培养天才

一项对杰出儿童的长期调查揭示了培养将在21世纪引领科学发展的科学家的要素

索尼娅·罗伊

1968年夏日的一天,朱利安·斯坦利教授遇到了一位聪明但感到厌烦的12岁男孩,名叫约瑟夫·贝茨。这位巴尔的摩学生在数学方面远远领先于他的同学,以至于他的父母安排他在约翰·霍普金斯大学选修计算机科学课程,斯坦利在那里任教。即便如此,这还不够。这个孩子已经超越了班级里的成年人,他开始忙于教研究生 FORTRAN 编程语言。

他的计算机导师不确定如何处理贝茨,便把他介绍给了斯坦利,斯坦利是一位以心理测量学(认知能力研究)而闻名的研究员。为了更多地了解这位年轻神童的天赋,斯坦利给贝茨做了一系列测试,其中包括通常由美国16至18岁准备上大学的学生参加的 SAT 大学入学考试。

贝茨的成绩远高于约翰·霍普金斯大学的录取门槛,这促使斯坦利寻找当地一所高中,让这个孩子可以选修高等数学和科学课程。当这个计划失败后,斯坦利说服了约翰·霍普金斯大学的一位院长,让当时13岁的贝茨以本科生身份入学。


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斯坦利会亲切地称贝茨为他的“数学早慧青年研究 (SMPY)”的“零号学生”,这项研究将改变美国教育系统识别和支持天才儿童的方式。作为目前持续时间最长的智力超常儿童纵向调查,SMPY 在 48 年里追踪了大约 5000 名个体的职业生涯和成就,他们中的许多人后来成为了成就卓著的科学家。这项研究不断增长的数据集产生了 400 多篇论文和几本书籍,并为如何发现和培养科学、技术、工程、数学 (STEM) 及其他领域的才能提供了关键见解。

范德比尔特大学教育与人类发展学院现任院长,斯坦利的门生卡米拉·P·本博说:“朱利安想知道的是,如何找到那些在如今我们称之为 STEM 领域具有最高卓越潜力的人,以及如何提高他们实现这种潜力的机会?” 但斯坦利不仅仅对研究聪明的孩子感兴趣;他想培养他们的智慧,并提高他们改变世界的几率。他告诉他的研究生,他的座右铭是“不再是枯燥的方法论”。

随着第一批 SMPY 招募对象现在正处于他们职业生涯的巅峰,已经清楚地表明,早慧天才在社会影响力方面远远超过了其他人。许多正在推动科学、技术和文化进步的创新者,都是那些独特的认知能力在早期通过约翰·霍普金斯大学天才青少年中心等强化项目得到识别和支持的人——斯坦利于 1979 年作为 SMPY 的附属机构创办了这个中心。最初,这项研究和中心都向在大学入学考试中得分在前 1% 的青少年开放。先锋数学家陶哲轩和林哈德·阮是前 1% 的人,Facebook 的马克·扎克伯格、谷歌联合创始人谢尔盖·布林和音乐家斯蒂芬妮·乔安妮·安吉丽娜·杰尔马诺塔(Lady Gaga)也是如此,他们都曾进入过约翰·霍普金斯中心。

阿肯色大学教育政策和心理学助理教授乔纳森·韦说:“无论我们是否喜欢,这些人确实在很大程度上影响着我们的社会。” 韦结合了来自 11 项前瞻性和回顾性纵向研究(包括 SMPY)的数据,证明了早期认知能力与成年后成就之间的相关性。“在测试中排名前 1% 的孩子往往会成为我们杰出的科学家和学者、我们的《财富》500 强 CEO 和联邦法官、我们的参议员、亿万富翁和有影响力的记者,”他说。

这些结果与长期以来的观点相矛盾,后者认为专家级的表现主要是通过练习获得的——任何人只要付出足够的专注努力和正确的方法,都能达到顶峰。相比之下,SMPY 表明,早期认知能力对成就的影响大于刻意练习或社会经济地位等环境因素。这项研究强调了培养早慧儿童的重要性,而目前美国和其他国家的重点是提高学困生的成绩。与此同时,识别和支持学业有天赋学生的工作也引发了令人不安的问题,即给儿童贴标签的风险,以及人才搜索和标准化考试作为识别高潜力学生的手段的不足,尤其是在贫困和农村地区。

多伦多发展心理学家多娜·马修斯说:“在如此强调预测谁将脱颖而出的时候,我们有可能会低估许多在这些测试中被遗漏的孩子。” 她与人在亨特学院共同创立了天才研究与教育中心。“对于那些参加测试的孩子来说,称他们为‘有天赋’或‘没有天赋’对他们没有任何好处。无论哪种方式,都可能真正削弱孩子学习的动力。”

研究的开始

在一个闷热的八月天,本博和她的丈夫,心理学家大卫·卢宾斯基,在穿过范德比尔特大学的四方院时,描述了 SMPY 的起源。1976 年,当本博在约翰·霍普金斯大学上斯坦利教的一门课时,她遇到了斯坦利。本博和卢宾斯基自斯坦利退休后共同指导这项研究,并于 1998 年将其带到了范德比尔特大学。

本博在靠近大学心理学实验室时说:“从某种意义上说,这让朱利安的研究回到了原点,因为这里是他作为教授开始职业生涯的地方。” 这是美国第一座专门用于研究心理学领域的建筑。它建于 1915 年,收藏了一小批古老的计算器——那是 20 世纪 50 年代初定量心理学的工具,当时斯坦利开始了他的心理测量学和统计学学术工作。

他对培养科学人才的兴趣是被心理学中最著名的纵向研究之一——刘易斯·特曼的“天才基因研究”所激发的。从 1921 年开始,特曼根据高智商分数选择了青少年受试者,然后追踪并鼓励他们的职业生涯。但令特曼懊恼的是,他的队列只培养出了少数受人尊敬的科学家。威廉·肖克利是晶体管的诺贝尔奖共同发明者,他因为智商 129 分太低而落选。另一位诺贝尔奖得主物理学家路易斯·阿尔瓦雷茨也被拒绝了。

斯坦利怀疑,如果特曼有一种可靠的方法来专门测试他们的定量推理能力,他就不会错过肖克利和阿尔瓦雷茨。因此,斯坦利决定尝试学术能力评估测试(现在简称为 SAT)。尽管该测试是为年龄较大的学生设计的,但斯坦利假设它非常适合测量精英年轻学生的分析推理能力。

1972 年 3 月,斯坦利召集了来自巴尔的摩地区的 450 名 12 至 14 岁的聪明孩子,并让他们参加了 SAT 的数学部分考试。这是第一次标准化的学术“人才搜索”。(后来,研究人员加入了语言部分和其他评估。)

当时的约翰·霍普金斯大学博士生,发展心理学家丹尼尔·基廷说:“第一个大惊喜是,有多少青少年能够解决他们在课程作业中没有遇到过的数学问题。” “第二个惊喜是,有多少年轻孩子的分数远高于许多精英大学的录取分数线。”

斯坦利并没有设想 SMPY 会成为一项持续数十年的纵向研究。但在五年后的第一次后续调查之后,本博建议延长研究时间,以追踪受试者的一生,增加队列,并包括对兴趣、偏好以及职业和其他生活成就的评估。该研究的前四个队列的 SAT 分数范围从前 3% 到前 0.01%。SMPY 团队在 1992 年增加了第五个队列,即顶尖的数学和科学研究生,以测试人才搜索模型在识别科学潜力方面的普遍适用性。

德国罗斯托克大学研究智力和人才发展的心理学家克里斯托夫·珀莱斯说:“据我所知,世界上没有任何其他研究像这项研究一样,让我们如此全面地了解 STEM 人才是如何以及为何发展的。”

空间技能

随着数据的涌入,很快就变得明显,针对天才教育和普通教育的“一刀切”方法是不够的。

美国心理学会华盛顿特区天才教育政策中心主任雷纳·苏博特尼克说:“SMPY 为该领域摆脱一般智力,转向评估特定认知能力、兴趣和其他因素提供了第一个大样本基础。”

1976 年,斯坦利开始对他的第二个队列(563 名 13 岁儿童的样本,他们在 SAT 中得分在前 0.5%)进行空间能力测试——理解和记住物体之间空间关系的能力。空间能力测试可能包括匹配从不同角度看到的物体,确定物体以某种方式切割时会产生的横截面,或估计各种形状倾斜瓶子中的水位。斯坦利很好奇,与单独的定量和语言推理能力测量相比,空间能力是否能更好地预测教育和职业结果。

暑期强化课程:五六年级学生在德克萨斯州西南大学的杜克大学天才识别计划中合作开展健康研究项目()。初高中学生在约翰·霍普金斯大学天才青少年中心的遗传学课程中计算培养皿中的细菌()。图片来源:伊万·罗斯 杜克大学天才识别计划 ();约翰·霍普金斯大学天才青少年中心 ()

在 18 岁、23 岁、33 岁和 48 岁进行的后续调查证实了他的预感。2013 年的一项分析发现,人们获得的专利数量和同行评议出版物的数量与他们早期的 SAT 分数和空间能力测试分数之间存在相关性。SAT 测试共同解释了约 11% 的方差;空间能力额外解释了 7.6%。

这些与最近其他研究结果相吻合的发现表明,空间能力在创造力和技术创新中起着重要作用。卢宾斯基说:“我认为这可能是人类潜力中最大的已知未开发来源。” 他补充说,在数学或语言能力方面仅略微令人印象深刻,但在空间能力方面表现出色的学生,通常会成为杰出的工程师、建筑师和外科医生。“然而,据我所知,没有招生主任关注这一点,而且在学校的评估中,这一点通常被忽视。”

尽管 SMPY 等研究使教育工作者能够识别和支持有天赋的年轻人,但全世界对这一人群的兴趣参差不齐。在过去十年中,中东和东亚地区的高水平 STEM 学生受到了高度关注。韩国、香港和新加坡对儿童进行天赋筛选,并将高分者引导到创新项目中。2010 年,中国启动了一项为期 10 年的国家人才发展计划,以支持和引导顶尖学生进入科学、技术和其他高需求领域。

在欧洲,对天才儿童的研究和教育项目的支持有所减弱,因为重点更多地转向了包容性。英国在 2010 年决定取消国家天才和才资优青少年学院,并将资金重新用于帮助更多贫困学生进入顶尖大学。

快车道

当斯坦利开始他的工作时,美国聪明孩子的选择有限,因此他寻找早期才能可以绽放的环境。琳达·布罗迪曾与斯坦利一起学习,现在在约翰·霍普金斯大学负责一个专注于为极度天才儿童提供咨询的项目。她说:“朱利安清楚地知道,仅仅识别潜力是不够的;如果要保持这团火焰长明不灭,就必须以适当的方式培养潜力。”

起初,这些努力是逐个进行的。其他聪明孩子的父母在听到斯坦利与贝茨的合作后,开始与斯坦利接触,贝茨在进入大学后茁壮成长。17 岁时,他获得了计算机科学学士和硕士学位,并在康奈尔大学攻读博士学位。后来,作为卡内基梅隆大学的教授,他将成为人工智能领域的先驱。

现年 60 岁的贝茨说:“我当时很害羞,高中的社交压力对我来说并不合适。” “但在大学里,和那些科学和数学怪才在一起,我很适应,即使我年纪小得多。我可以在社交方面以自己的节奏成长,也可以在智力方面成长,因为更快的节奏让我对内容保持兴趣。”

SMPY 数据支持了通过允许快学学生跳级来加速学习的想法。在一项对跳级儿童与一组同样聪明的未跳级儿童的对照研究中,跳级儿童获得博士学位或专利的可能性高出 60%,获得 STEM 领域博士学位的可能性高出两倍多。跳级在 SMPY 的精英 1/10,000 队列中很常见,这些学生的智力多样性和快速的学习节奏使他们成为最具教育挑战性的人群之一。提升这些学生的教育水平几乎不需要花费任何成本,在某些情况下甚至可以为学校节省资金:“这些孩子通常不需要任何创新或新颖的东西,”卢宾斯基说。“他们只是需要更早地接触到年长孩子已经可以接触到的东西。”

许多教育工作者和家长仍然认为,跳级对孩子有害——它会伤害他们的社交,让他们过早地失去童年,或造成知识差距。但教育研究人员普遍认为,对于相对于同龄人而言超前的孩子,应该更频繁地考虑跳级。当仔细应用,并为儿童及其教师提供必要的支持时,跳级通常在社交和情感方面,以及在学业和职业方面都是有益的。

跳级不是唯一的选择。SMPY 研究人员表示,即使是适度的干预措施——例如,接触大学水平的大学预修课程等具有挑战性的材料——也具有明显的效应。在高能力学生中,那些在 STEM 领域获得更丰富的大学预科教育机会的学生,比那些没有这些机会的同等聪明的同龄人发表了更多的学术论文,获得了更多的专利,并追求了更高水平的职业。

尽管 SMPY 提供了许多见解,但研究人员仍然没有完全了解天赋和成就。“我们不知道为什么,即使在高端人群中,有些人会做得好,而另一些人则不会,”凯斯西储大学研究认知能力的心理学家道格拉斯·德特曼说。“智力不能解释人与人之间的所有差异;动机、性格因素、你的努力程度和其他因素都很重要。”

一些见解来自德国的研究,这些研究的方法论与 SMPY 的方法论相似。慕尼黑天才纵向研究于 20 世纪 80 年代中期开始追踪 26,000 名天才学生,研究发现认知因素是最具预测性的,但一些个人特质——如动机、好奇心和应对压力的能力——对表现有有限的影响。家庭、学校和同龄人等环境因素也产生了影响。

来自此类智力人才搜索的数据也有助于了解人们如何在学科中发展专业知识。一些研究人员和作家,特别是佛罗里达州立大学的心理学家安德斯·埃里克森和作家马尔科姆·格拉德威尔,普及了能力阈值的概念。这种观点认为,对于智商超过一定门槛(通常引用 120)的个体来说,在获得专业知识方面,集中练习时间比额外的智力能力更重要。但来自 SMPY 和杜克大学人才计划的数据反驳了这一假设。2018 年发表的一项研究比较了儿童时期智力排名前 1% 的学生与排名前 0.01% 的学生的成果。第一组获得高等学位的比例约为普通人群的 25 倍,而更精英的学生获得博士学位的比例约为基础比率的 50 倍。

但有些工作是有争议的。在北美和欧洲,一些儿童发展专家感叹,许多关于人才发展的研究都是由预测谁将脱颖而出的冲动驱动的,教育工作者对识别和标记一群学生为有天赋或有才能的概念表示相当不安。

马修斯说:“高测试分数只能告诉你,一个人具有很高的能力,并且在特定时间点与该特定测试非常匹配。低测试分数几乎告诉你任何信息。” 因为许多因素都会降低学生的表现,包括他们的文化背景以及他们对参加高风险测试的舒适程度。马修斯认为,当早期成就接近高低极端的儿童感到自己是根据未来的成功来评估时,这可能会损害他们学习的动力,并可能导致斯坦福大学心理学家卡罗尔·S·德韦克所说的固定型思维模式。德韦克说,鼓励成长型思维模式要好得多,在这种思维模式中,孩子们相信大脑和才能仅仅是一个起点,能力可以通过努力工作和持续的智力冒险来培养。

德韦克说:“学生专注于进步,而不是担心自己有多聪明和渴望得到认可。” “他们努力学习更多知识,变得更聪明。” 德韦克及其同事的研究表明,以这种思维模式学习的学生在学校表现出更大的动力,取得更好的成绩,并获得更高的测试分数。

本博同意,标准化考试不应该被用来限制学生的选择,而应该被用来制定适合儿童能力的学习和教学策略,从而让每个水平的学生都能发挥他们的潜力。

本博和卢宾斯基最近对极度天才队列(1/10,000)进行了一项中年调查,重点关注职业成就和生活满意度,并重新调查了他们在 1992 年抽取的美国顶尖大学的研究生样本。即将发表的论文可能会进一步消除长期以来存在的误解,即天才儿童足够聪明,可以靠自己成功,而无需太多帮助。

密苏里大学哥伦比亚分校专门研究数学学习的认知发展心理学家大卫·吉里说:“教育界仍然抵制这一信息。” “普遍的看法是,那些具有认知或其他优势的孩子不应该得到额外的鼓励。我们应该更多地关注成绩较差的孩子。” 尽管天才教育专家赞扬美国天才发展选择的扩展,但迄今为止,这些好处主要仅限于那些在天赋和社会经济曲线顶端的人。

卢宾斯基说:“我们知道如何识别这些孩子,我们也知道如何帮助他们。” “然而,我们错过了这个国家很多最聪明的孩子。”

当卢宾斯基和本博走过四方院时,时钟敲响了中午,释放出成群结队的兴奋青少年,他们竞相奔向餐厅。他们中的许多人是范德比尔特大学天才青少年项目夏季强化课程的参与者,在这些课程中,天才学生用三周时间大量学习一年的数学、科学或文学知识。其他人则是范德比尔特大学体育训练营的参与者。

卢宾斯基是一位前高中和大学摔跤手,他说:“他们只是在发展不同的才能。” “但我们的社会对体育才能的鼓励远多于对智力才能的鼓励。”

然而,这些有天赋的学生,世界上的“数学运动员”,可以塑造未来。卢宾斯基说:“当你审视社会面临的问题——无论是医疗保健、气候变化、恐怖主义、能源——这些孩子都有最大的潜力来解决这些问题。” “我们最好把赌注押在这些孩子身上。”


排行榜首

对天才学生(在青少年时期 SAT 数学部分考试中得分在前 1% 的学生)的长期研究表明,得分最高者(前四分之一)在多项指标上都优于其他人。

资料来源:《如何培养天才:一项对超常儿童进行 45 年研究的经验教训》,汤姆·克莱恩斯著,《自然》,第 537 卷;2016 年 9 月 8 日;《超越阈值假设:即使在天才和顶尖数学/科学研究生中,认知能力、职业兴趣和生活方式偏好对职业选择、表现和毅力也很重要》,金伯利·费里曼·罗伯逊等人著,《心理科学前沿》,第 19 卷,第 6 期;2010 年 12 月

更多探索

专家是天生的,然后被造就:结合前瞻性和回顾性纵向数据表明认知能力很重要。 乔纳森·韦,《智力》,第 45 卷,第 74-80 页;2014 年 7-8 月。

数学早慧男女四十年后的生活道路和成就。 大卫·卢宾斯基、卡米拉·P·本博和哈里森·J·凯尔,《心理科学》,第 25 卷,第 12 期,第 2217-2232 页;2014 年 12 月。

当闪电两次击中:极度天才,成就斐然。 马修·C·马凯尔、哈里森·J·凯尔、大卫·卢宾斯基、玛莎·普塔拉兹和卡米拉·P·本博,《心理科学》,第 27 卷,第 7 期,第 1004-1018 页;2016 年 7 月。

新闻专业知识:塑造认知和文化精英职业的因素。 乔纳森·韦和卡娅·佩里纳,《专业知识杂志》,第 1 卷,第 1 期,第 57-78 页;2018 年 6 月。

汤姆·克莱恩斯是一位作家和摄影记者,他的作品曾发表在《国家地理》、《自然》、《纽约时报》和许多其他出版物上。他最近的一本书是《玩转核聚变的小男孩:极限科学、极限育儿以及如何制造一颗恒星》(霍顿·米夫林·哈考特出版社,2015 年)。

更多作者:汤姆·克莱恩斯
SA Mind Vol 28 Issue 1本文最初以“培养天才”为标题发表于 SA Mind》第 28 卷第 1 期(),第 40 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0117-40
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