有 許多 工具 可以 用來 研究 大腦 。 電 生理 （ electrophysiology ） 的 研究 是 用來 記錄 動物 腦 中 單一 神經元 在 進行 某 項 作業 時 的 活動 。 這 項 技術 可以 直接 測量到 神經 活動 。 但 在 人類 身 上 測量 神經 活動 是 困難 的 ， 而且 紀錄人 腦神經元 活動 （ 例如 進行 頭顱 切開 手術 時 ） 的 研究 也 非常 少 。 然而 ， 這些 研究 只 透過 「 接觸 」 微小 且 特定 的 大腦 表層 ， 便 能夠 將 記憶 和 動作 相關 的 細節 表露無遺 ， 實在 令 人 讚嘆 。 幸運 的 是 ， 有 許多 非 侵入性 的 方式 可以 用來 觀測 在 人類 特定 腦區 中 ， 成千上萬 個 與 某 項 行為 有關 且 連結 在一起 的 神經元 ， 在 大腦 內 所 產生 的 電 活動 。 腦 電波儀 （ electroencephalography , EEG ） 和 腦磁波儀 （ magnetoencephalography , MEG ） 是 測量 腦中電 和 磁性 的 活動 ， 只要 將 電極 放 在 頭顱 上 便 可 測量到 。 血流量 也 是 大腦 活動 的 一 個 指標 ， 被 應用 在 大腦 造影 技術 上 。 血液 會 流向 神經 活動 頻繁 的 大腦 區域 ， 以 補充 氧氣 和 葡萄糖 。 正子 斷層 掃描 （ positron emission tomography , PET ） 和 功能性 核磁共振 造影 （ functional magnetic resonance imaging , f MRI ） 則 是 透過 特殊 的 大腦 掃描 機器 偵測 血流 的 變化 。 神經 心理學 是 研究 大腦 損傷 之後 在 行為 上 所 造成 的 後果 ， 因此 可以 找出 特定 腦區 正常 的 功能 是 什麼 。 現在 又 有 一 種 暫時 阻斷 大腦 功能 的 技術 ， 稱為 穿 顱磁 刺激術 （ transcranial magnetic stimulation , TMS ） 。 這 本 書 要 說 的 故事 本 書 的 宗旨 是 希望 透過 例子 的 描述 ， 說明 大腦 與 學習 的 研究 能夠 如何 影響 我們 對於 教學 的 思考 。 只要 當 我們 討論到 不同 年齡 與 學習 有關 的 大腦 研究 時 ， 如果 有 教育 上 的 意涵 ， 我們 便會 嘗試 著 指出 ； 但 通常 是 推論性 的 。 本 書 的 作者 未 接受 過 成為 教師 的 訓練 ， 也 不 是 從事 教育 研究 的 學者 ， 因此 ， 我們 提供 具體 的 教學 建議 是 自不量力 。 然而 ， 我們 猜想 具有 教學 的 專業 資格 和 經驗 的 讀者 或許 可以 根據 我們 所 討論到 的 研究 提出 他們 的 想法 。 另一方面 ， 實際 情形 是 有 很多 研究 還 未 能 在 教育 上 有 足夠 的 意涵 。 我們 展開 神經 科學 的 旅程 ， 歷經 兒童期 、 青春期 到 成年期 ； 如果 你 只 對 成年期 的 學習 感興趣 ， 儘管 直接 跳到 第9 章 開始 ─ 不必 讀 前面 的 內容 ， 一樣 可以 瞭解 後面 章節 。 希望 附錄 可以 協助 你 瞭解 一些 我們 無法 避免 的 專有名詞 。 我們 從 大腦 發展 研究 的 回顧 開始 ， 並且 思索 這樣 的 研究 是否 能夠 直接 對 教育 實務 或 政策 上 提供 有用 的 資訊 。 許多 有關 大腦 發展 的 錯誤 信念 依舊 存在 教育 信條 中 。 我們 總是 會 聽到 有關 學習 的 關鍵期 （ critical periods ） 。 有 個 朋友 告訴 我們 ， 她 相信 對 幼兒 最 好 的 方式 就 是 「 溫室 培養 」 ， 聆聽 古典 音樂 以及 許多 不同 語言 的 文法 和 詞彙 的 錄音帶 ， 並且 給 孩子 看 印有 數字 和 字母 的 識字卡 。 她 想要 確保 孩子 在 他 的 關鍵期 內 盡可能 學到 所有 的 東西 ， 並且 擔心 四 年 後 就 「 太 遲 了 」 ， 以至於 他 的 孩子 就 不能 學到 他 本來 可以 學到 的 那麼多 。 然而 ， 幼兒 的 學習 真 有 所謂 的 關鍵期 嗎 ？ 真的 會 因為 起步 太 遲 而 學 不 到 嗎 ？ 豐富 幼兒 時期 的 環境 能 促進 大腦 的 發展 嗎 ？ 一般 的 環境 夠 豐富 嗎 ？ 溫室 培養 的 方式 是 好事 還是 揠苗助長 ？ 孩子 又 是 如何 學到 這 個 世界 和 他人 ？ 這些 知識 是否 能夠 從 正式 教育 中 獲得 ？ 或者 透過 玩耍 、 探索 、 日常 交談 以及 和 同儕 、 手足 的 社會 互動 會 比 任何 直接 的 教學 來得 好 ？ 在 第2 章 中 ， 我們 會 藉由 評估 科學 上 的 證據 來 試 著 探討 諸如 此 類 具 爭議 的 問題 。 許多 人 認為 教育 就 是 學習 閱讀 、 書寫 和 算術 。 我們 知道 有 些 人 聲稱 他們 教導 六 個 月 大 的 寶寶 使用 識字卡 之後 ， 寶寶 便 能夠 數數 。 這 是 真 的 嗎 ？ 是 的 ， 像 算術 這 種 技巧 會 因為 正式 的 教學 而 開展 ， 但 寶寶 是否 有 一些 微妙 的 數學 能力 ？ 在 還 沒有 正式 教學 之前 發展 了 些 什麼 ？ 孩子 能夠 透過 日常 生活 上 的 行為 ， 例如 分享 ， 而 對 數學 產生 理解 嗎 ？ 我們 有 許多 日本 友人 無法 聽出 R 和 L 兩 個 音 的 差異 。 為什麼 會 這樣 ？ 在 沒有 直接 教學 的 情況 下 ， 嬰兒 是 怎麼 學到 文法 規則 的 ？ 有 許多 國家 的 兒童 ， 很 早 就 開始 學校 教育 ， 5 歲 之前 就 開始 學習 閱讀 和 書寫 。 但是 ， 大腦 科學 告訴 我們 5 歲 之前 五 根 手指頭 的 精細 動作 協調 尚未 發展 完全 ， 而且 男生 的 發展 會 比 女生 更 慢 些 ─ 因此 ， 5 歲 就教 寫字 會不會 太早 了 ？ 有些 孩子 在 書寫 上 有 顯著 的 困難 ， 而 這 通常 是 因為 動作 協調 有 問題 ， 稱為 運動 障礙 （ dyspraxia ） 。 有關 閱讀 、 書寫 和 算術 的 發展 將 會 在 第3 章 討論 。 第4 章 所 說 的 是 和 數學 有關 的 大腦 處理 歷程 。 為什麼 有些 類型 的 數學 需要 空間 上 的 計算 ， 而 有 些 卻 需要 語言 ？ 我們 將 揭露 大腦 的 不同 區域 與 數學 的 不同 層面 有 著 什麼 關係 。 我們 還 會 介紹 造成 發展 上 數學 障礙 （ dyscalculia ） 和 數盲 （ innumeracy ） 的 大腦 細微 異常 問題 。 你 是否 想 過 你 自己 是 屬於 左腦 發達 還是 右腦 發達 的 人 ？ 這 應 影響 人們 接受 教育 的 方式 嗎 ？ 或者 這 全 都 是 胡說八道 的 ？ 想必 大家 都 聽 過 女性 的 數學 不 好 ， 而且 空間 能力 也 比 男性 差 ？ 真的 是 這麼 簡單 嗎 ？ 第4 章 我們 會 碰到 兩 個 爭論性 的 議題 ： 左腦 ／ 右腦 理論 ， 以及 大腦 內 的 性別 差異 。 第5 章 將 介紹 有關 讀寫 能力 的 大腦 系統 。 研究 告訴 我們 讀寫 在 大腦 上 所 產生 的 效果 ， 同樣 會 影響 口 說 語言 的 處理 。 語言 的 學習 是否 有 敏感期 存在 ？ 如果 早 或 晚 學習 一 種 以上 的 語言 又 是 如何 ？ 失聰 者