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阳志平:认知科学给教育工作者的启发

左右脑分开工作?大脑只开发 10%,有无限开发潜能?你可知道,这些广为流传的理论早已被证为错误。如何高效学习?阳志平老师从认知科学角度告诉你鲜为人知的学习真相。

近期在一个教育工作者的内部研讨会上,从认知科学角度分享了一些心得,将其整理成文。

糟糕的教育

今天人们接受的教育,比想象中还要糟糕。

学习迷思无处不在。一类是没有证据,早就被证伪的低级错误,但依然广泛流传。这类低级错误成了不少教育工作者设计课程体系的理论基础。比如不少儿童教育公司宣传开发儿童大脑,却从不懂大脑,数十年如一日地坚持传播「左脑右脑分工论」、「大脑只用 10%」这些错误的神经迷思。

同样,不少知识网红喜欢引用学习金字塔这张图,强调所谓的主动学习大于被动学习。然而,追溯原始文献,原始实验数据不存在,所谓的 5%、10% 是瞎编的。

另一类是低效或无用,但学界依然有人支持的高级错误。这类包括多元智能、思维导图、学习风格等等。我们尝试检索中文学术论文库,你会发现,「多元智能」泛滥成灾,然而,无论从心理测量学角度,还是从认知神经科学角度,多元智能压根不成立。一个简单的思想实验就可以发现多元智能有多么不靠谱,试看认知科学家斯坦诺维奇在《超越智商》一书中的批判:

让我们来做一个简单的实验。试想,如果有人反对在评价汽车时太过于强调马力这一指标的做法,于是,为了降低「马力」这一概念的重要性和受重视程度,他们提出了制动马力、转弯马力、缓和马力等一系列概念来描述汽车的特性。请问,这种策略可以让人们在评估一辆汽车的性能时,忽视发动机功率的重要性吗?我认为不行。反而,这种做法会使得本来希望被低估的特征得到更多的重视。

为了反对智力这个概念,因此引入数学智能、音乐智能、运动智能这些概念,就像为了反对马力这一概念,因此引入制动马力、转弯马力、缓和马力一样荒唐!

同理,思维导图有用但低效。有认知科学家研究了类似思维导图的方法:概念图。结果发现,概念图法非常低效。120 名被试中有 101 名(84%)被试的测试成绩均为提取练习优于概念图。有意思的是,人类的元认知错觉又欺骗了多数学习者。75% 的学习者认为,概念图学习方法优于其他方法。实际效果差,但人们偏偏以为「概念图」方法学习高效。

目前在医学领域,主流趋势是从临床医学到循证医学。在教育领域,我们同样需要从经验驱动到证据驱动。那么,教育的循证科学是什么呢?这就是 「心智、脑与教育科学」(英文缩写为MBE,Mind, Brain, & Education Science 的简称)。以 2004 年「国际心智、脑与教育」协会成立与 2007 年《心智、脑与教育》期刊创刊为标志,「心智、脑与教育」科学正式诞生。有的国内学者喜欢将 MBE 译为教育神经科学,事实上,它的原意是综合认知科学、心理科学、神经科学与教育科学,来回答人如何更好地学习这一问题。

认知科学关于学习的新发现

我开玩笑说,传统教育工作者是「宏观经济学家」,关注的是教育制度、教育公平、教育改革这类宏大命题。我们要办好平民学校;我们要变革高考科目,从 3+2 改成 3+1;我们要更改人才选拔机制。

这些不能说不好。但我们真的研究过那些「学习的微观经济学」命题吗?学生几点上课最合适?学生课间休息多久最合适?学生如何休息最合适?上课该记笔记还是不记笔记?如何不浪费巨额教育改革成本,仅仅通过微调学生的学习次序、学习时间、学习地点,提升学习效果?

这些正是认知科学擅长的。认知科学近些年来关于学习有大量新发现,其中最值得介绍的是「必要难度」理论。它是比约克夫妇,在近三十年前提出,之后历经两代认知科学家,数十个认知科学实验室发展,目前已成为认知科学中关于学习与记忆的主流理论。

什么是必要难度理论?人类记忆存在广泛且普遍的元认知错觉,会误将「记住了」当成「学会了」。如果将人的大脑粗陋地比作一块硬盘,假设你的每次记忆,都是往这块硬盘中写入内容,那么,可以近似地将记忆想象成无限的内容,但硬盘上的这些信息会相互争夺空间。

人的记忆有两种基本机制:存储与提取。比约克率先区分了记忆竞争的两种不同类型:存储优势(storage strength)与提取优势(retrieval strength)。以前,人们习惯性地以为,记得越快,学习效果越好。简言之,存储越容易,提取就越快。但他的实验发现了与常识相反的结论:「存储与提取负相关」,也就是说,存入记忆越容易,提取出来越困难;反之,如果你有些吃力地存入,知识提取会更方便。

接下来,我介绍必要难度理论的三个重要研究:测试效应、分散学习和交错学习。

测试效应、分散学习与交错学习

测试效应

很多人喜欢向芒格学习,但不喜欢听芒格这句话:

不管你喜不喜欢,必须掌握到能通过测试的水平,能常规应用其最基本的内容,尤其是那些比自己所处专业更为基础的学科。

人们常常只记住了芒格的前半句话——要掌握多元思维模型,但忘记了后半句话——要去参加测试。「掌握多元思维模型」是「原则正确」的废话,但通过测试是「细节正确」。我曾经开玩笑说:「掌握那么多思维模型一点用都没有,因为你每个模型都没有给予足够的压力测试」。

研究发现,学生「学习+测试」的效果远远强于「学习+学习」,更能保持长期记忆。这就是认知科学的「测试效应」。

什么是「学习+测试」?举个例子,每当我学习一个重要学科,我会选择一本带考试题目的教科书,然后参加这个学科的考试。看自己是否掌握了那些知识点。测试不仅能提升学习效果,还能减缓遗忘的进程。哪怕是非常简单的自我测试,比如原原本本回忆所学内容,也比当下大部分流行的学习策略更有效。

什么是「学习+学习」?举个例子,大家看书的时候喜欢画杠,写一些批注。又如,所谓的「书读百遍,其义自见」。这些方法都是低效的。在 2013 年,认知心理学家们联合审查了十项流行的学习技术,发现不少普遍流行的学习方法仅在特定情境下有效,或者效果很差。其中,证明非常有效的是实作测试、分段练习,对不同年龄不同材料不同考试都有效;实用性最差的五项是概述材料、标记、关键词助记、图像辅助学习、重读,效果有限,还仅限特定情景。

分散学习

「分散学习」是对必要难度理论的逆向运用。认知科学家做了一些实验,让被试不再上课记笔记,而是隔几个小时后记笔记。实验结果发现,隔了几个小时记笔记,学习效果反而更好,数月后的追溯效果也更好。它背后的原理就是分散学习——时间上的分散。

目前「分散学习」的主流研究实验范式设计是:初次学习-间隔-再次学习-间隔-最终测试。那么,究竟间隔多久比较合适?目前的主流结论是学习间隔时间控制在测试间隔时间的 5%〜10% 最佳。

另一种「分散学习」是地点分散。认知科学家做了一个实验,挑两组受试者背英语单词,第一组在同一个地点背英语单词,第二组在两个地点背,结果是第二组记忆效果更好。这个就是空间的分散学习。

与分散学习相对应的是「集中学习」。比如考前复习,我们熬夜抱佛脚,突击课本。从学习效果来看,究竟是短期高密度的「集中学习」好,还是拆分学习时间地点的「分散学习」好?多项认知科学研究表明,「分散学习」会带来更好的测试成绩,过一段时间提取记忆时也更准确、高效

交错学习

什么叫「交错学习」?先来看看它的反例「批量学习」。

打羽毛球的同学会有体验,原来的教学方法是把技能拆解成 ABC 三个动作,比如准备、发球、随挥等等。你需要先学会 A,再去练习 B ,最后才是 C。这种 AAA-BBB-CCC 式学习叫作批量学习。

交错学习法会怎么做?教别人打羽毛球的时候,把三个动作混合在一起教学,ABC,BCA,CAB,重复教三次,每次都会交错学习三个技巧,球手在随后的击球测试中表现更好。

认知科学近二十年研究发现,批量学习的效率远远不如交错学习。这告诉我们:学习不要一个概念一个概念地学习,而是在情境中反复交织、多个主题学习。比如裁缝出师并不是已经练习了一万小时,而是能够缝制出足够好的衣服。这就是学习科学日益主流的观念:从「情景学习」出发,当一名「认知学徒」。

人不喜欢测试,人喜欢临时抱佛脚,人喜欢看似简单、拆解环节的学习——为什么人类喜欢选择次优学习策略,而不是更好的学习策略?这是因为大脑爱偷懒,大脑爱模式。人类记忆存在广泛且普遍的元认知错觉,会误将「记住了」当成「学会了」。例如,你喜欢思维导图,是因为做思维导图的过程比较快乐,但你不关心思维导图是否真正帮助你学会了什么。同样,上课记笔记,可以让你逃避真正的思考,你并不关心自己是否真正学会了。

我的教育实践

三年前,我做了一个判断,泛教育、新文娱、大健康是在经济下滑周期的最佳选择,而我选择从脑认知科学赋能教育破局。如果说 AI 赋能侧重智能化与自动化,脑认知科学给教育行业赋能侧重底层与循证。

当脑认知科学遇见教育,会发生什么?三年前,我与几位优秀的认知科学家好友共同创办了安人心智集团,目前最核心的子公司有两家:儿童教育机构爱贝睿与职业教育公司开智。

爱贝睿的核心业务是 0—6 岁的科学早教体系;开智的核心业务是 24—36 岁的成人多元认知思维训练体系。给大家看一下课程体系设计思路,也许你会有所启发。

爱贝睿:在儿童早期教育上,我强调不教具体技能,而是侧重培养孩子核心能力。我们把 0-6 岁小朋友未来发展要用到的核心能力拆解成智力脑、语言脑、情绪脑、运动脑与创意脑五大项,每一项下面有四个关键指标,围绕这些关键指标,研发了一套包括评估、亲子活动、教具、专家讲座、App 在内的新型早教课程体系——未来脑计划。目前已帮助成千上万家庭实现科学有趣的早教。

开智:开智公司是我的精英人才培养基地,为我的各项事业提供源源不断的人才供给。从三年前创办的第一天开始,我一直在思考一个问题,如何快速暴露一个人的思维短板,然后快速提高。这就是开智的「多元思维训练体系」的初衷。

它强调不同学科带来不同认知方式,每个学科都有自己理解世界的独特角度。综合人类的高阶智慧与主流认知方式,我总结出一套多元认知思维训练课程体系。拿其中的理性思维举例,它包括四个教学单元:信息分析、论证分析、决策分析和行为分析。

开智是针对职业人士的认知教育工程,爱贝睿是针对儿童与爸妈的认知教育工程。过去几年,除了创办公司,担任讲师之外,我还围绕上述体系引入了一些世界一流认知科学家的著作:《机器人叛乱》、《超越智商》、《智力是什么》、《刻意练习》、《心思大开:日常生活的神经科学》、《重塑大脑,重塑人生》、《风格感觉》、《古典风格》等等;也组织出版了一些好书,如开智文库的《追时间的人》、《认知风暴》等,爱贝睿文库的《给孩子的未来脑计划》、《自主教养》、《聪明养育》、《养育的选择》等等, 感兴趣的朋友可以参阅。

如果每个成年人更懂脑与认知科学,那么,自己的未来就会好上一点点。如果每个爸爸妈妈在儿童发展早期多掌握一些靠谱的脑与认知科学知识,那么,孩子的未来就会好上一点点。这就是我创业的心愿:修己以安人。

对认知科学与教育感兴趣?欢迎加入阳志平老师团队!安人心智夏季招聘中,全职&实习职务参见:http://www.anrenmind.com/job

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