认知科学如何帮助我更高效地学习和记忆？

你可算找对人了，我敢说我是在知乎上翻译过最多认知科学内容的答主。不过先让我引用一些通俗的解释，免得把你吓跑，然后再简要介绍一些认知科学中的学习方法和理论，并给每一项补充一篇阅读材料，以供深入研究。

通俗解释

以下内容摘自 @Thoughts Memo 汉化组的译文《技能提升指南》

上世纪学习科学最伟大的突破

上世纪学习科学最伟大的突破在于阐明了大脑学习的机制。学习的核心，在于工作记忆和长期记忆之间的相互作用。一旦理解了这一点，你就能——从基本原理出发——推导出有效的学习方法。

学习的目标是提升你长期记忆中概念和技能的数量、深度、提取便捷性以及知识迁移应用的能力。从生理层面来看，这相当于在神经元之间建立起策略性的连接，使得大脑能够更轻松、更快速、更准确、更可靠地激活更精密的神经元模式。这个过程被称为「巩固」（consolidation）。

但问题在于：信息在能被巩固进入长期记忆之前，必须先经过工作记忆的处理，而工作记忆的容量是极为有限的。大脑的工作记忆容量反映了它能在多大程度上将注意力（激活）集中在相关的神经模式上，并持续维持这些模式的同时激活。

大多数人的工作记忆只能同时容纳大约4个有内在联系的信息组块，且只能维持约 20 秒。这还是在不需要对这些信息进行任何心智加工的前提下——如果需要进行加工，那么由于要争夺有限的加工资源，能容纳的信息组块数量还会减少。

有限的容量使得工作记忆容量成了信息向长期记忆转移过程中的瓶颈。当一项学习任务的认知负荷超出了你的工作记忆容量时，你就会经历认知过载，无法完成任务。即便没有达到完全过载，过重的负荷也会降低你的表现、拖慢你的学习速度，并且这种困难并非我们所追求的合意困难。

然而，一旦你将某项任务练习到足够熟练的程度，工作记忆容量对任务表现的影响就会减弱，因为执行该任务所需的信息处理过程已经被转移到了长期记忆中，可以被工作记忆调取，而不会增加工作记忆本身的实际负担。

因此，对于每一个你想学习的概念或技能：

1. 它需要在相关的前置知识被掌握之后才引入（这样调用这些前置知识时就不会额外占用工作记忆资源）；
   
2. 它需要被分解成足够小的、易于处理的小单元，确保每个单元都不会让工作记忆过载；
   
3. 你需要针对每个单元进行足够的练习，直至掌握（所需的练习量可能因具体的学习任务而异）。
   

但是，即便你完美地做到了以上所有步骤，你仍然需要应对遗忘问题。长期记忆中的信息表征如果不被使用，会随着时间推移而逐渐衰退，变得更难提取，从而导致遗忘。

解决遗忘的方法是复习——而且不仅仅是被动地重新接收信息，而是要主动地、在没有外部提示的情况下，从长期记忆中提取信息。每一次你成功地主动提取出有些模糊的信息时，你实际上就在刷新和加深大脑中相应的神经表征。但如果你仅仅是通过感官被动地重新接收信息，而不是主动从长期记忆中提取，这种强化效果就不会发生。

「跟得上」不等于真学会

人们普遍认为「跟得上」就等同于学习——比如，如果你能跟上视频、书本、讲座等内容而不感到困惑，就说明你在学习。尽管这可能「感觉」像是在学习，但事实并非如此。这种感觉完全是虚假的。

轻松流畅地接收信息，并不能代表你真的学会了。学习是长期记忆发生的积极改变，除非你能持续地再现你所接收的信息，并运用它来解决问题，否则你就不算学会。仅仅「跟得上」，哪怕你完全理解了内容，也无法实现这一点。你在「跟得上」时感到的那种轻松流畅，源于相关的背景信息已经充斥在你的脑海中——你无需从长期记忆中提取它。

当你感觉自己在被动跟随时正在吸收信息，你感知到的信息只是暂存于你的工作记忆中，而非长期记忆。如果你想检验信息是否已进入长期记忆（即你是否真的记住了它），你就必须在它并非唾手可得时，主动尝试去提取它。你必须将自己置于信息不在工作记忆中的境地，迫使自己只能从长期记忆中将其调取出来。

如果你不练习从记忆中提取信息，信息会迅速且几乎完全地消散。你是否有过这样的经历：对某个地址、电话号码或路线方向等信息，尽管反复接触，却总是记不住，因为你习惯性地自动查阅参考资料，而不是尝试从记忆中提取？这种尴尬的情况在我身上发生过很多次。还有你读过的书、看过的电影——你唯一能清晰记得细节的，是那些你会周期性地回想并在脑海中重演情节的。如果你只是一味接收而不尝试再现，你几乎会忘得一干二净。我记不清有多少次，看一部电影直到 20 分钟后，才因为某个场景似曾相识而意识到自己以前看过。即便如此，对于电影剩下的部分，我也几乎什么都记不起来，只剩下一点模糊的熟悉感。

「提取」（Retrieval）是指将信息从长期记忆调入工作记忆的行为。在有挑战性但尚能应对的条件下（例如，当记忆变得模糊或启动效应（priming）较弱时）练习提取，才能提升你记忆和运用信息的能力。每一次你成功回忆起一段模糊的记忆，它在再次变得模糊之前，保持清晰的时间就会更长。每一次你在启动效应较弱的情况下成功回忆起一段记忆，未来它的回忆对启动效应的依赖性就会降低。

但如果你不练习提取，这一切都不会发生。信息会迅速消散。它只在你脑中短暂停留——刚好长到足以让你误以为它会一直伴随着你，而实际上它正悄然溜走。当然，如果你不去实际检验它是否还在，你根本不会注意到它已经消失了。

只接收信息而不练习再现，当信息暂存于工作记忆并被处理时，会产生一种虚假的流畅感。但由于缺乏提取练习来延长信息的存留时间，这些信息会很快消失。信息存在于工作记忆这一事实，可能会让你误以为它会长久驻留，但事实并非如此。

一旦信息消失，如果不从外部参考资料中重新加载，你能将其回忆起来的唯一途径就是从长期记忆中提取。但如果你不练习提取，你就无法成功提取。当你所做的仅仅是接收信息时，你就将自己置于这样一种境地：将信息重新加载到工作记忆的唯一方式，就是再次去接收它。这就是为什么学习的真正意义在于提升你在没有外部帮助的情况下，从长期记忆中回忆信息的能力。这种能力可以通过在难度逐渐递增的情境中反复进行提取练习来培养，就像力量训练一样。

此外，学习者在接收信息时，通常并不会处理（理解并吸收）所有的关键信息，但他们对此浑然不觉，直到他们尝试回答某个问题或解决某个需要从记忆中提取关键信息的难题时才意识到。在那一刻，他们才发现自己从一开始就从未真正处理过那部分信息，必须回过头去查找并进行恰当的处理。这一点同样适用于知识的迁移应用（generalization）：学习者通常不会完全将在特定情境下学到的知识迁移应用到新情境中，但他们对此也浑然不觉，直到尝试回答那些需要他们进行理解迁移的问题或解决相关难题时才意识到。

要避免这个问题并最大化你的学习效果，方法就是在接收了「最低有效剂量」的信息之后，立刻切换到主动解决问题的模式。我知道这可能让你感觉有些突兀，似乎拖慢了你的进度，但它实际上并没有减慢你的学习速度——它只是暴露了一个事实：你对学习进度的感知并不能准确反映真实的学习效果。说真的，它其实在加速你真实的学习进程，唯一被「减慢」的，只是你对学习进度的「感觉」而已。

这时，你可能会说：「可我已经学了很多，掌握得滚瓜烂熟了，结果一集中精力去解决某个问题，就全忘了。」但问题在于，如果在思考了其他事情或者将注意力聚焦于某个具体问题之后，你不能立刻（at the snap of a finger）从记忆中提取出那些信息，那就意味着你其实并没有真正掌握得滚瓜烂熟（down pat）。

遗忘的恶性循环

遗忘令人沮丧。在付出了努力学习之后，谁愿意浪费时间稍后又重新学习呢？为了减轻遗忘的影响，边看参考资料边解决问题似乎是个有用的办法。

但问题在于：当你不断地回头查阅参考资料时，信息并不会真正进入你的大脑（长期记忆）。信息只是暂存在短期记忆里，一旦你的注意力转移，它很快就会消散。参考资料变成了你的「拐杖」，离开它你就寸步难行。你可能觉得需要花更多时间复习参考资料，但实际上，你只需要采用正确的复习方式——从记忆中提取信息。

即使是那些对学习非常认真的学生，有时也会陷入这种遗忘的恶性循环。他们可能做了非常详尽的笔记，然后总是翻看笔记，而不是尝试从记忆中提取信息。

关键在于，如果你试图通过做可以随时查阅的详尽笔记来「留住」信息，这恰恰阻碍了你真正记住这些信息。这听起来可能违反直觉，但道理其实显而易见。是什么将信息转移到长期记忆中？是「从记忆中提取」这个动作。当你做了详尽的笔记并频繁查阅时，你恰恰没有在做什么？你没有在「从记忆中提取」。

提取，并非随便将信息加载到大脑中。提取是一个特定的动作：将信息从大脑的一个区域（长期记忆）「提取」到另一个区域（工作记忆）。这就像你的大脑在举起一个重物，将它从长期记忆的「地面」举到工作记忆的高度。记忆越模糊，这个「重物」就越沉——但正如举重一样，通过练习举起更重的重量，你的力量会增强，也就是说，你的大脑激活代表该信息的神经元模式的能力会变得更强。

如果你通过查阅参考资料，而不是从长期记忆中提取，来将信息加载到工作记忆，那么你并没有在强化记忆。这就好比你去健身房举重，却只是装装样子，让你的安全员（spotter）帮你举起重量。这样是练不出力量的。你最终会让自己陷入遗忘的恶性循环：

• 你不断回头看参考资料，因为你记不住。
  
• 你记不住，因为你没有将信息存入长期记忆。
  
• 你没有存入长期记忆，因为你没有练习从记忆中提取。
  
• 你没有练习提取，因为你总在回头看那该死的参考资料！
  

当你陷入这个遗忘的恶性循环时，你的整个学习过程会彻底瓦解。你学得更慢，忘得更快，并且错失建立知识连接、加深理解的机会。

打破这个遗忘恶性循环的唯一方法，就是进行提取练习。起初，这似乎是个悖论：「如果我都提取不出来，还怎么进行提取练习呢？」但这根本不是悖论。回到举重的例子——你只需要把参考资料当作安全员。你先拼尽全力尝试举起重量，如果实在举不起来，安全员才作为最后一道防线介入，只提供让你刚好能完成动作的最小帮助。保护者的目标是尽可能少地提供帮助，同时确保你能勉强完成一次成功的重复动作（rep）。

同理，每当你要查阅那些你见过、并希望牢记在大脑中的信息时——一定、一定、一定要先尽力从记忆中回忆。绝不能下意识地就去查阅。如果你尽了最大努力仍无法回忆起来，那么可以瞥一眼你的参考资料，但只能作为最后的手段。

只瞥一眼——看一点点，获取最细微的启动提示（priming），仅限于你正试图回忆的那一小块特定信息，其余的绝不看——然后立刻合上参考资料，再次尝试从记忆中提取信息，并在不再次查阅的情况下，依靠记忆继续前进，走得越远越好。绝不、绝不照抄参考资料。你的大脑在举重，参考资料是你的安全员——它只在你实在举不起来时作为最后手段帮你一把，并且援助必须控制在绝对必要的最低限度。

目标是逐步摆脱对参考材料的依赖，尽可能少地使用它，直到完全不再需要。如果你一直依赖参考材料这根「拐杖」，这个过程可能极具挑战性，但这是跳出恶性循环的唯一途径。

你知道什么有助于摆脱「拐杖」吗？让它不那么唾手可得。只要你在忘记信息时，有合理的途径可以查到它，那么就不值得为了图方便而优化查找途径。你恰恰希望查找的过程让你感到麻烦，这样你才有动力尽量避免去查。而且，如果你进行了恰当的提取练习，你根本不需要花费太多时间去查阅资料。

情境过载的恶性循环

最低效的学习方式之一，就是从一开始就直面最具挑战性的「真实」或现实世界的问题情境。这会造成一个恶性循环：

1. 你因额外的复杂性而在问题上苦苦挣扎；
   
2. 你花的时间过长，以至于面临着要转向新内容的压力；
   
3. 由于未能通过足够的重复练习掌握前置技能，你在新内容上更加吃力；
   
4. 然后这个循环从第（1）步开始往复。
   

效率高得多的做法是：将技能分解，置于最简单的情境中，进行一定量的重复练习，然后逐步增加情境的复杂度。当你恰当地搭建起这种（学习的）脚手架时，由于挑战与你的技能水平相匹配，你可以相当快速地完成每一次重复练习，最终反而能更快地攀登技能树，同时打下坚实的基础。

先修基础，免得翻车

在技能训练中，超出自身能力范围是个大问题，因为这会让你的学习进度陷入停滞。学习停滞，不是像火车晚点出发，而是像火车根本就没开动。火车甚至可能在倒退：如果你远远超出了自己的能力范围，在新技能面前只是手忙脚乱地瞎折腾，那么你很可能无法对先前学过的基础技能进行充分的隐性复习，结果就是遗忘它们。

让火车重新前进的唯一方法，是退回到适合自己能力的层级去练习。你需要让自己处于能够成功应对新挑战的状态。否则，局面会演变成恶性循环，不断恶化。你面对新技能时，准备一次比一次更不充分，也越来越力不从心。

当你跳过前置技能或者未能完全掌握它们时，你就无法自动化地、不假思索地运用这些技能。于是，在尝试运用依赖这些基础的新技能时，你会耗尽所有注意力和精力，仅仅是为了勉强执行这些基础技能。你或许能集中全部精力勉强应付单个基础技能，但无法同时并行处理多个基础技能，更不用说从宏观层面监控和驾驭整个复杂的操作了。

唯一的解决方案是，反复锤炼你的基础技能，直至它们变得坚如磐石、运用自如。这样，执行任何单个基础技能都不会占用你过多的注意力和精力，你就能在把握全局的同时，并行处理多个基础技能，并进行高层次的策略思考。

学习方法

间隔重复（分散练习）

复习应被分散或分布在多个时间段进行（而不是被一次性填鸭式地集中完成），这样记忆不仅能够得到恢复，而且能进一步被巩固并转存到长期记忆中，从而有效减缓记忆的衰退速度。一次重复指的是在恰当的时间点进行的一次成功的复习。

交错练习（多样化练习，混合练习）

当对单一技能的连续练习超出了「最小有效剂量」后，练习的有效性便会降低。因此，复习题应该被分散或交叉安排在多个复习任务中，每个复习任务都应广泛涵盖多种先前学过的不同主题。这种做法除了能提高学习效率外，还有助于学生将具体问题与合适的解题方法相匹配（即区分学习），并帮助他们识别那些能够区分需要不同解题技巧的各类问题的一般特征（即类别归纳学习）。

提取练习

为了在解决复习问题时最大限度地巩固并延长记忆，关键在于要尽量避免查阅参考资料，除非你完全卡壳，想不起如何继续。

主动学习

相较于被动接收教学内容，学生在主动参与学习活动时能取得更优的学习效果。真正的主动学习要求每个学习者都必须对每个知识点进行主动思考。

精熟学习

精熟学习要求学生在学习更高级的主题之前必须熟练掌握前置知识。精熟学习和Vygotsky的近侧发展区的理论紧密相关。近侧发展区指的是有些任务是学生在他人支持的情况下能完成，但靠自己完不成的。学生完成这种任务是学习效果最好。

刻意练习

刻意练习是主动学习最有效的形式。它由个性化的训练活动组成，这些活动经过专门选择，通过重复和逐步改进来提升学生在特定方面的表现。刻意练习与盲目重复截然相反，并且已被研究证明，它是造成个体表现差异（即便在天赋异禀的顶尖人士中也是如此）的最突出的潜在因素之一。

精细编码

「精细编码」描述了将知识与现有记忆或经历建立联系的过程。一般认为，建立这样的联系有助于回忆，特别是与十分独特或有情感连接的目标建立联系时。

认知理论

大脑的认知过程

认知过程涉及信息在大脑的感觉记忆、工作记忆和长期记忆库之间的流动。感觉记忆短暂存储原始信息，工作记忆对信息进行加工和整理，而长期记忆则通过在神经元之间建立策略性电路连接，将信息无限期地储存。学习本质上是增加学生长期记忆中概念和技能的数量、深度、可提取性和可迁移性。工作记忆容量的限制在信息向长期记忆转移的过程中形成了瓶颈，但我们可以运用认知学习策略来缓解这种瓶颈效应。

间隔效应

当复习被分散或分布在多个时间段进行（而非一次性填鸭式地集中完成）时，记忆不仅能够得到恢复，而且能进一步被巩固并转存到长期记忆中，从而有效减缓记忆的衰退速度。间隔效应的一个深远影响是：完成的复习次数越多（并且每次复习的间隔时间设置得当），记忆就能保持得越长久，下一次复习所需等待的时间也就可以相应延长。

测试效应

如果你努力回忆某个细节，那么这个行为本身会强化对细节的记忆。测试效应是广受承认的心理学现象，表明了单纯测试记忆的行为就会增强记忆（无论是否有反馈）。

认知负荷

有限的工作记忆容量是获取新知识的瓶颈。一旦学习任务对大脑的认知负荷超出学生的工作记忆容量，学生就会陷入认知过载，从而无法完成学习任务。

解题示例效应

专业知识在很大程度上是图式的获取，但新手在做题时，由于将大量认知资源消耗在「手段-目的分析」上，因而难以有效地获取图式。仔细研究解题示例所产生的学习效果，可能优于仅仅做题。

合意困难

培训中如果刻意引入困难，效果往往更加显著。这些包括改变学习条件，而不是保持它们的恒定和可预测；交错不同主题的教学，而不是按主题分组教学（称为分块）；在给定主题上分散学习，而不是集中学习；以及使用测试而不是演示作为学习活动。

生成效应

比起主动阅读或材料展示，人们能更好地记住自己生成的东西。有时会很容易把这种效应与测试效应混淆：在让学生从记忆中提取答案时（如在自由回忆测试中），回忆质量会有一部分取决于答案的生成过程。但 Karpicke 和 Zaromb（2010）的实验表明，这两种影响是不同的，而且在一定程度上可能是彼此独立的。通过尝试生成目标来学习的人，最终比通过尝试回忆来学习的人回忆质量更差。

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