前言
我站在笔直的大学之路（University Avenue）上，热浪正在空中翻滚，刺眼的阳光使我难以睁开双眼。此刻，加利福尼亚州（以下简称“加州”）已经进入雨季，眼前的景色依然绿意盎然。然而不久后，旱季的临近将使所有的青草枯黄凋零，失去生机，仿佛是东非大草原的旱季景象。
旱季里，整个加州将连续6个月没有一滴雨水，极端的干旱席卷整片区域，土地枯黄成一片。这让我不得不相信环境科学家的预测，即使地球温度仅仅上升3摄氏度，加州也将变成一片无尽的沙漠。
沿着大学之路，两排高大的棕榈树整齐排列。它的一端通往硅谷的核心地带帕洛阿尔托（Palo Alto）小镇。曾经的斯坦福大学校办工厂，现在已经化身全球的科技创新基地，家喻户晓。这里聚集着全球收入最高的人群，无数亿万富豪藏身其中。
大学之路的另一端通往斯坦福大学花园，这里各种鲜花和绿植巧妙地布置出斯坦福校徽的“S”字形。再继续前行，出现在眼前的竟是著名的法国雕塑家奥古斯特·罗丹（Auguste Rodin）的著名雕塑作品——“思想者”。这尊雕塑仿佛意味着这所大学鼓励学生们要勤于思考。
在我就读斯坦福大学的2014年，这所学府的教职人员令人瞩目。斯坦福大学引以为傲的在职教授包括21位诺贝尔奖获得者、5位沃尔夫奖获得者、2位菲尔兹奖获得者，还有24位获得美国国家科学奖（National Medal of Science）、美国国家工程院奖（National Academy of Engineering Award）和美国国家人文奖（National Humanities Medal）的学者，以及5位普利策奖和27位麦克阿瑟奖获得者。在令人叹为观止的荣誉背后，斯坦福大学的教授队伍还拥有277名美国文理学院院士、154位美国科学院院士、104位美国工程院院士以及66位美国医学院院士。这些杰出学者为学校增添了无限的学术魅力。[1]
我没有任何心情欣赏雕塑，因为30分钟前商学院项目主任麦克的话已经击碎了我的五脏六腑：“你目前的成绩虽然没有任何不及格，但是平均分太低了，这样下去，你很可能拿不到学位证书。”
严格地说，麦克的话并不令我意外。商学院的毕业要求远远高于及格，我是清楚的。因为一次意外，经过9个小时的紧急手术，我的胳膊里被搭上了四块金属板和数十枚合金铆钉。手术后长达半年的时间里，我每周需要做两次康复治疗和一次心理辅导。有的时候身体奇痒难忍，有的时候胳膊就像被一个金属锤子不停地重力捶打，疼痛不堪。很多时间都好像有数万只蚂蚁无时无刻不在啃噬我胳膊里的骨髓。为了减轻痛苦，四种强力止痛药轮番上阵。更糟糕的是，事故后的应激障碍——失眠、焦虑和抑郁严重影响了我的学习成果，严重的时候还会出现幻觉。于是，我的成绩一落千丈。
虽然我拼尽全力，手术三天后就回到教室开始学习。但我的咬牙坚持，也仅仅让我能保持全部课程都勉强及格。及格并不符合斯坦福大学的毕业标准，这里每一个取得学位证书的人都必须让平均成绩达到优良。
在学位证书的获得受到严重威胁的时候，我开始深刻地反省自己错在何处，又该如何脱离困境。难道是因为自己还不够努力？答案是否定的。我意识到，埋头苦学并不是扭转形势的最佳方法，因为这里来自世界各地的精英学生都异常努力。我感到迷茫，不知道该怎么办才能挽回局面。
幸运的是，我当时很清楚一点：只有通过更科学的方式来学习，才能扭转败局。
于是，从那时起，我开始密切关注认知心理学和大脑科学对学习机制的各项研究。令人欣慰的是，随着大脑成像技术的发展，大脑科学、认知科学、心理学和教育神经学取得了令人瞩目的研究成果。这些研究使我们对大脑的运作机制以及大脑如何学习有了更深入的认识。
通过了解大脑的工作原理和学习机制，我掌握了更加高效的学习策略。我学会了合理规划学习时间，采用有科学证据支持的学习策略，以最佳的方式理解和吸收知识。此外，我也学会了注意力管理和压力调节，确保身心健康的同时保持学习的专注力。这些科学的学习方法和技巧对我的学习成果产生了积极的影响。
通过坚持不懈地应用科学的学习原理，我逐渐恢复了自信，并在学业上取得了突破。我体会到了知识的力量和科学方法的重要性。现在我已经非常确定，学习不仅需要努力，更要善于运用科学的方法和策略，以更高效的方式掌握知识并取得优异的成绩。
我从这些研究中不断受益，在最后两个学期里，我不仅学习更加省力，而且我的成绩也显著提高。最终，我按时从商学院院长手中接过了我的学位证书。
毕业典礼的前夕，我和商学院项目副主任特蕾莎女士在校园里并肩而行，她问我毕业后有什么计划，我斩钉截铁地说，我要把学习这件事写成一本书。因为那时候我已经深刻地意识到，学习不能用蛮力。我们从小接受的很多学习方法其实并不奏效，甚至经常与科学相悖。
从斯坦福大学毕业后，我在大学里担任客座教授，讲授创业、领导力和沟通的课程。这些授课经历给了我机会在课堂里实践大脑科学对学习的研究成果。令人惊讶的是，学生们在了解了教学方法背后的脑科学机制后，不仅非常欢迎这些新方法，而且学生们的学习效果也显著提升了。这让我异常兴奋，增强了我进一步利用大脑科学改善教学的信心和决心。
当然，事情远非完美。我深切感受到，学习相关科学的进展鲜为教育工作者、家长和学生所知。如果这些关于学习的研究成果能够让更广泛的人了解，一定会大幅提升这些人的学习成效。写一本书来介绍这些科学研究成果的想法，逐渐清晰地浮出了我思想的水面。
非常幸运，在有了这些想法后，机会很快就降临到我的头上。中国和加拿大的私募基金先后邀请我担任副总裁及合伙人，这给了我机会关注并深度参与多个教育项目，其中包括教育工具研发、理论实践以及中小学学生的素质教育。我奔走于美国、加拿大和中国之间，拜访脑科学专家、认知科学学者、教育神经学领袖、教育专家、校长、教师、培训机构的教育从业者，与他们深度交流。并且从2018年夏天开始，在郭素琴女士、范辰妃女士和程伊犁女士的协助下，我在多伦多、北京、太原和重庆走访学校，开办面向家长和学生的讲座，与家长和学生深入互动，与他们深度讨论如何利用大脑科学的研究成果解决人们在学习中的迷茫。
从科学研究结果看，我们的确知道了很多影响学习效果的因素；但不幸的是，科学研究同时发现，我们过去的学习方法存在很多谬误，甚至是违背科学规律的。这些方法大多来自直觉，并且从未被科学研究验证。然而，这些方法至今还在世界各地尤其是欠发达地区广泛使用。
中国北方一个省会城市的学校里，尚同学因为没有完成作业，在班级里被教师施加了侮辱性的暴力惩罚，成绩一落千丈，之后数年都要依靠心理医生介入。尚同学在转入这家学校前成绩名列前茅，这也是他能够被该校录取的原因。但经过这次事件，他不仅成绩一落千丈，而且几乎没有按时完成过任何科目的作业。然而令人惊讶的是，学校对该教师的暴力行为并未予以惩戒，该学生也并未因为此事转学。据家长的反馈，这所学校以严格著称，学生和家长对不恰当的管教方式早就习以为常。他们不知道的是，在超额的作业量和教师的多次冷嘲热讽后，学生已经丧失了学习的信心。要完成超量作业本来就是个巨大的心理挑战，此时再遭遇暴力对待，只会让事情变得更加糟糕。更何况，遭受暴力和成年后的犯罪概率上升密切相关，而且遭受暴力本身就会带来巨大的压力，阻碍认知发展。遭受暴力会大幅降低学生的学习动力，甚至会造成认知障碍。[2]
有一所中学隔壁紧邻幼儿园。幼儿园的广播从早上7:45到10:30从不停歇，中学自己的课间广播每隔45分钟就上阵一场，10点又开始课间操广播，长达20分钟。这些广播此起彼伏，整个上午从8点到11点，没有任何间断。学生和教师早就习以为常，直到我拿出科学研究案例——噪声越多，智商越低，成绩越差，校方才恍然大悟。
很多高中生都在抱怨，课间10分钟都不休息，都被老师拖堂占用，连上厕所的时间都没有。课间10分钟的设计本身是非常科学的，短暂的休息可以让紧张的大脑得以恢复，让下一堂课的学习更有效率。因为注意力资源是有限的，大脑就像人体的肌肉一样，长期紧张会导致僵硬和乏力。由于失去了适当的课间休息，大脑紧绷的神经完全得不到放松，学生在后面的课堂里的注意能力和认知能力都显著降低。
上面的所有经历，每时每刻都在督促我把大脑科学对学习的研究结果写出来。
最终促使我下决心动笔的还是一项严谨的科学研究。这项研究发现，学生们通过了解大脑的学习机制和神经可塑性，学习动力就会得到显著改善，成绩也会随之提高。[3]很多学生觉得自己“笨”，或者自己不适合学习某科目，甚至根本不适合学习，这些都是心理现象，并不是真实的能力缺陷。在了解了神经可塑性后，持宿命论观点的学生，其思维模式立即得到扭转，成绩也大幅改善。而且研究还发现，智商只要在正常范围内，就不会影响成绩和人生成就。[4]真正影响成绩的是其他因素。
以上所有，是我写作此书的源源动力。我将在本书中介绍认知科学的进展，尤其是最近20年的科学进展，它们足以环环相扣地解答我们对学习的困惑，以及从中寻找到更加高效的学习策略。
希望通过讲解真实的案例，介绍科学研究过的高效学习方法，以及论证影响学习成绩的关键因素，这本书能帮助学生、家长和教育工作者认识大脑，尤其是大脑中跟学习相关的结构和工作机制。这本书并不会罗列一些诸如如何安排时间、如何做课堂笔记、如何复习这样的学习方法，让阅读者照抄，也不会堆砌一批枯燥的研究成果，让普通读者摸不着头脑。我将结合自己的经历，以真实的故事和案例为基础，向读者逐步阐明大脑的学习机制，以及在此机制的基础上被科学验证过的最佳学习策略。
这本书旨在帮助大家理解学习的本质，在揭示大脑在学习过程中的奥秘的同时，提供已经被科学验证过的有效学习策略，从而让大家取得更卓越的学习成果。
我并不是什么医学专家，但为了写作这本书，我阅读了300多篇具有广泛影响力的学术论文以及上百本相关书籍。不过，这本书非常轻松易懂。里面绝对没有生僻的、只有医学院的学生才能看懂的话术，完全没有大脑科学知识的人一样能够愉快地阅读此书。无论你是学生、家长、教育工作者，还是对大脑科学和认知科学感兴趣的人，我相信这本书都会给你带来关于学习的启发。
我将通过五章内容，抽丝剥茧，逐步解开大脑的学习密码。
第1章：大脑究竟如何学习。
我们将首先探索大脑学习的基本原理。因为只有了解了大脑是如何学习的，我们才有可能从根源处寻找最有效的学习策略。我们将把大脑的演化历程作为开始，通过从演化的视角观察大脑，我们可以更容易地理解大脑的三层基本结构，并了解它们如何支持学习这项高级而复杂的技能。因为演化的过程就是大脑逐渐具备学习能力的过程，让我们更容易理解大脑在结构上如何支持学习这项复杂的能力。正是这种卓越的学习能力让我们人类从所有物种中脱颖而出，获得绝对的生存优势。我们还需要了解大脑的不同部分在学习中的功能，这将有助于我们理解学习的神经基础其实就是在神经元之间建立连接。因此，学习的本质在于改造大脑，学习的过程是通过改变神经回路和神经元之间的连接方式来塑造大脑。最后，我们将揭开大脑学习过程的神秘面纱，深入了解知识是如何进入大脑并储存下来的。这将帮助我们更好地理解学习的特点、挑战和自己的潜力。
第2章：揭秘记忆。
记忆是学习的核心，而深入理解记忆的机制对于提高学习效果至关重要。在理解了大脑支持学习的基本结构后，我们必须进入记忆的世界，探索记忆的存储、遗忘以及不同类型记忆的特点。了解记忆的机制对于优化学习和提高记忆力至关重要。本章首先讨论记忆的存储位置。我们将了解记忆并不是存储在单一的地方，而是涉及大脑中多个脑区和神经元之间复杂的网络。我们将探索这些网络是如何在大脑中形成，并在学习过程中创造和加强记忆的。遗忘是非常常见的现象，艾宾浩斯遗忘曲线就来自这方面的早期研究。然而遗忘曲线并不完美，事实上它存在许多局限性。我们将揭示遗忘曲线背后不为人所知的另一面，从而真正揭开记忆的秘密。此外，我们还将深入研究不同类型的记忆，包括感觉记忆、短时记忆和长时记忆。了解它们的特点和作用将有助于我们更好地理解在不同的学习场景中记忆的过程和存储方式。通过学习记忆的分类，我们就可以进一步探索为何工作记忆是影响学习的关键因素之一，以及情绪是如何影响记忆的。本章结束前，我们将探讨记忆力是否可以通过训练来增强，并分享一些有助于巩固记忆和阻止遗忘的有效策略。通过揭秘记忆，我们将更深入地了解记忆的本质，掌握优化学习和提高记忆力的技巧，从而取得更加卓越的学习成果。
第3章：大脑纠错。
除遗忘之外，错误是学习过程中的另一重大障碍，发现错误并纠正错误是学习的关键步骤。在这一章，我们将探索记忆偏差和扭曲的原因，从而理解我们为何总是在同一个地方犯错。首先，我们将了解大脑的记忆并非像摄像一样准确地存储和回放事实，而是受多种因素的影响，容易产生偏差甚至扭曲。通过研究记忆偏差的原因和影响，我们就有机会识别它们，从而让错误的记忆得到纠正。提取练习是发现错误和纠正错误的最佳策略。通过主动回忆和应用知识，而不仅仅是简单地阅读或复述，我们不仅可以更好地巩固记忆，弥补记忆的空缺，更可以有效发现和纠正我们的理解错误。此外，高质量的反馈也是纠正错误的关键法宝。我们将研究什么样的反馈才是有效的，以及如何提供和接受反馈，并将其用于改进我们的学习和表现。在这一章里，我们将学会识别和应对记忆偏差，了解记忆偏差的影响，并运用提取练习和高质量反馈来提升学习效果和纠正错误，在学习过程中不断提高自己的能力。
第4章：寻找动力的源泉。
毋庸置疑，动力是持续学习的关键。在这一章中，通过深入研究大脑的奖赏机制，我们将探讨期望值与成绩之间的关系，揭示智商与成绩之间关系的真相，并探讨思维模式对成绩的决定性作用。此外，我还将分享将被动学习转化为主动学习的方法，以及积极回答问题和主动掌握学习节奏的重要性。我们将从动力的底层开始，探索大脑的奖赏机制。我们将了解到奖赏机制如何激励我们的行为，如何与学习和成就相关联。我们将研究脑内化学物质的角色，以及如何利用奖励和激励来增强学习的动力。接着，我们将探讨期望值对学习动力的影响，以及如何设置合理的期望来推动自己取得更好的成绩。智商的高低对成绩有所影响是一个被广泛讨论的话题，但科学研究的结果是否真的符合这种观点呢？我们将讨论来自斯坦福大学的著名研究，揭示智商与学习的关系。在寻找学习的动力源泉方面，我们会探讨动力与成绩之间的关系以及这两者如何相互影响。
第5章：如何让努力变得卓有成效。
在本书的最后一章，我们将探讨一些被科学研究证实有效的学习策略。科学研究的结果常常与我们的直觉相反，学习领域的研究结果也不例外。我们所习惯的学习方法，比如集中学习、反复阅读、为了学习减少休息时间和运动时间等，都被研究证明是低效甚至是无效的。因此，我们将在本书结束前讨论那些经过科学验证的学习策略，以帮助我们克服学习中的障碍，让我们的努力变得卓有成效。在这一章，我们将首先探讨为什么要多问“为什么”，这种主动思考的方式不仅有助于加深学习者对目标知识的理解并培养批判性思维，还能给予教授者机会对知识进行解释，从而帮助学习者让新旧知识产生联系，极大提升学习效果。接下来，我们将探索为什么简单重复对学习无效，以及如何通过间隔时间学习和练习来提升学习效率。我们还将讨论分组练习和混合练习之间的差异，以及如何善用考试来加强学习效果。通过这一章的内容，我们将找到更有效的学习策略，充分利用时间和精力，取得更出色的学习成果。
这本书经历了多次修改，需要感谢的人很多。他们是我的老师、我的学生，还有出版社专业的编辑。没有他们无私的帮助和坦诚的反馈，这本书就无法最终呈现出来。
[1]吴军.大学之路：陪女儿在美国选大学：上[M].2版.北京：人民邮电出版社，2018.
[2]DODGE K A, BATES J E, PETTIT G S.Mechanisms in the cycle of violence[J].Science，1990，250（4988）：1678-1683.
[3]BLACKWELL L, TRZESNIEWSKI K, DWECK C.Implicit theories of intelligence predict achievement across an adolescent transition：a longitudinal study and an intervention[J].Child development，2007，78（1）：246-263.
[4]GLADWELL M.Outliers：The story of success[M].New York：Little, Brown and Company，2008.