一项新研究指出，当人们思考并试图解决物理问题时，会活化大脑与科学无关的区域，比如后扣带回皮质，这里通常与事件记忆和自我指涉思想有关。
这项研究结果也表明，大脑活动可透过不同形式的教学改变，教师的教学方法很大程度上影响了学生对事物的理解能力。
新研究由美国卓克索大学（Drexel University）艺术科学系副教授 Eric Brewe 领导，召集超过 50 名学生志愿参与一堂以“建模教学”（Modeling Instruction）方式进行的物理课程，教师以模型来解释科学原理，学生则根据真实模型再形成个人心智模型（mental model，注），透过内心的反复建构修正过程来探究现象。
在上课前后，志愿者先后接受力学观念评量“Force Concept Inventory”（简称 FCI），这是一项评估学生对牛顿力学基本概念的测验，评测同时，团队以功能性磁振造影（fMRI）扫描学生大脑，透过分析脑中血流量变化观察哪些大脑区域在上完课后变得活跃。
扫描结果显示，在上课之前，学生大脑中与注意力、工作记忆、问题解决等相关区域：外侧前额叶皮质（lateral prefrontal cortex）及顶叶皮质（parietal cortex）出现活动迹象，其中外侧前额叶皮质可以产生心理模拟（mental simulation），Eric Brewe 表示，这说明学习物理是富有想像力的过程。
但上完课后再次扫描，结果出现了非预料中的大脑活跃区域，也就是与事件记忆（episodic memory）、自我指涉（self-referential thought）有关的后扣带回皮质（posterior cingulate cortex），其中事件记忆（也称情节记忆、插曲式记忆、经历性记忆）是指人将某个时间（何时发生）、环境背景（地点、人物、情境）与当下感受等全部结合在一起，编码下来并储存成长期记忆。
Eric Brewe 认为，这些大脑活动的变化可能与学生进行物理推理后产生的更复杂行为变化相关，研究结论，如果能找到正确的建模教学形式，或许便能鼓励学生使用自己的心智模型来理解新概念。
注：根据国教院名词解释，心智模型（mental model）可以想成当专家和生手在解决问题时，会各自形成一套内在思考与运作方式，不同个体对现实世界中某事运作会建立不同内在认知历程。
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（首图来源：pixabay）
