EP#82 : 大腦喜歡這樣學 : A Mind for Numbers by Barbara Oakley

芭芭拉·奧克利（Barbara Oakley）是一位工程學教授，她透過自身從高中數學與科學的失敗經驗，到最終獲得系統工程學博士學位的歷程，揭示了任何人，無論其天賦如何，都能透過正確的學習策略來掌握困難的學科。她的著作《數字心態：如何精通數學與科學（即使你曾代數不及格）》不僅適用於STEM領域，更是一本關於「如何學習」的綜合指南，強調了主動學習、理解大局、管理記憶以及克服拖延的重要性。一、思考模式：專注模式與發散模式奧克利將大腦的思考模式分為兩種截然不同但又相互協作的狀態：專注模式（Focused Mode）：特點：高度專注、有意識地針對特定問題進行思考。它利用大腦的前額葉皮層，進行邏輯、分析和循序漸進的推理。「就像聚光燈一樣，只聚焦在一個區域，照亮每一個細節。」應用：適用於處理已知概念、執行步驟清晰的任務，例如練習已知的數學問題。局限：長時間停留在專注模式可能導致「思維定勢效應」（Einstellung effect），即舊有想法或初始直覺阻礙了新穎或更優解決方案的出現。這就像撞到一堵磚牆，或在彈珠檯上，緩衝器靠得太近，導致思緒只在小範圍內跳動。發散模式（Diffuse Mode）：特點：放鬆、非集中注意力，讓思緒自由漫遊。它涉及大腦的多個區域，在背景中進行問題解決，並建立之前不明顯的連結。「就像泛光燈一樣，照亮了更廣闊的區域。」應用：適用於理解新概念、解決棘手問題、產生創新想法，或當你對某個問題感到卡住時。許多「啊哈！」時刻（例如洗澡或散步時突然產生的靈感）都發生在發散模式中。重要性：發散模式為專注模式提供了「黏土」來製造「磚塊」（即，為問題解決提供了新的見解和廣闊的視角）。學習新事物時，發散模式尤為關鍵，因為它能建立新的神經連結。兩者協作的重要性：為了最佳學習，需要在兩種模式之間頻繁切換。「學習就像爬山，你需要休息（發散模式），也需要努力攀登（專注模式）。」睡眠是切換到發散模式最有效的方式，它有助於鞏固記憶、清理大腦毒素，甚至可能引導夢境解決問題。小憩或進行體力活動（如散步、運動、淋浴）也能有效地啟動發散模式。長時間的專注會導致效率遞減，因此有計劃的休息至關重要，允許大腦在背景中處理信息。二、記憶系統：工作記憶與長期記憶大腦擁有兩種主要的記憶系統，它們像電腦的RAM和硬碟一樣運作：工作記憶（Working Memory）：特點：負責即時和有意識的處理信息。「就像魔術師只能讓四個物品在空中停留。」它的容量有限，約能同時處理4個信息塊。挑戰：需要持續的精力來維持信息，否則信息會很快消失。長期記憶（Long-Term Memory）：特點：像一個巨大的倉庫，可以儲存數十億個信息「包裹」。一旦信息進入長期記憶，它通常會保留下來。挑戰：由於信息量龐大，有時難以檢索。需要定期重新訪問信息，以確保其易於查找。信息遷移與鞏固：間隔重複（Spaced Repetition）：「像鍛煉肌肉一樣，你需要定期鍛煉才能使其更強壯。」這是將信息從工作記憶轉移到長期記憶的關鍵方法。透過在學習後、隔一段時間後再次回顧材料，可以強化神經連結。例如，使用Anki等閃卡軟體進行間隔重複練習。提取練習（Retrieval Practice）：這是最有效的學習方式之一。主動回憶所學內容（例如，閱讀一頁後，不看書回想主要思想），比被動重複閱讀更有效。每次努力回憶都會強化大腦中的知識路徑，使其更容易找到。三、學習策略與技巧《數字心態》提供了多種實用策略，幫助學習者更有效率地學習和記憶：分塊學習（Chunking）：概念：將獨立的信息片段透過意義連結起來，形成一個「塊」或概念。例如，「穿衣服」是一個行為塊，包含了許多子步驟。益處：分塊能釋放工作記憶空間，讓大腦更有效率地處理複雜想法。建立一個概念塊庫，能幫助更快地解決問題和培養直覺。建立步驟：專注注意力：消除干擾，專注於要分塊的信息。理解基本思想：理解核心概念，這是將記憶痕跡連結在一起的「超強黏合劑」。單純理解問題解決過程不足以形成易於回憶的塊，需要主動回憶。獲取更廣泛的語境：透過在不同情境中重複練習，理解何時使用或不使用該塊。這有助於將塊融入更大的圖景，並應用於新問題。精通：分塊學習涉及「自下而上」（重複練習）和「自上而下」（理解大局）的過程，兩者對精通都至關重要。簡化與解釋（Explain Like I'm Five）：方法：嘗試將一個複雜的概念用簡單的方式解釋給一個十歲小孩聽。這迫使你將複雜材料分解為關鍵元素，從而加深理解。益處：「理解往往是在試圖向他人解釋之後才產生的。」說出來或寫下來更能深入編碼信息。比喻與類比：將新思想與你已經深入理解的事物聯繫起來（例如，電流像水流）。這有助於將抽象概念具體化，建立新的神經結構。避免能力錯覺（Illusion of Competence）：警惕：被動重複閱讀、過度劃重點、或僅僅看著問題解答就以為自己懂了，都會產生這種錯覺。解決：主動回憶、自我測試、和真正理解問題的每一步，才是有效學習。穿插練習（Interleaving）：方法：練習不同類型、需要不同策略的問題。這能幫助大腦理解何時以及如何應用某種技巧。避免過度學習：在已經掌握某個知識點後，長時間重複練習同類問題是低效的。利用感官與聯想：使用視覺圖像、記憶宮殿技術、音樂/韻律、首字母縮略詞等助記符，能讓信息更難忘，利用大腦強大的視覺和空間記憶系統。手寫筆記比打字更能深入編碼信息，大聲朗讀也能強化記憶。四、克服拖延症拖延症是一個「基石性」的壞習慣，會影響生活的許多方面，對學習尤其有害：拖延的原因：我們拖延那些讓我們感到不舒服的事情。研究顯示，僅僅是想到要處理數學問題，數學恐懼症患者的大腦疼痛中心就會亮起來。然而，一旦他們真正開始做，疼痛感就會消失。負面影響：拖延會壓縮學習時間，導致只能進行膚淺的專注模式學習，沒有足夠的時間讓發散模式工作，導致概念難以鞏固。它還會增加壓力，讓學習變得不愉快。克服策略：專注過程，而非結果（Process over Product）：將注意力從最終產品（如「完成一份作業」）轉移到學習過程本身（如「專注工作25分鐘」）。這能降低開始任務的心理負擔。番茄工作法（Pomodoro Technique）：設定一個25分鐘的計時器，在此期間專注於一項任務，然後休息5分鐘。每四個番茄後休息15-30分鐘。這有助於保持專注、減少分心，並防止倦怠。拆分大任務：將大型、遙遠的任務分解為每日的小目標。每天晚上列出第二天的待辦事項清單，這能讓潛意識處理任務，並減輕工作記憶負擔。移除或忽略干擾：創造一個無干擾的學習環境（如圖書館），關閉手機通知、電子郵件等。練習忽略分心的想法，承認它們的存在，然後讓它們過去。先吃掉你的青蛙（Eat Your Frogs First）：每天早上最先處理最困難或最不喜歡的任務，此時精力最充沛。建立新習慣：拖延症是一種習慣。識別拖延的「信號」（觸發點）、改變「常規」（對信號的反應）、找到更好的「獎勵」（完成任務後給予自己小獎勵），並建立「信念」（相信自己能夠改變）。精神對比（Mental Contrasting）：想像一個光明的未來，並將其與當前「糟糕」的自我進行對比。這能激發希望和動力。計畫休閒時間：在日程中預留遊玩和放鬆時間，這也是防止拖延的重要方式。五、學習心態與其他重要見解每個人都能學好：奧克利強調，任何人都具備學習數理的潛力，關鍵在於找到正確的方法。如果你能接住飛來的球，那你就具備數學天賦，因為這需要複雜的計算。學習的樂趣：當你在某件事上做得越好，你就會越喜歡它。因此，隨著學習能力的提升，對數學和科學的熱情也會隨之增長。睡眠的重要性：充足的睡眠是學習進程的關鍵部分。睡眠能清理大腦毒素，強化神經連結，並幫助解決難題。測試的價值：考試不僅是衡量知識的工具，更是強大的學習工具。定期自我測試能強化記憶，即使成績不佳或沒有反饋，測試過程本身也能促進學習。管理考試焦慮：考試壓力下的生理反應是正常的，但如何解釋這些信號至關重要。將「這次考試讓我害怕」轉變為「這次考試讓我興奮地想盡力而為！」，能顯著提高表現。深呼吸也能幫助平靜心緒。獨立學習：對自己的學習負責，主動探索（閱讀其他書籍、參加額外課程等），而非完全依賴老師，是建立深刻理解的寶貴方法。堅持不懈：在學習中，堅持通常比智力更重要。即使是「較慢」的學生，也可能在深層次理解問題上擁有優勢。接納錯誤：將錯誤視為學習和調整理解的機會，而非挫敗感。避免過度自信：即使你自信已正確完成所有工作，也要重新檢查，從不同的角度審視，以發現潛在的錯誤。與敢於提出不同意見的同學合作，也能幫助發現思維漏洞。心智眼（Mind's Eye）：利用心智眼來視覺化和個性化你所學的內容，將抽象的概念轉化為具體形象，例如將方程式想像成詩歌。總結來說，芭芭拉·奧克利的《數字心態》不僅為學生提供了應對數學和科學挑戰的實用工具，更為所有學習者揭示了有效學習的普適原則。透過掌握專注與發散兩種思考模式、有效管理記憶、克服拖延，並培養積極的學習心態，任何人都能開啟其未被發掘的智力潛能，並在任何領域取得成功。

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