一位老师看着一位四年级学生尝试解方程 4 + 3 + 6 = _ + 6。孩子在空白处写上 13。“你是怎么得到这个答案的？”老师问。“我把 4、3 和 6 加起来，得到 13，”孩子回答。但是，当孩子说话时，他用一只手放在左边的 6 下面，另一只手放在右边的 6 下面，表明孩子至少隐式地注意到了等式两边的 6。因此，老师意识到，只需稍作思考就能看出，这两个相等的数字会相互抵消，而左边剩下的数字可以相加得到正确答案 7。老师说：“解决这个问题的更好方法是把 4 和 3 相加，然后把那个数字填在空白处。” 从那时起，孩子就使用这种分组策略来解决未来的问题。
这段对话发生在我实验室里，当时我的同事和我正在进行一项关于手势和学习的研究。老师和学生都没有谈论 6。但是老师在学生的手势中看到了两个 6 的表示，这促使了关于分组的明确指导。如果学生没有以这种方式做手势，老师可能会建议另一种解决问题的方法，这种方法可能没有那么有效。
我们经常在解释复杂话题时使用手势，但我们在简单聊天时也会移动双手。这些自发的手部动作并非随机；它们反映了我们的想法。即将掌握一项任务的儿童会在他们的手势中展示这一事实。听众会从这些动作中收集信息，通常是不自觉地。优秀的老师会根据学生的手势改变他们的教学，改变他们的解释，甚至改变他们自己的手势。孩子们从这种量身定制的教学中学得更好。
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孩子们仅仅通过移动双手就能自然地塑造自己的学习环境。但是，鼓励孩子们在学习时使用手势可以放大这种效果，激发他们的内隐知识，从而改变他们处理问题和任务的方式。孩子们更快地掌握任务，并且当他们移动双手时，他们能更好地记住如何完成任务。通过这种方式，将手势引入课堂可以促进学习。
通往心灵的门户
每个人都会做手势，双手与语言同步移动。这些动作有几种类型。除了指点之外，我们还用手势来模仿动作——例如，旋转手指，仿佛拧开一个罐子——并捕捉抽象的想法——例如，在谈论未来时向前移动手。
手势是天生的：自出生以来就失明的人也会做手势，即使他们从未见过其他人这样做。先天失明的说话者在与其他盲人交谈时也会移动双手这一事实表明，我们并不总是为听众做手势。我们也为自己做手势。
手势是如此自然，以至于人们常常没有注意到自己正在这样做。在我们的一些实验中，我们避免告诉受试者我们真正研究的内容，以避免引起可能损害结果的自觉反应。然而，当实验结束后，我们解释说我们正在检查他们的手势时，参与者常常为没有做手势而深感抱歉——即使他们在整个研究过程中都大量地做了手势。人们通常也同样没有意识到别人的手势，但他们仍然吸收信息，并将其无缝地融入到他们从听到的单词中收集到的信息中。事实上，手势之所以能够影响我们的思考和学习方式，很大程度上可能归因于它仍然是隐蔽的。
我对语言起源的兴趣促使我开始研究手势。早在 20 世纪 70 年代，我就研究了失聪儿童，他们仅用双手发明了自己的交流系统，通过特定的手势来表示名词、动词和其他词性。为了确定失聪儿童的交流系统与他们周围的手势有多大不同，我需要了解听力正常的人在说话时用手做什么。因此，在 20 世纪 80 年代中期，我开始研究听力正常的儿童在思考和学习时的手势。
长期以来，手势和非语言交流一直被认为是了解人们情绪和态度的窗口。在我开始研究这个话题时，芝加哥大学的大卫·麦克尼尔和现在的宾夕法尼亚大学的亚当·肯顿等心理学家开始探索手势可以告诉我们人们如何思考，而不是他们如何感受 [参见《手势提供洞察力》，作者：伊普克·瓦克斯穆特；大众科学思想，2006 年 10 月/11 月]。我和我的同事们沿着这条将手势与思想联系起来的线索进行了研究。我们过去 25 年的研究将这些特征性的手部动作与具身认知的新兴研究联系起来——知识和意识扎根于身体感觉和动作的方式。
妈妈的帽子
在我 1986 年首次进行的手势研究之一中，我观察孩子们试图解释他们对一个流行的物质守恒问题的答案。在这个问题中，演示者将水从一个又高又细的玻璃杯倒入一个又矮又宽的玻璃杯中，并问道：“第二个玻璃杯中的水量与第一个玻璃杯中的水量相同、更多还是更少？” 当然，水量必须相同，但许多年幼的孩子看到第二个玻璃杯中的水位较低，就说水量减少了。当我们观看孩子们口头回答时，我的同事和我注意到他们经常也做手势。
为了确定我们是否能在这些手势中找到意义，我们给孩子们录像，并关掉声音，将手势与言语分开。我们还听了没有观看录像的音频，以专注于言语。我们发现，有时，我们从孩子们的手势中收集到的信息与他们所说的不一样。例如，一个孩子可能会说，当水倒入更宽的玻璃杯中时，水量减少了，因为“它更矮了”，但他的手势——两只手呈 C 形，反映了玻璃杯的宽度——会表明他在某种程度上隐式地知道玻璃杯的宽度也很重要。
同样，试图解决 4 + 3 + 6 = _ + 6 的学生说出了错误的答案，但通过将手放在两个 6 下面，他表明他意识到一种可以得出正确答案的策略。手势和言语之间的这种不匹配也发生在其他情况下。它们通常捕捉到说话者没有完全意识到的知识。例如，刚学会说话的幼儿可能会说“妈妈”，但指着一顶帽子。这种行为并不意味着幼儿认为妈妈是一顶帽子。相反，幼儿正在将手势和言语结合起来，仿佛在说“妈妈的帽子”。2005 年，我们报告说，产生这种手势-言语组合是孩子即将说出他的第一个双词句子的迹象。在观察孩子们一段时间后，我们能够预测，在一个孩子产生她的第一个手势-言语组合后的两到三个月，她就会说出她的第一个双词句子。
更普遍地说，手势所传达的信息与他们的言语不同的那些人，通常正处于在任务上取得进展的边缘，无论是算术问题、语言发展的飞跃还是对物理世界的概念性洞察。一个人的手势可能代表了一种与他或她在言语中表达的方式不同的解决问题的方式。在一项实验中，我们要求学龄前儿童在脑海中组合一个形状的两个部分，以确定它们与哪个完整形状匹配。我们发现，一些学龄前儿童会谈论形状的“点”或角——这与解决问题基本无关——但与此同时，他们会做出一个手势，说明如何移动这些部分以适应其中一个形状选择 [见上图]。在这种情况下，正如前面描述的加法问题一样，手势揭示了一种比它们所伴随的言语更相关的策略。
在这些情况下，关于如何解决问题的明确指导通常会带来快速的结果；事实上，教学往往更有利于那些手势与言语不同的学生，而不是那些手势和言语一致的学生。当我们向无法解决数学问题或尚不理解物质守恒的孩子提供指导时，那些在试图解释材料时产生任何类型的手势-言语不匹配的孩子最有可能在指导后有所进步。我们数学示例中的孩子已经准备好接受关于如何解方程的建议，学龄前儿童也是如此，他们谈论“点”，但手势是关于移动碎片，他们的手势向任何关注的人展示了这一事实。在这些接受能力强的学习者中，指导可能有助于将手势中传达的内隐知识移到意识的前沿，使其能够战胜错误或形成不良的想法。关注手势中的隐蔽信息可以揭示哪些孩子准备好继续前进，哪些孩子还没有准备好。
巩固记忆
做手势的行为不仅反映了人们知道什么，而且如果得到有意的鼓励，还可以改变他们的思考方式——通常会变得更好。告诉孩子们在说话时做手势可以加快学习速度。在 2007 年发表的一项研究中，西北大学的心理学家萨拉·布罗德斯和现在爱荷华大学的苏珊·瓦格纳·库克，以及当时我的研究助理扎卡里·米切尔，要求 70 名三年级和四年级学生解决两组数学等价问题（例如 6 + 4 + 2 = _ + 2）。在所有学生第一次尝试解决这些问题后，我们告诉他们中的一些人在解释答案时移动双手，另一些人只用语言。然后，我们给所有孩子上了一课，教他们如何解决问题，并要求他们解决一组新问题。在课程之前做过手势的学生比那些双手静止的学生回答正确的问题更多。移动双手帮助孩子们学习了课程中呈现的信息。
当我们仔细观察时，我们注意到做手势的孩子用他们的手势提出了新的策略，而他们以前并没有用语言或行动表达出来。例如，一个孩子指着左边的 6、4 和 2，然后在右边的 2 附近做了一个拿走的手势，说明了一个“把左边的所有数字加起来，然后减去右边的数字”的策略。这种知识在没有被告知做手势的孩子身上仍然处于休眠状态，尽管我们相信他们一定拥有这种知识，因为我们研究中的所有孩子在课程之前都以完全相同的方式解决和解释了问题。因此，手势不仅反映了内隐知识的存在，而且还可以帮助将其带到孩子思想的前沿，促进他或她的学习进步。
除了鼓励孩子们随意做手势外，老师还可以指导孩子们做出捕捉特定概念的特定手势。在 2008 年发表的一项研究中，我发现指导孩子们做出特定的手势——而不是让他们做任何他们想做的手势——有助于孩子们记住他们学到的东西。在给 84 名三年级和四年级儿童上数学课之前，库克、米切尔和我教一组孩子说“我想使一边等于另一边”（均衡器策略）并做出表达这个想法的手部动作（左手掌扫过等式左边，然后右手掌扫过等式右边）。我们告诉另一组孩子只重复这些词语，第三组孩子只做手部动作。
然后，库克教孩子们将均衡器策略——同时使用手势和言语——应用于一组相同类型的数学问题。在每个问题之前和之后，孩子们重复这些词语或手势，或两者都重复。所有人在课程结束后都正确地解决了相同数量的问题，但是当一个月后使用类似的问题进行测试时，只有那些在最初课程中做过手势的孩子继续正确地解决问题。（不做手势的人恢复了他们旧的方式。）重要的是孩子们做手势：只做手势的孩子记得的和那些同时使用言语和手势的孩子一样多，这表明教给孩子们为课程量身定制的手势——在这种情况下，是模仿正确的解决问题策略——可以使学习持久。使用身体来表达一个想法似乎可以将这个想法巩固在孩子的技能库中。
接下来，我们想知道老师是否可以仅通过指导学生做出适当的手部动作——而没有任何明显的口头指导——来引入一个想法或策略。在 2009 年发表的一项研究中，我们口头教孩子们均衡器策略，但仅通过建议某些手部动作来引入另一种策略（分组）。对于均衡器策略，所有孩子都被教导在解决诸如 8 + 3 + 5 = _ + 5 之类的问题时说“我想使一边等于另一边”。我们告诉他们中的一些人 просто 说这些话。其他人重复这些词语，并做出手部动作，将两个加数分组：对于 8 + 3 + 5 = _ + 5，孩子们将他们的食指和中指做成 V 形，并将其放在 8 和 3 下面。然后，他们用同一只手指向空白处。为了弄清楚有多少效果可能是仅仅移动双手的结果，我们要求第三组背诵均衡器言语，并用他们的手势来表明将错误的两个数字分组——在 3 + 5 下面做一个 V 形。在所有情况下，老师的口头指导都只提到了均衡器策略。
尽管所有孩子都谈论了均衡器方法，但那些用手势表示正确分组策略的孩子解决正确问题的数量最多。也许更令人鼓舞的是，那些在错误的两个数字下做出 V 形的孩子比那些根本没有用手势表示分组的孩子得到了更多正确的答案——似乎他们从他们部分正确的手势中提取了一些分组的方面。此外，在课程后有所进步的手势者突然开始谈论分组，这表明即使老师没有谈论或用手势表示分组，这种知识也变得明确了。因此，孩子们在课程后解释分组的能力一定源于他们自己的手势；他们仅仅通过以特定的方式移动双手就学到了一种新技术。
让讲述更容易
手势还可以通过承担一些认知负担来帮助学习。当问题很困难时，手部动作可以完成一些必要的“思考”，就像写下问题可以使其更容易解决一样。我的同事和我通过评估手势对一个旨在挖掘与记忆单词列表相同的认知资源的问题的影响来检验了这个假设。如果手势减轻了解决问题所需的脑力劳动或认知负荷，那么做手势的行为应该提高人们记住单词的能力。
在我的团队 2001 年发表的一项研究中，在给儿童和成人一份要记忆的单词列表后，我们告诉他们解决一个数学问题并解释他们的解决方案。对于某些问题（但不是其他问题），参与者在给出他们的解释时做了手势。当我们发现参与者做手势时，他们比不做手势时回忆起更多的单词列表——这表明手势减轻了数学问题的认知负荷，为记住单词留出了更多的脑力。
我的同事心理学家雷迪·平和我最近在要求五到七岁的孩子解释他们对物质守恒问题（前面提到的将水从一个容器倒入另一个容器的实验）的反应时，发现了手势对认知负荷的类似影响。因此，手势似乎是一种从大脑卸载信息的方式，提高了大脑专注于其他工作或困难问题的其他方面的能力。在说话时做手势原则上可以减轻叙述任何复杂事物时的负担，例如，在讲述一个复杂的故事、描述两个人之间的关系或解释重力如何工作时。使用你的双手可以使讲述更容易，使你能够关注对话的其他方面——例如，听者的面部表情或你接下来要说什么。
在课堂上，手势还有其他用途。如果老师密切关注孩子的手部动作，他们也许能够看到孩子知识的前沿，从而确定孩子接下来准备学习什么。老师还可以分辨出孩子的误解，并尝试纠正它们。老师应该鼓励他们的学生做手势，不仅要找出他们知道什么，还要为孩子们的智力增长提供引擎。
此外，老师可以将手势融入到他们的课程中。我们的研究表明，当老师用语言提出一种正确的策略，而用手势提出另一种策略时，孩子们尤其受益，从而提供他们自己的手势不匹配。例如，对于问题 7 + 2 + 4 = _ + 4，一位老师说：“你可以通过使一边等于另一边来解决这个问题”，这是一种均衡器策略，同时用手势表示加减策略。也就是说，老师依次指向等式左边的 7、2 和 4，然后在右边的 4 附近做了一个拿走的手势（以建议将左边的数字加起来，然后减去右边的数字）。以不同的方式提供两种策略似乎为孩子提供了更多关于如何解决问题的信息。但是老师需要小心，不要用他们的手势无意中误导学生，因为手部动作既可以误导，也可以提供信息。然而，总的来说，在课堂上培养手势可以为通往知识的道路扫清障碍。