Learning How to Learn 課程筆記

Introduction

這是 UCSD 開設在 Coursera 上的課程 Learning How tonLearn 的課程筆記。這門課程主要基於神經科學和認知心理學的一些研究成果講述高效學習的理論和技巧，涉及了大腦的記憶機制、拖延的成因和應對方式，以及許多關於學習抽象複雜知識的小技巧。

由於時間有限，我只看了視頻和通過了所有的 Quiz，Optional Assignment 和參考文獻里的內容需要花費數倍的時間去仔細研究。儘管如此我依然感覺獲益匪淺，故決定將筆記公開造福大家。

文中幾乎所有的觀點都是來自於授課材料，我盡量少做二度演繹。這些觀點全部有詳實的研究作為支撐，相信大家讀了以後也能感受到，其中不少內容我們在日常學習中已經深有體會了。

本文採用署名 - 非商業性使用 - 禁止演繹 3.0 中國大陸許可協議進行許可。

Thinking Modes

Focused Mode 和 DiffusenMode 是兩種不同的思考狀態。對於 Focused Mode 你一定不陌生，當集中精力解決一道數學題時，大腦就是處於 Focused Mode。而 Diffuse Mode 指的是一种放松的思考模式。你可以藉助下面這幅 Pinball 的示意圖來更好地理解這兩個概念。

在左邊對應的 Focused Mode 中，思緒很快集中於幾個臨近的神經元組成的神經迴路。而在右邊對應的 Diffuse Mode 中，可以看到思緒在隨性地跳躍。

要隨時牢記，Focused Mode 適合用於解決已經熟練掌握的內容，比如計算個位數乘法；而 Diffuse Mode 則對於新事物的學習至關重要，比如學習一門新的語言。這兩種模式也分別對應了兩種不同的思維模式：順序思考（SequentialnThinking）和整體思考（Holistic Thinking）。

要注意在解決問題時，整體思考所獲得的靈感必須經由順序思考來確認其正確性。所以說在理想的學習模式中，你要能夠在這兩種模式中自如地切換，從而更好地掌握新知識。

Memories

Working Memory and Long-term Memory

Working Memory 就好比計算機的內存，是指大腦用於處理當下的任務的那部分記憶。Working Memory 的大小因人而異，內存比較小的人在學習抽象和複雜的概念時可能就會遇到困難。也就是我們常說的學到後面忘了前面。這種情況的應對辦法，一是 Chunking（之後會介紹），二是通過比喻和類推等手段來改變知識的表示。這是因為不同的人思維方式不同，所以他們對知識的不同表示的接受度也就不同，一個表示可能對 A 來說正好能 fit 進他的 WorkingnMemory 中，而對 B 來說卻是 overload 了。

Working Memory，或者說是短期記憶（Short-termnMemory），最終要成為長期記憶（Long-term Memory）才能在日後為你所用。有一些技巧可以幫助你形成更牢固的長期記憶。

Practice and Repetition

我們要正確地看待練習和重複在學習中的作用。只有通過反覆的練習才能搭建足夠牢固的神經迴路。尤其是當學習的概念比較抽象時，練習不足就會導致形成的神經迴路十分薄弱。但盲目的反覆練習可能效率不高，甚至還對學習有負面影響。這一點在下面會多次提到。

合理的練習應該是不斷增大兩次反覆之間的間隙，也即間歇性重複（SpacednRepetition）。研究表明同樣次數的練習，分散在好幾天中做的結果要比集中在一個晚上做更好。其實各種所謂的記憶曲線也就是這個道理。

Memory Tricks

• 研究表明，用筆寫下來過的東西的確更容易記住。
• 研究表明，圖像可以直接喚醒右腦的 Visual Spatialn Centers。也就是說圖像可以幫助你更好地封裝概念和知識，從而形成更多和更加牢固的神經迴路，日後就更容易回想起來。事實上其他的感覺也可以起到相似的作用，但對於人類來說視覺的地位是最重要的。
• 睡眠對於學習是非常重要。首先，入睡時腦細胞會縮小使得代謝毒物得以被清除；更重要的是，睡眠是學習和記憶機制的重要組成部分。在睡眠時大腦會自動清理不重要的記憶、鞏固你正在學習的內容，並在潛意識中排演其中困難的部分。要利用大腦的這些機制，在睡前花上 5 分鐘回顧今天學過的內容是一個不錯的選擇。

Pomodoro

Pomodoro 是一個定時提醒器，它將每個 30 分鐘的區間劃分成 25 分鐘的專註學習時間和 5 分鐘的休息時間。使用 Pomodoro 的核心在於，盡最大可能在每個 25 分鐘的區間內都保持專註和高效，而不去過多考慮什麼時候能完成既定的目標。而在 5 分鐘的休息時間裡，你的大腦可以進入 Diffuse Mode 來幫助你理解和概念化所學的內容。

想嘗試這類工具的話可以戳這裡。

Chunking

在剛開始學習一個新概念時，大量的信息湧入，認知負載（Cognitive Load）很重，使你無法很好的把握。大腦需要一個過程來理解和消化這些內容並將它們組合到一起，這個過程就是 Chunking。這就好比將拼圖的碎片拼接起來的過程。如果你只是被動地接收知識而沒有把它們 Chunk 起來，這些知識就好比下圖中間那塊沒有鋸齒邊的拼圖塊。它無法與其他知識相關聯，也就無法為你所用。

神經科學認為 Chunk 的本質是由於意義聯繫或反覆使用而形成的神經迴路，而通路中的神經元往往被同時激活，使得你在回憶一個概念或是執行一項操作時能夠順利高效。良好的 Chunking 能夠使你更容易地回想起所學的內容，更有助於將已經學習的部分嵌入到更大的框架之中。（從這個意義上講，Chunking 帶來的好處就好比是 Modularity 在軟體工程中帶來的好處。）

從 Working Memory 的角度來講，一個良好的 Chunk 只佔用一份空間，只需要很少一部分注意力就可以激活整個 Chunk 的神經迴路。而沒有經過 Chunking 的等量信息則會佔用多得多的空間。

在母語習得的過程中，當母親教孩子說「mama」，在孩子的大腦中連接「mama」這個詞的聲音和母親的相貌的神經迴路就會不斷牢固。

1. Divide and Conquer：如果一個 Chunk 對你來說太大了，就把它們拆分然後各個擊破。比如在學習演奏樂器的時候，我們往往會一小段一小段地進行練習提高熟練度。
2. Workout Roadmap：在學習理科時書本上往往會有帶解答的例題。它們的意義就在於讓你在接受新概念時試著理清解答的思路來作為 Chunking 的第一步。但要注意，不要過分糾結於單個步驟，而是去關注步驟之間的聯繫。

Formation of Chunks

1. 把注意力集中在你所面對的信息上。盡量不要讓無關的事情佔用你的 Working Memory。
2. 試圖理解所學內容的主旨。不追求深度的話這一點往往不是特別困難。只有在理解的前提下，大腦才能將新形成的神經迴路與其他的神經迴路進行聯繫，否則形成的 Chunk 就是無用的。但要注意，即使你理解了，也不一定意味著 Chunking 就成功了。舉例來說，我們經常會遇到在上課時聽老師講解聽懂了之後卻又遺忘的情況。這是因為根據內容的困難程度和理解主動性的不同，形成的神經迴路牢固度也會不同。自己琢磨明白的知識往往會來的更牢固一點，而對於從他人那裡接受到的知識還是要及時複習，否則等完全遺忘之後重新形成 Chunk 就又非常費勁。
3. 稍稍擴大思考的範圍，來了解 Chunk 對應的Context。如圖所示，練習和反覆可以幫助自下往上的學習，而了解所學領域的 Big Picture 則是一種自頂向下的學習。這兩者的重合點就是 Context。有了 Context 你才能夠知道在什麼時候該使用哪個 Chunk。

Recall

在複習時我們通常會重新翻看所學的內容（Rereading），或是試圖整理概念之間的關係（Concept Maps）。然而研究表明，這些方法的效率都遠遠不如回想（Recall）。神經科學認為檢索知識的過程本身就有助於加固對其的掌握。

不過要注意，Concept Maps 其實不是一種特別糟的方法，但問題是在熟練掌握多個概念之前就試圖整理它們之間的關係是很低效的。而 Rereading 如果以間歇性重複的方式進行，也不失為一種好的學習方式。

把這個技巧更進一步的是費曼技巧（The FeynmannTechnique）。簡單來說在費曼技巧中不僅要回憶自己所學的內容，還要設法用一句話把每個概念解釋清楚。這對我們提出了更高的要求，也有利於達到更深的理解層次。

另一個有助於學習（尤其是考試）的方式是嘗試在與平時學習不同的環境下做回想練習。因為大腦總是會注意到環境中的潛意識線索（Subliminal Cues）。所以在不同的環境下考試時大腦的運轉會受到一些限制。如果平時經常在其他環境下回想，大腦就能「免疫」這些因素的影響了。

Illusion of Competence

正如前面所提到的，上課聽老師講解或是翻看習題的答案從而覺得自己理解了，是一種很常見的能力錯覺（Illusion ofnCompetence）。另一個常見的錯誤是用劃線和高亮的方式在課本上標註重點。研究表明，如果你要採用這種做法，那就需要特別謹慎。因為這很容易讓你產生自己已經掌握了重點部分的錯覺。不過在紙邊寫上自己對重點內容的理解和補充卻是一種好方法。

另一種形式的能力錯覺是當你對著書本或是 Google 學習時你會覺得這些內容已經在你的腦子裡了。為了應對能力錯覺，你需要不斷給自己小測試。其實回想就一種自我測試。

在自我測試的時候難免會產生錯誤，而這些錯誤是非常有價值的。你能通過錯誤知道自己薄弱的地方，並在下一次有意地不再重複同樣的錯誤。

Transfer

Chunking 不僅有助於掌握特定的知識，還有助於將來學習其他領域的知識。這是因為 Chunk 之間可以互相聯繫。這種現象叫做遷移（Transfer）。

一個人如果掌握許多 Chunk，就好比他的大腦裡面儲存了許多有用的神經迴路。這樣在遇到新問題時他就有很大概率能夠直接調出正確的解決方案。在這裡 Diffuse Mode 起了很大的作用。

Overlearning

過度學習（Overlearning）指定是在已經掌握所學的內容後繼續重複練習的行為。在某些情況下適當的過度學習是有好處的。想像練習網球的發球或是在公眾面前演講，過度學習使你不會在比賽時發球失誤或是在台上說不出話來。

但在其他情況下，研究已經表明，過度學習是一種時間的浪費。更嚴重的是，因為重複練習自己已經掌握的內容是相對容易的，所以這有可能導致能力錯覺的產生。正確的做法是在困難和重要的內容上適當地過度學習。

Einstellung

定勢（Einstellung）指的是事先存在的思維模式阻礙了更新更好的想法的出現。

很多時候我們對於事物的第一感覺是錯的。Diffuse Mode 是克服這種問題的最好幫手。

Interleaving

如前文所說，學習一門新學科要求我們能夠知道在什麼時候用什麼 Chunk。鍛煉這種能力的最好方式就是不斷地在需要不同策略和技巧來解決的問題之間來回反覆。這就叫交錯（Interleaving）。在實踐中，有意地挑選不同類型的習題來做就是一種很好的方式。

交錯對於創造力和靈活性的培養是至關重要的。當然，涉獵多門與精通一門往往是對立的，所以這裡就取決於個人的取捨。曾經有學者調查發現，科學界的重大突破往往是由年輕人或是來自其他領域的人做出的。這是因為他們不容易被定勢所禁錮。

交錯與前文提到的間歇性重複這兩個技巧可以完美地搭配在一起。

Procrastination

每個人都有不同程度的拖延症。拖延會嚴重影響學習，因為臨時抱佛腳是無法形成穩固的神經模式的。為了克服拖延症，你需要了解一些認知心理學的知識。

Zombie Mode

所謂殭屍模式（Zombie Mode），是指大腦在受到特定的外界刺激（Cue）時會做出習慣性的反應。在這種解釋下，當你感受到不快時，大腦就會做出反應將注意力轉移到另一件更愉快的事情上，從而使你在短期內更好過些。這種吸毒上癮一般的模式如果成為習慣，那就是拖延症的源頭。

4 Elements of Habit

神經科學認為 Chunking 與習慣是相關的。良好的 Chunking 使你在完成一項任務時只需要關注個別關鍵的因素，將剩餘的交給殭屍模式，從而節省精力。顯然習慣並不完全是有害的，但為了克服拖延這個壞習慣，你需要了解習慣的四個要素。

1. Cue：觸發殭屍模式的外界刺激，比如 to-do list 上的第一個項目，或是來自朋友的微信消息。這類刺激大致可以分為四類：時間、地點、感受和反應。
2. Routine：受到刺激後習慣性地做出的反應。
3. Reward：習慣給予的獎勵使它得以存在下去，最簡單的例子就是你在拖延時感受到的短時間的愉悅。
4. Belief：習慣的力量之所以強大，是因為你在內心深處往往認為它們是無法被改變的。

Process and Product

每個人都會對學習感到厭惡和不快，即使是自己擅長甚至喜歡的學科。要明確，會有這些情緒是完全正常的，重要的是如何應對它們。研究表明，當人開始做令自己感到厭惡的事情一段時間以後，這種厭惡感就會消失。所以你只需要一些小技巧來熬過最開始的這段時間。

一個有用的竅門是專註於過程（Process）而不是產物（Product）。過程是指學習的期間內時間的流逝，而產物是指通過學習得到的結果，比如一本完成的練習冊。

產物往往是拖延的導火索，而過程反而恰恰其實是大腦最喜歡的。當你專註於過程，大腦就可以進入殭屍模式無腦前進了。通過專註於享受學習的過程，你可以避免陷入拖延的惡性循環，還可以反過來利用殭屍模式來幫助你輕鬆地完成學習目標。

當然在這個過程中總會有事物令你分心，你需要訓練在被分心之後任之而去的能力。當然事先將自己安置在一個干擾儘可能少的環境也是很好的選擇。

Harnessing Zombies

拖延很容易，而對抗拖延需要消耗大量的意志力（Will Power）。所以盡量使自己處於不需要對抗拖延的境地，或是反過來用盡量少的意志力來利用殭屍模式幫助自己。

根據上面對習慣的分析，要打破拖延的習慣鏈，只需消耗意志力去改變四個要素中的一個。

1. Cue：找到令自己進入拖延的刺激並避免它們。最簡單的例子，在學習時遠離網路和電視。
2. Routine：有意識地改變日常的一部分，比如定新的計劃，或是養成在學習前把手機關閉的習慣。
3. Reward：嘗試引導自己的正面進取情緒來替代拖延帶來的快感，比如自豪感、滿足感等。又或者允許自己在不拖延完成任務後盡情放鬆。一個小技巧是將獎勵設定為跟 deadline 有關，比如「五點前做完作業就約上同學去吃大餐」。
4. Belief：相信自己的新策略可以成功打敗拖延。可以通過跟志同道合的小夥伴互相監督來促進自信。

Tasklists

• 堅持寫周計劃和日計劃，並且最好在睡前做，因為研究顯示入睡時潛意識會進入類似於 Diffuse Mode 的狀態來「消化」和「排練」要完成的項目，從而使你在白天能更好地去完成他們。寫計劃的另一個好處在於，如果你不這麼做，這些項目就會停留在你的 Working Memory 中，佔據寶貴的空間。通過將它們轉移到紙上，你能夠更好地專註於做事情本身。
• Eat your frogs first inn the moring. 也即把最困難最厭惡的事情放在早上第一件事做。也是老生常談了。
• 在日計劃中定好結束學習的時間。我們往往只關注在什麼時間做什麼事情而忽視了從什麼時間開始停止做事情，而這其實是很重要的。這麼做不僅有助於你的日程規律，還給你更多時間去發展身心健康從而在學業上更加成功。

Metaphor and Analogy

為所學的內容創造比喻（Metaphor）和類推（Analogy）能夠幫助你更好地理解內容本身。如前文所述，知識的表示方式對於學習、記憶和推理來說都是至關重要的。比如當 18 世紀的化學家開始想像和可視化分子級別的運動時，他們取得了巨大的突破。比喻和類推的另一個作用在於它能幫助你突破定勢。

比喻和類推之所以有這樣的作用，是因為它們將新事物與舊的神經迴路聯繫了起來。這樣的鏈接就好比快捷方式 一般，使得大腦能思考得更快、更發散。

The Value of Teamwork

我們經常會遇到，在做計算題時很前面就犯了錯誤，但卻反覆檢查不出來，使得最終結果也發生錯誤的情況。在 這是因為在 Focused Mode 下，大腦會傾向于堅持已經建立的推理步驟。與其他人一起合作的價值就在於這樣的經歷可以填補你思維上的空缺，建立起更強的自我糾正能力。從這個意義上講，與你一同合作的人們就好像是對你而言的外部 Diffuse Mode。

另外，對身邊的人解釋所學的內容也有助於自身的學習。

Test Checklist

考試本身是一種非常有成效的學習方式。這裡介紹 Dr. Richard Feldern提出的考前 Checklist。

• Did you make a serious effort to understand the text?
• Diy you work with classmates on homework problems?
• Did you attempt to outline every homework problem solution?
• Did you participate actively in homework group discussions?
• Did you consult with instructors?
• Did you understand all of your homework problem solutions?
• Did you ask in class for explanations of homework problem solutionsn that weren』t clear to you?
• Did you attempt to outline lots of problem solutions quickly?
• Did you go over the study guide and problems with classmates and quizn one another?
• Did you get a reasonable night』s sleep before the test?

在理想的狀態下，在考試之前能用 Yes 回答以上盡量多的問題。

Test Tips

Hard Start - Jump to Easy

一種考試策略是先解決所有簡單的問題然後攻克困難的問題。但這並不對所有人都適用。回想一下關於 Focused Mode 和 Diffuse Mode，如果我們先大概看一眼題目，從困難的問題出發，將它們「載入」到大腦中，然後跳回去做簡單的問題，從而使大腦進入 Diffuse Mode，這樣就很有可能在較短的時間內找到難題的思路（當然，在你的能力範圍內）。這不失為一種在條件允許的情況下可以嘗試的策略。

如果你仔細回憶一下過去考試的經歷，肯定會有幾次是在走出考場之後才察覺到自己的錯誤或是想到解決難題的思路。這就是因為如果你不刻意去做，考試結束後大腦才能進入 Diffuse Mode。

Get Excited

當你處於緊張狀態時，大腦會分泌化學物質引發一系列生理反應。但你可以用不同的方式來解讀這些反應。恐懼和興奮其實是兩種很相似的反應。當你坐在考場里，心跳加速，滿頭是汗，如果你不去想「這場考試讓我恐懼」而是「這場考試讓我興奮」，這會對你的考試非常有 幫助。

Deep Breathing

考試時感到心慌是自然反應。你可以通過深呼吸來部分或者全部抵消這一反應。當然，不要等到考試的時候才去做。考前兩周就可以開始每天做幾分鐘的深呼吸，效果更好。

另外，在考試開始前的最後時間裡做深呼吸，有奇效。

Don』t Let the Brain Fool Yourself

如上文所述，大腦經常會欺騙你，讓你認為自己的解答是正確的。在考試過程中要時刻小心，可以多眨眨眼或是晃晃頭，用這種方式來提醒自己稍微往 Diffuse Mode 傾斜一點看看有沒有出錯，然後再用 Focused Mode 進行 Double Check。

有些類型的題目可以用多種方式解答，檢查時換一種方式可以有效防止被大腦欺騙。但有些題目只能檢查每一步的邏輯，那麼，Do Your Best。