1. 我們的大腦到底是怎麼一回事 ?
你喜歡學習卻發現學習效果很差嗎？別再怪自己了，很可能是大腦不喜歡你的學習方法。學習通常會跟認知心理學、神經科學牽涉在一起，因此如果要好好學習，我們必須了解自己的大腦。
在看了許多學習相關的科學文章後，我發現這位美國學者- Efrat Furst 的文章寫的最容易懂。你可能沒聽過這號人物，她曾任哈佛大學工程與應用科學學院(SEAS)學習孵化器(LInc)博士後研究員，目前在以色列希伯來大學的教學中心工作。
Efrat Furst 的工作主要是與教育工作者和學習者合作，將學習科學（認知心理學和神經科學）與課堂教學聯繫起來，幫助教學者可以有更好的教學成果。這篇文章來自於她的個人網站 – Bridging (Neuro)Science & Education，此網站上有非常多圖形輔助說明，讓我們可以更加了解記憶跟大腦之間的複雜關係。
2. 原來大腦做了這麼多事情
雖然我們每天都在用腦，但跟它真的超不熟，首先我們先來了解它的運作方式。
大腦的功能簡單的說，就是「接收、處理外界環境的訊號，並做出反應」。生活中有非常多的例子，例如看到天下雨會帶傘、外面飄雪就多穿衣服、看到老虎要轉身逃跑。
來自外界的資訊都會儲存在大腦「神經元」中，例如一個小朋友讀動物故事書，書中提到的動物園、獅子、獵食者、危險、逃跑…等都會儲存在小朋友的大腦神經元中。
未來當「老虎」這個外界刺激出現的時候，大腦會調動記憶中已經連好的神經元 (例如：老虎是獵食者很危險，看到要趕快跑)，最後發出命令叫身體快跑。
如果大腦中沒有特定連結好的神經元，遇到特定狀況時就會沒辦法反應。例如沒看過針頭的小朋友不會害怕打針，只有打了針後發現痛到爆炸時，這個刺激才會促使特定神經元連機並形成記憶。(看到針就會發抖…)
3. 拆解大腦，先來認識工作記憶
從上面我們知道了：
若要在生活中對某個狀況產生即時反應，需要被外界的刺激並在腦部形成記憶。
但是這個「記憶」到底是怎麼形成的，難道所有的刺激都會形成記憶嗎？顯然不是，根據生活經驗就能知道有許多的事情我們根本記不起來，更別說長久記憶了。
外界的刺激若要形成記憶，必須經過「工作記憶 (Working Memory)」的處理。…等等，工作記憶是什麼東西！？
我們可以把「工作記憶」理解成：
心理運作過程 (mental processing)發生的地方。
想像它就是一個工廠的暫時工作區，貨物（外界刺激）進來必須在這裡經過處理，合格的貨物才能夠被存放到倉庫（大腦的長期記憶）中。
既然是暫時工作區，肯定在處理能力上有所侷限。「工作記憶」有以下特點：
1. 很忙碌：需要同時處理新輸入的訊息和過去的記憶
2. 容量有限：最多只能同時處理 7±2 個單位的資訊（專業術語稱為 Chunk，即區塊）
3. 丟失訊息：當下資訊沒處理完又碰到新資訊時，會將上一刻處理的資訊丟棄。有可能是無視新內容、也有可能刪除目前的處理 (這就是為什麼學習時不能被打斷的原因)
4. 是進入長期記憶的入口：一項資訊在「工作記憶」處理完畢後，要馬丟失、要馬存放到大腦中轉換成長期記憶。也就是說，所有新資訊想進入到大腦長期記憶區，都必須在「工作記憶」區先處理。
心理學家Daniel Willingham 曾經說過：
Memory is the residue of the thought. ( 記憶是想法的殘存之物 )
這句話很好的說明最終能夠被大腦記憶下來的外界資訊是有限制的，因此我們就來了解工作記憶到底是怎麼處理新資訊與記憶這些事情的。
4. 那麼大腦的工作記憶是如何進行加工的？
為什麼有些東西看過會記得、有些會忘記？我們的大腦到底是如何把事情「記」下來的？要回答這個問題，就必須了解「工作記憶」的工作方式。
工作記憶要深度加工 (deep processing)，才能將資訊轉換成長期記憶，深度加工有 2 種運作方式：
1. 新訊息被有意義的加工後，就能記得更牢
2. 新訊息和舊知識有聯繫時，就能記得更牢
這兩句話有看沒有懂，我各舉一個例子。「新訊息被深入且有意義的加工後，就能記得更牢。」具體來説如作家 黃大米 說過：
乞丐不會嫉妒富翁，因為富翁超越他太多，
但乞丐會嫉妒別的乞丐多拿到一塊錢。
這句話在自己職場上打滾多年後，才能深有體會。我們不會去嫉妒比我們位階高太多的人，因為知道跟他的階級差的太遠，但我們很容易嫉妒坐旁邊的同事多拿 3000 的薪水，因為差不多的階級與能力他憑什麼拿得比我多。
「新訊息和舊知識有聯繫時，就能記得更牢」則讓我想到：
我在工作需要學習許多「產品數據指標」相關的知識，但沒接觸過數據分析相關的工作時，讀這些資料完全跟天書一樣，看了也沒感覺。直到開始分析自家產品數據時，才發現這些指標有多好用。
以上兩種方式，都可以讓我們把外界資訊處理成記憶存入腦內，進入長期記憶。這也解釋了為什麼我們有很多資訊根本記不得，因為它要馬對現在的我們沒啥用、要馬大腦中根本沒相關資訊可以處理，當然就記不住了。
5. 大腦的長期記憶又是怎麼回事？
大腦這個工廠非常大，除了有處理暫時性資訊的「工作記憶」，當然就有永久儲存資訊的「長期記憶」。
長期記憶跟工作記憶最大的不同，就是它的儲存容量超級超級大 (就目前科學理論來說接近無限)，再多的資訊都可以存到長期記憶中。但問題是：我們怎麼把資訊存到長期記憶中？
根據 McLeod, S. A 這位學者在2007 年發表的《Levels of processing. Retrieved》，建立長期記憶總共有 4 個階段 (Level)，請大家用「學習新英文單字」一起想會比較好理解。
Level 1. Know (知道)
在初期接觸的時候，僅僅知道這個資訊。例如剛學一個新的英文單字時，只能看大概的形狀與長度來辨別自己曾經學過這個字。
Level 2. Understand (了解)
用舊知識解釋新詞讓單字變得有意義，新單字開始和舊單字相連。此階段大腦仍然要大量使用工作記憶來處理新資訊，因此可能會遭遇認知負擔。例如新單字就算背過 1-2 次，下一次看到時還是要皺緊眉頭的才可能回想起來。
Level 3. Use (使用)
開始實踐新知識，藉由「動手做」來了解新知識可以用在哪裡、可以發揮多大實際功效，此時大腦的目標是建立一條神經路徑，讓外部刺激時就觸發這條路徑並使用該知識。例如開始把新單字用在造句與作文中，增加使用頻率。
當我們重複使用單字後，這條神經路徑會不斷被喚醒並維持連結狀態，大腦的工作記憶負擔開始下降，跟前階段相比我們不需要花太多力氣就能使用新單字。
Level 4. Master (精通)
新單字被多條路徑連結，可想成多個應用場景出現時都能自在地使用、甚至變成自動化執行。此時大腦可以釋放處理新單字的工作記憶，來處理其他資訊。
看得出來，新資訊要存到長期記憶中沒有想像地那麼簡單，真正能被儲存下來的資訊至少需要經過 Understand 和 Use 兩個階段。所以接下來我們要進一步深入看看，有哪些策略可以幫助我們通過這兩個關卡。
6. 所以不同階段的大腦要採用不同的學習策略
在繼續深入之前，我先停下來幫大家整理一下剛才看到的內容，大腦運作的機制可以分成兩大部分：工作記憶與長期記憶。
工作記憶處理資訊的容量有限 (7±2 個單位的資訊)，必須經過「深度加工」才能進入到長期記憶，深度加工包含 (1) 新訊息被有意義的加工後 (2) 新訊息和舊知識有聯繫時。
通過了工作記憶這關後，資訊還必須經過 4 個階段才能進入長期記憶被真正地記住，分別是：(1) Know (2) Understand (3) Use (4) Master。
OK，有了這些資訊後就可以繼續往前走了。
新資訊必須經過 2 大關卡才能Master (精通) – Understand 和 Use。不同階段的策略如下：
策略1. Know -> Understand
此階段最重要的事情是為新資訊「創造意義」，也就是用已經理解的舊概念去描述一個新概念，可以想成是去理解這項新知識的 How (如何用)跟 Why (為什麼學)，多去找概念的實際例子與不同來源的說明會很有幫助。
很重要的一點：創造意義必須依賴應用場景的脈絡 (Context)。
在創造意義的初期，我們要盡可能地將新概念嵌入到現有的知識網絡中 (就是前面說的用舊概念解釋新概念) ; 而在後期，我們應該著重在將新概念套用到實際的應用場景中 ，以擴展新概念的實戰機會。
策略2. Understand -> Use
此階段的關鍵做法有 3 個：主動提取、間隔重複、交替學習。
「主動提取」指的是主動從大腦中提取記憶，具體做法如回答考卷問題 (而不是單純複習答案)、寫作、教別人; 「間隔重複」是說新知識需要不斷複習、在快要忘記的時候立刻複習效果最好 ; 「交替學習」則是指同一門知識不要集中在特定時段猛學 (Cramming)，而是應該放在多個不同時段學效果會更好。
以上就是關於我們在學習時大腦內部發生的事情，多理解我們的大腦如何運作，就可以避免很多無效的學習方式。如果你對「學習」很有興趣， 也歡迎閱讀我的《這樣學更有效》系列有更多學習上的實戰方法。
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