高于一个公道的阈值，那末咱们便可以开端果断，该学生的进修强度和大脑委靡度已超负荷，若是再加之持续进修的时候数目和长词难词的比例，便可以进一步验证该学生的大脑“活动量”是否是在公道的区间内了。
对此，在Memoryer影象者体系里，内置了进修强度和大脑委靡度两个指标，前者与学生在当天的进修量和长词难词比例有关;后者与学生的进修效力，进修速率，犯错率相干。这两个指标互相印证，当到达必定阈值时，人工智能教员会自动跳出来，提示学生中断当天的进修，或充实苏息以后在进修。
是以，从效力的角度，咱们不建议中学生天天背单词的时候跨越30分钟。这是一个履历值，越是春秋小的学生，这个值越低。比方小学一年级的小朋侪，天天高效进修15分钟就足够了，时候再长，进修效力就会极大低落。高中高年级的学生，时候可以放宽到40分钟。即即是因测验必要，必需在短时间内大量突击单词，高速进修30~40分钟后，必定要在有氧情况中充实苏息一段时候，可以再次举行高速进修。大量实践表白，如许做的短时间影象效力最高。
以上论述了提高峻脑短时间影象效力的道理，大白了这些道理，就加倍轻易理解Memoryer影象者体系的设计机理，从而更好地领会和利用该体系。等待中国粹生在启慧工厂教员们的专业引导下，不竭提高进修效力。
Know Brain，Learn Smart.(领会大脑，聪慧进修)
【作 者】：Dr.Bing
附：《从认知神经科学角度对中国粹生影象英语单词的纪律钻研》系列：
一、中国人影象英语单词与老外有甚么分歧
二、中国粹生把握英语单词的最优进修计谋
三、若何提高影象英语单词的微观效力
四、中国粹生背英语单词的编码计谋及编码转移征象
五、对英语单词进修进程中的抗遗忘钻研
六、LRRP英语单词认知影象模子
七、听读阅写说：周全把握单词的技能
八、单词影象与大脑的养分发育
九、量化评估阐发影响学生把握英语单词的重要身分
十、人工智能在教诲范畴的利用远景
