脑科学教育研究入门基础
脑科学研究的生物学基础
脑科学研究的生物学基础脑科学是现代科学中的一个极其重要的领域，涉及着人类的思维、记忆、感官、情感等方面，许多重大的疾病都与大脑的异常有关，如阿尔兹海默病、帕金森病、抑郁症等等。
为了治疗这些疾病，我们需要深入了解大脑的结构和功能，这就需要通过各种手段对大脑进行研究。
但是，在进行脑科学研究之前，我们需要了解脑的生物学基础，知道大脑是如何运作的，才能更好地开展研究。
神经元是大脑的基本单位，神经元通过神经元之间的联系形成了大脑的复杂网络。
神经元主要由三部分组成：树突、细胞体和轴突。
树突是神经元的输入部分，细胞体则是神经元的核心部分，信号的集成和处理都是在这里进行的，轴突则是神经元的输出部分，通过轴突来传递信息。
神经元之间的信号传递是通过神经递质完成的，神经递质是一种生物活性物质，能够在神经元之间传递信息。
当神经元被刺激时，神经元会释放神经递质，神经递质会经过突触，作用于另外一个神经元或是效应器官上，触发一系列反应，完成信息传递。
大脑中的神经系统可以分为中枢神经系统和外周神经系统，中枢神经系统包括脑和脊髓，外周神经系统包括脑外的神经和传入主要神经。
脑是人体中最神秘的部分，我们以前不知道什么神奇的事情正在脑里发生，但是现在，通过不断的科学研究，我们已经知道了很多。
脑的皮层是大脑最表面的一层，也是最复杂的一层。
皮层可以分为许多区域，每个区域都有不同的功能。
有一些皮层区域涉及到感觉和感知，如视皮层、听觉皮层、运动皮层等等；还有一些区域涉及到认知和行为，如额叶皮层、顶叶皮层、颞叶皮层等等。
这些皮层区域通过神经元之间的连接形成了大脑的复杂网络。
事实上，每个神经元都可以建立成千上万个联系，这就意味着大脑的结构非常复杂，需要使用高精度的研究技术来探究其运作机制。
近年来，神经科学领域出现了许多新技术，如光遗传学、光学记录技术、单细胞转录学等等，这些技术可以帮助我们更加深入地了解大脑运作的方式。
光遗传学是一种利用光敏蛋白控制神经元活动的技术，它可以在特定的神经元或神经元群中操纵兴奋或抑制信号，帮助我们了解神经元之间的功能关系。
脑科学知识点
脑科学知识点脑科学，是一门研究人类大脑和神经系统运作的科学，涉及的内容非常广泛且深奥。
本文将从不同方面介绍一些脑科学的知识点，帮助读者更好地了解和认识这一领域。
一、神经元神经元是组成大脑和神经系统的基本单位，也被称为神经细胞。
神经元通过电化学信号传递信息，构成了人类复杂的思维和行为。
每个神经元都有细长的轴突和多株的树突，通过突触与其他神经元连接。
神经元之间的联系形成了庞大的神经网络，这是人类智慧和学习的基础。
二、脑功能区人类大脑可以分为不同的功能区，控制着各种不同的行为和认知过程。
例如，大脑皮层前额叶负责决策和规划，颞叶主要参与听觉和记忆，顶叶控制空间认知和运动等。
不同的功能区在执行任务时相互协调，完成复杂的认知功能。
三、突触可塑性突触是神经元之间传递信号的连接点，而突触可塑性是指突触在学习和记忆过程中的可变性。
学习和记忆形成新的突触连接或强化现有连接，这种过程使大脑不断适应环境和经验，完成信息的处理和储存。
四、脑波脑波是大脑神经元集体电活动产生的电磁波，通常通过脑电图记录。
不同频率的脑波对应大脑不同的状态，如α波代表放松状态，β波与认知活动相关，θ波与情绪体验相关。
脑波研究可以帮助理解大脑活动的特性和机制。
五、神经可塑性神经可塑性是指神经系统随着经验和环境调整结构和功能的能力。
包括突触可塑性、半球可塑性等。
训练、学习、运动等活动可以增强神经可塑性，促进大脑功能的提高和保持。
六、脑疾病脑科学也与一些脑部疾病的研究相关，如阿尔茨海默症、帕金森病、脑卒中等。
这些疾病会对神经系统造成不同程度的损害，影响患者的认知、情绪和运动能力。
对脑疾病的研究有助于早期诊断和有效治疗。
七、脑机接口脑机接口是一种技术，将大脑神经信号与外部设备连接，实现大脑控制外部设备的功能。
通过脑机接口，患有运动障碍的患者可以通过思维来操控假肢，实现自主生活。
这项技术为残疾人群带来了新的希望。
结语脑科学是一门重要的交叉学科，涵盖了解神经系统结构、功能和疾病等多方面内容。
幼儿教育心理学：幼儿学习的脑科学基础
幼儿学习的脑科学基础教学目标：1. 了解脑科学研究与幼儿学习的关系，知道幼儿不同类型学习的关键期。
2. 掌握大脑功能单侧化与幼儿学习的关系，知道大脑左右半球的优势。
3. 了解脑生理机制与幼儿学习障碍的关系，知道多动症的特征与原因，知道感觉统合失调的原因和改善策略。
4. 了解影响早期脑机能发展的因素。
教学反思：本节介绍了幼儿学习的脑科学研究，将基础研究与教育现象结合在一起，学生较为感兴趣，学习效果良好一、脑科学研究与幼儿的学习1. 脑科学研究证明幼儿学习确实存在关键期(1) 洛伦兹的实验：关键期的提出(2) 脑细胞的发展：关键期的脑科学研究(3) 各类心理与学习行为的关键期0〜2岁亲子依恋关键期1〜2岁行走的关键期2〜3岁口语学习关键期5〜5. 5岁数概念掌握的关键期5〜6岁词汇能力发展的关键期，数概念的关键期2. 幼儿的脑具有较好的修复性(1) 幼儿期脑的发展尚未定型、可塑性强，如果具备良好积极的教育环境，可通过后天环境进行修复。
(2) 脑一侧半球受损后，通过适宜的学习与反复训练，另一侧半球可以产生替代性功能，使脑损伤获得一定程度的修复。
3. 婴幼儿具有巨大的学习潜力1999年，美国儿童健康与人类发展组织经过脑科学研究发现：幼儿教育状况在很大程度上可以预测儿童将来的认知、语言和智力发展水平。
二、大脑功能单侧化与幼儿的学习1. 大脑的左右半球功能相对独立割裂脑病人的研究2. 左右半球有不同的分工左半球是进行抽象和逻辑思维的中枢，如语言、数学、逻辑、推理。
右半球是处理表象,进行具体思维、形象思维和创造性思维的中枢，如音乐、美术、空间想象。
大脑优势半球图三、脑生理机制与幼儿学习障碍1. 多动症（ADHD）与幼儿学习障碍特点：注意力不集中、情绪不稳定、活动过度原因：遗传，大脑（前额叶）发育迟缓，脑损伤或神经递质代谢异常。
2. 感觉统合失调与幼儿学习障碍学习过程需要相当复杂的感官整合能力，而学习困难的幼儿则难以将各种感官活动的信息进行整合（感觉统合失调）。
脑科学基础知识
脑科学基础知识作为人类最重要的器官之一，大脑一直以来是人们研究的热点。
近年来，脑科学研究取得了巨大的进展，不仅揭示了大脑各部分功能，更深入了解了大脑与认知、情感等心理学领域的关系。
本文介绍一些脑科学基础知识。
一、神经元神经元是组成大脑的最基本单元。
它们是具有电特性的细胞，能够接受和传递信息。
每个神经元都包括细胞体、树突、轴突和终末分支四个部分。
细胞体包含细胞核和细胞质，是发出神经冲动的地方。
树突是从细胞体伸出的分支，主要用于接收来自其他神经元的信号。
轴突是从细胞体伸出的长线状物，能够将神经冲动传递到其他神经元。
终末分支是轴突末端的细小分支，负责将神经冲动传递给目标细胞。
二、突触神经元之间的信号传递是通过突触完成的。
突触分为化学突触和电突触两类。
化学突触是指神经元之间通过神经递质传递信息的突触，能够实现信息传递的可靠性、选择性和灵活性；电突触是指神经元之间通过离子流动传递信息的突触，能够实现快速的信息传递和同步。
三、大脑皮层大脑皮层是大脑最外层的灰质组织，是脑功能最为复杂的区域。
大脑皮层分为左右两侧，各有四个叶。
每个叶又分为许多区域，不同区域对应不同的功能。
例如，颞叶负责听觉、情感、记忆等功能；顶叶负责感觉和运动；额叶负责执行调节和计划行为等高级认知功能。
四、脑波脑波是指在大脑皮层和下方区域发生的电位变化，能够反映出脑的活动状态。
常见的脑波有δ波、θ波、α波、β波和γ波。
不同频率的脑波对应不同的脑活动状态。
例如，α波出现在静息状态下，β波则出现在心理活动增加的状态下。
五、认知神经科学认知神经科学是研究脑与认知、心理活动之间关系的学科。
它通过使用不同的技术手段，如功能性磁共振成像、脑电图等，来揭示脑中特定区域的功能及其与行为和认知的关系。
它的研究涉及感觉、知觉、记忆、语言、决策等多个领域。
六、神经可塑性神经可塑性指的是神经元和神经回路随着经验和环境改变而发生的结构和功能上的调整。
这种可塑性有助于适应新的环境和学习新的技能。
脑科学教育系列报告之一脑科学教育研究入门基础.ppt
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科学研究发端于线性。经典物理研究 起始于线性模型，如质点、匀速直线运动； 弹性形变、弹性碰撞、单摆、简谐运动等 都是忽略很多因素后的理想模型。物理学 历史表明，正是伽利略、牛顿提出理想模 型思想才开创了辉煌的经典力学时代。但 是经典力学只是真实世界的近似。应用力 学，如航空、航天领域都是非线性的，都 不能用简单模型计算。
• 一堆沙子不会出现涌现性。蛋白质细胞的有序 结构就会涌现出生命现象
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• 3）、突发性是一种特殊的涌现性。 • • ●自然界恶劣的气象现象是突发性； • ●社会生活中突发性事件、瘟疫形成和传播、全
球性金融灾难等就属于复杂社会的突发性； • ●大脑功能开发到一定阶段会出现涌现性。
• 开发大脑，将无序的神经元系统连接成有序的结构就是建 构脑的“涌现性”。突然会说话了，突然掌握了某项技能。
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3、自组织性
• 1）、基本概念： • ●组织是指系统内的有序结构或这种有序结构的
形成过程。 • ●自组织系统是能自行组织、自行创生、自行演
化，能够自主地从无序走向有序，形成有结构的 系统。 • 德国理论物理学家哈肯依据组织的进化形式把“组织”
分为他组织和自组织两类。自组织是相对于他组织而言的， 我们一般把不能自行组织、自行创生、自行演化，不能够 自主地从无序走向有序的组织称为他组织。相反，自组织 是指无需外界特定指令，能够自主地从无序走向有序 。
于区分数学中不同变量之间两种性质不同的关系。
从函数表达说，线性是一次函数 z=ax+by
脑科学基础与前沿综述
脑科学基础与前沿综述一、引言脑科学研究是当今科学领域的热点之一，它涉及到神经科学、认知科学、心理学等多个学科的交叉。
随着科技的发展，脑科学的理论和实践也在不断深化和拓展，为我们更深入地了解人类大脑的功能和机制提供了新的视角和方法。
本文将对脑科学的基础知识和前沿进展进行综述，以期为相关领域的研究者提供参考。
二、脑科学基础知识1. 神经元网络：神经元是构成大脑的基本单元，它们通过复杂的连接方式组成了神经网络，实现了信息的传递和处理。
研究表明，神经元的形态和功能具有高度的可塑性和复杂性，这为我们理解大脑的工作原理提供了重要的线索。
2. 突触可塑性：突触是神经元之间信息传递的关键部位，其可塑性是指突触在受到刺激后，连接强度会发生改变的现象。
研究表明，突触可塑性与学习、记忆等认知过程密切相关，是脑功能发展的重要机制。
3. 大脑皮层：大脑皮层是人类大脑最外层的结构，也是我们进行高级思维和行为活动的场所。
研究表明，大脑皮层在认知、情感、运动等方面发挥着重要作用，对其结构和功能的深入研究将有助于揭示人类大脑的奥秘。
三、脑科学发展前沿1. 神经计算：随着人工智能技术的快速发展，神经计算成为了一个备受关注的前沿领域。
该领域致力于模拟人脑的运作模式，以实现更高速的数据处理和决策制定。
神经计算涉及的计算模型包括深度学习、类脑计算机等，这些模型有望在未来的智能技术中发挥关键作用。
2. 脑机接口：脑机接口是一种直接与大脑交互的技术，旨在克服传统人机交互的限制，提高人机交互的效率和精度。
目前，脑机接口技术在医疗康复等领域的应用已经取得了一定的成果，未来有望应用于智能交通、工业自动化等更多场景。
3. 基因编辑技术对大脑的影响：近年来，基因编辑技术如CRISPR-Cas9的不断发展，为我们更深入地探究大脑发育和功能提供了可能。
通过对与认知、情感等大脑功能相关的基因进行编辑，我们可以更准确地探索遗传因素对大脑结构和功能的影响，为相关疾病的预防和治疗提供新思路。
脑科学教育理论
第一组小白鼠 群居
经常更换多种玩具
第二组小白鼠 分开居住
不提供任何玩具
结果发现： 第一组白鼠大脑的平均重量、大脑皮层厚度、神经细胞及其树突分支数量、突触数量、学习记忆 能力、对新环境的适应速度等诸多指标均比第二组高的多 结论总结： 适宜的刺激有助于大脑建立神经联系。研究表明，2-3岁期间，每个细胞已经达到15000个突触， 比成人多很多。在此期间儿童大脑比成人更活跃，更有联结力和更有弹性
灵感思维是在意识下，经潜意识加工后，再通向意识，具有非同期的突 发性、非线性的独到性、非神秘的模糊性等特点
2.1记忆机制
长时记忆
记忆
瞬时记忆
短时记忆
记忆容量：原则上无限 保持时间：原则上永久
记忆容量：7±2组块 保持时间：60秒左右
记忆内容：客观刺激 保持时间：0.25—2秒
3.2脑的发展
2.3塑造大脑
环境修饰 学习训练
经验积累 习惯行为
2.4塑造大脑
适宜的刺激&伤害性刺激
适宜的刺激
建立神经联系
2.5塑造大脑
1. 语言敏感期（0-6岁） 2. 秩序敏感期（2-4岁） 3. 感官敏感期（0-6岁） 4. 对细小事物敏感期（1.5-4岁） 5. 动作的敏感期（0—6岁） 6. 社会规范的敏感期（2.5-6岁） 7. 书写的敏感期（3.5—4.5） 8. 阅读的敏感期（4.5—5.5） 9. 文化的敏感期（6—9岁）
3.6脑的功能
02 大脑机制
1.1思维机制
思维
形象(直感)思维
形象思维是一种以客观现象为思维对象，具有并行处理，协同性、总体 性、容错性、无法预测性和难以直接表达等特点
抽象(逻辑)思维
抽象思维是以概念、判断、推理等形式进行的理性思维，它反映了人们 以抽象的、间接的、概括的方式认识客观世界
人脑科学研究技术手册
人脑科学研究技术手册人脑是人类身体最重要的器官之一，它控制着我们的思维、感知和行为。
人脑科学研究正是从多个层面对人脑进行了全面的探索和研究。
本手册旨在介绍人脑科学研究的一些基本技术和方法，帮助读者更好地了解和应用这些技术，以推动人脑科学领域的发展。
一、脑成像技术脑成像技术是人脑科学研究的重要手段之一，它可以帮助我们观察和测量大脑在特定任务中的活动和功能连接。
现代脑成像技术主要包括功能磁共振成像（fMRI）、脑电图（EEG）和正电子发射断层成像（PET）等。
1. 功能磁共振成像（fMRI）fMRI技术通过基于血液氧合水平变化的原理，可以通过检测大脑不同区域的血氧水平来揭示其活动特征。
这种非侵入性的成像技术具有较高的空间分辨率和用于研究脑功能的能力。
2. 脑电图（EEG）脑电图技术通过记录头皮上的电信号来测量大脑的电活动。
它具有高时间分辨率和较低的成本，适用于研究大脑在不同认知任务中的电生理活动，如注意力、记忆和情绪等。
3. 正电子发射断层成像（PET）PET技术通过向体内注入放射性示踪剂来测量大脑的代谢与功能。
它可以提供关于特定神经递质和受体的信息，有助于研究神经系统的疾病和调节机制。
二、脑电生理记录技术脑电生理记录技术是研究大脑电活动的重要工具，它可以帮助我们记录和分析大脑在特定任务下的电信号。
常用的脑电生理记录技术包括单个脑电极记录和多通道脑电图记录。
1. 单个脑电极记录单个脑电极记录是最简单的记录方式，通过将一个电极置于头皮上的特定位置，可以记录大脑在某一区域的电活动。
这种记录方法适用于小范围的研究，如局部功能区的研究。
2. 多通道脑电图记录多通道脑电图记录使用多个电极同时记录大脑的电活动，可以提供更准确和全面的脑电图信息。
它适用于研究大范围脑区之间的功能联结和电活动的动态变化。
三、脑磁成像技术脑磁成像技术是一种通过记录和分析脑产生的磁场来研究脑功能的方法。
主要包括磁共振成像（MRI）和磁脑图（MEG）。
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脑科学教育研究入门基础
• 一、人脑是自然界最复杂的系统 • 二、脑有两种最基本的结构 • 三，脑内存在三个维度的耗散结构 • 四、脑功能四个系统 • 五、心智的五种心理相互作用及统一性 • 六、智能的结构 • 七、人脑与电脑的比较 • 八、专司信息的器官 •
情况简介
• 十年脑科学教育研究初步成果： • 小学全脑开发教育研究连续进行四年实验，主要成果： • 1、系统地提出了脑科学学习论、教育论、课程论和教学
论 • 2、提出并践行“国家课程脑科学校本化”理念，这项实
验已经覆盖了小学1——4年级语文、数学、英语、音、 体、美等学科。
• 3、填补国家课程能力培养缺失，开创了《超常课 程》系列——《入校教育课程》《假期生活学习 课程》《返校汇报展示交流课程》和《校园文化 课程》，
• 2、进行三个层级的培训： • 1）脑科学教育入门基础 • 2）基于脑科学的学习论、教育论、课程论 • 3）全脑开发教育课程与实验 • 其中1）、2）3）的理论部分有我来讲，3）实
践部分我会请一线各科实验教师和校长们来讲
•
第一阶段培训目标：弄清十个问题
1、如何理解脑是自然界最复杂的系统，弄清这概念对改革 教育有什么重要意义？
• 举两个典型例子：
•
•
• 1） 邢台23中小学部四年级两个实验班，上学期 语文期中期末使用教育局统一考题，优秀率局超 过90%，其中一个班期末竟然超过99%。两个班 数学优秀率均超过70%；
•
个个有礼貌，行为习惯好，全面发展、有特
长，每人会一样乐器，会多项健身技能。
• 2）栾城梅家村小学，二年级实验班形成了 “两个100%” 常态化高效课堂。区教研室主任 听课后说“这个班没有一个孬的！”
几点说明：
1、雄县教育局赵局长决心很大，我也很感动，计划 在雄县教育界逐渐普及脑科学教育入门基础知识， 在全县范围推动全脑开发小学教育。
2、上述10个问题就是第一期考核目标，用评价机 制推动脑科学教育理论在雄县全县教育界普及。
3、上面10个问题基本懂得，就可以获得“全脑开 发教育实验”《入门证》，校长通过，学校获准 进入“全脑开发教育实验” ；教师“通过”有资 格进入下一轮培训，三轮培训合格取得《实验教 师上岗证》
3、我们过去所做的教育 研究可用“摸象理 论”类比，也摸到真象，但只是某一部分或某几 部分，不是全部。脑科学教育就像引导我们从整 体去认识大象一样，从全面认识脑的功能的视角， 去研究教育，课程、教学。
4、从脑科学看，现有的一切优秀的、成功 的理论、经验都是符合脑科学的， “全脑开发教 育”要求荟萃历史上一切优秀的教育思想和经验， 并在脑科学教育的平台上进行科学的改革、提升 和整合。
2、人聪明与否主要决定于什么？ 3、为什么要学习，如何看待不爱学习的孩子？ 4、对脑是一种特殊生命物质系统——两种结构、两种属性、
两种工作方式的智慧生命物质的理解 5、如何理解教育的“关键期”，“起跑线”
6、脑功能四个系统论及其教育意义 7、对“五种心理相互作用及其统一性”的理解 8、对脑科学智能结构的理解及其与加德纳多元智能的对比 9、对脑存在“两种工作状态”的理解及其教育意义 10、人脑与电脑的异同比较及其对教育意义 、
前言二
•
普天下父母，谁不希望自己孩子阳光、聪明、健康成
长！
•
但是， 希望之路，路在何方？
• 为教育者，哪个不希望全体学生，德智体美全面发展， 将来成为国家优秀人才！
• 但是，全面成才的教育之路有吗？
•
• 十年脑科学教育研究给我们重要启示：
•
1、 脑科学正在使我们重新认识人类的潜能，原来我
们只是用了大脑的很少一部分功能。“一个健康人的大脑
1、非线性
• ●基本概念：
•
“非线性”与“线性”是一对数学概念，用
于区分数学中不同变量之间两种性质不同的关系。
从函数表达说，线性是一次函数 z=ax+by
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
非线性是 z=axn n不等于1
• 从图像说，线性是直线，后者是曲线
•
现实世界本质上是非线性的，但非线性程度
• 4、分别在邢台和石家庄形成了两种实验模式，实 验表明，全脑教育理论和课程不仅适合中、小城 市小学，而且也能在乡村小学落地生根。（邢台 市五所实验小学都是中小城市学校，石家庄栾城 三所全市农村小学）
•
• 5、实践使我认识到：
•
脑科学是教育创新强大理论武器，一旦掌握
了这个武器，就可以在教育科学、学习科学、课
程理论、教育哲学等各个领域开展广泛研究，可
以对历史的教育理论进行批判型研究，对现实的
教育问题开展脑科学层面上的科学研究，可以成
为优秀的教育工作者，长期坚持研究实践就有可
能成为扎根于第一线有作为的脑科学教育家。
全脑开发教育第三种模式的计划
• 1、我们强调参加“全脑开发教育实验”首先普及 脑科学知识，获得第一张《入门证》
一、人脑是自然界最复杂的系统
• （一）、了解复杂性系统特性的常识 • （二）大脑是自然界最复杂的系统
（一）、复杂性系统的基本特性 （只要求了解）
1、 非线性 ——1+1>2 z=(x+y)2 2、不确定性——可塑性 天气，生命过程 3、 自组织性 ——自发进行 4、 涌现性 ——会出现突变，量变到质变 5、初值的敏感性——教育的“关键期”
脑科学教育系列报告之一
脑科学教育研究入门基础
序言一
• 为什么要学习脑科学？ • 为什么要研究脑科学教育？它能给我们带来什么？
与大家已有的改革是否会冲突？ 1、 20世纪之前，人类不知道大脑的功能；
• 2、脑科学研究发现：人的一切心智和行为都 是大脑功能或大脑支配下的活动。从脑功能开发 的角度研究学习、教育和课程旨在从根本发起一 场改革，是从开发脑、改变用脑的方式和角度去 改革教育和课程。全面提高学习和教育的效率。
与科学家之间并不存在不可逾越越的鸿沟，甚至是可以超
越的。”
•
• 2、 开发大脑前景十分广阔，全脑开发教育有可 能为人类自身的发展创造前所未有的奇迹，人人 都可以成为优秀人才，关键在于开发教育。
• 我们想想现代科学给我们带来了什么福祉‘， 也可望脑科学教育给人类带来多大的智慧和力量 【】
• 3、脑科学全脑开发教育实验让我们看到希望的曙 光