大脑的发展是渐进的、连续的，但不是等速的、直线的。大约在4～20岁这个年龄阶段中存在着两个显著的加速时期，第一次是在5～6岁左右，第二次在13～14岁左右。
2.大脑皮质结构日趋复杂化
根据大脑生理学的研究，儿童脑重的增加并不是神经细胞大量增殖的结果，而是由于神经细胞结构的复杂化及神经纤维分支增多和长度增长。幼儿的神经纤维继续增长。额叶表面积的增长率继2岁左右的增长高峰后，在5～7岁时又有明显加快，此后维持在一稳定水平，同时，神经纤维的髓鞘化也逐渐完成，这就使得神经兴奋的传导更加精确迅速。
3.脑电波的变化
脑电波频率是脑发育过程的又一重要参数。国外有关研究（Corbin ＆ Bickford，1955）指出，5岁前儿童的脑电波中的θ波（4～7次/秒）多于α波（8～13次/秒），5～7岁时θ波与α波的数量基本相同，7岁之后α波逐渐占主导地位。我国的有关研究则发现：1～3岁时儿童脑电波中的δ波（0.5～3次/秒）减少，θ波增多，同时出现少量α波；4～7岁时θ波减少，α波增多；8～12岁θ波开始从枕叶、颞叶、顶叶消失，α波占主要地位。
儿童脑电图的变化表明，儿童大脑是随年龄的增长而发展的，而且这一过程是不可逆的。儿童大脑各区成熟的顺序是：枕叶-颞叶-顶叶-额叶。
4.皮质抑制机能的蓬勃发展
皮质抑制机能的发展是大脑皮质机能发展的重要标志之一，它既可使反射活动更精确、更完善，又可使脑细胞受到必要的保护，因而是儿童认识外界事物和调节控制自身行为的生理前提。3岁以前儿童的内抑制发展很慢，约从4岁起，由于神经系统结构的发展，内抑制开始蓬勃发展起来，皮质对皮下的控制和调节作用逐渐加强。与此同时，幼儿的兴奋过程也比以前增强，表现为幼儿的睡眠时间逐渐减少，清醒时间相对延长。尽管幼儿的兴奋和抑制机能都在不断增强，但是相比之下，抑制机能还是较弱。因此，对幼儿过高的抑制要求，如要求幼儿长时间保持一种姿势或集中注意于单调乏味的课业，往往会引起高级神经活动的紊乱。
（二）幼儿大脑的保健
幼儿大脑正处在迅速发育阶段，尤其大脑皮层的神经细胞还很脆弱，对周围环境的适应能力差，在这个年龄阶段，需要采取达到卫生要求的措施，以保护和促进神经系统的发育，保证幼儿健康成长。
1.制订和执行合理的生活制度
幼儿园必须根据幼儿解剖生理特点，为不同年龄班安排好一天的活动时间和内容，让全体幼儿按时活动、休息、就餐和睡眠等，注意动静交替，活动多样化，这样长期坚持下去，就会使幼儿大脑皮层形成一系列时间性的条件联系，使整个生理活动按照一定规律进行，以减轻神经系统的负担，促进神经系统的发育。
2.保证幼儿有充足的睡眠
睡眠可以使神经系统、感觉器官和肌肉等得到充分的休息，因为睡眠时，大脑皮层和某些皮层下中枢，进入广泛的抑制状态，所以睡眠是一种保护性抑制，能消除神经细胞的疲劳。同时，睡眠时脑组织能量消耗减少，脑细胞的重要成分磷脂类物质合成加速；脑下垂体分泌的生长激素也主要在睡眠时分泌。幼儿时期是生长发育的重要时期，因此，必须养成夜晚和中午按时睡眠的习惯。睡眠持续的时间与脑发育的程度有关。年龄越小，所需要的睡眠时间越长。但不可让幼儿睡眠时间过长，以免影响其他教育、锻炼等活动的安排。
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睡眠的生理意义
睡眠并不是脑活动的简单停止，而是脑活动状态的转变。睡眠时脑血流和代谢有时还有增强的趋势，表明睡眠是一种主动、积极的生理过程，有着复杂的脑神经元活动。睡眠的重要生理意义是恢复脑力和体力。生长激素在觉醒状态下分泌较少，进入慢波睡眠后，生长激素分泌量明显升高，转入快波睡眠后分泌量又减少，因此有人认为慢波睡眠对儿童少年时期的生长发育特别有利。快波睡眠时蛋白质合成及脑代谢率都比慢波睡眠时增强，这对促进生长、恢复脑力与体力、促进记忆也是很有利的。睡眠缺乏或睡眠不足会影响注意力和记忆的保持。剥夺睡眠与脑力活动过分紧张一样，都会引起脑疲劳，典型表现是注意力不集中、记忆减退、情绪波动、思维反应不灵敏等。
（资料来源：叶创兴、周昌清、王金发，《生命科学基础教程》，高等教育出版社，2006）
3.积极开展体育锻炼
适当的体育锻炼可以加强神经系统的调节作用，使大脑皮层的活动更迅速、更准确、更灵活。在从事各项锻炼活动时各器官系统的生理活动密切配合，以适应机体的需要，这样就促进神经系统进一步完善，加强了对机体调节控制的能力。
4.提供合理营养
营养是大脑发育的物质基础。供给充足的营养，能促进脑的发育；而缺乏营养，尤其对正值生长发育的脑有不良影响。
5.创造良好的生活环境
幼儿园的工作人员必须关心热爱幼儿，全面细致地照顾他们，不歧视智力低下或有缺陷的幼儿，不伤害他们的自尊心，不变相体罚幼儿。家庭成员也应当和睦相处，使幼儿心情舒畅、精神愉快地生活，否则会影响幼儿的身心健康。
6.适当安排幼儿教育、教学的时间、内容和方法
幼儿园应根据不同年龄的生理特点来安排教育、教学活动。幼儿第二信号系统发育还不够完善，对直观形象模仿能力很强，而抽象思维能力还较差，并且幼儿的注意力又是和他们的兴趣紧密联系着，所以教师在教学过程中，教学内容要浅显易懂，积极结合教具，运用直观教学法，同时还要反复强化，以巩固所学的知识和良好的行为习惯。但教学时间不宜过长，不同年龄班就有区别。教师应从各方面培养幼儿的兴趣，发展幼儿的观察力和想象力，促进和增强神经系统的功能。
三、脑科学与幼儿的学习与发展
脑科学是21世纪若干国际重大的前沿研究领域之一，新技术和新事物的不断涌现使脑高级功能的基本理论发生了巨大变革，动摇了百余年来脑高级功能的传统观念，使之获得了新的科学含义。21世纪世界经济发展的竞争，归根到底是知识、人才和教育的竞争。美国国会也于1989年通过了公共法，宣布20世纪90年代为“脑的十年”。在中国，由当时国家科委发起，在国家科委和中国科学院的支持下，正式创办了面向全国科技界的常设性高层次学术会议组织“香山科学会议”。
当今人们对脑科学与教育之间关系的认识，已经取得了不少进展。专家学者们根据多年的教育教学经验，在吸收国内外脑科学最新研究成果的基础上，提出了跨学科的研究设想，力图使大脑研究走进学校、走进课堂、走进教学实践。对幼儿学习与发展的研究与实践起重要作用的脑科学新概念，归纳起来有以下几点。
（一）大脑神经突触生长呈倒U状的模型假说
人在出生后20年里神经突触密度的变化呈倒U型，即刚出生时低，童年期达到高峰，而成年后则又降低下来。产生学习行为的原因是突触传递方式的改变，而细胞释放出传输体个数的不同，又会导致突触传输方式的变化，这一点似乎与学习行为有关。突触密度变化的倒U型现象表明神经突触密度与智力水平是直接关联的。从出生到10岁，随着突触联系和密度迅速增加，与此相关的技能和能力也随之迅速发展，一直持续到成年后才逐渐衰退。假定这个倒U状模型是存在的话，似乎可以得出这样一个结论，突触生长高峰期的童年是学习收获最多和智力发展最充分的时期。这项研究发现对开展早期教育提供了科学依据，尽管还没有完全证实，但值得进一步探讨。
（二）大脑发育的关键期假说
脑科学研究的另一项发现是关于大脑发展的关键期问题。大脑发展的关键期概念是英国学者戴维·休伯尔（David Hubel）等人在20世纪60年代提出来的。他们的研究发现，将出生后的小猫或小猴子用外科手术缝上眼皮，数月后打开，这些动物就无法获得视觉信息，尽管它们的眼生理机制是正常的。而且这些早期剥夺了视觉经验的动物在视皮层上的结构也有异于正常的动物。休伯尔等人由此提出了一个视觉机能发展的关键期概念。
最近30多年来，数以百计的脑科学专家对“关键期”做了大量研究并已取得相当的进展。其科学结论简要说来就是：脑的不同功能的发展有不同的关键期，某些能力在大脑发展的某一敏感时期最容易获得，如人的视觉功能发展的关键期大约在幼年期；对语言学习来说，音韵学习的关键期在幼年，而语法学习的关键期则大约在16岁以前。此时相应的神经系统可塑性大，发展速度特别快，过了关键期，则可塑性与发展速度都要受到很大的影响。此外，对不同的人来说，脑的不同功能发展的关键期也并不完全一致，存在着一定的个体差异，在脑的不同发展上有着不平衡性。所以在教育中要抓住关键期，让诸如视觉、听觉、语言等能力都应适时打开“机会之窗（windows of opportunity）”，使脑的不同功能得到及时的发展。如果我们教育工作者在适时的关键期给予儿童适当的学习机会，则不但学得快，还可以促进生理发展，进而更能促进相应能力的发展。
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蒙台梭利关于幼儿发展关键期的观点
1.语言敏感期（0～6岁）。婴儿开始注视大人说话的嘴形，并发出牙牙学语的声音，就开始了他的语言敏感期。学习语言对成人来说，是件困难的大工程，但幼儿能容易的学会母语是因为儿童具有自然所赋予的语言敏感力。因此，若孩子在2岁左右还迟迟不开口说话，应带孩子到医院检查是否有先天障碍。
2.秩序敏感期（2～4岁）。幼儿需要一个有秩序的环境来帮助他认识事物、熟悉环境。一旦他所熟悉的环境消失，就会令他无所适从，蒙台梭利在观察中，发现孩子会因为无法适应环境而害怕、哭泣，甚至大发脾气，因而确定“对秩序的要求”是幼儿极为明显的一种敏感力。
3.感官敏感期（0～6岁）。孩子从出生起，就会借着听觉、视觉、味觉、触觉等感官来熟悉环境、了解事物。3岁前，孩子透过潜意识的“吸收性心智”吸收周围事物：3～6岁则更能具体地透过感官判断环境里的事物。因此，蒙台梭利设计了许多感官教具，如听觉筒、触觉板等以敏锐孩子的感官，引导孩子自己产生智慧。你可以在家中用多样的感官教材，或在生活中随机引导孩子运用五官，感受周围事物，尤其当孩子充满探索欲望时，只要是不具危险性或不侵犯他人他物时，应尽可能满足孩子的需求。
4.对细微事物感兴趣的敏感期（1.5～4岁）。忙碌的大人常会忽略周边环境中的细小事物，但是孩子却常能捕捉到个中奥秘。因此，如果你的孩子对泥土里的小昆虫或你衣服上的细小图案感兴趣，那么正是你保护孩子的好奇心，培养孩子细心、认真的学习品质的好时机。
5.动作敏感期（0～6岁）。2岁的孩子已经会走路，最是活泼好动的时期，父母应充分让孩子运动，使其肢体动作正确、熟练，并帮助左、右脑均衡发展。除了大肌肉的训练外，蒙台梭利则更强调小肌肉的练习，即手眼协调的细微动作教育，不仅能养成良好的动作习惯，也能帮助智力的发展。
6.社会规范敏感期（2.5～6岁）。2.5岁的孩子逐渐脱离以自我为中心，而对结交朋友、群体活动有了明确倾向。这时，父母应与孩子建立明确的生活规范，日常礼节，使其日后能遵守社会规范，拥有自律的生活。
7.阅读敏感期（4.5～5.5岁）。孩子的书写与阅读能力虽然较迟，但如果孩子在语言、感官肢体等动作敏感期内，得到了充足的学习，其书写、阅读能力便会自然产生。此时，父母可多选择读物，布置一个书香的居家环境，使孩子养成爱书写的好习惯，成为一个学识渊博的人。
8.文化敏感期（6～9岁）。蒙台梭利指出幼儿对文化学习的兴趣，萌芽于3岁，但是到了6～9岁则出现探索事物的强烈要求，因此，这时孩子的心智就像一块肥沃的田地，准备接受大量的文化播种。成人可在此时提供丰富的文化资讯，以本土文化为基础，延伸至关怀世界的大胸怀。
（资料来源：http：//baike.baidu.com/view/309781.htm）
（三）环境刺激会对大脑产生影响
脑科学研究发现，多姿多彩的环境刺激对早期大脑发展具有显著的影响。科学材料证实，大脑的生理变化是经验的结果，而大脑功能的水平在很大程度上取决于其工作时所处的环境状态，服从“用进废退”的规则，不能缺乏足够的刺激。要知道，人并不是生来就拥有一个功能完备、高效运转的大脑，大脑的逐渐成熟是一个人的遗传特征与外部经验交互作用的结果，也就是基因与环境交互作用的结果。