小区门口的棋摊上,老周下了大半辈子象棋,水平一直不上不下。旁边看棋的老伙计早就看出了门道:他十盘里有六七盘,都栽在同一个“马后炮”上。输了骂两句,摆好棋子,下一盘照样那么走。
他的问题不在棋子认不全,而在输了以后不琢磨。这个朴素的道理,斯坦福大学的科学家用在了一个让很多家庭头疼的问题上:孩子的数学为什么学不好?
研究给出的答案是:不少数学“学渣”并没有被数字难住,卡住他们的是大脑“不认错”。做错一道题,大脑没有及时发出“该换个办法了”的信号,下一道题还沿着老路走。
这项研究由斯坦福大学的张惠相(Hyesang Chang)牵头,发表在《神经科学杂志》上。她所在的实验室由神经科学家梅农(Vinod Menon)领衔,这个团队研究孩子学数学时大脑怎么运转,已经做了十多年。
孩子数学差,大人怀疑的原因通常有两个,一个是笨,一个是懒。教育界还常提到第三个,叫“数感”差,意思是孩子对多少、大小天生不敏感,看一堆东西估不准数量。
斯坦福这次的实验,乍看测的正是数感。屏幕上出现两个量,孩子判断哪个大。有时是“4”和“7”这样的数字,有时是两堆小圆点,来不及一个一个数,只能凭感觉估。
题目简单,参加实验的孩子里有一部分被诊断为数学学习障碍,另一部分数学学得正常。如果只比答对了多少,结论无非是“谁更准一些”,跟老师批卷子没什么两样。
研究人员换了个看法。他们用一套数学模型,把每个孩子一题接一题的作答串起来,专门看做错之后的那一题:孩子还用原来的办法判断,还是悄悄换了思路?
问题就出在这里。数学正常的孩子,错了会自己调整,越做越稳。
有学习障碍的孩子,错了以后往往还用老办法,就算犯的错五花八门,思路也很少跟着变。两组孩子都知道7比4大,差别在于做错以后改不改。
做题的同时,孩子们躺在核磁共振仪里接受扫描。扫描结果跟做题表现对上了:数学困难的孩子,大脑里负责盯住自己表现、发现偏差后调整做法的区域,活动明显偏弱。
这套脑区像开车时的导航。走错一个路口,导航提醒“请掉头”,再重新规划路线。导航声音太小,司机就容易一条道走到黑。
研究人员发现,光看这些区域的活跃程度,就能在相当程度上分辨出孩子属于哪一组。
张惠相在解读结果时说,这些缺陷不一定局限于数字技能,还可能涉及更广泛的认知能力,比如在学习过程中监控自己的表现、调整自己的行为。
大脑“不认错”,有时候还跟害怕有关。梅农团队早年做过一项研究,测的是七到九岁、一碰数学就紧张的孩子。扫描发现,这些孩子做算术时,大脑里管恐惧的杏仁核格外活跃,负责记数字、算数字的区域反而使不上劲。
一个怕错的孩子,最本能的反应是躲开错误:涂掉、藏起来、不敢承认没听懂。错误躲过去了,大脑也就失去了一次纠偏的机会。越错越怕,越怕越不改,很多孩子就是这样在数学上越落越远的。
好在大脑是可以改变的。梅农团队另一项研究,请有数学学习障碍的小学生接受了八周一对一辅导。
辅导结束后,这些孩子的成绩追了上来,大脑的活动方式也变得和同龄孩子相近。看来大脑里这套“导航”,是可以慢慢练出来的。
科学家在机器身上也看到了类似的规律。今年,数学家陶哲轩和OpenAI的研究负责人马克·陈有过一场对谈,话题之一就是大模型怎样甩掉“数学学渣”的帽子。几年前,人工智能连简单的应用题都常常算错。
让机器开窍的关键,是让它在给出答案前先自己检查,发现走不通就退回去换条路。OpenAI介绍推理模型时就提到,模型学会了识别并纠正自己的错误。后来,这类模型在国际数学奥林匹克竞赛的题目上做到了金牌水平。
机器靠学会认错提高了数学成绩,孩子也是一样。题海战术之所以对一部分孩子没用,就在于反复做同一类题,练的是熟练度。如果孩子做错后从不回头,题做得再多,栽跟头的地方还是同一个。
很多孩子放学后是爷爷奶奶、外公外婆在辅导作业,这个发现对他们很有用。看到错题,先别急着说答案,也别马上让孩子擦掉重写。等上几秒,问一句“刚才你是怎么算的”,让孩子把思路讲出来。
还有个办法是角色互换:老人故意算错一道题,请孩子当“小老师”来挑毛病。给别人找错比给自己找错轻松得多,孩子不用担心挨批评,反倒愿意认真看每一步,慢慢也就养成了回头检查的习惯。
孩子答错时说什么也很重要。一句“怎么又错了”,孩子下回就想把错藏起来。
更妥当的说法是“这一步挺有意思,再看看”,孩子会觉得错题能拿出来讨论,不必藏着掖着。
研究团队下一步打算扩大样本,把更多不同背景的孩子,以及有阅读障碍等其他学习困难的孩子纳入进来,看看“错了不会调整”是不是许多学习困难共同的原因。
棋摊上的老周后来也变了。有一回,他输完没急着重摆,盯着棋盘看了好一会儿,嘟囔了一句:“原来是这匹马。”
那天以后,他再没在同一个地方输过。孩子做错数学题也是这个道理,让他停下来回头找一找错在哪里,比多做几页题更有用。
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