大腦喜歡這樣學·強效教學版：清晰的步驟、詳細的圖解，與活潑的實作案例，幫助老師輕鬆備課，讓學生達到最佳學習效果

線上、實體教學並重時代 搭配大腦學習模式的最新教學法 　　新世代教學工作者必備的授課方法全攻略 　　你不必是科技專家，也不必花費大量金錢，只要搭配簡單的工具， 　　就能運用本書的觀念，將教學方法從優秀轉變為卓越。 　　無論是線上課程，或在傳統的教室裡，都能運作良好。 　　學生是否花太多時間學習，成效卻令人失望？他們是否因為感到無聊且容易分心而拖延學習？神經科學家與認知科學家對於大腦和學習方式的了解已有長足的進展，《大腦喜歡這樣學．強效教學版》將新知融入教學活動中： 　　◎如何運用神經元連結的原理，讓學習成果在腦中存成長期記憶。 　　◎「主動學習」建立長期記憶的神經連結，幫助學生產生較高層次的理解。 　　◎工作記憶、海馬迴和新皮質如何構成陳述性學習系統? 　　◎課堂上短暫休息與夜間睡覺時，大腦如何進行記憶固化？ 　　◎兼顧「賽車式」、「徒步式」學生學習速度的教學法。 　　◎製作短片協助剛接觸線上課程的學生在腦中形成認知地圖。 　　◎如何準備燈光與麥克風以營造良好的線上教學環境。 　　◎如何運用線上討論區等互動工具，鞏固學生剛學習的內容與專注力。 　　◎如何設計配合大腦學習模式的同步與非同步教學的線上教材？ 　　◎課綱→目標→焦點問題→評量，精準的規劃讓學生達到最佳的學習效果。 　　在學生程度多樣化的課堂上把他們都教好，在線上授課時讓學生維持學習動機，持續投入，新世代教學工作者面臨許多新挑戰。無論讀者是經驗豐富、充滿熱忱的幼兒園、中小學或高等教育教師，或是想為兒女的教育提供支援的父母，都能在本書得到啟發。 　　審定、專文導讀 　　國立陽明交通大學教育研究所助理教授 陳鏗任

　　基隆市立暖暖高中圖書館主任／臺科大創遊微翻轉教師團隊總召集人 王嘉萍 　　作家／新北市立丹鳳高中圖書館主任 宋怡慧 　　國立臺北大學師培中心副教授／SOIL土壤教學心法共同創始人 李俊儀 　　國小教師／閱讀推廣人 林怡辰 　　基隆市立建德國民中學校長 徐仁斌 　　泛科學共同創辦人及知識長 鄭國威 　　臺師大電機系副教授／數感實驗室共同創辦人 賴以威 　　臺中市國中國文輔導員／臺中市長億高中教師 簡鈺珣 　　（依姓氏筆畫排序） 推薦記錄 　　迪瑟波博士（Kristen DiCerbo），可汗學院（Khan Academy）學習長 　　學習就是造成大腦的變化。《大腦喜歡這樣學．強效教學版》描述那樣的過程如何發生、為何很難發生，以及如何在課堂上促成更多的學習。資深教師會在書中找到很多說明，能夠解釋他們的一些教學技巧為何有效，也能在書中找到一些方法改善那些技巧。新手教師以及在家協助學生的父母則能在書中找到無數的實用建議，協助學生成功學習。 　　阿嘉沃博士（Pooja K. Agarwal），合著有《有效教學》（Powerful Teaching） 　　本書的作者群在教學、心理學和神經科學之間建立起絕佳的橋梁。我自己身為認知科學家和教師，認為這本書充滿了我自己領域的精采研究，同時也有實用的策略，我可以在自己的課堂上付諸實行。如果你正在尋找具有研究基礎的教學策略，同時背後有支持的證據，那麼這是一本必讀之書。 　　塞伊德博士（Jacqueline El-Sayed），美國教育工程學會學術長 　　這本書裡的工具擁有神經科學基礎，能讓教師成為很用心的關鍵人物，他們的教學實踐方法能提升學生的成就感。教學者必讀，從幼兒園、小學、中學到高等教育都適用。 　　魏斯勒（Natalie Wexler），著有《知識缺口》（The Knowledge Gap） 　　這是一本易讀又迷人的書，讓教師容易教學，也讓學生容易學習。這些作者提供的訊息，是所有未來的教師都應該在訓練期間獲得的資訊，但他們很少接收到。 　　馬沙諾博士（Robert Marzano），「馬沙諾學習資源」共同創辦人， 　　這是我第一次讀到具有神經科學基礎的書，讓我更深入理解學習過程的大腦運作方式，以及教學時應該要用到的特定策略。我大力推薦。 　　湯林森教育學博士（Carol Ann Tomlinson），著有《如何在學業表現多樣化的班級進行差異化教學》（How to Differentiate Instruction in Academically Diverse Classrooms） 　　這是一本極度實用、使用方便的書，作者群為它賦予了幾大特色：帶領大家深入了解教師與課堂，以神經科學的研究成果來解釋成功的教學與學習有何意涵，並用容易親近的方式寫出複雜的概念。 　　博加特（Julie Bogart），著有《給孩子火種，他們就會燃燒全宇宙》 　　這是一本見解深刻的書，我等不及把它交到教師、自學者和父母的手中。這本實用的書探討大腦的功能和各種學習習慣，對每一種學生都很尊重並提出協助。大力推薦！ 　　楊（Scott H. Young），著有《超速學習》（Ultralearning） 　　非常棒的資源。作者群把複雜的大腦研究轉譯成實用的見解，每個人都可以立即應用。對於教師和學生同樣是一本必讀的書。 　　斯托加茨（Steven Strogatz），康乃爾大學應用數學系講座教授 　　由神經科學提供資訊，醞釀著幽默感，行文帶有活力和智慧，《大腦喜歡這樣教》是很吸引人的新書，探討教學法的陳年問題。我等不及把書裡的深刻見解應用到我自己的教學現場，以及我自己的學習過程。 　　朗恩博士（James M. Lang），著有《微型教學》（Small Teaching） 　　無論教師有多久的教學經驗，讀這本書的每一位教師都會更加了解大腦和各種實用的策略，可以增強學生的學習、實行和樂趣。 　　布薩奇醫學博士（György Buzsáki），著有《大腦完全解析》（The Brain from Inside Out） 　　這本書把認知科學的大量知識轉換成行動，讓教師更了解學習的科學背景，並提供實用的策略，協助學生學習。 　　拜力克博士（Mayim Bialik），著有《女孩站起來》（Girling Up）和《男孩站起來》（Boying Up） 　　大腦就是要用來學習和適應，若要幫助學生學習到最多東西，大腦是最可靠的工具。學習應該是有趣的事；若能知道大腦所預設的學習方法，按照那樣學習一定能獲得莫大的樂趣。真是一本讀來愉快又出色的書。

導讀 教學，既是藝術也是科學 陳鏗任 前言 給我們教師讀者的備忘錄 第一章 建構記憶 透過「提取練習」、「快速回想」，鞏固學習成果，建立長期記憶，解決考前焦慮症 第二章 融合式教學 學生的工作記憶容量各不相同，兼顧「賽車式」、「徒步式」學生學習速度的教學法 第三章 主動學習 鞏固長期記憶的神經連結，幫助學生對教材產生較高層次的理解 第四章 改善拖延症 番茄鐘工作法幫助學生進入專注模式，有助深層學習，不再逃避困難的課業 第五章 大腦演化與教學的關係 大腦可以接受訓練，改變用途，「直接教學法」幫助神經元產生新迴路，學習新素材. 第六章 主動學習 為什麼透過程序性系統學來的知識，運用起來比陳述性系統更加快速且自動？. 第七章 為你的班級建立習慣 如何用程序性記憶與適度獎勵，營造運作順暢的教室秩序 第八章 把學生連結起來 運用「合作學習」來幫助學生建立社交技能，並緩解學習壓力 第九章 線上教學 如何發揮老師的天賦與特質，設計配合大腦學習模式的線上教材 第十章 教案的力量 課綱→目標→焦點問題→評量，精準的規劃讓學生達到最佳的學習效果.. 後記 學起來！連起來！ 附錄A小組合作的自治技巧 附錄B資深教師的檢核表 致謝 參考文獻 全書註釋

導讀 教學，既是藝術也是科學 陳鏗任（國立陽明交通大學教育研究所助理教授）　 　　“Those who can, do; those who can’t, teach.” 　　這是上個世紀初名劇作家蕭伯納（George Bernard Shaw）在一齣話劇裡的台詞。或許撰者無心，但百年來不知讓多少教育工作者見之莫不七竅生煙。無論是在哪裡、哪一科、哪一個階段任教，這句地圖砲橫掃千軍，從大學教授到幼兒園的教保員，凡是學校裡頭的為師者皆遭到掃射倒地，無一倖免。後人還如法炮製追加第三句： “Those who cannot teach, teach others how to teach”，更讓大學裡頭才剛剛中槍喊痛的師培教授，多補一刀放血放到乾，真是慘烈！我們都知道這句話存在邏輯上「非黑即白」的謬誤：學界也好、創作界也好，或是其他專業領域的佼佼者：諾曼．喬姆斯基（Noam Chomsky）、瑪麗．居禮（Marie Curie）、愛因斯坦（Albert Einstein）、理查．費曼（Richard Feynman）、J.K. 羅琳（J. K. Rowling）、托爾金（J. R. R. Tolkien），還有更多傑出專業人士，通常也是該領域裡優秀的教師。更何況，想要教得專業，不管是學科教師、帶領工廠實習的師傅、實驗室的助教、到輔導室的專輔老師，相關知能不但必不可少，還要時時精進自我。當老師的我們樂意且能夠自我更新，是帶領孩子們探索新世界的基本條件。但是，戲謔的一句話背後的否定，讓你我心內鬱卒，有氣難平。 　　為什麼百年來老師們承受著這麼大的不白之冤？ 　　一方面，是因為教學是複雜的任務，卻與其他的專業工作不同：即便能夠抽繹條理，歸納原理原則，卻很難把教學任務化約為每位教師皆齊一動作的標準作業流程。這也是為何教學被稱之既是藝術又是科學的原因。另一方面，部分也是因為教學的科學研究很不容易。試想，要能夠如實又精密地追蹤一間教室中三十幾顆頭蓋骨下的千變萬化，那該有多困難？就算真的可行，我們也可能會因為即時追蹤得越多，導致教學過程中干擾也越來越多，這間教室就算產製了精密到毫秒的學習大數據，卻再也不像是真實世界的教室。於是，長久以來，教學成為部分科學研究、部分經驗法則、部分大師開示、部分文化傳承之下的混搭。不能說這些累積出來的知識都是錯的。但不可否認地，確實有一些我們信以為真的教學理論，在教師的職前課程中代代相傳；未料有的經驗法則可能難以通過嚴格的科學檢驗。例如，不少師培書籍會提到的學習風格（learning style，或譯學習式態），曾經風靡一時，但存在著很大的問題。且讓我賣個關子，本書的三位作者會提到您可以如何更為健康地看待這個幾乎每位教師都聽過的教學觀念。 　　聰慧如您，可能看到我的解釋後，跳出兩個大哉問。第一個是：教師要如何確保自己所相信並實踐的教學活動，不但有效，且來自於可信的研究證據？第二個是：言下之意是不是說，近年來學習的研究有很多進展？ 　　第二個答案相對好說：是的。21世紀開始，兩輛學習研究的高速列車改變了學習的地景，讓我們對人怎麼學有了更多的認識。一輛是巨觀的，將大數據分析方法用在數位學習環境上，能做出精準預測的學習分析（learning analytics）；另一輛則是微觀的，由認知神經科學（cognitive neuroscience）解析腦生理訊號，逐個揭開教育心理學當中似乎已經被說清楚，但又隔了一層面紗的學習理論。歐克莉老師在《大腦喜歡這樣學》、《學習如何學習》兩本書中，和線上課程「學習之道」所提出的自學方法，皆有腦科學和學習科學的支持。多年來這兩本書的讀者和線上課程的學生，只要願意從中身體力行一、兩個策略，多感受用，也看見學習能改變人生的重要價值。同時，學、教二者是硬幣的兩面，無法割離。學習研究的進展，同樣為教學研究的進展。書中正解釋了鷹架隱喻（scaffolding）、差異化教學（differentiated instruction）這些不算非常當紅，但歷久彌新的教學原理，也能夠在大腦如何學習當中，找到支持為什麼我們確實該這麼教的依據。這些新的發現，不但對自己的學習有益，也對從事學習指導的教師們有所啟發。 　　第一個問題的答案，不如說歐克莉老師埋梗已久。我們在規劃搭配與書籍《學習如何學習》同名的各國語言青少年版線上課程時，就已經想到畢竟青少年與成人不同，需要在線上課程裡針對每個單元蒐集並補充一對一的親子練習活動、以及一對多的師生練習活動，做為成人對孩子學習指導的參考。早期的她，深信直接將好的學習策略交付給學習者，這個直接培力的旨趣，將能夠挽救教育資源總是不均的困境（每個人的信念，與自己的成長歷程息息相關）。不過，在遊歷世界各國觀摩不同的教學方法之後，她更多地發現教師的無窮潛力；能夠和現場教師，以及師培教授們合作，我們能在學習之道上發揮更大的力量。也因此，歐克莉繼續邀集羅戈沃斯基與索諾斯基兩位教授，又用了兩年，合力在本書回答了大腦以哪些不可思議的方式回應各種教學方法。有些教學方法，例如交替學習（interleaving），似乎違反常識，還帶給學生更多痛苦，但證據告訴我們，採用交替學習的作業設計，往往能幫助學生學得更好！ 　　除了現在與未來的教師之外，我相信大學裡的師培教授（teacher educators）也有機會在本書中獲益良多。師資培育的教學和一般學科領域的大學教學，或與一般的中小學教學不盡相同。這是因為後兩者的教學皆屬第一手的現場教學（first-order teaching），而師資培育的教學活動卻必須額外且同時帶有後設教學（second-order teaching）的性質——我們課堂上的每分每秒都成為師資生的教學示範，還要在教學的恰當段落按暫停，向師資生說明我們之所以帶領該活動的設計緣由，不但要讓學生「知其然」，也要讓學生在後設之知的層次上「知其所以然」。我們向師資生示範的有效教學，與科學證據所支持的教學方法相符，是確保未來老師樂意根據研究證據自我更新成長的關鍵。 　　我感佩三位作者跨領域合作，攜手為全球的教師們完成本書。二十一世紀的教學，不論是對於接受長期研究訓練，剛脫下實驗室白袍，走入大學任教的新科博士，或是在COVID-19疫情下必須從實體教室與虛擬世界之間來來去去的資深中小學教師，都帶來明顯的挑戰。這一本書並不是回答：什麼教學法最流行？當代的熱門教學趨勢？還是又要開山立派，自創出一套教學法（看哪！這樣的煙火是不是到處都在放？放得老師們眼花撩亂，放得讓一些老師不禁認為乾脆以不變應萬變？）。他們循其根本，從「大腦怎麼學習」來一一檢驗「哪些教學原則，能夠符合或強化大腦機制下的學習」。這是一個不追求花俏的質樸議題所獲致的結果，能夠跨越國別、文化、甚至年紀，而在眾聲喧嘩的時代中，具有相當的普遍性。如果我們相信孩子的社經背景決定了他們的教育成就，而我們想要伸出手，陪伴著他們一起擺脫輪迴，那身為老師的我們更應該知道，有哪些學習工具，是這些資源匱乏的孩子擁有的基本認知能力當中，也能夠慢慢運用熟習，且有機會因為我們的教學，支持孩子發展為可以自己帶著走的學習策略。 　　歐克莉老師向我們闡述了教學的科學，至於教學的藝術每位教師各有巧妙不同，歐克莉老師就留給信手拈來的各位老師了！與歐克莉老師之前的書籍相同，與本書同名的線上課程英文版已經在Coursera問世，中文版正在陽明交大如火如荼的籌備，也預計在2022年上線。我們歡迎您和我們一同線上歡聚，分享您在書中和在教室中的精采心得！ 前言 給我們教師讀者的備忘錄 　　我們把《大腦喜歡這樣學．強效教學版》書中的教學法，稱為「不依循常識的教學法」（Uncommon Sense Teaching）。這個名稱聽起來可能很狂妄。畢竟呢，如果你已經任教一段時間，那麼對你來說，討論教學法的大多數見解，似乎都是簡單的常識。 　　先介紹芭芭拉．歐克莉（Barbara Oakley）和泰倫斯．索諾斯基（Terrence Sejnowski）。他們開設的大規模開放式線上課程（massive open online course, MOOC），名稱是「學習之道」（Learning How to Learn），提出以大腦為基礎的教學和學習方法，已經爆紅成為全世界極受歡迎的大規模開放式線上課程，修課人數多達數百萬人。課程這麼受歡迎，表示大家很重視這種嶄新、實際又有用的見解。這個課程結合了泰倫斯的專業知識，他是美國沙克研究院（Salk Institute）的計算神經科學家和神經網絡研究先鋒；加上芭芭拉在各方面的專業知識，她是工程學教授、語言學家，以及前往世界各地講解大腦如何學習的冒險旅人。課程中有很多資訊非常新穎，還沒有納入學校的教學法。不過這個課程真的很實用，幫助大家學習得更有效率，同時也顛覆了教學法的一些常識和直覺。 　　且讓我們退一步思考。長久以來，我們一直把教學稱為一門藝術，不過教學的藝術至今依然很難捉摸。新手教師從事這份職業，每個人都想成為傑出教師，然而一旦發現教室裡充滿各種不同的學生，而且大家對學生的學習成就抱持極大的期待，於是新手教師很快就從摩拳擦掌的達文西變成餓肚子的藝術家。大多數的教師很想盡力成為最好的教師，但自然而然採取過去所學的教學方法。可惜的是，他們所學的那些方法，也就是教導他們的教師在過去所學的方法，其實不見得適用於當今學生的需求。 　　再介紹第三位作者貝絲．羅戈沃斯基（Beth Rogowsky）。1990年代，貝絲剛展開教學生涯，當時她很渴望改變這個世界，一個學生都不能少。她教的是中學生，有十四年的經驗，城市和鄉下的教室都待過，她在那段期間成為令人尊敬的教師。但貝絲漸漸領悟到，雖然她的學生很有創造力，學得也很開心，這是值得讚賞的目標，但學生經常無法達到她所期望的學習水準。 　　於是貝絲更進一步。她的博士論文探討的是以電腦輔助的認知和語言訓練，這帶領她認識許多重要的神經科學家。後來，她在美國羅格斯大學（Rutgers University）的「分子與行為神經科學中心」完成三年的博士後研究，與一群優秀的神經科學家共事。如今，貝絲是美國賓州布魯斯堡大學（BloomsburgUniversity）的教育學教授，有一部分的研究是經常觀察幼兒園、小學、中學到高中的K-12課堂運作。顯而易見的是，貝絲經常觀察到缺乏效率的教學法，而她十幾年前就用過同樣的方法，但其實相關研究已教我們一些更好的新方法。 　　貝絲的經驗，讓她深入了解兩個非常不一樣的世界：日常教學和神經科學研究。她與兩位共同作者芭芭拉和泰瑞斯越來越相信，教師可以運用神經科學所提供的實用見解，讓學生的學習能力產生戲劇化的改變。 　　舉例來說，每個學生的工作記憶（working memory）各不相同，於是需要不同的教學技巧。在學生面前小心保持教學生活的平衡時，神經科學讓我們深入了解要怎麼安排那些不同之處。說到底，學生之所以放棄學習，並不是因為缺乏成長型思維，也不是沒有人教他們運用自己偏好的學習方式，而是因為他們自認有些主題很難學習，但實在不了解該怎麼進行。此外，教師經常不知道有一些基礎的研究見解，例如提取練習（retrieval practice），或者同時運用陳述性和程序性路徑的教學方法有何價值。透過這些領域的突破性研究，我們可以幫助學生讓各種觀念以更快的方式進入長期記憶（long-term memory），於是他們可以用更有創意的方式進行思考與工作。與其他學科比起來，神經科學非常重要，能讓我們以更直接又深入的方式，好好理解學習和教育的基礎。 　　這本書並不是要大幅檢討你的教學方式。你固然會看到一些新的教學策略，能夠改善你使用的一些方法；不過你也會看到一些禁得起長時間考驗的技巧。你漸漸學到這些策略為何這麼有效，於是也會開始了解，如何採取一些微小但有效的變化，讓你的教學方法的所有層面都有改進。 　　我們努力把這本書寫成不只針對K-12教師，也針對各式各樣的教師，包括大學教授，以及父母和保母。我們把專有名詞減到最少，如果真的用到，也會詳細解說名詞的定義；對於剛進入這項專業領域的新手來說，這一點特別有用。如果你是經驗豐富的教師，甚至可以重新檢視一些多年來視為理所當然的定義。我們也納入各式各樣的實用練習和教學訣竅，廣泛適用於各個年級的學生。 　　我們三個人一起寫這本書。我們在書裡著重的教學技巧在很多方面都有效，集合了多方面的科學證據，包括認知科學和腦科學，加上我們自己的課堂經驗。 　　身為教師，你所從事的工作非常重要，不只為了學生，也為了整個社會。說到底，教學是對「學習」具備了專業知識，總之就是可以幫助別人學習得更多。那麼，透過《大腦喜歡這樣學．強效教學版》加入我們的行列，一起分享我們對學習的知識！

第二章 融合式教學 作者芭芭拉教過大學部和研究所的電磁學。這門學科很困難，用到高等微積分，以數量來表示磁場和電場的雙人舞。一個又一個學期，她眼看著學生苦苦掙扎。 但幾乎不變的是，每學期都會有一、兩位「明星學生」覺得電磁學清楚明瞭，甚至覺得很簡單。碰到某個複雜的問題，芭芭拉都還沒有清楚說明，就會有那樣的學生，說是法里德好了，只見他咻地舉手，說出答案。法里德快速專心思索，提供答案，接著還進一步提出更深入的問題。班上的其他學生會偷偷互看一眼，神情尷尬。只有少數人能像那樣快速思考、回答問題。 很顯然的，法里德或德希蕾或馬克，就是那個學期腦筋動得快的幾位學生，他們的大腦像賽車一樣。他們可以快速抵達終點線，也就是得到答案。班上其他學生的大腦則比較像是徒步的人，他們可以到達終點線，但是速度慢很多。 大部分學生碰到某些主題時，大腦像是賽車，但遇到其他主題卻變成徒步。或者學習的中途時快時慢。無論你教的是大學部學生或幼兒園學生，每一間教室都有各種不同類型的學生，讓二十一世紀的教學現場充滿挑戰。教學時為了把所有學生融合在一起，現今的教師必須想出最好的方法進行差異化教學（differentiated instruction），協助班上所有的學生。 不過這會面臨一項挑戰，有些學生的大腦確實跑得像賽車一樣快：他們可以思考得非常快，因此在課堂上，他們經常最先舉手。不過我們也知道，「速度」不見得一定是優勢。不妨這樣想。賽車手很快就衝過終點線，但過程中的一切都很模糊。另一方面，徒步的速度慢得多，但徒步的人可以伸手摸摸樹上的葉子，聞聞空氣中的松木香氣，看看兔子的細小足跡，聽聽鳥鳴啁啾。這與賽車手是完全不同的體驗，而且從某些方面來看，這種體驗更加豐富與深入。舉例來說，諾貝爾經濟學獎得主海耶克（Friedrich Hayek），他觀察到自己與一些學習速度飛快的同行不太一樣；他的創新與突破，來自於經歷過緩慢而混亂的奮鬥，才能掌握研究素材。談到一些公認的觀念時，他不得不找到自己的方法去表達那些觀念，於是能看出別人遺漏的缺失和無法解釋的猜測。接下來的幾個章節，我們會看到兩種不同學習方式的神經傳遞路徑，分別是陳述性（declarative）和程序性（procedural）路徑，可能與賽車式和徒步式兩種學習方法有關。 為了更加理解學習較慢有什麼樣的優勢，我們來看一位名叫卡哈（Santiago Ramón yCajal）的西班牙人。卡哈是典型的徒步式學生，學習起來既困難又緩慢。他的工作記憶很差，因此很難把新的資訊放入長期記憶。他也有行為方面的問題，動作誇張又怪異，導致好幾所學校請他退學。卡哈很想成為藝術家，但父親希望他成為醫師。（當時是1860年代。但有些事至今從未改變。）到最後，父親不再管他的事了。 但沒想到的是，卡哈終究繼續攻讀他的醫學博士學位。不只如此，他變得非常重視自己在神經解剖學方面的突破性研究成果，最後還獲頒諾貝爾獎。不僅如此，如今我們公認卡哈是現代神經科學之父。