圖注：功能性磁共振成像發現物理學習可以激活的腦區
一項由美國德雷塞爾大學大學藝術與科學學院的副教授Eric Brewe博士領導的研究表明，可以通過不同的教學方式改變大腦的活動。
超過50名志願者參加了一個物理課程的學習——“建模教學”。“構成學習的基礎的神經生物學過程是複雜的，並不總是直接地與我們所認為的學習聯繫在一起。”Brewe說。在上物理課之前，學生們被要求回答力學概念的同時接受功能性磁共振成像。當志願者完成物理課程學習後，他們再次被要求回答力學概念的同時接受功能性磁共振成像。
在掃描中，他們發現大腦中與注意力、工作記憶和問題解決有關的大腦前額葉皮層和頂葉皮層顯示活躍。“其中一個關鍵點是大腦的背側前額葉皮層是產生心理模型的腦區。”Brewe說，“這表明，學習物理是一個富有想象力的過程，並不像我們印象中那樣枯燥。”
在受試者完成他們的課程後，物理學習前後比較表明額葉的活動增加是預料之中的，因為它們與學習有關。但另一個區域也活躍起來了：後扣帶皮層，它與情景記憶和自我參照效應聯繫在一起。
圖注：受試者進行功能性磁共振成像
Brewe教授和該文的共同作者在這篇文章中寫道：“大腦活動的這些變化可能與學生如何通過物理問題而引起的更為複雜的行為改變有關。這可能包括策略的轉變或增加對物理知識和解決問題的資源的獲取。”
該研究的目的之一是進一步探索如何通過建模教學，鼓勵學生使用他們自己的心裡模型來理解新的概念。
Brewe和他的同事認為他們的研究有助於我們觀察“心理模型”發生時的大腦狀態。但是為什麼是物理？為什麼物理是研究心理模型的理想對象？Brewe說：“首先，物理學涉及人們直接經歷的事情，使正式的課堂學習和非正式的理解發生關聯，有時是一致的，有時是相對的。第二，物理學是以定律為基礎的，所以有絕對的規則支配身體的運作方式。”
在未來，Brewe說：“我想繼續研究物理學中的心理模型問題，看看在不同的物理學習水平和不同的人群中會發生什麼。這項研究開闢了許多新的研究領域，我對它的發展感到非常興奮。”
閱讀更多 科技工作者 的文章
