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这项研究告诉你,为什么有的孩子特别“聪明”

2024-4-2 08:58:49 3013 0

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红灯停绿灯行 未绑定微信 发表于 2024-4-2 08:58:49 |阅读模式

红灯停绿灯行 未绑定微信 楼主

2024-4-2 08:58:49

综艺节目《最强大脑》里,
选手用不到20秒的时间
就可以背下一副被打乱顺序的扑克牌;
电视剧《神探夏洛克》中,
夏洛克进入记忆宫殿后
就能快速调用各类知识,
用记忆完成案件推理、破解谜案……
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教师正向学生介绍算盘 图源视觉中国
为什么有的人,可以进行如此快速的运算和记忆?他们的大脑和我们普通人有什么不一样?训练可以提升我们的能力,使我们变得更聪明吗?经过训练,我们的大脑又会发生怎样的变化?
带着这样的疑问,浙江大学物理学院陈飞燕教授带领她的团队进行了一场长达5年的追踪研究。

珠心算与记忆


这是一场特殊的实验。
在黑龙江省齐齐哈尔市,陈飞燕和她的团队都像是一群独特的“老师” ,每年都会给小朋友们做各类有趣的认知测试的任务。
这群来自当地3个学校的200余名小学生,陈飞燕笑言仿佛是“自己的孩子”,毕竟哪有一群陌生人会从孩子的一年级到六年级长期跟踪、从不缺席呢?
“学生随机分班,在接受学校正常教学之外,作为实验组的珠心算班的孩子,每周学习2小时珠心算;另一组作为对照的控制组,则在相同时间内进行常规的计算或阅读。其他的学习内容都是相同的。”陈飞燕说,此外作为控制组的孩子在课后也不会参加珠算或珠心算的培训。
珠心算,这种具有中国特色的训练方式,会给200余名孩子带来怎样的改变?
陈飞燕向记者展示了用于测试的量表,包括图形想象力、计算能力等各类题目检测。每经过一年训练,两组学生的数学能力便在这张国际通用量表上直观体现出来。
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例题:设第一条线段长度为1,第二条长度为10,第三条长度为5,请快速说明B1-B5五条线段长度。
她告诉记者:“从结果上看,无论是得分还是做题速度,实验组孩子都优于控制组。”这表明,无论是平均数学能力,还是数学学习的快慢,训练珠心算的孩子表现会比普通孩子更好。

这是为什么呢?

长期的训练,对孩子的认知能力,尤其是视觉空间能力和工作记忆能力也有较为稳定的促进作用。
其中,工作记忆是我们大脑临时储存、加工和使用信息的有限记忆系统。它有别于我们平常说的长时记忆和短时记忆。
比如,记一个手机号码、一个名字等,我们一般通过复述和确认就可以完成,这就是短时记忆,在这个过程中,工作记忆的参与程度很小。
但如果告知一串数字后,要求从小到大排序后再复述,那么人脑的加工负荷会变大,其中工作记忆的参与程度大大就增加了。而往往我们遇到的问题并不都是只记一个手机号这么简单,当需要在动态过程中同时处理多个任务时,就需要多个心理操作步骤,对工作记忆能力的依赖非常大,由此工作记忆的重要性就突显出来了。
“如图所示,对于连续依次快速出现的九宫格,我们需要对当前出现的九宫格中白色方块的位置进行判断,判断当前方块的位置是否和前面的间隔一个的方块位置相等。这是一个经典的测试工作记忆能力的例子,如果要求判断时,间隔的九宫格越多,大脑加工的负荷就越大,我们就越难完成。如果在相同的条件下,完成得又快又准确,表明个体的工作记忆能力越强。”她解释说。
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视觉空间工作记忆实验范式
所以,在一定程度上工作记忆能力的高低也可以简单理解为 “聪明”与否。“个体的工作记忆能力与智力的相关性非常高,在很大程度上影响了个体的认知水平。”她说。
当然,大脑是一个复杂的系统。在实验中,陈飞燕也发现,不仅珠心算组孩子与控制组孩子之间存在着明显的个体差异,珠心算组孩子之间也存在着明显的个体差异。这种差异不仅仅表现在行为绩效上,也体现在大脑的结构和功能上。

神奇的大脑皮层


认真地来说,当我们在讨论“聪明”这个话题时,到底包含了些什么特质呢?
“聪明”的一大表现就是发达的认知功能,包括记忆、思考、推理、交流和解决问题的能力。而在我们大脑内部,就有这样一个区域,是负责认知功能的关键。
为进一步研究背后原因,浙大科研团队在征得学生家长同意后,开展安全无损的磁共振成像扫描。在训练的第二年,通过磁共振技术获取了孩子们的大脑结构和功能数据,来预测后续四年他们的数学学习效益。
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在其他实验中,浙大研究团队研究被试者脑电波
“已有的研究表明,人类大脑神经元的细胞体主要聚集在大脑灰质, 它有助于协调肌肉控制、视觉、听觉、决策和其他重要的大脑功能。一般来说,大脑灰质的体积、密度与认知能力有关。”课题组成员、已毕业的团队博士生谢烨解释说。
所以有些“学霸”之所以成绩居高不下,可能和大脑灰质的发育、脑区之间的连接、以及大脑的加工模式等因素有关。
对比两组大脑形态学结构上的差异,研究团队发现了两个特殊脑区,即大脑左右两侧的海马及其相邻的内侧颞叶,它的灰质体积能够预测珠心算组儿童的数学能力增长率。也就是说,经过一年珠心算训练后,这两个部位的灰质体积越大,后续四年数学学习的成效就越好。
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实验组学生正在练习珠心算
在另外一场研究中,研究团队还发现一个奇妙的现象——计算时,珠心算组的孩子大脑相关脑区的活跃程度更低 。
如果把脑区的灰质比作CPU,作为人脑运行中的核心部分,就容易理解了。陈飞燕告诉我们,经过训练的孩子在数学运算时更多的采用视觉空间策略,优化了数学加工策略,不必调用大脑更多的资源去攻坚克难,从而可以轻松进行数学运算。
“通过研究,我们发现长期的训练会影响儿童的大脑结构、功能以及内在的组织模式,提升孩子的数字加工能力、视觉空间能力、工作记忆能力等,从而让进一步提升他们的数学能力 。”她说。


大脑越练越好

在2002年读硕士时,陈飞燕开始从事珠心算的相关研究,最初抱着很大多数人一样的疑问——珠心算为什么会让人的运算变得这么快,大脑是如何对数字进行加工的。
在这十几年中,她的导师唐孝威院士一直引导、鼓励和支持她,“他鼓励我要把研究做到全世界最好,我和我的团队也在向这个方向努力。”
“通过实验,我们发现通过个体的持续训练学习,个体的工作记忆能力、视觉空间能力等是可以通过训练来提升的。”陈飞燕说,简单来说,就是“脑子越用越好”。
他们也在研究中发现,经过长期珠心算训练的儿童,他们大脑的内在组织模式更相似,而且,在同样训练条件下,练习得越好的孩子,他们大脑的相似程度也越高。
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拨动的算盘
我们常调侃,孩子数学不好,是体育老师教的。其实,体育老师可以教好数学。有研究表明,运动和学习一样,可以刺激相应的脑区,而相应脑区发展越好,运动能力和学习能力也就越强。举个不恰当的例子,学好数学,要靠丰富的空间想象能力。而体育运动极大地刺激着相关脑区,例如打球时,球的走向、速度都需要大脑对空间信息进行加工,从而把这种能力迁移到数学等理科学习当中去。
当然,世界上没有万能的教育方式,也很难出现“全才”的孩子。一个曾获得珠心算冠军的孩子,背一首古诗却要吭哧吭哧用时一小时。这是为什么呢?
北京师范大学心理学部、认知神经科学与学习国家重点实验室教授周新林曾撰文指出,其实珠算、珠心算在提升记忆方面的作用是有限的,其作用主要在数字记忆。珠心算冠军的数字记忆能力不一定可以迁移到语言的背诵中,因为珠心算训练了大脑的视觉空间想象的部位,而背古诗需要记忆语义关系或者进行语音编码。
大脑多维度、多层面的认知功能,还需要有更多工具的使用。
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孩子在练习珠算
该研究在教育界也引起不少讨论。
杭州市上城区学科带头人、杭州师范大学东城小学数学老师陈小丽就告诉记者,如果把珠心算当做一种兴趣爱好的培养,孩子对此也感兴趣,可以在一定程度上,提高孩子数学的数感、运算能力及空间观念等核心素养,从而促进孩子大脑的记忆力和学习专注力、意志力和反应能力。作为杭州市目前仅有的珠心算特色学校,东城小学在国际珠心算等大赛中屡获佳绩,在家长学生中得到了支持。
也有教育专家指出,珠心算学习需要大量机械记忆,有部分孩子会不适应,不是因为算不出,而是因为一下记不住,非但没有提升数学思维的效果,反而增加了他们的学业负担。假如父母想通过让孩子学习珠心算,提高数学成绩的话,可能会收获失望。
陈飞燕也表示,大脑的锻炼并不一定要通过珠心算来完成,其他能锻炼大脑,提升工作记忆能力、认知灵活性、空间想象力、注意力的方式同样适用,最终目的还是在于提高大脑的认知能力。
所以啊,让大脑舒服地“躺平”可不是什么聪明的做法。


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