20世纪后期，人类开始兴起对人脑的关注和研究，脑科学的发展为语文学习提供了新的科学依据。
    一、条件反射是语文学习的生理机制
    人脑是人体最高级的控制中枢，通过神经系统与身体的各部位相连，负责运动、思维、记忆、情感和行为。学生的语文学习活动，是脑神经细胞对学生眼睛和耳朵等器官感受到的文字、声音而形成的条件反射和暂时的神经联系，是脑的分析、综合活动的结果。一项阅读思考活动和一个生字的记忆，是数百万神经信号在以亿计数的脑细胞参与下，沿着数条路径反射的过程。因此，形成条件反射，是学生语文学习最基本的生理机制。
    二、大脑左右半球职责分明
    人脑的左半球被称为“逻辑”半球，主管着言语区。它负责识别字词、拼音字母和书写数字，负责识别地点、面孔和物体，负责理解文字的字面意思、知觉时间和顺序等。作为分析性的半球，可以对实际情况进行理性分析。人脑的右半球被称为“直觉”半球，负责从图形图像获取信息，负责空间知觉和创造性的发挥。此外，它还可以从语境，包括身体语言、情绪和语言语调等方面来了解语言。
    三、大脑语文学习模型
    20世纪80年代初，美国亚利桑那州立大学的robert stahl提出了包括大脑收集、评估、存储和提取信息的加工模型，该模型显示了学生感觉器官是如何排除或摄取学习信息并进行加工操作的，揭示了两种暂时记忆，说明了操作的过程，并讨论了影响学习结果储存的因素。该模型还说明了过去经验和自我概念对学习的影响，有助于教师了解学生理解和记忆语文知识的过程。
    1．感觉。学生通过五种感觉对环境中的信息进行探测。所有感觉刺激以电脉冲的方式输入脑，再转化为脑所感知的图像和声音。
    2．感觉登记。除嗅觉外，所有输入的感觉信息先被传送到丘脑，在几毫秒内，丘脑会根据学生过去的经验确定信息的重要程度，凡是被判定为不重要的信息都被过滤掉，大脑将注意力集中在重要的事情上。这个工作系统称为感觉登记系统。
    如在语文课上学生甲听到老师在说“今天学习《小石潭记》，这篇文章的作者是柳宗元”，这是老师的声音信息在他的感觉通道内迅速被登记并保留，是瞬间的记忆。过了一会儿，他的注意力不集中了，虽然老师近在咫尺讲课，但他却会感觉老师的声音越来越远，甚至听不到，慢慢地完全沉浸在自我神游之中。这种现象就是学生甲将收到的教师的声音信息过滤掉了――感觉登记将神经传输的信息阻挡在了意识之外。当老师大声叫他的名字时，他回过神来，感觉登记又将老师讲课的声音信息传人到他的意识中，这时，他又清晰地听到老师的声音，获得瞬时记忆。
    3．工作记忆。工作记忆也称短时记忆、操作记忆，是指一次呈现后，保持在30秒以内的记忆，它是人们在从事各种工作时所不可缺少的。工作记忆加工某些信息时，需要我们集中注意力，因此学生的工作记忆能力是有限的。一项研究发现，青春期前学生的工作记忆时间跨度约5～10分钟，之后就会出现疲劳或厌烦，注意力随之下降。
    4．长时记忆。长时记忆是指几分钟以上直到许多年甚至终身保持的记忆。长时记忆是对工作记忆反复加工的结果。如果学生认为工作记忆的内容自己理解了，而且该内容对自己有意义，那么学生就会对内容作进一步加工。最简单的加工方式是重复，也称复述，比较有效的方式就是把新信息与原有的知识联系起来，从而理解新知。这些理解了的新知被长时间存储的可能性就大。
    如学习《小石潭记》后要求学生背诵，有的学生对课文意思不理解，就背不熟；有的学生能理解，却觉得对自己没什么意义，也背不熟；有的学生能理解，又知道这是升学、考试必背篇目，为了考个好学校，背《小石潭记》就变得有意义了，《小石潭记》的内容被尝试记忆存储的可能性就极大。这个记忆存储的过程就是大脑将信息编码，传送到一个或多个长时记忆存储区，并按一定的顺序存放的过程．
 
    5．认知信念系统。学生对世界的总体看法构成了他们的认知信念系统，长时存储的所有内容构成了对世界总体看法的基础。从长时存储的信息中产生的思想和理解比单个信息的简单综合要大，即人脑的一个不可思议的能力在于，它可以用许多不同的方式将单个项目整合在一起，随着记忆的积累，项目组合的数量将以幂数级的方式增长。

6．自我概念。认知信念系统的深层隐藏着自我信念，它是由过去经历塑造的，是学生看待自我的方式。如有的学生认为自己是一个智力中等、写作能力极强，而数学方面较差的学生，这是由于以往作文获奖的经历提高了他写作的自信心，而因数学考不及格受到父母惩罚，降低了该生的自我概念。这些经历都会产生强烈的情绪反应，脑杏林核则将它们跟事件一起编码和存储。该信息加工模型显示，大脑以并行加工的方式同时处理许多信息，在信息加工过程中，会拒绝或丢失很多信息。如擅长作文的学生准备写一篇议论文，当查阅到许多资料时，过去经验向感觉登记系统发出信号，如果这些信息都有助于他写作成功，那么这些信息将顺利地进人工作记忆。学生清醒地认识到他在写作方面取得的成功，将会进一步关注这些查阅的信息并进行深入加工。相反，写作失败者因为过去的作文成绩总是不及格，感觉登记就会阻止查阅到的信息的输入，抵制不愿获得的写作信息，即该生的自我概念拒绝对新信息的接收。这也就是为什么学生都会积极参与那些他们曾经取得成功的活动，而回避有失败经历的活动。
    这一模型对语文教学的启示是：语文教学要符合人脑加工信息的规律。具体而言：一是信息加工需经过三个阶段，即瞬时记忆、短时记忆和长时记忆。短时记忆容量有限，课堂教学内容不应超载。二是只有理解了的信息才可能长时保存。三是信息加工效果会受到个人信念和自我概念的影响，所以提高教学效率应从改变学生的语文学习信念和自我概念人手。
    四、大脑的可塑性
    脑的发展被称之为“脑的可塑性”。当代脑研究中最令人兴奋的发现之一，是经过40年观察老鼠得出的结论：生活在“丰富”环境中的老鼠大脑比来自“贫瘠”环境的老鼠大脑要重。大量实验数据表明，如果通过与环境的相互作用激发脑，脑将会在生理上获得生长。在对老鼠的实验中，“贫瘠”环境是这样组成的，即每只老鼠都有单独的笼子，笼子都有坚固的墙，这样老鼠之间互相看不到，也触摸不到，笼子被放在隔离的、安静的、光线微弱的房间里。“丰富”的环境是老鼠住在大笼中，10～12个一组，笼中有梯子、轮子、盒子和平台等组成的玩具，笼子被放在大的、明亮的房间里，玩具每天都更换。在极度丰富的环境中，老鼠们每天都参加一个在大场地中的探索活动，它们五六个一组，有栏杆围着，且这些栏杆的图案每天都在变。对老鼠而言，最丰富的环境似乎是它的自然栖息地。在丰富环境中长大的小老鼠，两个星期后就与那些在贫瘠环境中长大的小老鼠表现出“能力”的不同。
    从对老鼠的实验研究中得出的显著事实，有助于我们理解，为什么遗传的特征和环境都不可能单独决定“发展”和“行为”。当学生在课堂学习时，他们的心理和生理都发生着改变，丰富的语文课堂环境有利于学生大脑的发展。
    20世纪人类除了对脑的一些功能定位、对感觉和运动的通路有不断的认识外，在脑的组织形态和功能结构方面也有许多新的发现。脑研究证实并确认，多元化的复杂而具体的经验是有意义学习和教学的基础。
    1．要引发学生对语文学习的条件反射，必须运用强烈的刺激以引起各类学生的注意。从语文教师动情的独自、廖廖几笔的简笔画，到多媒体课件、网络视频、虚拟学习社区等都是可以凭借的教学技术。
    2．不同年龄的学生，他们的工作记忆容量是不同的。语文教材内容的编制、课时内容的选择都应以中等学力的学生为依据，超时、超量的语文学习任务都和有效的教学原则相悖。
    3．学生的自我概念是学生吸纳知识和信息的源泉。从持续发展的角度来看，塑造学生语文课程学习的自信心和积极的自我概念，远比多记忆几个生字、多默背几篇课文有意义。
    4．学生大脑的发展需要丰富的教学环境。对语文课堂而言就是要构建一种优质的“生态”环境：和谐的学习氛围，多元的课堂交往，自主的学习活动。