信不信由你,学物理能让大脑更灵活

说起学理工科的人,一般都会给人一种呆头呆脑,为人木讷的感觉。可是事实果真如次吗?No No No,我现在要告诉大家,学物理这样的理工科不仅不会让人变呆,而且能让大脑更灵活!

 

介绍新研究成果前,我们先来聊聊一位学物理的政坛名人-德国总理安格拉·默克尔。

 

安格拉·默克尔

咋样,一看就很睿智吧?

 

安格拉·多罗特娅·默克尔(Angela Dorothea Merkel),德国女政治家,现任德国总理、基督教民主联盟主席。默克尔工作认真勤奋,沉稳务实,成绩骄人,在德国政坛素有“铁娘子”之称。2005年11月成功当选联盟党和社民党大联合政府总理,成为德国历史上第一位女总理,并在2009年、2013年、2017年的大选中成功连任。连任四届德国总理,腻害不?

 

2015年11月4日,默克尔名列《福布斯》全球最有权力人物排行榜第二位。12月,默克尔当选《时代》年度人物。2016年6月,《福布斯》2016年度全球最具影响力100名女性,默克尔连续六年蝉联榜首。9月22日,彭博全球50大最具影响力人物排行榜,安格拉·默克尔排第6名。2017年11月2日,第7年及第12次荣膺美国《福布斯》杂志“全球100名权势女性最具权势女性”。2018年5月24日至25日任内第11次对中国进行正式访问。

 

可能广大吃瓜群众不熟知的是-默克尔是真正的理工女,1973年至1978年在原民主德国莱比锡大学攻读物理学,1978年至1990年在原民主德国科学院物理化学中心研究所工作,1986年获得物理学博士学位。从政前可是物理学博士呢,看看默克尔谁还敢说学理工科的人呆头呆脑?

 

可能是为了改变女生不适合学理工科的世俗偏见,默克尔在今年4月21日的一场讲话中鼓励更多女学生选择学习数学、物理和机械工程等理工科,以解决德国技术工人紧缺的难题。默克尔说:“我想告诉年轻女孩们,学习这些专业将带给你们非常棒的工作前景。”默克尔同时提及,自己就是理工科出身,以“极大的快乐”学习物理。按默克尔的说法,总理府于4月26日举办“女孩日”活动,提供有关职业选择的信息。同时,更有趣的是,总理府还会举办类似的“男孩日”活动。她说:“我们鼓励男孩们多了解教育和护理行业。”哈哈哈!好像听人说:当世界不再压迫女性,它也同时在解放男性。总有一天,我们的女孩不再害怕学不好数学,男人不必背负绝大多数的生活重担,野心勃勃的女性被赞美和钦佩,而温柔顾家的男子亦可以随心地做自己。果然是那么回事。

 

现在我们来介绍学物理对大脑活动改变的新研究成果:来自美国德雷塞尔大学一项新的研究证明,人们在面临解决物理问题时,传统上与学习科学无关的大脑部分会变得活跃起来。这一发现表明了大脑的活动可以通过不同的教学形式来改变。

 

大脑活动

Scanning using fMRI determined that physics learning activated new parts of the brain.Credit:Florida International University.

 

利用功能磁共振成像(fMRI)测量大脑中的血流量,由Eric Brewe领导的研究小组在受试者完成物理推理任务之前和之后,寻找到了他们大脑的哪些区域变得活跃。这项有趣的研究成果已于5月24日发表在Frontiers in ICT杂志上。

 

Frontiers in ICT杂志

https://doi.org/10.3389/fict.2018.00010

 

具体来说,这项试验安排了50多名志愿者学生参加。他们均被教授了一门物理课程,该课程采用了“建模教学”(Modeling Instruction)的方式,它鼓励学生积极参与学习。在参加课程之前,学生们在进行fMRI时回答了Force Concept Inventory节略版中的问题(Force Concept Inventory是一种测试,用来评估早期大学物理课程中的基础物理概念知识)。在志愿者完成物理课程后,他们再次进行Force Concept Inventory问卷调查,并再次接受fMRI的监测。

 

学习物理前后的脑活动变化

在预指令(pre-instruction)扫描中,研究人员已发现,大脑中与注意力、工作记忆和解决问题相关的部分——前额叶外侧皮质和顶叶皮质,有时也被称为大脑的“中央执行网络”(brain's central executive network)显示出活动。“关键之一似乎是大脑的背侧前额叶皮质,它能产生心智模拟。这表明学习物理是一个富有想象力的过程。”Brewe说。

受试者完成课程后,研究人员对学习前和学习后的扫描结果进行比较后发现,额叶的活动增加了,这是意料之中的,因为它们与学习有关;但还有另一个领域也变得活跃起来:扣带回后皮层,它与情景记忆和自我参照思维联系在一起。

Brewe和他的合著者写道:“相对于教学前而言,大脑活动的这些变化可能与学生如何通过物理问题进行推理的行为变化有关,这可能包括战略的转变,以及增加对物理知识和解决问题资源的获取。”

 

物理学是研究大脑心智模型的理想对象

作者们称,本研究的目的之一是进一步探索如何运用建模教学鼓励学生运用自己的心智模型(mental models)去理解新概念。Brewe说:“心智模型的概念是那些研究“学习”的人喜欢谈论的东西,但除了人们说的或做的(这些表象)以外,没有任何证据表明大脑内部正在发生什么。而我们的研究实际上是在从大脑内部寻找证据。”

因此,Brewe及其同事们认为他们的研究提供了一个很好的视角,即当这些“心智模型”成立时,典型的幕后推手是什么。

那么,为什么要选择物理呢?是什么使它成为研究大脑心智模型的理想对象的呢?“此前已有一些关于与学习数学和阅读有关的大脑网络的研究。但是心智建模特别适合于物理学,然而物理学并没有得到太多的关注,” Brewe说,“我认为它是理解学习的好学科,原因有二。”

“首先,物理学涉及人们有直接经验的事情,能使正规课堂学习和非正规理解产生一致或对比的相关性。”

“第二,物理是建立在法则基础上的,所以我们的身体运作的方式是绝对的。”Brewe解释道。
展望未来,Brewe对这项研究为他在美国和其他国家提高物理学习的探索所带来的成果感到兴奋。“我想继续研究物理中的心智模拟问题,看看这在不同的物理学习水平和不同人群中的表现。”他总结道。

嗯,没错,看到学物理的好处了吧?虽然学好数理化不一定走遍天下都不怕,但是,骚年们,尤其是小菇凉们,稍微多学点物理是绝对有好处的,耶!

 

艾美捷服务热线

每日生物评论
线粒体呼吸链复合体检测试剂盒

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: