大自然雖然沒有賦予人與生俱來的生存本能，但是它使人擁有一種區別於動物的獨特器官，這就是人的大腦。大腦的存在，使人天生地具備潛在的學習能力，這種能力使人能夠不斷地完善自己並使自己發展的種種可能性逐步成為現實。正如進化認識論專家福爾邁所說，“事實上，人的大部分特征，是建立在人腦不同凡響的工作能力之上的。這種能力，是人身上真正屬於人的東西。”[1]作為當代科學研究的前沿，腦與認知神經科學、生物科學研究的進展日新月異，人腦的特點以及腦與學習的複雜交互作用的研究，揭示了人類學習的能力是大腦潛伏著的一種本質上區別於其他任何動物的能力，有巨大的發展潛能[2]，告訴我們人可以終身持續不斷地學習，同時要想使學習富有成效，人也需要學會學習。這些研究為兒童與成人的發展和學習提供了科學的依據，也為我們研究引導學生學會學習的教學策略研究奠定了理論基礎。
一、大腦的複雜性及可塑性
研究表明，大腦巨大的發展潛力來自於大腦的複雜性及可塑性。大腦的複雜性不完全取決於基因數目及其複雜性而是取決於神經細胞及其聯係方式的複雜性。DNA雙螺旋結構的發現者克裏克曾說，人的一切心理和行為，歸根結底是由於神經細胞。成人腦大約由一萬億個細胞組成。其中約有一千億個神經細胞即神經元，是執行腦和全部神經係統功能的核心，它們被神經膠質細胞網織在一起。後者具有調節神經性信號速率的作用。每個神經元通過自身發散出的上萬個樹突和一條軸突通過突觸和成千上萬個其他神經元聯係。軸突周圍由一層被稱為髓鞘的物質包裹，它起到絕緣作用，將軸突與其他細胞隔開，提高了神經衝動傳導的速度。神經元每秒可傳導250～2500個脈衝信號。每個人的大腦中可能有突觸數量大約為10億億個。如此龐大數量的突觸可以使人腦加工源源不斷的感覺輸入；存儲大量的記憶信息；學習語言；以這個星球上的其他個體從未想到過的方式將信息進行組合，等等。1973年冬天，莫斯科大學的柯米洛夫斯基教授，在長達60年腦細胞本質研究之後，在《自然及人工腦能的形成》一文中公布了他的最後結果：我們可以顯示，人的一萬億腦細胞當中的每一個腦細胞所可能產生的連接數為1後麵加上28個零！如果一個單神經細胞具有這種潛力，我們就無法想象整個大腦能夠做什麽了。它的含義在於，人腦細胞可能的排列組合總數，如果寫下來的話，其長度將為1後麵加上1050萬公裏長的零！類似的觀點也可見於英國作家、心理學家、教育家托尼·布讚。他說：大腦是由萬億個腦細胞構成的，每個腦細胞就其形狀而言就像最複雜的小章魚。它有中心，有許多分支，每一分支有許多連接點。幾十億腦細胞中的每一個腦細胞都比今天地球上大多數的電腦強大和複雜許多倍。每個腦細胞與幾萬至幾十萬個腦細胞連接。它們來回不斷地傳送著信息。這被稱為迷人的織造術，其複雜和美麗程度在世間萬物中無與倫比[3]。有人曾大膽猜測，每多出10億個神經元，就可能含有一次中等程度的進步，而人類比黑猩猩多出30億。即使每天按1000～1200個速率死亡，在80歲時也隻失去了1000（1200）×365×80＝2920萬（3504萬），以總數100億計也不過是百分之五。然而遺憾的是人腦細胞隻使用了10%，尚有90%處於休眠狀態。