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DAY 27
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自我挑戰組

開卷計劃:做一個高手夢系列 第 27

大腦如何精準學習 (1) 注意力

今天,產生了一個想法、或說好奇:是否有什麼原因,讓原本在學習表現上有開放可能性的人,變成不主動積極了,到底可操作因素是什麼?

一則問天型提問,沒什麼短期答案。總之就是變成想要看《大腦如何精準學習 How we learn》,直接跳到第 7 章【注意力】(不過我想問更多的是關注好奇,應該在第 8 章裡會有)


在這本書裡,前面的 2/3 會解釋大腦腦神經科學方面的知識,以及大腦可塑性的原因。第三部在講「學習的四根支柱」:

  • 注意力 attention - 放大我們聚焦的訊息
  • 積極主動參與 active engagement - 又叫好奇心,鼓勵大腦去測試新的假設
  • 錯誤回饋 error feedback - 比較預期與真實狀況,修正我們對外在世界的模式
  • 固化 consolidation - 使我們學的東西完全自動化。其中睡眠扮演了重要部件。

注意力

在認知科學中,注意力是指:

  • 大腦選擇訊息
  • 放大它
  • 把它送到應該處理的部位
  • 加深處理歷程

的所有機制。

注意力 & 學習

有了注意力,才能選擇「相關的資訊」。有意識地注意到物體時,「登錄這個物體的感覺」和「概念神經元」會大量活化,並延長它的發射,將訊息送到前額葉皮質。

在前額葉皮質,神經元可以活化很長的時間,產生「長期增益效應 (long-ter一potentiaion)」

如果注意力被誤導,學習就會受限。沒有被注意到的訊息,會停留在感覺區,只能引起非常少量的神經活化,根本沒有學習發生。

這也是為什麼:

  • 每一個學生都得學會如何去注意
  • 老師,最重要的是抓住學生的注意力

三種注意力

  1. 警覺 (alerting) - 什麼時候 when 要注意
  2. 導向 (orienting) - 注意什麼 what
  3. 執行注意力 (executive attention) - 如何 (how) 處理注意到的訊息,選擇一個相關的處理過程,控制它的執行

警覺 (alerting) :大腦醒來

這是一個古老系統,在「需要」的時候,送出警報訊息以啟動全身。

從老鼠的電擊實驗中,我們看到過程中大腦皮質似乎恢復了年輕時的可塑性。對應到人的情境——只要能熱情的投入工作,可能改變大腦地圖。

接下來的問題是:什麼生活情境會啟動相關迴路?——啟動警覺系統和報酬系統時,例如電玩可以大大促進專注能力。不過電玩有別的問題。

導向 (orienting):大腦的過濾器

只有想去注意的刺激才會變成我的經驗,只有我注意到的東西才會塑造我的心智。

這個系統像鎂光燈,當外界有幾百萬個刺激時,他選擇我們應該投入心智資源的項目。

任何感官都可以執行選擇性注意,例如轉動你的頭,讓有興趣的事情落入視網膜中央,或者僅僅在大腦中聚焦一個想像。

當你「登錄」一個注意時,相關的神經元會放大他們的發射,並抑制其他的神經元。結果是:

  • 相關神經元更敏感了
  • 增強此訊息對整個大腦的影響力
  • 下游神經迴路又會呼應感官刺激
  • 皮質轉向去登錄我們注意力中心的訊息

簡單來講就是放大器 + 過濾器。

注意力是一個偉大的藝術,但不去注意,更是皇家的藝術

在壓抑不要的訊息時,我們承擔了一個風險——我們會看不見沒有被選上的物體。

這個實驗非常容易執行,除了有名的 invisible gorilla 以外,有各式各樣的流傳版本。

你的眼睛是張開的,但你的心智視若無睹 (blink),因為心智還在處理第一個刺激,沒有辦法去注意任何其他的東西。

這裡有兩個錯覺:

  • 我們看不到
  • 我們不知道自己不知道

這是為什麼我們常常高估自己看到的。

這個實驗給教育者的啟發是——如果學生沒有去注意,他們就不會看到,而沒有看到,自然沒有辦法學會。一個老師必須仔細選擇他要學生注意的東西,只有在鎂光燈下的東西會得到大腦資源,而被注意力競爭打敗的項目,不會引起任何神經突觸的騷動。

教學有成效的老師,會注意學生的心智情況,不斷引發孩子的好奇心。

執行注意力 (executive attention):大腦的總機

這個系統是各種迴路的大雜燴,讓我們從中挑選想要執行的動作。它位在額葉皮質,額頭後方,佔據 1/3 的面積。

例如,當你心算 23 x 8 時,你啟動了執行控制系統:

  1. 先聚焦在 3 上面
  2. 乘以 8
  3. 把 24 存在記憶中
  4. 然後聚焦在十位數 2,
  5. 乘以 8
  6. 得到 16
  7. 放大成十位數 - 160
  8. 再把記憶中的 24 拿出來
  9. 加上去
  10. 結果是:184

這個心算過程,每個步驟都需要用空間注意系統打上精準的鎂光燈,之所以能這麼精準,是執行注意力引導的結果。然後活化相關的操作模式,抑制不相干的干擾物,確保過程平順。同時監控有沒有犯錯。

若要控制心算的執行,我們必須把「正在做的每一步」記在心裡:哪些已經執行了,哪些正要做。因此我們可以說,這個系統控制了全局的神經工作空間的輸入和輸出。你可以稱他為大腦的路由器 (router).

當這個心智操作有「中央瓶頸 (central bottleneck)」 的特性:

  • 序列性的動作
  • 一次只能處理一個訊息

一次只能一個,作者花了一點篇幅證明「人們自以為能夠 multi-tasking」的錯覺,主要是人們無法感覺到「等待」的時間。

除非其中一個任務完全自動化,例如職業演奏家可以一邊彈琴一邊說話。否則,在操作多重認知作業時,其中一個作業一定會被干擾,或被忘掉。

由於「干擾」的效應非常嚴重,學習如何專心,成為十分重要的條件。

專注力 concentration & 自我控制 self-control

執行注意有點像我們平常說的 專注力 concentration & 自我控制 self-control,這是後天產生的系列,差不多要花 15-20 年的時間,讓前額葉皮質慢慢成熟。也就是大概在童年~青少年期浮現。

接下來有一些實驗的討論,例如,把玩具藏在 A 處,讓孩子去找,引導好幾次之後,轉到 B 處。1 歲以下的寶寶還是會去 A 處找玩具。

這個實驗最後的結論是:

  • 寶寶知道玩具藏在哪裡——你會觀察到他們眼球的移動
  • 但幼兒沒有辦法解決心智的衝突
  • 因為先前好幾次都去了 A 處
  • 他們無法抑制過去的習慣,改到 B 處

12 個月以後,這個 A-not-B 的錯誤就消失了。和前額葉皮質的發展有直接的關係。

社會注意分享 social attention sharing

人類的注意力和一般的靈長類有個不同,我們可以依賴社會訊息,用以加速學習。有人凝視著一個物體,和嬰兒說話時,他的第一個反應是去看說話者的眼睛,然後才會轉頭去看大人凝視的物體。

延伸的意義是:一但我們注意到「別人想教我們」,就會啟動一種叫「自然教則 natural pedagogy」的神經迴路。鼓勵我們將訊息當成重要的,開始注意它。

學生知道,老師清楚他還不懂這個,因此把老師的動作解釋為「他要傳遞知識給我」。在這個意義上,你可以說,教學就是去注意學生擁有什麼知識。師生之間需要產生心智聯結,沒有引導方向的教學,不會有成效。

但是,這個系統是為了「加速傳遞」而存在,此時,大腦會放下戒心,不再驗證,不會自己做實驗。因此,同時它會帶來禍害,我們會集體散播不可靠的知識,形成迷信。

簡單結論一下,人類的大腦有兩種學習模式:

  • 主動模式:我們像科學家一樣,執行批判性思考,主動測試對外面世界的各種假設
  • 接受模式:我們接受別人傳給我們的訊息,不會親自去驗證。

第二種模式是社會文化棘輪效應,讓人類文明得以擴張,但第二種模式也讓我們容易受到欺騙,可以把聰明的孩子變成不會思想、只會抄襲的人。

當嬰兒看到大人因為雙手綁住,只能用頭去按按鈕時,他們知道按鈕應該用手來啟動。但當大人雙手自由,卻還是用頭去按按鈕時,嬰兒會認為大人在教導他如何按按鈕,於是放棄推理,進行模仿。

在這種情況下,你的社會動物本能,超越了你的理智判斷。你不會去了解原因,也不會去問為什麼,只因為大家都在做,這是先人告訴你的。


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1 則留言

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TD
iT邦新手 4 級 ‧ 2021-10-31 17:38:40

第二種模式是社會文化棘輪效應,讓人類文明得以擴張,但第二種模式也讓我們容易受到欺騙,可以把聰明的孩子變成不會思想、只會抄襲的人

真的要時常提醒自己要啟動「主動模式」,不過也相對的會耗費很多能量

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