2人脑活动规律的实验研究方法及若干研究成果

2.1人脑活动规律的实验研究方法

人脑是一个非常复杂的非线性动力学系统，脑电是大量脑神经元电活动的总体表现。人们现在已可以用实验仪器来探测脑电信号，得到脑电图。当人们进行思维作业时，脑电图也会发生相应改变，因此脑电信号分析成为人们研究思维活动的重要工具。

不仅生理状态影响脑电的特性，人的智力活动也会影响脑电变化，并且和大脑区域有着密切的联系。对被测试者进行不同的思维作业时做脑电信号测试，测试结果表明，对脑电信号进行数据处理后，可以比较有效地识别思维作业的类别。

由于脑电形态的复杂性和多样性.人们用大量的分析方法来揭示人脑的活动规律。以往的脑电图分析方法有以分析脑电图波形幅度、均值等为主的时域分析方法和以分析脑电图功率谱、相干函数等为主的频域方法。近年来随着脑电的非线性特征发现，应用非线性动力学的理论，用近似嫡和复杂度处理脑电信号能够较好地反映人脑的活动。

通过对人脑的高级机能的测定和信息处理，从生物学的角度来研究人的学习与教育过程，将脑神经科学的知识具体应用到学习和教育的研究中，从而形成科学化、人性化的新的学习和教育体系。这不仅可以改善学生的学习和记忆能力，而且还可提高创新能力。

2.2现有的一些实验及结论

2.2.1物理因素对脑电的影响

人们对不同的物理因素对脑电的影响进行了实验研究阁。被测试者分为三个实验组，在实验过程中分别不断接受音乐、磁场和局部高压氧干预措施。利用近似嫡和复杂度将脑电信号进行数据处理和分析。结果显示在局部高氧环境下的组，人脑相对清醒，脑电活动增强，复杂度增高;听音乐的组的复杂度和近似嫡也较高，说明音乐语言诱导在一定程度上能促进疲劳恢复。实验结果说明，不同的物理因素可以影响受试者的状态，从而影响受试者的脑电波，脑电近似嫡的平均值随着脑疲劳程度的增加而降低。另外有人做了弱激光对神经兴奋性影响的实验阴，结果表明在弱激光刺激下会诱导神经兴奋。

2.2.2情绪等心理因素对认知的影响

关于情绪对认知活动的影响，一些研究指出，快乐、兴趣、喜悦之类的中等强度的正情绪有助于促进思维，提高创造力和解决问题的灵活性，而悲哀、恐惧、愤怒之类的负性情绪会抑制或干扰认知活动。 在上个世纪后期提出的“兴奋转移理论”认为受众在观看影视作品过程中，其兴奋程度主要由所关注的角色所经历的冲突来决定。观众在冲突解决之前越感到不安，在冲突解决之后就越有愉悦感，他们的心理兴奋程度决定了在剧终的时候对于该节目的打分。

3应用于物理教学

3.1保持学生兴奋度，避免疲劳式灌输

从物理因素对脑电的影响实验可以看出，当脑神经疲劳时，其兴奋度显着降低，人脑的复杂度和平均墒都会减小，这意味着大脑处理信息的能力减弱。当用物理因子刺激时，大脑的兴奋性会有所恢复。在教学中应注意掌握神经兴奋与疲劳的规律，要充分利用学生兴奋时完成课堂教学，避免疲劳式的灌输，这样才能事半功倍。当学生已经疲劳时，处理信息的能力会迅速下降，如果这时再机械地灌输知识，只是形式上完成了讲课，学生的收获极小。例如物理教学中常有公式的推导，如果一堂课不停地推导，学生无法集中这么长时间的注意力。当学生思想疲惫时，这时的推导就毫无意义了，根本不可能达到逻辑推理能力训练的目的。物理的讲解应该注重物理原理和思想，避免繁杂的数学，尽可能地在学生的兴奋期内完成推导。如公式很长，可以做好推导的结构框架，分段推导，每段作一小结，使学生的精神有张有弛。当讲课的节奏与学生的兴奋规律相适应时，就会事半功倍。

在上物理课时，可以通过教学形式的变换来保持学生的兴奋性，而这恰巧是物理课堂教学所独具的优势。物理学的很多原理都是来源于生活，服务于社会，有很多生动的录像资料可以在课堂上播放，让学生在轻松的状态下理解物理，激发起探索物理奥妙的兴趣。另外，物理是一门实验科学，通过课堂上的演示实验，既能生动地展示物理原理，又能避免空洞的原理讲解。而且也可以在课堂上让学生参与来做演示实验，主动参与式的学习会使学生具有深刻的体验。所以只要转变物理的课堂教学方式，物理的学习就会变成一种轻松愉快的体验，对物理原理的掌握也会更牢固。

对于学生一向头痛的物理作业问题，应从布置形式上来解决。如果布置大量的需用繁杂的数学推导才能完成的作业，学生在疲惫的状态下去做当然不会有好的效果。其实要学好物理一方面当然要有数学推导的训练，这是必不可少的，另一方面也更需要物理思想的培养。物理本身是理论与实验相结合的学科，需要通过多种形式的训练才能学好。所以物理作业的形式可以是问题思考、讨论、查资料以及设计实验、做实验等。这样既可以满足物理素质培养目标的要求，又可以通过形式的转变维持脑神经的兴奋，使各项训练在兴奋期内完成，收到良好的效果。

3.2利用视觉效果，上好多媒体课

激光诱导神经兴奋的实验表明，光可以影响神经的兴奋性。所以在教学中要注意教室内光的亮度，保持学生的兴奋。例如物理课经常会用多媒体进行教学，如果用窗帘把窗户遮盖地严严的，教室里很灰暗，加上空气不流通，学生的兴奋性就很低，在昏昏欲睡的状态下是无法有效地学习的。应选用亮度高的投影仪，并把窗帘设计成竖直百叶窗式，避免窗外的光直射到屏幕上，这样可使教室有一定的亮度和较好的屏幕对比度。

另外颜色对兴奋度有很重要的影响，所以在幻灯片设计上应该充分地利用色彩来表达内容，提高学生的兴奋度。首先整体颜色不能太灰暗，灰暗的颜色会降低兴奋性。当然也不能全是大红大紫的颜色，学生眼花缭乱，也不会有好的效果，并且长时间盯着全屏幕都是强亮色也会使人头晕。所以主色调应该是清雅的，在强调重点的地方用鲜亮的颜色。俗话说万绿丛中一点红，这样才能引起兴奋和关注。图像记忆会比文字记忆深，所以可以尽可能多的用图形和视频来表达物理原理。

3.3调动情绪，进行探究式和参与式学习

当情绪高，有兴趣时，人脑的神经兴奋度也高，反之亦反。人脑的记忆力在保持一定高的情绪时有较高的值，在情绪低落时，人的记忆力也差。因此在课堂上教师要注意调动学生的情绪，引导学生兴趣，活跃课堂气氛，以便达到好的教学效果。

学生的情绪往往受老师的讲课激情和教学方式的影响。这并不是说要让老师在课堂上手舞足蹈，而是要讲得投人，引人人胜。大学物理中的很多内容都是学生在生活中遇到或听到的，如果我们能以实际的例子设置悬疑，激发起学生的探究兴趣，就会使课堂气氛变得活跃起来。比如很多同学都喜欢踢足球或者是球迷，放一段精彩的足球比赛片段后问学生，要踢出一记香蕉球应该怎么做?可先请同学们谈经验，然后老师再分析过程，讲解物理原理。又比如大家都爱看春晚的魔术表演，其中有一个镜头是硬币穿过玻璃，怎么作到的呢?解释其中用到的物理原理并让学生们自己来试试。当学生的好奇与兴趣被激发起来，由被动接受知识转为主动探究，参与式学习，就容易保持高涨的情绪，神经兴奋谁葬高，这时学生的体验深刻，知识就会记得牢。如果条件允许的话可以让部分内容在物理演示实验室上，学生就不会觉得物理是枯燥乏味的了。

在讲物理课时还可以通过合理地设置悬疑，引出与学生原有概念的冲突，从而加深对知识的理解。例如在讲电磁场的能量时，我们可以问学生，一按开关教室的灯就会亮，是电子从开关立即跑到灯丝上的吗?算下速度就知道不是电子而是电场。灯亮是电子的动能转化成光能的吗?如果是这样，电子损失动能就会停下来，电流就会终断，所以也不是这个答案。这样通过设置冲突和解决冲突，最后分析出是电磁场在传输能量的概念，这样学生会得到很深的印象。

总之，只要充分掌握学生的认知规律，在教学实践中不断探索合适的教学方式，激发学生兴趣，就会让令学生头痛的物理变得精彩而生动，达到满意的教学效果。

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