现代课堂中的原始大脑

进化使人类大脑倾向于关注某些类型的信息,而这些信息通常与教师希望孩子们学习的内容恰恰相反

在新学年开始之际,孩子们陆续走进教室,家长们也做好了迎接即将到来的“战斗”的准备。父母们非常清楚,孩子们更愿意彼此关注,而不是关注黑板。但家长们可能没有意识到,孩子们在教育方面遇到的困难,其原因深植于我们漫长的进化史之中。

查尔斯·达尔文的自然选择理论为组织和理解所有生物提供了框架。我们如何学习——以及我们对学习什么感兴趣——也受到自然选择的影响。生活中的大多数需求都相对平凡,并且在数千年间变化不大。我们的大脑已经进化到可以轻松处理这些可预测的信息。剧烈的变化,例如疾病或战争的爆发,会带来意想不到的挑战,并可能对我们的生存产生不成比例的影响。那些能够巧妙地解决问题以在这些动荡的环境中生存下来的人,将获得优势。

本质上,我们有两种处理信息的模式——自动驾驶和有意识的参与。自动化处理负责处理社会和生态世界的普遍特征,而我们有意识的解决问题的能力则使我们能够注意到环境中的细微差别。


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通过理解这两种学习机制,我们可以深入了解儿童的思维方式。我们可以开始明白,为什么孩子们可以毫不费力地掌握某些技能,而另一些技能则需要付出巨大的努力。采用进化论的方法进行教学,可以帮助教育工作者弥合儿童天生的认知偏差与当代教育目标之间的鸿沟,从而有可能揭示更有效的教育后代的方式。

感官海洋中的锚点
我们的一些学习偏见在生命早期就显露出来。从出生起,婴儿对具有人脸结构的刺激(眼睛在鼻子上方)的注意力持续时间比对其他同样复杂的刺激更长。这些关键特征吸引了婴儿的注意力,促进了亲子依恋的发展。这些人类生存的基本要素在数千年中基本保持不变,已经根深蒂固地成为人类认知的锚点。它们引导我们关注生活中可预测的方面,并允许我们自动处理与之相关的信息。对面孔的偏好帮助新生儿在原本刺激过度的环境中锚定自身。

然而,婴儿还必须将父母与其他人区分开来,因此这些认知锚点具有一定的灵活性。但使人类独一无二的是另一种可塑性,它使我们能够有意识地解决问题。当条件迅速变化,威胁到我们的生存或繁殖前景时,我们的自动系统可能会阻碍我们。相反,我们需要创造性的方法来应对新的情况。硬性预设和可塑性问题解决的结合决定了我们如何处理新信息——以及,从广义上讲,我们如何学习。

理论家认为,我们有意识地解决问题的能力很可能源于气候的波动、复杂的社会动态或生态需求,例如狩猎。理查德·D·亚历山大是一位进化生物学家,现已从密歇根大学安娜堡分校退休,他提出了人类思维进化的一种可能模型。当我们的祖先开始建造住所、制造狩猎工具和使用火烹饪时,他们更擅长从环境中获取资源,并抵御饥饿和捕食。随着这些威胁的减少,早期人口可能扩张,引发了对最佳土地、食物和其他理想商品的竞争。

然后,这场生存之战的核心变成了我们同类物种成员之间为争夺这些关键资源的控制权而进行的斗争。社会竞争并非人类独有,但对于像我们这样在生态系统中占据主导地位的物种来说,它成为了一种特别强大的选择压力。“民间知识”——帮助我们处理生活中的心理学、生物学和物理学的本土思维模式——支撑着我们的生态霸权和随之而来的社会竞争。

民间心理学指的是围绕我们自己、他人和群体动力学组织的内隐知识,而民间生物学和民间物理学则分别涉及我们对生物和物理世界的理解。这些能力之所以进化出来,是因为它们使我们的祖先能够不将精神能量浪费在平凡的日常任务上,而是专注于掌握不断变化的社会和环境挑战。

我们内置的心理能力最显著地将我们与其他所有物种区分开来。人类拥有天生的,或许是独特的自我意识。这种能力与重要的心理时间旅行技能紧密相连——能够将自己投射到过去以重温过去,以及投射到未来以创建潜在未来的心理模拟。支撑我们自我意识的是一个长期的记忆和关于我们自己的知识网络,称为自我图式。自我图式可以调节与目标相关的行为,使我们能够计划将精力集中在哪里,以及何时在面对失败时坚持下去。

我们也为他人发展图式。某些人际关系,包括父母与孩子之间或两个朋友之间的关系,是普遍存在的。这些纽带得到了内置技能的支持,这些技能使我们能够解读非语言交流信号、破译面部表情、分享语言并拥有心智理论——即,推断他人的意图、信念、情绪状态和未来可能行为的能力。当我们建立新的关系时,我们会采纳另一个人的图式,其中概括了我们对身体特征、人格特质以及与其相关的特定事件的持久记忆。这种知识使人们能够更好地理解和预测熟人的行为。

除了建立一对一的关系外,个人还将社会世界划分为群体。我们倾向于对我们自己群体的成员比对外来者持有更积极的态度和信念,尤其是在群体之间存在竞争时。我们也能够通过国籍和宗教形成归属关系,将自己组织成比仅基于个人关系更大的社会单位。对社会事务的关注深深地根植于我们的思维方式中。

同样,我们进化出了管理生物世界信息的捷径。例如,我们拥有普遍的能力来发展其他物种的分类学,并安排关于熟悉类型的植物或动物的行为、生长模式和重复特征的知识。这种知识帮助传统文化中的人类掌握了获取食物和药物所需的技能。

为了安全地找到前往富饶的狩猎场的道路,我们依赖于在三维空间中导航和记住这些环境的关键特征的先天系统,许多其他物种也是如此。然而,人类至少更进一步,形成了鸟瞰图,以及我们不在其中的物理空间的图像。我们构建和使用工具的能力也远远超过了其他物种的能力,并且几乎可以肯定地说是人类在地球上占据主导地位的一个组成部分。最后,强有力的跨物种证据表明,我们对数字和时间有直观的感觉,尽管人类在心理上表示时间的复杂性远远超过了其他物种的记录。

意识的进化
这些民间能力告诉我们,在我们的进化史上,日常生活中遇到的大多数信息都是自动处理的,并且几乎不需要认知努力。但生活并不总是例行的——与他人生活总是会有惊喜。阻止这些内置系统并进行受控的——即有意识的——问题解决是人类思维的一个决定性特征。

在他人工作的基础上,我在 2005 年提出,人类,或许是独一无二的,可以生成我们处境的心理模型,使我们能够预测未来的变化并构思应对策略。我们使用工作记忆来保持对情况的心理表征。我们可以设想一个幻想的场景,并将这个图像与我们当前状态的模型进行比较。通过这样做,我们可以模拟策略,以减少我们现在所处的位置与我们未来想要达到的位置之间的差异,从而为我们提供关键的进化优势。例如,我们可能会在心理上预演如何胜过他人,以获得配偶或工作晋升。意识、自我意识和显式问题解决的结合使我们能够学习与我们的进化过去无关的事物。

以现代物理学为例,它是人类最重要的智力成就之一,但大多数人对它的理解却很差。学习物理学的挑战之一是,从我们的民间物理学中得出的推论常常与对相同现象的科学解释相冲突。例如,当被问及抛出的棒球的运动时,大多数人认为有两种力产生了这种运动:一种力推动它向前,类似于一个隐形的引擎,另一种力驱动它向下。向下的力是重力,但实际上,一旦球离开球员的手,就没有力再推动它向前了。尽管成年人甚至学龄前儿童经常描述抛出或移动物体的正确轨迹,反映了他们内隐的民间物理学,但他们的显式解释可能会揭示他们对作用在物体上的力的幼稚理解。

艾萨克·牛顿在他的杰作《原理》中简洁地总结了这种情况:“我不定义时间、空间、地点和运动,因为它们是众所周知的。我只想指出,庸俗之人对这些量的概念仅来自它们与感官物体的关系。”换句话说,“庸俗之人”仅根据民间知识理解物理现象。牛顿通过使用我们进化出来应对新情况的有意识的问题解决系统,将人类带到了这些粗略解释之外。与大多数人不同,他痴迷于理解世界的物理本质,而不是其社会复杂性。他花费多年时间纯粹思考物理学,并进行了实验来检验他的假设。

牛顿的努力改变了科学,并在对重力和运动的技术理解与关于它们的民间信仰之间产生了巨大的差距。大脑成像研究和其他实验表明,即使对于大学生来说,放弃我们的直觉并掌握牛顿的见解也并非易事。

现代生活的许多领域也是如此:将我们的民间知识与人类文化、科学和技术遗产的浩瀚储存库分开的鸿沟正在加速扩大。由于某些专业知识对于在当代生活中蓬勃发展至关重要,因此我们依靠学校来确保社会所有成员都掌握核心技能和信息。但与快速的内隐学习不同,内隐学习使民间系统适应当地条件——例如学习识别自己的父母——学校的学习需要工作记忆的费力参与以及牛顿和所有其他创造现代文化的创新者所使用的显式问题解决。更使学校教育复杂化的是,儿童具有固有的动机偏见,这些偏见常常与学术活动的要求相冲突。

学习的渴望
这种进化论的学习观可以帮助我们对儿童做出一些预测,其中之一是他们应该倾向于那些能够充实他们天生能力的活动。一个例子是与他人玩耍的动机,这可以磨练他们的社交技能。同样,我们可以预期孩子们会寻找有助于他们发展对世界的生物学和物理学理解的活动。

一个可检验的预测是,孩子们会对直接与他们的民间能力相关的领域的学习比对,比如说,练习解多项式方程更感兴趣。这种偏见可以解释为什么许多学童更看重与朋友的社交活动,而不是在核心学术领域的成就。2003 年,心理学家米哈里·契克森米哈赖及其在克莱蒙特研究生大学的合作者杰里米·亨特发现,学生在做作业、听讲座和做数学时感到最不快乐,而在与朋友交谈时他们获得了最高的幸福感。偏好参与同伴关系可能不利于掌握代数,但作为高度社会化物种的进化发展偏见,这是合乎逻辑的。

一个相关的预测是,一个人的自我图式的核心将根据他在同龄人中的地位来定义——从进化的角度来看至关重要——而不是学校教育。迄今为止的证据支持这一观点;从童年到成年期,全球自尊的最佳决定因素是感知到的身体吸引力,而不是考试分数。

我们可以对儿童在群体中学习的方式做出相关的预测。尽管在教育界很流行,但从进化论的角度来看,除非老师提供强有力的指导,否则与同龄人一起小组合作应该不会特别有效。对话预计会转移到比手头任务更具进化相关性的主题,例如八卦。看似微不足道,但这种闲聊可以揭示关于社交网络结构的关键细节。

几位进化心理学家认为,儿童的社交参与和其他发展活动有时会导致学术学习。在他们上学早期,民间能力和新知识之间的界限是模糊的。孩子们对新鲜事物的天生兴趣以及学习他们文化的愿望也会让他们开始上学,但我预测这不足以维持长期的学术参与。如果我的模型是正确的,那么部署有意识的问题解决机制将需要付出巨大的努力。如果不明确假定学习需要努力工作,我们就有可能让孩子们认为他们可以轻松通过课程——因此,当他们开始经历失败时,他们可能会做出可能破坏他们日后对学校的参与的归因。

事实上,实验研究表明,将学生对学习困难学科(如数学)的归因从关注能力转变为强调努力,可以提高他们对数学课的参与度并改善学习,正如当时在哥伦比亚大学的心理学家丽莎·布莱克威尔及其同事在 2007 年发现的那样。在正规学校的早期,孩子们从他们觉得容易的任务过渡到更具挑战性的任务——例如从数小数目的数字到管理更大的数字——可能是解决孩子们对教育的信念并灌输一种期望,即教育需要投入时间和精力的关键第一步。当然,许多老师确实关注努力的重要性,但像布莱克威尔这样的研究表明,对于许多孩子来说,可以做更多的事情。

我们正处于历史上的一个时刻,在现代社会中发挥作用所需的文化知识和能力——所有这些都是在我们的进化史上最近才获得的——已经远远超过了我们从早期祖先那里继承的学习机制。学校是儿童发展过程中文化与进化相遇的中心场所。从进化的角度考虑儿童的学业发展有可能回答关键的教学问题,例如为什么许多学生需要明确的指导才能学会阅读而不是说话。它也告诉我们为什么许多孩子更看重社会关系而不是学术学习。当然,有洞察力的父母和老师已经知道他们的孩子喜欢什么,但进化论的视角可以帮助我们推理他们的偏好,并提出改进年轻心灵教育的新方法。

(延伸阅读)

  • 《思维的起源:大脑、认知和一般智力的进化》。大卫·吉尔里。美国心理学会,2005 年。

  • 《教育人类大脑》。迈克尔·I·波斯纳和玛丽·K·罗斯巴特。 美国心理学会,2006 年。

  • 《教育心理学手册,第 1 卷:理论、构建和关键问题》。K.R.哈里斯、S.格雷厄姆和T.厄丹编辑。美国心理学会(印刷中)。

  • 《从儿童到科学家:学习和发展的机制》。J.施拉格和S.M.卡弗编辑(印刷中)。

SA Mind Vol 22 Issue 4这篇文章最初以“现代课堂中的原始大脑”为标题发表于SA Mind 第 22 卷第 4 期(),第 44 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0911-44
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