如何學習更有效：“學習科學”讓人們認識學習與大腦的關系
江蘇連云港贛榆區新城實驗小學的學生們正在課堂上高聲朗讀。司偉攝光明圖片/視覺中國
貴州丹寨羊巫苗寨，一名支教老師在教苗族小朋友寫字。楊武魁攝光明圖片視覺中國
2018年全國科技活動周暨北京科技周上，一位小觀眾使用3d教學設備學習人體解剖結構。賈天勇攝光明圖片視覺中國
廣東中山石岐中心小學的學生參加集體跳繩訓練。吳進攝光明圖片/視覺中國
編者按：過去百年，科技進步給健康、交通和通信等領域帶來巨大變化。人類對自己的身體、大腦神經也有了更為深入的了解和利用，這就催生了由生物科學和教育科學交叉而成的前沿學科——學習科學。自問世以來，學習科學備受全球教育界關注，引領著世界教學模式的變革方向。
我們從小就開始在學校學習，學習可以說是每個孩子長大成人、進入社會的必經階段。然而，到底什么是學習，應該學習什么，人的大腦在學習的過程中發生了怎樣的變化，如何學習才會更有效果？
過去幾千年，以孔子為代表的人類先賢對學習的重要性和學習的方法論有過很多闡述和探索，但受認知水平和科學技術的限制，人類對學習的本質、對學習與人體尤其是與大腦的關系卻鮮有研究，直到最近幾十年，學習科學才誕生和發展。日前，在首屆世界教育前沿論壇上，來自世界各國的教育工作者、研究者圍繞“學習的革命：學習科學引領教育未來”這一主題進行了深入探討，讓人們對學習科學這一相對新興的學科有了一個全面的認識。
人的學習過程值得更深入研究
“學習科學就是運用各種最先進的專業知識，來聚焦研究人類的學習。”香港大學原副校長、榮休教授程介明認為，我們有很多教育理論，但都是在研究學習的成果，而學習的過程一直是個黑箱。隨著科學進步和技術創新不斷進入教育領域，現在有了學習科學這把鑰匙，人類正在逐漸打開學習過程這個黑箱。
北京師范大學校長董奇說，在20世紀末，隨著一系列對人腦研究測量技術的進步，人類有史以來首次能夠客觀研究大腦學習的過程，可以對人的外在學習行為與腦機制有更為深刻的描述和理解。在此背景下，一個將人腦學習不同層面的研究整合起來，進行交叉研究的認知神經科學誕生了。教育學、心理學、神經學……學習科學涉及的學科非常多，不外乎人們從傳統的思辨、從實際的經驗來觀察、思考和總結。研究的對象一方面是外在的行為，包括老師的教育行為以及學生的學習行為，另一方面則是大腦內部進行的認知活動，包括心理活動和神經活動。
華東師范大學副校長任友群對學習科學的概念進行了更詳細的闡述。他認為學習科學脫胎于認知科學，初衷是研究真的人在真實環境中學習的過程，而不是在傳統的實驗室里去研究學習，不是拿老鼠、猴子等其他動物去研究學習。任友群反復強調學習科學的理論基礎——建構主義：知識的建構性、認知的情境性、學習的社會性。他表示，知識不是客觀的，而是主體經驗的解釋和假設；學習不是被動地接受知識，而是主動生成自己的經驗；教學不是傳遞知識，而是創設一定環境和支持促進學習者主動建構知識的意義。一言以蔽之，學習科學主要研究人是如何學習的這一問題，如果這一問題取得進展，接著就研究如何促進人的學習。教育者或者說是環境建構者，要利用學習科學來幫助學習主體建構屬于他自己的知識。
成年人的大腦也具有高度可塑性
進入電子時代后，中國人開始大量使用拼音輸入，而且現在智能拼音輸入法的聯想功能非常強大，使得中國人特別是少年兒童寫字的時間越來越少。這一情況是否會影響兒童中文閱讀能力的發展呢？
深圳神經科學研究院院長譚力海教授和他的同事在進行了大量的研究調查后發現，過度使用拼音輸入法的兒童左腦額中回發育不良，閱讀能力明顯低于同齡兒童，有的甚至存在嚴重的語言障礙。譚力海得出的結論是，中國兒童的閱讀能力與書寫的時間之間是正相關，與使用拼音輸入法的時間則存在非常明顯的負相關，而且這種關系隨著年齡的增加而逐步增強。因此譚力海呼吁，應該限制兒童使用拼音輸入法，甚至應該立法強制在中國的電腦鍵盤上設置手寫區。
譚力海解釋，中國人在處理漢語時，主要使用左腦的額中回，左額中回臨近大腦中負責運動的區域，這有可能跟兩千多年來中國人學習漢語主要靠書寫有關。與此相對應的是，人腦中負責處理英文的則是左腦的顳頂區，這也是大腦中負責聽的區域，所以英文學習主要以聽為主。中英文本身也有很大差別，漢字是象形文字，而英文則是表音文字。
“在用拼音輸入法打‘譚’這個字的時候，輸入‘t、a、n’這三個字母和用筆寫出‘言、西、早’這三個漢字完全沒有關系。”譚力海說，長此以往，中國人使用漢字的能力將大為弱化，中華民族的文化傳承將面臨危機。
譚力海還發現成年人的大腦也具有高度的可塑性。例如，讓放下武器的哥倫比亞游擊隊員在20多歲時學習閱讀，3年后這些年輕人大腦中負責閱讀的灰質數量顯著增加。在一個少年14歲和17歲時分別進行智力測試，會發現17歲智商明顯提高。與之相對應的是，該少年大腦中的灰質體積也大為增加。總之，只要對大腦進行持續的學習刺激，即使是成年人，大腦中的灰質也會發生變化。可以說，學習科學為“學無止境”這句話找到了科學依據。
里約熱內盧聯邦大學生物醫學科學教授羅伯特·蘭特介紹了巴西政府運用學習科學的例子。他說巴西總統之前專門簽署了一份提升巴西教育水平的法律，其中要求學校必須設置專門的體育課程。羅伯特說，巴西政府之所以這樣介入教育也是有學習科學作為依據的。運動會激活人腦中的很多區域，學生在上體育課的時候，其他方面的表現也會提升。為了通過更科學的研究來改變巴西的教育現狀，巴西還創建了全國科學教育網絡，目的就是把研究成果轉化運用到教育實踐中，讓學習變得更加科學。
“以教為中心”轉向“以學為中心”
“為了培養創新型而不是標準化人才，為了提供‘幸福教育’而不是‘成功教育’，深圳當前的中小學正在逐步從‘以教為中心’轉向‘以學為中心’，這涉及教學內容、方式、過程、空間、評價等方面的系統性變革。”深圳市教育科學院院長葉文梓介紹了深圳學習科學的發展情況，具體來說，就是促進課程形態多樣化發展；大力推進創客式、探究式、項目式學習；建設新型功能室和教室；建立中小學生綜合素養電子成長檔案；加快普及腦科學和學習科學，著力提升教師的現代信息技術應用能力和教學研究能力；以及開展綜合素養陽光評價。
葉文梓表示，深圳將結合自身實際情況運用學習科學、推動教育變革。深圳市教育科學研究院將加快建設腦科學和教育應用研究中心、人工智能研究中心、大數據研究中心。葉文梓呼吁加大力度普及腦科學的知識，因為只有教師們理解了腦科學之后才會去應用腦科學。
許多專家認為，學習科學能夠幫助完善現有教育體系。在董奇看來，對學習進行認知神經科學研究，有助于深入認識學習規律，對改進教育教學有一定啟發。目前相關研究進展迅速，這將持續推動對學習規律的認識，能夠為提高學習成效提供新的原理、方法和技術。不過董奇也認為，學習的認知神經科學研究取得的成績還是初步的，有的成果與教育應用還存在較大距離；有的成果具有潛在的轉化應用價值，但還需開展大量的轉化應用研究工作。
對于今后如何開展學習科學的研究，董奇建議：一是要以學生的學習和未來發展為中心，克服忽視學生主體地位的現象；二是要注重多學科和學科交叉研究，克服用學習的認知神經科學研究替代其他學科和層面研究的現象；三是要重視從學習、教育的實踐中挖掘研究問題，開展問題導向的基礎與應用研究，克服為研究而研究，從文獻中找研究選題的現象；四是鼓勵更多人共同參與學習科學研究，打破學科的“鄙視鏈”，倡導包容、開放、相互尊重、平等探索的氛圍；五是倡導政府、大學、教育科研機構、中小學緊密合作，克服科研與實踐“兩張皮”的現象。董奇特別強調，要為學習科學搭建交流和分享平臺，提倡認真、嚴謹、客觀的科學態度，提高辨別能力，避免過度解讀、夸大學習科學的作用。
任友群認為，新時代背景下學習科學的使命就是用科學的、更為精準的方法研究教育，從而為國家培養綜合素質全、綜合能力強、具有創新思維的人才。目前，學習科學作為一個術語在中國的普及程度已大大提高，這一觀念也逐漸被大家接受。但是，對人的教育和學習的研究是目前人類最復雜的任務之一，對此我們尚未達成足夠的共識。（記者嚴圣禾）
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