结论　教育与神经科学的“联姻”

人类科学最大和最重要的困难就是儿童教育。

——蒙田《论文集》

教育学和医学一样，是一门建立在或应该建立在精确的科学知识基础之上的艺术。

——让·皮亚杰《现代教育学》

在这段旅程结束时，我希望能让你相信，认知心理学、神经科学、人工智能和教育科学的最新进展使我们拥有了当下关于人脑如何学习的系统认知。这种认知并非不言而喻的，我们关于学习的大多数先入为主的想法都必须废除。

·　新生儿不是一块白板。早在生命的第一年，他们就已经拥有大量关于物体、数字、概率、空间和人的知识了。

·　孩子的脑不是一块顺从地吸收其环境里的架构的海绵。还记得四肢瘫痪的巴西盲人故事家费利佩和盲人数学家尼古拉斯·桑德森吗？他们的故事告诉我们，感觉输入可以被阻断或缺失，但是不会因此破坏孩子对抽象概念的理解。

·　大脑不仅仅是一个等待输入来塑造自己的可塑性的神经元网络。所有的大型回路在出生时就已经存在了，无论大脑的可塑性多么不可或缺，它也只能细化我们神经联结的最后一毫米。

·　学习不是通过简单地接触数据或听讲座来被动地进行的。相反，认知心理学和脑成像研究向我们表明，儿童是刚出道的科学家，会不断地提出新的假设。大脑是一个时刻警惕的器官，通过测试它投射到外部世界的模型来学习。

·　错误不是差生的标志。犯错是学习的组成部分之一，只有当我们的脑发现它的设想与现实之间存在差异时，才会调整自己的模型。

·　睡眠不只是一段脑的休息时间，它是我们学习算法不可或缺的一部分。在这段时间里，我们的脑会循环播放它的回路，以10～100倍的速度强化我们白天的经历。

·　最新的学习机器远没有超越人脑。至少目前，我们的脑仍然是所有信息处理设备中最快速、最有效、最节能的。作为一台真正的概率机器，它成功地从一天中的每一个时刻提取了最大量的信息，以一种我们还不知道如何在计算机中再现的方式，在我们睡着时将其转化为抽象知识和普遍知识。

在计算机芯片与神经元、机器与人脑之间的普罗米修斯之战中，后者仍占据优势。可以肯定的是，原则上脑的机制没有机器不能模仿。事实上，我在这里展示的所有想法，计算机科学家都已经了如指掌，他们的研究明显受到神经科学的启发。1然而，在实践中，机器还有很长的路要走。为了改进机器的性能，他们将需要我们在这里回顾的许多要素：允许概念灵活重组的内部思维语言；根据概率分布进行推理的算法；好奇心的功能；管理注意力和记忆力的有效系统；以及可能扩大训练集并增加发现机会的睡眠／觉醒算法。这种类型的算法已经开始出现，但它们距离新生儿的表现仍有几光年的距离。脑在与机器的对决中仍占据上风，并且，我预测这种情况还会持续很长一段时间。

13条可以带回家以挖掘儿童潜力的信息

我对人脑研究得越多，认知就越深刻。但我也知道，它的表现是脆弱的，因为它强烈依赖它的发展环境。太多的孩子没有充分发挥他们的潜能，因为他们的家庭或学校没有为他们提供理想的学习条件。

关于学习的国际统计数据令人担忧：在过去的15～20年里，包括我的祖国法国在内的许多西方国家，孩子们的学习成绩大幅下降，而许多亚洲国家，如新加坡、中国的孩子们的学习成绩大幅提升。2数学曾经是法国最大的优势学科，但在2003～2015年，孩子们的数学成绩急剧下降，在TIMSS调查中，法国孩子的数学成绩现在已经降至欧洲最后一名，这一调查评估了15岁学生的数学和科学成就。

面对如此糟糕的结果，我们有时会太快地把矛头指向老师。事实上，没有人知道这场崩溃背后的原因，罪魁祸首到底是家长、学校还是整个社会？我们应该归咎于孩子睡眠不足、注意力不集中或玩电子游戏吗？不管是什么原因，我相信学习科学的最新进展可能有助于扭转这一黑暗趋势。我们现在对最大化学习和记忆的条件有了更多的了解。我们所有人，无论是家长还是老师，都必须学会在日常生活中、家里和教室里实施这些条件。

我所展示的科学研究成果其实都很简单、易落实。我们一起来复习一下：

·　不要低估孩子的能力。婴儿在出生时就拥有一套丰富的核心技能和知识。物体概念、数感、语言、对人及其意图的了解……这些基本技能将在他们以后的物理、数学、语言和哲学课程学习中再次被挖掘。我们要多利用孩子早期的这些直觉。他们学的每个单词和符号，无论多么抽象，都必须与他们的先验知识相联结。这种联结将赋予他们所学的内容意义。

·　利用脑的敏感期。在生命的最初几年，每天都有数十亿个突触被创建和消除。这种令人兴奋的活动使孩子的脑特别容易接受知识，尤其是语言。我们应该让孩子尽早接触第二语言。我们还应该记住，脑的可塑性至少会延续到青春期，在这个时期，外语沉浸可以改变脑。

·　丰富孩子的生活和学习环境。孩子的脑是最强大的超级计算机。我们应该尊重它，在孩子很小的时候就为脑提供正确的数据，单词、建筑游戏、故事、拼图……与孩子进行所有你认为深奥的话题的探讨，用专业准确的词汇回答他们的问题，向他们传达我们对世界的理解。给孩子提供一个丰富的环境，特别是语言环境，最大限度地促进他们的脑发育，延长他们的脑可塑性。

·　打消“每个孩子都不一样”的观念。认为每个人都有不同的学习风格的想法是错误的。神经影像研究显示，我们都依赖于非常相似的脑回路和学习规则。阅读和数学的脑回路在我们每个人身上几乎都是一样的，仅几毫米的差距——即使是盲童也是如此。我们在学习中都面临着相似的障碍，可以用同样的教学方法克服它们。个体差异，如果存在的话，更多地是孩子现有知识水平、动机和他们学习的速度的差异。谨慎判断孩子当下的水平，以便选择最合适的问题。但最重要的是，确保所有孩子都学会每个人都需要的语言、文字和数学基础。

·　培养孩子的专注力。专注力是学习的门户，如果信息没有先被注意力和觉知放大，那么我们几乎不会记住它。老师应该成为吸引学生注意力的大师，并将他们的注意力引导到重要的事情上。这意味着要小心地消除所有让孩子分心的因素：插图过多的课本和过度装饰的教室。

·　保护孩子的活力、好奇心、参与意愿和自主性。被动的学生学不到东西。让他们更活跃，激发他们的聪明才智，让他们充满好奇心，不断产生新的假设。但不要指望他们能自己发现一切，要通过结构化的课程来引导他们。

·　让每一个上学的日子都变得愉快。奖赏回路是脑可塑性的重要调节器。通过奖励他的每一次努力来激活它们，让每一个小时的课堂都变得生动有趣。没有孩子对物质奖励无动于衷，他们的社会脑区对微笑和鼓励的反应也是一样的。被赞美的感觉和对自己进步的意识本身就是奖励。要消除阻碍学习的焦虑和压力，尤其是在数学方面。

·　鼓励努力。愉快的学校体验并不等同于“毫不费力”。相反，大部分有趣的学习，如阅读、数学或演奏乐器等，都需要多年的练习。认为一切都很容易的信念可能会让孩子以为，如果他们不成功，他们就是笨蛋。要向他们解释，所有的学生都必须努力，当他们努力的时候，每个人都会进步。要保持一种成长的心态，而非一成不变的心态。

·　帮助学生深入思考。大脑处理信息的程度越深，我们的记忆力就越好。永远不要满足于肤浅的学习，要着眼于更深层次的理解。记住亨利·罗迪格的话：“让学习条件变得更困难，从而要求学生投入更多的努力，这往往会增强记忆力。”

·　设定明确的学习目标。当学生清楚地知道学习的目标时，当他们看到他们可以支配的一切都朝着这个目标汇聚时，他们就会学得更好。清楚地告知你对他们的期望，并将重点放在实现目标上。

·　接受并纠正错误。为了更新他们的心理模型，我们的脑区必须交换错误信息。因此，犯错是学习的必要条件。我们不要惩罚错误，而要通过给孩子详细的但无压力的反馈来迅速纠正它们。根据教育捐赠基金会（Education Endowment Foundation）的综合报告，教师提供给学生的反馈质量是推动学业进步的最有效杠杆。

·　定期练习。一次性学习是不够的，孩子需要巩固他们所学的东西，使其成为自动的和潜意识的反射性知识。这样的自动化状态可以解放我们的前额叶和顶叶回路，让它们参与其他活动。最有效的策略是腾出空间学习，每天腾出一点点空间。间隔练习可以让信息永久地印在记忆中。

·　让学生睡好觉。睡眠是我们学习算法的重要组成部分。我们的脑在每次睡觉时都会受益，甚至在我们打盹的时候也是。因此，让我们确保孩子睡得又长又深。为了最大限度地利用脑在夜间无意识的工作，在入睡前学习一节课或重读一道题可能是一个绝妙的诀窍。由于青少年的睡眠周期发生改变，所以我们不要太早叫醒他们！

只有更好地了解自己，我们才能最大限度地利用我们脑所配备的强大算法。所有的孩子都可能从了解学习的四大核心支柱中受益：注意、积极参与、错误反馈和巩固。“全神贯注”“参与课堂”“从错误中吸取教训”“每天练习，利用每一个夜晚”这四个口号有效地概括了它们。这些都是非常简单的信息，我们都应该注意。

未来学校联盟

我们怎样才能使我们的学校系统与认知科学、脑科学的发现步调一致呢？需要建立一个新的联盟。就像医学依赖于生物和药物设计研究的整个金字塔一样，我相信，未来的教育将越来越依赖于循证研究，包括基础实验室的实验，以及课堂规模的试验和部署研究。只有教师、家长、科学家三者合力，才能让所有孩子重新燃起学习的好奇心和乐趣，帮助他们优化认知潜能的可贵目标。

作为课堂上的专家，教师肩负着教育我们孩子的无上使命，孩子很快就会把这个世界的未来掌握在他们的手中。然而，我们经常给教师留下很少的资源来实现这一目标。他们应该得到更多的尊重和投资。今天的教师面临着越来越严峻的挑战，包括资源的减少、班级规模的扩大等。令人惊讶的是，大多数教师很少或根本没有接受过学习科学方面的专业培训。我们迫切需要改变这种状况，因为我们现在脑的学习算法和最有效的教学方法拥有相当多的科学知识。我希望这本书能为全球修订教师培训计划提供一小步，以便为他们提供认知科学的最好工具，与他们对我们孩子的承诺保持一致。

我希望教师也能赞同，他们的教学自由不应该受到日益发展的人脑学习科学的限制。相反，这本书的一个目的是让他们更好地使用这种自由。“我认为，”鲍勃·迪伦（Bob Dylan）说，“英雄是一个懂得伴随自由而来的责任的人。”真正的教学创造力只能来自对可用策略范围的充分认识和仔细选择，以及充分了解它们对学生的影响。我在这本书中阐述的原则与多种教学方法是兼容的，而且将它们付诸课堂实践的时候可以做很多事情。我对教师的创造力有很高的期望，因为我认为，老师的创造力对提高孩子的学习积极性是至关重要的。

在我看来，未来教育中家长的角色也应该有更重要的位置。他们是儿童发展的主要参与者，他们的行为早于学校教育的开始，晚于学习教育的结束。家是孩子有机会通过工作和游戏扩展他们在课堂上学到的知识的地方。家庭学校每周开放7天，因此，比起学校，家庭可以更好地充分利用清醒和睡眠、学习和巩固的每一次交替。学校应该在家长培训上投入更多时间，因为这是最有效的干预措施之一：训练有素的家长可以成为老师的宝贵队友，也可以成为孩子困难的敏锐观察者。

最后，科学家必须与教师和学校接触，以巩固不断增长的教育科学领域。与认知科学和脑科学过去30年的巨大进步相比，教育研究仍然是一个相对被忽视的研究领域。研究机构应该鼓励科学家在学习科学的所有领域开展重大研究计划，从神经科学和脑成像到发展障碍的神经心理学、认知心理学和教育社会学研究。从实验室拓展到教室并不像听起来那么容易，我们非常需要在学校进行全面的实验。认知科学可以帮助设计和评估创新的教育工具。

就像医学是以生物学为基础一样，教育领域必须以系统和严格的研究生态系统为基础，将教师、家长和研究者聚集在一起，不断寻求更有效的、以证据为基础的学习策略。