大自然虽然没有赋予人与生俱来的生存本能，但是它使人拥有一种区别于动物的独特器官，这就是人的大脑。大脑的存在，使人天生地具备潜在的学习能力，这种能力使人能够不断地完善自己并使自己发展的种种可能性逐步成为现实。正如进化认识论专家福尔迈所说，“事实上，人的大部分特征，是建立在人脑不同凡响的工作能力之上的。这种能力，是人身上真正属于人的东西。”[1]作为当代科学研究的前沿，脑与认知神经科学、生物科学研究的进展日新月异，人脑的特点以及脑与学习的复杂交互作用的研究，揭示了人类学习的能力是大脑潜伏着的一种本质上区别于其他任何动物的能力，有巨大的发展潜能[2]，告诉我们人可以终身持续不断地学习，同时要想使学习富有成效，人也需要学会学习。这些研究为儿童与成人的发展和学习提供了科学的依据，也为我们研究引导学生学会学习的教学策略研究奠定了理论基础。
一、大脑的复杂性及可塑性
研究表明，大脑巨大的发展潜力来自于大脑的复杂性及可塑性。大脑的复杂性不完全取决于基因数目及其复杂性而是取决于神经细胞及其联系方式的复杂性。DNA双螺旋结构的发现者克里克曾说，人的一切心理和行为，归根结底是由于神经细胞。成人脑大约由一万亿个细胞组成。其中约有一千亿个神经细胞即神经元，是执行脑和全部神经系统功能的核心，它们被神经胶质细胞网织在一起。后者具有调节神经性信号速率的作用。每个神经元通过自身发散出的上万个树突和一条轴突通过突触和成千上万个其他神经元联系。轴突周围由一层被称为髓鞘的物质包裹，它起到绝缘作用，将轴突与其他细胞隔开，提高了神经冲动传导的速度。神经元每秒可传导250～2500个脉冲信号。每个人的大脑中可能有突触数量大约为10亿亿个。如此庞大数量的突触可以使人脑加工源源不断的感觉输入；存储大量的记忆信息；学习语言；以这个星球上的其他个体从未想到过的方式将信息进行组合，等等。1973年冬天，莫斯科大学的柯米洛夫斯基教授，在长达60年脑细胞本质研究之后，在《自然及人工脑能的形成》一文中公布了他的最后结果：我们可以显示，人的一万亿脑细胞当中的每一个脑细胞所可能产生的连接数为1后面加上28个零！如果一个单神经细胞具有这种潜力，我们就无法想象整个大脑能够做什么了。它的含义在于，人脑细胞可能的排列组合总数，如果写下来的话，其长度将为1后面加上1050万公里长的零！类似的观点也可见于英国作家、心理学家、教育家托尼·布赞。他说：大脑是由万亿个脑细胞构成的，每个脑细胞就其形状而言就像最复杂的小章鱼。它有中心，有许多分支，每一分支有许多连接点。几十亿脑细胞中的每一个脑细胞都比今天地球上大多数的电脑强大和复杂许多倍。每个脑细胞与几万至几十万个脑细胞连接。它们来回不断地传送着信息。这被称为迷人的织造术，其复杂和美丽程度在世间万物中无与伦比[3]。有人曾大胆猜测，每多出10亿个神经元，就可能含有一次中等程度的进步，而人类比黑猩猩多出30亿。即使每天按1000～1200个速率死亡，在80岁时也只失去了1000（1200）×365×80＝2920万（3504万），以总数100亿计也不过是百分之五。然而遗憾的是人脑细胞只使用了10%，尚有90%处于休眠状态。