加州大学圣地亚哥分校学习中心赢得1800万美元的续约

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人类是如何学习的，时间因素对学习有什么重要意义?总部位于加州大学圣地亚哥分校神经计算研究所的学习时间动力学中心(TDLC)正在帮助回答这个问题，这在一定程度上要感谢美国国家科学基金会1800万美元的续期拨款。

TDLC于2006年在NSF的支持下成立，由加州大学圣地亚哥分校计算机科学与工程教授Gary Cottrell领导。这个由科学家和教育工作者组成的跨学科团队包括来自17个合作研究机构的40多名首席研究员，这些机构包括加州大学伯克利分校、纽瓦克罗格斯大学和范德堡大学，分布在三个国家以及圣地亚哥当地的几所学校。

TDLC的研究人员认为，当前教育危机的部分原因是缺乏对大脑如何学习的科学理解，以及缺乏将这种科学理解转化为课堂的科学理解。TDLC致力于理解时间和时机在学习中的作用，时间尺度从毫秒(脑细胞连接的时间尺度)到年(学习成为专家的时间尺度)。最终的目标——更好地理解我们是如何学习的——可能会改善教育实践和技术，让孩子们有更好的机会在学校取得成功，并最终在生活中取得成功。

该中心的项目虽然围绕着时间这一统一的主题，但却是多样化和前沿的。研究人员深入研究的主题包括:当我们成为专家时，我们的大脑是如何变化的，我们能否训练自闭症儿童成为“面部专家”，以提高他们的社交技能?机器人能否被赋予“读懂”学生面部表情的能力，以改善智能辅导系统?对于英语语言和阅读能力有困难的孩子来说，最好的干预措施是什么?主动视觉动态的基本原理是什么?音乐训练如何影响大脑发育，音乐干预能否改善语言和认知发展?这些问题以及其他问题的答案可能会产生深远的影响。

除了提出重要的问题，TDLC调查人员也开始回答这些问题。TDLC研究员April Benasich和她在罗格斯大学的同事最近发现，他们可以通过测量婴儿的脑电波来预测以后的语言困难。在加州大学圣地亚哥分校，Scott Makeig, Howard Poizner, Virginia de Sa等人正在研究脑机接口(BCI)——通过处理脑电波来指挥计算机和其他外部设备，如假肢——可以帮助那些受伤或疾病影响他们移动和交流能力的人。例如，Poizner和de Sa已经发现了BCI可能帮助帕金森病患者行走的方法。TDLC的Jim Tanaka和他在不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的团队开发了Let's Face It!该项目(LFI!)训练自闭症儿童识别面部表情，该项目在对照研究中已被证明是成功的。TDLC的科学主任，加州大学圣地亚哥分校的Andrea Chiba，与索尔克研究所的Rusty Gage和澳大利亚昆士兰大学的Janet Wiles，正在研究每天在我们大脑中被称为海马体的部分中诞生的新脑细胞的作用，海马体是对记忆至关重要的结构。他们的研究是高度跨学科的，包括神经生理学和行为研究的结合，以及使用机器老鼠的海马体计算机模型对他们的理论进行“实地”测试。

多学科方法得到验证

Cottrell表示，该中心采用多学科方法，将机器学习、心理学、认知科学、行为神经科学、分子遗传学、生物物理学、数学、脑成像、社会机器人、学习和教育的计算模型等研究结合起来。组织这个大型企业是通过将团队分解成较小的研究网络来实现的，这些网络形成了专注于共同问题的学院、跨学科社区。这种新的科学方法被TDLC称为“网络中的网络组织”。

加州大学圣地亚哥分校研究副校长Sandra Brown说:“这个奖项证明了学习中心的时间动力学研究的重要意义。”“这个研究中心体现了在有组织的研究单位(如神经计算研究所，TDLC在加州大学圣地亚哥分校的家)进行的多学科和跨机构研究方法。”

将科学带入课堂

该中心的研究人员以确保他们的工作与课堂的真实世界相关为己任。TDLC与中心教育工作者网络和杰出教育工作者咨询小组的教师合作，该小组由圣地亚哥县各地的明星教师和管理人员组成。这些小组由普鲁斯学校的创始校长多丽丝·阿尔瓦雷斯(Doris Alvarez)领导，定期与中心的科学家会面，并计划出一本书来描述他们发现的有效的教学实践。他们还计划将教育者的网络扩展到合作机构。

科特雷尔说:“时间是每个层次学习的关键变量，从学习语音的精确时间模式，到学习适当的动作序列，再到最佳的学习训练和教学计划，再到课堂上强化的时间。”“我们的团队正在共同努力，通过合作、跨学科的科学来解开学习的奥秘。人们认为这很难做到，但在加州大学圣地亚哥分校，我们正是靠这种方法发展起来的。”

有关TDLC的更多信息，请访问http://tdlc.ucsd.edu。