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如果用一个词来概括人类的非凡才华，我会用 " 学习 " 来概括。几千年来，从非洲大草原迁移到沙漠、山脉、岛屿甚至太空，人类的故事是不断进行自我重塑的故事。所有这些成就的根源在于：我们的大脑有着提出假设并选择适合环境的假设的非凡能力。毫不夸张地说，学习是人类的创举。

然而在今天，人类智力面临着全新的挑战：我们似乎不再是最会学习的物种。人工智能可以写代码、翻译外语，甚至可以下国际象棋和围棋，而且比我们做得更好。它们是否已经能模拟人脑，或者它们还有很长的路要走？

虽然目前计算机科学的进步令人着迷，但机器的深度学习算法只是模拟了人脑的一小部分功能。机器的学习往往涉及数百万甚至数十亿次训练尝试，相较之下，婴儿的大脑却显得惊人地强大：婴儿不需要超过两次的重复就能学习一个新单词。人类的演绎、推理和灵活性能力，是机器远远无法比拟的。

一

重新认识学习

学习对人类或动物意味着什么？你可能没有意识到，但是大脑已经存储了数以千计的外部世界的内部模型。

学习就是根据外部反馈调整大脑心理模型的参数。可以试一试：戴一副会使视线向左偏移十几度的棱镜，然后试着抓住物体。第一次尝试必然会完全失败，因为戴着眼镜，手会伸到瞄准的物体的右边。多尝试几次，动作会变得越来越精准，因为脑已经学会纠正视线的偏差。大部分学习比这精细得多，需要调整数十个、数百个甚至数千个参数，不过原则相同，即学习是在无数可能的内部模型中，寻找最符合外部世界状态的可能性。类似手太靠右或太靠左这样的正负反馈，人脑会测算错误偏差，然后调整参数以纠正错误，每一步往正确的方向上做一点小小的修正，学习便是将错误降到最低。

从一条线、一根手指，到一双手、一个手臂，再到一个人的身体、两个人面对面握手……人脑通过创建一个多层分级的模型来分解学习问题，衍生出检测日益复杂的对象或概念的能力。而我们的两个脑半球和众多的皮层下基底神经核聚集了一大批 " 专家 "，它们相互争斗、协调和评估。有些脑区会学习批评其他脑区，它们不断地评估我们的能力，预测可能得到的奖惩，促使我们采取行动或保持沉默。

随机的探索、随机产生的好奇心和频繁的神经元放电也在智人的学习中扮演重要角色。无论玩 " 石头剪刀布 "、即兴创作爵士乐，还是研究数学问题的可能解法，都是在用大量的随机性探索各种可能性，这时已经进入学习模式。

但纯粹的、没有任何先天限制的学习根本不存在。任何学习的算法或多或少包含着一些要学习的领域的先验假设。我们的脑也由各种各样的假设塑造，学习总是从一组先验假设开始，这些假设被投射到输入的数据上，系统从这些假设中选择最适合当前环境的假设。

二

终身可塑的大脑

从表面上看，没有谁比新生儿更无知。但婴儿真的如一张白纸、一块白板或者一个空瓶一样，等待着经验来填满吗？早在公元前 400 年，柏拉图就认为，从出生开始，每个人的灵魂都具有两种精密机制：知识的力量和我们获取指令的器官。" 在先天论与后天论的争论里，两者都被低估了。"

婴儿刚出生时，脑中有大量潜在思想的可能组合，包含它将遇到的世界上的所有语言、物体、面孔以及事实和事件。尽管新生儿的脑还未成熟，但它已经拥有大量从悠久的进化历史中获得的知识。这个脑的组合学意味着所有思考对象已经预先存在。

脑成像技术刚刚问世时，占据主导地位的理论均来自经验主义，认为在出生时人脑是没有任何知识的，只受到后天环境的影响。在精确的磁共振成像技术出现后，我们才终于将人脑的早期组织可视化。婴儿在生命的头一年，语言学习速度非常快，两个月大的婴儿在听到母语时，已经激活与成年人相同的语音、词汇、句法和语义的层级结构。

当然，两个月大的婴儿还无法理解他们听到的句子，还没有发现单词和语法规则。但这些语言信息已经被传送到高度专业化的、类似于成人的脑回路中，这是其他灵长类动物无法做到的。

我持续强调先天因素，即基因与自组织的交互作用对脑回路的影响，但后天养育同等重要。脑的早期组织并不是永恒不变的，经验会改善及丰富它们。这就是硬币的另一面：学习如何改变儿童的脑回路？

西班牙解剖学家卡哈尔发现，每个神经元都是独立存在的，这些细胞会在某个点上汇集，这个交汇处被称为 " 突触 "。在突触处到底发生了什么？神经生理学家苏德霍夫的结论是，突触是神经系统的计算单元，是脑的微处理器，而我们的脑包含了大约一千万亿个突触。

这与学习的关联在于：在人的一生中，突触一直在不断改变，而这些改变反映出来的就是学习。每个突触都是一个小型化工厂，这个工厂里的许多参数都会在学习过程中改变。比如一位演奏出悠扬乐章的小提琴家，或者一个背诵诗歌的小孩，每一个音符和词语都被记录在上千万个突触上面。

当然，只有那些被认为最重要的事件才会被印刻到突触中。为了达到这个目的，突触的可塑性被巨大的神经递质网络调控。而可塑性是适应性变量，是学习的基础，是固定基因组与独特经验的结合。

三

学习的四大支柱

仅有突触可塑性的存在并不能解释人类的非凡成就。如果说学习是让智人成为教育人、让我们获得理想的生态形式的主要原因，那必是因为人脑还含有一系列比其他物种更丰富的技能。

学会聚焦注意力

想象一下，你到达机场时刚好赶上要搭乘的飞机，当时的一举一动都反映出你处于注意力高度集中的状态。" 注意 " 涵盖了脑选择信息、放大信息、传递信息、深度加工信息的所有机制，这些都是进化而来的古老机制。

这源于 " 注意 " 解决了一个普遍问题——信息饱和。我们的脑不断受到刺激的轰炸，几乎每秒钟都会接收数百万比特的信息，而它只将资源分配给那些它认为最核心的信息。

因此，选择相关信息是学习的基础。心理学家迈克尔 · 波斯纳把 " 注意 " 区分成三个主要系统：警觉，指何时需要集中注意；定向，指应注意什么；执行控制，指决定如何处理所关注的信息。这些系统在很大程度上能调节脑的活动，促进学习，但也可能会把学习导向错误的方向。

而与其他哺乳动物相比，人类注意系统的独特性在于 " 社交注意共享 " ，即人类的注意和学习更依赖于社会信号，我会关注你关注的东西，我会从你教我的东西中学习。人类是一种拥有 " 自然教学法 " 脑回路的社会性动物，一旦我们注意到别人试图教给我们东西，这一大脑回路就会被触发。在很小的时候，儿童的注意力就对大人发出的言语或非言语的信号高度敏感，就连婴儿也对眼神交流很敏感。

教学就是去关注别人的知识，教育工作者必须不断地思考学生不知道什么，并基于此调整自己的表达和示例，以便快速地增加学生的学识。我们必须在 " 主动模式 " 和 " 接收模式 " 两种学习模式之间找到平衡，学生必须专心听讲并对老师讲授的知识有信心，但也必须成为学习的主人，可以自主地、批判性地思考。

被动的有机体无法学习

各个领域的研究结果都表明，被动的有机体能学到的东西很少。有效学习意味着拒绝被动，主动参与。这一过程要求我们必须处于一种积极、投入和用心的状态：只有在有目标并且全身心投入其中的时候才能学得好。

而主动参与的基本条件是好奇心，即求知欲。每当脑发现已经知道的与想知道的之间有一条鸿沟时，即存在潜在学习区域时，好奇心就会产生。倘若能激发孩子的好奇心，就已经成功了一半。

所有的家长都会怀念孩子在学步期充满好奇的样子，他们最喜欢的词通常是 " 为什么 "。但令人惊讶的是，这种旺盛的求知欲，却通常在上学几年之后便消逝了。现在还没有全部的答案，但我想提出几个假设：一是学校提供的认知刺激与孩子们的需要并不匹配。标准课堂里，最优秀的学生往往最缺乏刺激，学习上有困难的学生可能因为相反的理由而不想来上学。二是他们的好奇心往往遭到惩罚，一个孩子对探索的渴求会被太过死板的教学策略摧毁。三是知识的社会传递，学校通常只鼓励 " 被动模式 "。

我建议永远把主动参与记在心里。最大限度地调动孩子的聪明才智并将其投入学习，这意味着提供有体系架构的课程并引导他们，同时让他们知道大千世界还有很多东西等待他们去发现，从而培养好奇心。

快速精准的错误反馈，减少学习不确定性

假如一开始没有经历过失败，我们就不会取得进步。当学生收到详细的错误反馈，被准确地告知他们哪里出错了、应该做什么，他们就会学得更快、更容易——所获得的反馈的质量和准确性，决定了我们可以学得多快。

错误信号是在脑中传递的内部信号，而这种环境的错误反馈与惩罚无关，分数是错误反馈的糟糕替代品。教育专家约翰 · 哈蒂的研究表明，学生获得的反馈的质量是他们学业能否成功的决定因素之一。优秀的教育工作者应善于帮助学生找到其困难所在，并帮助他们解决问题，而非打击其信心。

把与犯错相关的科学知识融入课堂，测试是最为有效的手段之一。人脑的记忆分为长时记忆和短时记忆，要想把信息变成长时记忆，最有效的方法就是进行一系列学习，其间穿插测试，且间隔时间越长越好。

巩固：将所学的东西彻底内化

试想，对于一年级学生而言，学习的前三个支柱帮助他很快学会阅读，但要使阅读变得流畅自然，还需要第四个支柱：巩固，帮助他把阅读变成自动化和无意识的行为。

在初级阅读阶段，强烈的、消耗大量脑能量的活动反映注意力和有意识的深度参与，随着学习的巩固，自动化释放了大脑皮层的资源。

有规律地间隔学习更高效的原因在于，我们的脑会在晚上睡眠阶段巩固白天学到的东西。睡眠，不仅在清理白天脑累积的废物，还可以按照一种特定的算法，把前一天记录的重要事件储存起来。

在白天教受试者学习一种复杂的算法，睡觉之前，只有极少数受试者发现了其中的奥妙。然而一夜好眠后，发现捷径的受试者人数翻了一倍。白天获得的知识不仅得以存储，还以更抽象、更普遍的形式被重新编码。睡眠能产生真正的洞察，我们在白天学习，而夜间神经元的回放会增加我们的潜能。

毫无疑问，改善睡眠时间长度和质量对所有儿童，特别是有学习困难的儿童，都是有效的干预措施。美国儿科学会强烈建议把推迟早上上学时间作为应对青少年肥胖、抑郁甚至交通事故的有效措施。借助这些措施，儿童和青少年整体的身心健康可以轻松地、不需要付出任何代价地得到改善，这为教育系统适应人脑生物学的局限性提供极好的例子。

太多的孩子没能充分发挥他们的潜能，那罪魁祸首到底是家长、学校还是整个社会？不管是什么原因，我相信学习科学的最新进展有助于扭转这一黑暗趋势。只有更好地了解自己，我们才能最大限度地利用大脑所配备的强大算法。所有孩子都可能从注意、积极参与、错误反馈和巩固中受益，" 全神贯注 "" 参与课堂 "" 从错误中吸取教训 "" 每天练习，利用每一个夜晚 " 这四个口号有效地概括了它们。【END】

文章来源   / 优教育，仅供分享

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