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2025年下学期高中脑科学数学试卷

一、单项选择题（每题3分，共30分）

神经可塑性理论指出，大脑的结构和功能会随学习经验发生改变。在高中数学解题过程中，反复练习复杂函数题目的行为主要强化了大脑的哪个区域？

A.海马体（记忆编码）

B.前额叶皮层（逻辑推理）

C.小脑（动作协调）

D.杏仁核（情绪调控）

研究表明，当学生处于轻度焦虑状态时，数学问题解决效率反而提升。这种现象与哪种神经递质的动态变化相关？

A.多巴胺（奖励机制）

B.血清素（情绪调节）

C.谷氨酸（神经兴奋）

D.肾上腺素（应激反应）

在立体几何证明题中，学生通过绘制辅助线将三维问题转化为二维平面问题，这一思维过程主要依赖大脑的哪种认知策略？

A.组块化（信息整合）

B.迁移（知识应用）

C.元认知监控（过程反思）

D.情绪调节（焦虑管理）

脑科学实验显示，数学学困生在处理抽象符号时，其大脑哪个脑区的激活强度显著低于学优生？

A.布洛卡区（语言加工）

B.角回（符号转换）

C.枕叶（视觉处理）

D.颞叶（听觉处理）

根据工作记忆容量理论，高中生在解多元方程组时，同时处理的未知数数量通常不超过多少个，才能避免认知超载？

A.3±2个

B.5±2个

C.7±2个

D.9±2个

某学生在数学考试中遇到难题时，通过深呼吸和自我暗示缓解紧张情绪，这一行为主要调控了大脑的哪个系统？

A.交感神经系统（应激激活）

B.副交感神经系统（放松恢复）

C.中枢神经系统（高级认知）

D.边缘系统（情绪产生）

脑成像研究发现，长期进行数学建模训练的学生，其大脑默认网络（负责发散思维）与任务正网络（负责专注执行）的协调性更强。这种协调性提升有助于增强哪种数学能力？

A.计算速度

B.空间想象

C.创新解题

D.公式记忆

在三角函数学习中，教师引导学生通过“单位圆动态演示”理解正弦函数图像的生成过程，这一教学策略主要依据脑科学中的哪个原理？

A.双通道理论（视觉-语言整合）

B.间隔重复效应（记忆巩固）

C.情绪唤醒模型（兴趣激发）

D.神经修剪机制（无用突触消除）

当学生错误解答一道概率题后，大脑扣带回皮层会产生“错误相关负波”（ERN），这一神经反应的主要功能是？

A.强化错误记忆

B.触发注意力重定向

C.抑制焦虑情绪

D.促进多巴胺分泌

脑科学视角下的“生成性学习”策略强调学生主动构建知识联系。以下哪种数学学习行为最符合这一策略？

A.背诵数学公式表

B.抄写例题解题步骤

C.用思维导图梳理数列与函数的关联

D.重复做同一类型的习题

二、多项选择题（每题4分，共20分）

脑科学研究表明，有效的数学学习策略应同时激活大脑的多个系统。下列哪些教学方法能实现认知、情感与神经机制的协同？

A.设计“数学史故事”导入新课（杏仁核+前额叶）

B.采用“小组竞赛”完成概率实验（多巴胺奖励+合作学习）

C.通过“错题归因日记”反思错误（元认知监控+海马体记忆）

D.强制学生延长刷题时间至深夜（前额叶疲劳+睡眠剥夺）

神经影像学技术（如fMRI）在数学教育研究中的应用包括？

A.对比学优生与学困生的脑区激活差异

B.评估不同教学方法对大脑可塑性的影响

C.预测学生未来的数学成绩

D.直接修改大脑的神经连接以提升能力

工作记忆的“中央执行系统”负责协调语音环路、视觉空间模板和情景缓冲器。在解不等式组时，哪些认知任务依赖这一系统的调控？

A.记住不等式符号的变向规则（语音环路）

B.在草稿纸上绘制数轴解集（视觉空间模板）

C.调用之前学过的绝对值不等式解法（情景缓冲器）

D.判断最终解集是否满足定义域限制（中央执行）

长期数学焦虑会对大脑产生哪些负面影响？

A.前额叶皮层灰质体积减少（逻辑推理能力下降）

B.海马体神经发生受抑制（长期记忆受损）

C.杏仁核过度敏感（对数学刺激产生恐惧反射）

D.大脑默认网络活动增强（注意力分散）

脑科学视角下的数学分层教学策略应考虑哪些个体差异？

A.工作记忆容量（处理信息的最大负荷）

B.神经反应速度（解题效率的生理基础）

C.情绪调节能力（焦虑阈值与抗压水平）

D.家庭经济条件（学习资源可获得性）

三、填空题（每空2分，共20分）

当学生成功解出一道复杂的导数应用题时，大脑的______（脑区）会分泌多巴胺，产生愉悦感并强化解题策略的记忆。

数学学习中的“间隔重复复习法”依据的脑科学原理是______，即通过多次短暂回忆巩固神经突触连接。

在解析几何中，学生将“椭圆方程”与“生活中的行星轨道”建立联想，这种学习策略属于______（认知策略类型）。

脑电波研究显示，深度思考数学问题时，大脑主要产生______波（频率范围8-13Hz），而进入“顿悟