人脑思维活动的脑机制
脑科学的研究为我们揭示思维的本质和大脑的运行规律提供了全新的视角。我们选择几个和思维教育密切相关的研究发现进行一个概述。
大脑信息表征的层级性是思维从具体到抽象的神经基础。人脑中知识存储的主要区域在感知运动皮层、颞叶皮层和顶下小叶。这些区域从初级皮层到高级皮层，所加工的信息越来越复杂和抽象。例如，初级视觉皮层（V1）处理简单线条朝向等信息，到了更高级的视觉皮层（V2）处理线条组合成的形状，到枕叶前部和颞叶下部的脑区处理整个物体（比如视觉呈现的汉字和动物图片等），然后到颞顶联合皮层同时负责视觉（汉字书写）和听觉（汉字发音）等多感觉通道的信息，到了颞极负责抽象的语义。在这个层次的最顶层，海马则负责把全脑各个模态，各个脑区的抽象信息进行整合和关联，帮助我们建立知识之间非常丰富的联系。大脑这种层级性的信息存储模式，是实现我们进行具体到抽象的思维活动的神经基础。
有效的学习活动能够促进知识网络的形成。大脑这种层次性的存储模式，也意味着知识的存储是分布式的，不同的区域负责不同的信息，不同层级的脑区也负责不同抽象层度的信息。为了实现从具体到抽象的深刻性，实现举一反三的灵活性，需要我们形成横向和纵向紧密联系的知识网络。所以，培养思维能力，需要有效促进知识网络形成的方法。
心理学和脑科学的研究发现，一些有效的学习方式，包括分散学习的方式和以测代练的学习方式，不仅能够促进知识的长期保存，还能够促进知识的灵活应用。比如：与重复阅读文章相比，在阅读后回答问题能更好地记忆文章中的内容，同时在间隔一段时间后回答延伸性问题时表现更好。另外，大量的研究表明，睡眠不仅仅是大脑精力的恢复，也是形成知识网络的重要过程。在睡眠过程中，新学的知识和头脑中已有的知识都会被重新激活，并进行重新组织，从而形成一个有机的知识网络，这在心理学中被称为图式。图式实际是一个结构化的知识，是我们实现新信息的快速学习和灵活应用的基础。最后，体育锻炼不仅能促进新陈代谢，为大脑组织提供充足的氧气和营养，还能促进记忆的巩固和知识体系的建立。
前额叶是提高思维品质的核心中枢。前额叶不仅是人类与猿猴大脑的最大差异所在，还是个体最后达到成熟的大脑区域之一。脑科学家们认为前额叶就像计算机中的CPU一样，负责起大脑的高级认知能力，如短暂存储信息、选择性注意、对比分析、整合和概括化信息等，这些能力在思维灵活性、深刻性、敏捷性、批判性和创造性中都具有非常关键的作用。以类比推理为例，它是教育者在教学中经常运用的一种方法，让学生根据已经掌握的知识去学习新的知识，或者解决新的问题，例如在学习电子和原子核关系时，可以用环绕太阳旋转的地球来比喻环绕原子核旋转的电子。准确使用和理解类比体现了思维的灵活性和深刻性。脑科学家们发现，左侧前额叶皮层是负责关系表征和类比推理的关键脑区，其各个子区参与类比推理的不同过程中，如抑制无关信息、识别事物间关系以及根据已知关系进行推测等。在创造性思维的测试，研究者要求人们在有限的时间内尽可能多地提出一些物品的用途，包含日常不会用到的用途。例如，提起袜子我们想到的是穿在脚上保暖，但有的人能想出来袜子也可以用来滤水。这个任务是对思维灵活性、敏捷性和创造性的评估。结果发现，高创造力得分的人更多地利用大脑的前额叶，不断提出创新的答案。
个体的思维能力和模式具有重要的差异。正如每个人都有独特的指纹，脑科学家发现大脑也存在这种特异性的神经“指纹”，即大脑连接图谱。人类大脑的各个脑区之间是相互连接的，每个人特定的连接模式分布在整个大脑中，在额顶网络中具有特异性。通过识别这种个性化的大脑连接图谱，脑科学家们可以判断被试是否在认真完成任务，以及对其思维能力进行描述，例如擅长什么或者哪方面的能力有待提高，甚至是用来预测个人的流体智力水平。这些研究发现，个体的知识基础、思维能力和思维模式均存在显著的差异，这体现在大脑的连接模式中，思维能力的培养一定要注重这些个体差异。
