用好大脑敏感期,让学习事半功倍

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分享者:兴国

随着乌克兰不断取得新的胜利,也不断听到俄罗斯继续野蛮轰炸乌克兰平民的恶劣行径。我们不禁要思考,要如何让人类不懈的努力和进步的结晶——文明,得以传承发展?让野蛮消失于无形?

文明的传承和发展,离不开学习。

今天我们继续介绍Stanislas Dehaene的新书:《我们怎样学习》,上期介绍了关于正常大脑条件下保证学习效果的科学方法:通过“调动大脑深层活动”保证学习效果。这一期我们继续介绍如何事半功倍地运用和开发儿童大脑,让文明更好地传承。

从原始人的刀耕火种,农业社会男耕女织到工业社会,人类从没像今天这样如此高数量和高比例的脑力劳动。今天的状况是如何形成呢?这个过程应该是生物进化,过程缓慢也充满偶然性。这个变化过程更是教育和学习的力量,也是大脑运用的过程。

学习,只需要不到二十年,就可能把父母没上过学,没有知识的孩子变成物理学家、数学家、科学家……

这如何做到呢?

如果说科学家的大脑与没上过学的人的大脑有重大的区别,那么区别是什么呢?

Stanislas Dehaene在《我们如何学习》的书中说:的确是有区别。扫描大脑可以发现谁是科学家,谁完全没有上过学。大脑的硬件虽有差距,却不是本质的差距。

科学家的大脑和没有文化的人的大脑都符合人类大脑的基本性状,后天的学习无法彻底改写大脑结构。无论怎样学习,原始大脑的下面几个基础本性都存在。

一. 脑神经再用假设

Stanislas Dehaene提出一个关于人类学习的观点:neuronal recycling hypothesis(脑神经再用假设))。即:学习带给人类的新能力,不论成为科学家、作曲家还是艺术家,其本质都是对人类大脑中早已经存在的“脑功能”的新利用,而不是开辟了新脑区。

大脑不是在空白基础上建设出新功能,而是重新定向使用大脑已有的功能区域,使其在某些方面更敏锐、更精细。而这也同时意味着人类的学习要受到大脑结构的限制,要尊重大脑的基本原理。不断发展的脑神经科学的新研究给Stanislas Dehaene的观点提供了有力的证据。

人类数字感来自大脑的顶叶皮质和前额叶皮质中的神经网络。不同数字对应特定的神经元,当人看到阿拉伯数字“4”,大脑中并不只是一个符号,而是对应数量。

原始人和动物不会掌握精确的数字,有些原始人甚至无法表达比3大的数,但是,他们都有一个“近似的”数字感。他们对4和5 之间的差别不是很敏感,但5和10这样较大的差别,完全能感受到。

顶叶皮质里的神经活动是一维的,专门处理数量关系。从小到大,从低到高的排序,甚至包括社会地位的高低顺序,凡是与数量和大小有关的感知都归属“顶叶皮质”。失去顶叶皮质,曾经再厉害的数学家都不再会计算。

顶叶皮质本是动物用来模糊评估数量的,学了数学以后,它就获得了思考高精度数学问题的能力。职业数学家考虑数学定理也用顶叶皮质,与小学生算算术用脑过程相同,这就是脑神经再用。

数学计算不是只有一个脑区就能完全实现。后顶叶本来功能是帮助动物转移凝视的对象和注意力,但因为学习,它开始参与数学计算:要算加减法,就得想象数字在空间移动,人的注意力一次处理一个数。

这也解释了一位从小失明的孩子长大之后居然成为数学家,并研究几何。因为几何调动的关键脑区不是视觉感官区域,而是顶叶、后顶叶和前额叶。

盲人能成为数学家这件事恰恰给迪昂的观点提供了有力证据:每个人对数学都天生有基础,天生拥有抽象思维的能力,否则盲人怎么可能只靠有限的感官经验掌握数学知识。

有些能力,比如人类天生能看懂地图,表格等二维事物,都是基于特定脑功能区的。因为人类大脑中的“内嗅皮质(entorhinalcortex)”,其神经元编码是二维的。如果只靠顶叶皮质,我们只能理解一维的数学。

类似地,不同脑区神经元对世界的逻辑结构有不同的设定:有的认为世界是一维的,有的认为是二维的,有的认为是树状的……所有这些都必须先拥有产生这些设定的基本能力,才能去验证、理解相关的知识。

原始人曾用这些脑区去识别世间万物和区分数量,今天的人类才能在此基础上用来做计算、编程和创作。

二. 人类天生拥有“数量感”

人类算乘法都是背口诀,七八五十六,八八六十四,7×8和8×8这两道题的难度对普通人基本相同,少有人关心其中数字的大小,都是顺着口诀说出答案,这里的数字对人来说只是“符号”。这种计算就叫符号计算。

但是加减法,人类通常不是靠口诀。3+1=4,我们的感觉大多是想象三个东西加一个东西成为四个东西,好像产生了某种“数量”的直观感受。

Stanislas Dehaene认为,人类算加减法是模拟生物式的运算。科学家有充分的证据表明,人们算9-4所花的时间比算9-6要少,9-2用的时间更少,过程与小孩用手指头算减法一样,先想象9个事物,然后一个一个地拿掉。要拿掉的东西越少,计算时间就越短。

数字在我们大脑中并不是单纯的、抽象的符号,而是代表数量,原始人和动物也有这种数量感。

因为我们有“数量感”,人难免有时候会做一些事后觉得奇怪的事情。比如去买价值三百万的房子,涉及到一万多块钱的争议。有人会觉得三百万的房子都买了不差这这点钱,就接受了。

然后去菜场买菜,花几分钟时间走来走去比较不同摊位,只为省下几元钱。如果不在乎一万多块钱,为什么要在乎几元钱呢?根本原因就是我们的大脑对数字的感觉,比数字单位强烈得多。

100万和100元给人的数字感相近,但1与10的比例对大脑的刺激很深。不论数学学到哪个层级,人类大脑的数字感都存在。

三. 大脑不会因使用过度而变“弱”

如果我们不停地使用脑区,学习各种新知识,原本的功能会不会因此而减弱?目前没有任何证据证明人脑因学新知识,旧的功能变弱。而且不能低估大脑的潜能。

Stanislas Dehaene本人参与了这样一个研究:视觉皮质里有一个小区域,专门识别人脸和给物体分类,位于大脑的左半球。人类学习文字,把文字转换成声音和意思,也应用这个区域,可称之为“文字区”。

迪昂专门去葡萄牙和巴西研究了几个从没上过学的成年人,扫描发现他们的文字区已经被识别人脸和物体的功能占满了。他们面对文字只能看见各种线条和形状。

而识字的人看文字能看出发音和意思来,不管文字大小、字体、位置和大小写。识字人的文字区里除了人脸和物体分类功能之外,多了一个文字功能。

识字过程是儿童从六七岁上学开始逐渐进行的。

上学之前,这片区域中有物体、有人脸、有地点专属区,同时还留有一些空白。上学之后,空白的地方就慢慢被文字所占满。而那些从没上过学的人,则继续被物体、人脸和地点占满剩下的空白区。文字,抢占了其他功能的地盘。

但是,人脸、物体和地点功能并没有就此止步,它们在人的右脑对称的位置,开辟了新的领地,人脑被更充分使用了。

学习文字并没有让人损失人脸识别能力,只是让大脑更有用了,识字与不识字的人对事物理解的广度和深度也因此有很大不同。

再举一例,物理学家、数学家对数学公式的理解宛如具有超能力。普通人觉得象读天书一样的公式,数学家扫一眼就能理解甚至运用。这个功能也是长在识别人脸的那个区域,而且数学家用得更极致,把大脑左右半球的两个相关区域都用上了。

那么数学家在识别人脸上会不会有困难呢?不会!

科学结论:人类多学知识对大脑根本不是负担。

比如,多数人只会一种语言,但大脑不只为一种语言准备的,大脑不确定宝宝会与谁一起生活,被谁影响,有些人从小听两种语言长大,大脑不但够用,而且语言学习潜能被开发得更好,将来再学第三门、第四门外语都更容易。

教育对绝大多数人的作用只是开发大脑,不是挤占大脑,大脑的潜能很大。

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“脑神经再用假设”可以给我们如何科学开发儿童大脑有如下启示:

一,要重视儿童大脑发育“敏感期”

比如婴儿出生前后几个月都是语言的重要影响期,是儿童在生活中受人文环境影响获得多语言能力的重要时期。未来这些孩子与其他需要学习外语的孩子相比,会节省大量时间。

二,儿童六、七岁开始学习文字是一个非常恰当的窗口期

这个时期文字区没被占满而且正在成长之中,小孩会学得非常快,太早太晚都不好,太早会占用孩子自发感受自然接触其他事物的机会,从而影响其他神经发育;太晚,长大成人后,文字区变“硬”,再学认字就会非常困难。

迪昂专门研究过两个成年以后才学认字的人。一位从未上过学,付出很多努力学习认字,最后发现在他通常的文字区外竟然新开辟了一个记录文字的脑区,只是学得非常慢。另一个人因为中风破坏了整个文字区……不论他多努力,终究没长成新的文字区。

三,从小学音乐的人读乐谱的速度都比后学的人快

很多特长通常在儿童期开始都比长大后学得快。因为对应脑功能区可以在发育固定前得到定向开发。

四,学习需要调动对应不同脑区,一心的确不能二用

所以给孩子们创造尽可能不至于分心的学习环境很重要。所谓的一心可以多用,准确地说是注意力的快速转换,那必然消耗时间和能量。

五,充足的睡眠比“写完作业”重要得多。

儿童脑神经的发育除了对应的营养,足够的睡眠必不可少。这是孩子拥有良好硬件基础的保障。另外,很多知识是在睡眠规程中固化的,为了写完作业而影响睡眠,得不偿失。

关于睡眠对学习的重要性,迪昂在书中有专门的科学讲解,我们后面会有专题介绍。

参考资料:

  1. 万维钢《我们如何学习》
  2. Stanislas Dehaene《How We Learn:WhyBrainsLearn Better Than Any Machine… for Now》
  3. 《This view of life –CompletingtheDarwinian Revolution》–David Sloan Wilson
  4. Cindi May, The Problem with “Learning Styles”, Scientific American, May 29, 2018.
  5. Learning Styles: Fact and Fiction – A Conference Report


校对 :仙女儿-文善 |审核:文明明


编辑:【英国伦敦喜庄园编辑部】