從腦科學看學習與投入

根據腦科學的研究，所謂的「學習」是「使神經元的構造和活動產生變化，再將獲得的資訊以長期記憶的型態儲存在顳葉以及頂葉皮質區」的過程。如果想把短期記憶轉換成長期記憶，必須注意以下五項要素：

一、大腦有「天生的學習機制」。舉例來說，顳葉的神經組織和「認知」有關，所以可用來有辨識臉孔、具代表性的動作、聲音、衣服或味道等；而前額葉的「鏡像神經元」會透過觀看別人的動作，在腦內引發一連串反應，好像這些動作是自己做出來的，有助於學習語言。

二、短期記憶的重複頻率越高，就越容易轉換成長期記憶。「重複」可以誘導神經傳導物質分泌，藉此弱化或強化與其他神經元的連結，以形成新的長期記憶。

三、大腦容易記住會產生情緒的經驗（也就是「具刺激性」的經驗）。因此，和無聊或普通的內容相比之下，有趣或驚人的內容會比較容易記住。

四、攝取碳水化合物有助於長期記憶的形成。所以如果不吃早餐或過度節食的話，會因為形成長期記憶需要的葡萄糖代謝功能低下，反而對學習產生不利的效果。

五、充分的睡眠有助於長期記憶的形成。在睡眠狀態下，大腦的「海馬迴」會將短期記憶轉換成長期記憶。所以認真念書後的睡眠，可說是不費力的學習。用功過後，不論是小睡或是晚上的深層睡眠，都可以視為學習的延續。



〈見證〉有助於「長期抗戰」的刻意投入

就要大學畢業的C同學寄來了一封長信，他在退伍後認真地思考了未來的道路，決定準備專利代理人考試。

◎第六週

花了整整六個星期，就只讀《民事訴訟法》一科，沒想到竟然慢慢喜歡上這個科目，就像如果一直看著原本不怎麼喜歡的人，到最後反而會覺得「這個人也不錯」。

實力也增強了很多，在補習班的模擬考試中，從二十五名一下子進步到第八名。已經六個星期沒碰遊戲了，使用網路的時間一天也不會超過二十分鐘，以前只要一離開網路就會覺得不安，現在已經完全沒有那種症狀了，而且連聽到電視的聲音都覺得討厭。

◎第十六週

《專利法》已經讀了一個星期，現在有種「不管什麼問題都解得出來」的感覺，而且比起「不懂」所帶來的不安，我更好奇到了考試那天，實力會進步到什麼程度。

以前會一直想考完後要去哪裡玩、和誰見面，現在反而會想：「考完後要再讀什麼？」

在嘗試投入前，讀書常常會伴隨倦怠感；如果倦怠感變得很強烈，一整個月都不太念得下書。但是三月之後，倦怠感就不曾出現，就算有，頂多一、兩個小時就會消失，所以好像也稱不上是倦怠。

◎第十九週

這個星期似乎又往上榜邁進了一步，因為我不管睡覺前、起床後、移動、吃飯……每個瞬間我都在想讀書的事，而且會督促自己「現在腦袋放空的話，等到真正要用功的時候，又要花一段時間才能提升投入度」。

除了一起讀書的朋友，我把手機裡所有電話號碼都刪了。斷絕和朋友閒聊的可能性似乎有不錯的效果：無法進行可能妨礙投入的活動，就更容易投入，如此一來，就更不可能從事會妨礙投入的活動……進而形成良性循環。

最近情緒上幾乎沒有什麼起伏，持續維持「有一點開心」的心情。

◎第二十九週

專利代理人的第二階段考試應該考得還不錯。大概因為我平常會集中讀同一科，能把每個章節都理解得很清楚，所以並不會覺得太難。

我按照教授所說，以理解的方式學習後，發現好處真的很多。我一直沒有死背，只不過是徹底了解各種理論的先後順序和脈絡，就自然而然地記住了；即使到了考試前幾天，因為完全不擔心有沒有什麼地方「沒背熟」，所以不會覺得焦躁不安，而且也沒有中斷運動。

如果問我：「準備考試這段期間，做得最好的事情是什麼？」答案一定是運動。就像教授說的，運動引發了良性循環，雖然每天要念十四個小時的書，但我的體力卻漸漸變好，也比較能控管壓力，連專注度都提高了。

◎第四十六週

考試成績公布了：平均六五．三三分，及格分數是五九．五分。

合格後，我更確信投入帶來的效果，也非常期待未來透過投入而不斷發展的自己會是什麼模樣。我不會忘記一開始去找教授時的心情，未來也一定會努力不懈、專心致志。



〈見證〉為了培養創造力和挑戰精神的投入訓練

◎第一週

這個星期我開始接受投入訓練。因為還是學期初，所以學校的課程還沒有什麼特別困難的問題，但星期一家教時，卻發現了一個概念有點模糊不清的問題，是有關立體圖形的題目。如果是平常的話，我一定會參考解析，再直接告訴學生該怎麼解；不過我想起教授的提醒，所以跟學生說下次再教他，然後在回家的公車上一直思考那個問題。

那個題目其實並不難，只是因為立體空間的位置不好理解，所以才會突然想不出答案。一開始覺得有點鬱悶焦躁，不過當我看著窗外、以輕鬆的心情思考時，反而可以慢慢理清頭緒。

本來是一個根本看不出是什麼的圖形，最後竟然就像實際放在眼前一樣。腦袋中一浮現圖形的位置關係，我馬上就能寫出平面方程式，甚至正確地計算出答案。從坐上公車到解開一個之前沒算過的問題，才思考了大約三十分鐘，這讓我覺得很開心，也很有成就感。

另一方面，我也意識到自己平常是怎麼浪費時間的，很後悔以前為什麼老是發呆，或是一直玩手機。

◎第二週

中秋節，在塞車的高速公路上多了很多思考時間。這星期也思考了有關立體圖形的問題。這次的題目是：在空間座標系中，平面和球體相切所產生的圖形在平面上的正射影範圍內，求正射影角的最大值。

返鄉的路上，我一直在思考。可能因為是第二次了，所以沒有那麼煩悶或茫然，反而可以順利集中注意力。雖然不是正確解答，但我在三十分鐘裡想出了很多種解法。

上次也體會到同樣的感覺。剛開始的幾分鐘或幾十分鐘會因為找不出任何解答而覺得腦袋一片空白，好像永遠也想不到答案，但只要抓到一點頭緒，接下來就會變得輕而易舉。

◎第三週

這星期解的問題中，有一題是關於算術、幾何和倒數三種平均數的；這不是題本裡面的問題，而是上電路學時聽到老師說：「算術平均數是串聯電路的電阻總和，倒數平均數則是並聯電路的電阻總和。」

我對這句話覺得很好奇，用單純的代數關係去證明是可以理解的，但因為我想試著用幾何證明，所以這星期我花了三天一直思索這個問題：等接駁公車時、等老師進教室上課時、移動時，只要這個問題一跳出來，我就會一直思考。後來我發現：我可以用兩種方式來證明這個算式。

遇到困難的問題後，如果能想出相符的解釋，接下來就能很順利地解答，而那個時刻總是讓人無比開心。

◎第五週

電路學課堂上有一個題目，要求出隨機聯絡電阻為R的電路時，平均電阻值是多少。我一直在思考這個問題，卻算不出來。因為難度很高，所以不知道會花多少時間，也不確定到底算不算得出來，但我還是決定，就算再茫然，只要一有時間，就要繼續思考。

◎第十週

到星期四晚上為止，我這個星期都投入在那個高難度的電阻問題上。在進入停滯期而覺得煩悶的時候，教授給了我適當的建議，他認為：在訓練還不夠充分的狀態下，要一邊顧好課業，一邊進行更徹底的投入的確不太適合。我依照教授的建議，用難度沒那麼高的題目進行投入訓練，等到寒假再挑戰這個問題。



◎第二十一週

我剛剛終於解出來了！算出答案之後，突然覺得問題其實很單純，不知道為什麼會花那麼多時間，心情就像放下背了一個星期的沉重行李般，又輕鬆又興奮又開心，有種非常非常滿足的感覺。連我在寫這封信的當下，也完全無法壓抑自己的興奮感。

到今天為止，我投入了五天，前兩天在真正進入投入狀態之前，因為一些執行上的錯誤，浪費了一些時間，而且中間有其他行程，所以無法完全投入，使得集中度下降。

老實說，之前雖然也了解投入是件好事，但一直無法體會那種愉悅，透過這次機會，尤其是星期五到星期六上午，還有現在這個瞬間，我都確實感受到了投入帶來的喜悅。

另一方面，突然把問題解開後，我反而覺得有點可惜。如果問題再困難一點的話，我就可以花更長的時間投入，投入度說不定可以到達百分之百；現在卻有一種投入到八、九成就結束的感覺。即使如此，我還是敢斷言，這星期是我這輩子大腦發揮到最極致、最有價值的一個星期。透過這次體驗，我也產生了「以後就算遇到更困難的問題，只要花更多時間集中，一定可以找到解答」的自信。



讓大腦變聰明的投入訓練

我總是跟學生說要常常思考。不過不管我怎麼說，很多學生還是無法投入。他們並不是只想混畢業的人，很多學生非常乖巧，也花了比別人更多的時間做實驗，還發表了很多論文；即使如此，他們還是無法養成解決未知問題的能力，也無法培養創造力。每個學生在投入能力上的差異簡直就像是天生的。

但是前面已經說過，才能是後天養成的。那麼，為何沒辦法克服這種差異？應該怎麼做，才能讓學生具備解決問題的能力？

我自己的觀察是：對那些沒有解決未知問題能力的學生來說，畢業和發表論文是最重要的事（當然，這對誰都很重要），至於研究過程中遇到的瓶頸，與其靠思考解決，還不如做實驗。因為實際行動可以讓心裡感覺比較輕鬆，並且可以看到實質成果，在這種狀況下，如果要求他們長時間投入思考，站在學生的立場來看，困難度其實很高。

但是，過去就曾挑戰未知問題，並擁有很多成功經驗的學生卻不一樣，他們早就習慣這種方式，所以熟練度只會越來越高，也使得這兩種學生的差異越來越大。

解決未知問題能力不足的學生所需要的，是更多挑戰和成功的經驗，研究所的課程卻無法有效因應，不只因為調整難易度很困難，必須花好幾個月才能獲得實驗結果也是原因之一。

相反的，從國小到大學的課程裡，因為問題難度比較明確，所以可以依個別能力加以調整。我發現，解開國小到大學課程中不懂的理科問題，比從事研究活動還有效果，所以從幾年前開始，為了提升研究所學生的思考能力，我會要求他們回頭再試著解開過去無法理解的問題。雖然大部分的學生因為學位論文壓力，根本沒空理我，但偶爾也有確實執行的學生。只要經過六個月以上的訓練，解決問題的能力和挑戰精神都會有明顯成長，對於他們將來畢業後進入社會工作很有幫助。我過去指導的一位學生F，在畢業後不久寫了一封信給我：

「我在九月一日進入公司，直到十月的第一個星期都在接受新人訓練，收到正式人事命令後，再到部門接受一年的現場訓練。上班第一天，部長說有個要解決的問題，問我能不能試試看；我答應後，花了兩天找出答案，並且回報給公司；隔了一個星期，部長又問我能不能解決另一個問題，我想了三、四天，同樣找出答案後回報。

「兩個星期後，發現生產線一天大概會產生十到二十件不良品，而且還有逐漸增加的趨勢，部長覺得應該解決這個問題比較好，所以我花了一個星期思考，提供五個改善方案給部長。思考這件事情的期間，因為我們公司在國外的工廠也有不良率過高的情形，所以連董事也一起來聽報告。

「後來，我們將第五個方案應用在其中一部機臺，結果就不再出現不良品了，於是擴展到其他機臺。董事和部長都說我表現得很好，甚至在發給所有員工的信件上稱讚我。

「透過投入思考，我似乎得到了不錯的機會，我想以後也會這樣持續下去。」

即使是工作上遇到的問題，都可以用投入式思考來解決。F每天從家裡到公司通車要花一個多小時，他說他都是利用這段時間投入思考，而這種能力和挑戰精神則是過去的訓練所帶來的效果。只要是想培養問題解決能力的人，都可以採用這種訓練方式，只要一百個小時就能看出效果；一千個小時的話就能和其他人產生明顯的差異；如果訓練一萬個小時以上，不管做什麼，一定都能具備世界最強的競爭力。

從腦科學看學習與投入

根據腦科學的研究，所謂的「學習」是「使神經元的構造和活動產生變化，再將獲得的資訊以長期記憶的型態儲存在顳葉以及頂葉皮質區」的過程。如果想把短期記憶轉換成長期記憶，必須注意以下五項要素：

一、大腦有「天生的學習機制」。舉例來說，顳葉的神經組織和「認知」有關，所以可用來有辨識臉孔、具代表性的動作、聲音、衣服或味道等；而前額葉的「鏡像神經元」會透過觀看別人的動作，在腦內引發一連串反應，好像這些動作是自己做出來的，有助於學習語言。

二、短期記憶的重複頻率越高，就越容易轉換成長期記憶...