不同 的 時間 準備好 來 學習 事物 。 我們 會 先 解釋 一些 基本 的 神經 科學 概念 和 大腦 發展 的 新 知識 ， 包括 教學 和 學習 對 大腦 所 造成 的 效果 。 然後 ， 我們 會 以 語言 學習 為 例 ， 來 看 心 與 腦 的 連結 關係 。 最後 我們 再 來 檢驗 記憶 如何 被 表徵 在 大腦 裡 ， 還 有 它 對 學習 的 影響 。 從 神經 科學 的 觀點 ， 教學 和 學習 是 兒童 大腦 發展 和 心理 發展 歷程 中 非常 重要 的 一 個 部分 。 大腦 的 發展 和 心理 發展 ， 包含 了 孩子 和 外在 環境 之間 不斷 地 互動 — 或者 ， 更 正確 來 說 ， 這 個 環境 有 清楚 的 高低 層級 ， 從 個別 的 身體 細胞 層次 開始 ， 一直 擴展到 界線 最 明顯 的 皮膚 表層 。 對 這 個 互動 歷程 的 本質 有 了 更多 的 瞭解 ， 就 更 讓 我們 放棄 去 討論 某 個 現象 有 多少 是 取決 於 基因 ， 多少 取決 於 環境 這 類 的 問題 。 如同 很多 發展 研究 者 所 建議 的 ， 這 種 問題 就 好像 是 在 問 長方形 的 面積 ， 有 多少 是 長 的 貢獻 ， 多少 是 寬 的 貢獻 一樣 （ Eisenberg , 1995 ） 。 腦 ： 學習 的 基礎 神經 科學家 研究 神經 系統 的 解剖學 、 生理學 、 化學 和 分子 生物學 ， 尤其 對 大腦 活動 如何 和 行為 及 學習 產生 關連 ， 特別 有 興趣 。 有 幾 個 和 早期 學習 有關 的 問題 ， 特別 激起 了 神經 科學家 的 興趣 。 大腦 是 如何 發展 的 ？ 大腦 的 發展 有 階段性 嗎 ？ 是否 有 所謂 的 關鍵期 存在 ， 所以 某些 事情 必須 在 某 段 時間 之內 發生 ， 大腦 才 能 有 正常 的 發展 ？ 發展 中 的 神經 系統 ， 和 成人 的 神經 系統 ， 如何 將 訊息 作 編碼 （ encoding ） ？ 而 也許 最 重要 的 是 ： 經驗 如何 影響 大腦 ？ 一些 基本 觀念 神經 細胞 （ nerve cells ） ， 或 稱為 神經元 （ neurons ） ， 是 從 其他 神經 細胞 或 感覺 器官 接收 訊息 的 細胞 ， 會 將 訊息 投射到 其他 的 神經 細胞 上 ， 然後 ， 還 有 其他 的 神經元 會 將 訊息 投射回 和 環境 有 直接 互動 的 那些 身體 部位 ， 例如 肌肉 。 神經 細胞 包括 了 一 個 細胞體 （ cell bodies ） — 某 種 新陳代謝 的 中心 — 還 有 一 個 龐大 的 樹狀 結構 ， 叫做 樹狀 突場 （ dendritic fields ） ， 這 是 神經元 接受 訊息 的 一 端 ， 訊息 從 神經 細胞 的 軸突 （ axons ） 的 終點 投射 出去 。 大部分 的 神經 興奮性 訊息 是 從 樹狀 突場 進入 神經 的 ， 通常 是 透過 很 小 的 樹狀 突出物 ， 被 稱為 棘 （ spines ） 。 訊息 從 一 個 神經元 傳送到 另 一 個 神經元 的 這 個 連結 的 位置 叫做 突觸 （ synapses ） ， 而 這裡 所 傳送 的 訊息 本質 上 可以 是 興奮性 ， 也 可以 是 抑制性 。 神經元 會 將 它 透過 突觸 而 獲得 的 訊息 加以 整合 ， 而 這 就 決定 了 它 的 輸出 。 在 發展 的 過程 中 ， 大腦 的 「 回路圖 」 是 透過 突觸 的 形成 而 產生 的 。 人類 的 大腦 總共 有數 兆 個 突觸 ， 在 出生 的 時候 ， 只有 其中 很少 的 一 部分 已經 就 定位 了 ； 人類 出生 時 的 腦 只 有 成人 大腦 的 三分之一 大小 。 其餘 的 突觸 是 在 出生 之後 才 形成 的 ， 而 這 個 歷程 有 一 部分 是 由 經驗 所 引導 的 。 突觸 的 連結 （ synaptic connections ） 以 兩 種 基本 的 方式 被 加到 大腦 中 。 第一 個 方法 是 突觸 首先 會 過量 生產 ， 然後 選擇性 的 喪失 。 突觸 數量 的 過量 生產 和 喪失 ， 是 大腦 從 經驗 來 整合 訊息 的 基本 機制 。 這 個 現象 傾向於 在 生命 的 早期 發生 。 在 視覺 皮質 （ visual cortex ） 中 — 大腦 皮質 中 控制 視覺 的 區域 — 孩子 在 6 個 月 大 時 所 擁有 的 突觸 數目 遠 比 成人 多 。 這 是 因為 個體 在 生命 最早 幾 個 月 中 形成 越來越 多 的 突觸 ， 然後 ， 它們 就 消失 了 ， 有時候 消失 的 數量 很 驚人 。 要 完成 這 整 個 現象 所 需 的 時間 ， 會 因為 大腦 區域 的 不同 而 有所 不同 ， 從 人類 視覺 皮質 的 兩 到 三 年 ， 到 額葉 （ frontal cortex ） 某些 部位 所 需要 的 八 到 十 年 。 有 些 神經 科學家 用 雕刻 的 藝術 來 比擬 突觸 的 形成 。 傳統 的 藝術家 以 大理石 來 創造 雕像 ， 作法 是 利用 鑿掉 石頭 上 不 要 的 部分 ， 直到 留下來 的 是 他們 所 要 的 最後 形式 。 動物 的 研究 也 建議 說 ， 在 突觸 過量 生產 和 喪失 的 過程 中 所 發生 的 「 修剪 」 現象 ， 跟 雕刻 一 個 雕像 很 類似 。 神經 系統 一 開始 設定 了 大量 的 連結 ； 然後 經驗 就 在 這 個 網絡 中 扮演 它 的 角色 ， 選擇 適當 的 連結 ， 並且 移除 不 適當 的 連結 。 最後 留下來 的 ， 是 一 個 精鍊 過 的 最終 形式 ， 這 其中 包括 後續 發展 階段 所 需要 的 感官 基礎 ， 以及 也許 還 有 認知 基礎 。 形成 突觸 的 第二 個 方法 是 透過 加進 新 的 突觸 — 就 像 利用 加進 新 事物 來 創造 雕像 的 藝術家 一樣 ， 直到 整 個 形體 完成 。 不 像 突觸 的 過度 生產 和 喪失 ， 新 突觸 的 增加 是 在 人 的 一生 中 都 會 進行 的 ， 尤其 在 生命 的 晚期 這 更 是 重要 。 這 個 歷程 不 只 是 對 經驗 很 敏感 ， 實際 上 ， 它 根本 就 是 由 經驗 來 主導 的 。 突觸 增加 的 基礎 有 一 部分 ， 或 甚至 大部分 ， 是 來自 某 類 的 記憶 。 如 本 章 稍後 所 討論 的 ， 認知 科學家 和 教育 研究 者 的 工作 ， 讓 我們 對 突觸 增生 有 更多 的 瞭解 。 架設 大腦 回路 經驗 在 建立 大腦 回路 上 所 扮演 的 角色 ， 可以 用 動物 和 人類 視覺 皮質 上 的 研究 來 說明 。 在 成人 身 上 ， 輸入 的 訊息 從 兩 眼 進入 大腦 ， 這些 訊息 的 終點 是 大腦 視覺 皮質 上 兩 個 分開 但是 彼此 相鄰 的 區域 。 接著 ， 這 兩 組 輸入 會 在 下 一 組 神經 結構 中 聚合 起來 。 人們 並 不 是 與生俱來 擁有 這 個 神經 模式 的 。 但是 透過 正常 看 東西 的 歷程 ， 大腦 會 將 事物 整理