教學是一種進化而來的能力

周加仙 李宛如 唐心怡

哈佛大學著名社會生物學家威爾森（E. O. Wilson）曾經描述過巖蟻“串聯(lián)奔跑”的方式。巖蟻的頭上長有兩根觸角，每根觸角由11個觸節(jié)組成，可以同時發(fā)出11種不同波長的信號，巖蟻們靠觸角相互摩擦，可以在數(shù)秒鐘之內交換信息。因此，它們之間擁有非常高效的交流手段，并以此自由地傳遞信息。傳遞食物源的信息是巖蟻的一項重要技能，是直接影響巖蟻生存的一項技能。本文就巖蟻的傳遞食物源信息的教學行為進行分析，以期從科學研究的角度來探索人類教學的本質。

影響教學的最重要因素是信息

最近幾十年來，動物學家對巖蟻的教學行為進行了大量的研究。其中，最為值得一提的是2006年初，英國布里斯托大學的行為學家奈杰爾·弗蘭克斯及其團隊在《自然》雜志上發(fā)表的研究成果。在野外，一只巖蟻找到食物后，會返回駐地帶領其他巖蟻到達食物源地。由于只有它認識通往食物源的路線，因此，它會先釋放出一種信息素，讓另一只巖蟻跟它走，形成一種“串聯(lián)奔跑”的方式。這種奔跑方式由引領巖蟻和跟隨巖蟻構成，走在前面的巖蟻相當于老師，走在后面的就相當于學生。巖蟻通過這種方式，引導巢穴中的巖蟻到新發(fā)現(xiàn)的食物源或者蟻巢。研究者們仔細觀察了巖蟻在“串聯(lián)奔跑”過程中的行走方式、行走速度，得出了如下幾個結論。

巖蟻引領者改變了行為，付出了代價，其結果使得追隨者的學習更有效。弗蘭克斯等人的研究結果顯示，在“串聯(lián)奔跑”的過程中，當引領巖蟻被追隨巖蟻的觸角觸碰了其腿部和腹部時，才會繼續(xù)行走，因此，引領者在跟隨者面前改變了其行為。研究還發(fā)現(xiàn)，“串聯(lián)奔跑”會使引領者付出代價。如果沒有受到跟隨者慢速行走的阻礙，引領巖蟻從蟻巢到達食物源的速度可以提高4倍，而“串聯(lián)奔跑”的速度由于跟隨者頻繁的停頓而減慢。在停頓中，后面跟隨的巖蟻會探索地標，在有明顯地標的情況下，引領者和追隨者之間的停頓速度明顯高于沒有地標情況下的速度。研究進一步發(fā)現(xiàn)，引領者提供了如何找到食物的示范，與單獨的探索相比，跟隨者在“串聯(lián)奔跑”的條件下能夠更快地找到食物。這表明跟隨者在引領者的幫助下學得更快了。此外，跟隨者返回巢穴的路徑并沒有重復“串聯(lián)奔跑”的路徑，它的行進速度通常比“串聯(lián)奔跑”的引領者更快，而且更趨近線性奔跑。這表明“串聯(lián)奔跑”的方式有助于巖蟻學習通往食物源的路線。因此，“串聯(lián)奔跑”的教學方式能夠使得追隨者更快地找到食物的位置，并通過引領者的榜樣獲得關于巢穴周圍環(huán)境的一般知識。

教與學是區(qū)分“串聯(lián)奔跑”與“運送行為”的關鍵。威爾森以及多位研究者對不同種類的巖蟻搬家行為進行研究后發(fā)現(xiàn)，巖蟻采用兩種形式將同伴送到新的巢穴。在搬家的第一階段，“串聯(lián)奔跑”的巖蟻數(shù)量一直保持不變。隨著運送同伴的巖蟻數(shù)量的不斷增加，熟悉路徑的巖蟻也在不斷增加。在到達新巢穴的巖蟻數(shù)量足夠多時，“串聯(lián)奔跑”便停止了，剩下的巖蟻會被同伴運送過去。這表明，巖蟻搬家時“串聯(lián)奔跑”的功能能夠保證數(shù)量足夠多的巖蟻知道新家的位置，以保證搬家的順利進行。雖然尚無實驗證實跟隨的巖蟻會比被運送的巖蟻能更快地到達目的地，但是也無法用其他可能的功能來解釋“串聯(lián)奔跑”這一行為。這些研究表明，在巖蟻搬家的行為中，“串聯(lián)奔跑”不同于“運送巖蟻”，雖然運送巢中同伴的行為也是一種成對的移動方式，但是在速度和奔跑的方式方面兩者卻各不相同。對比“串聯(lián)奔跑”，熟悉道路的巖蟻將不熟悉的巖蟻直接運送到食物源是一種更高效的方式，這也是巖蟻們常常采用的方法。但是運送巖蟻的行為中，通常不存在路徑的教與學，因為不熟悉路徑的巖蟻通常是被倒掛著的，而且頭部是倒轉朝向后方的，這樣就無法學習了，被運送的巖蟻后續(xù)也不會教其他巖蟻。巖蟻在沒有采用“串聯(lián)奔跑”的方式時，它們的頭是直立的——這些巖蟻能夠學會找到食物的路線，然后招募其他巖蟻。另外，“運送巖蟻”的奔跑速度是“串聯(lián)奔跑”的三倍。

引領者與追隨者之間進行了雙向的反饋。弗蘭克斯等人的研究表明，引領者和追隨者之間通過加速和減速的模式，相互之間提供刺激信號，進行雙向反饋：當引領者和跟隨者之間的距離過大時，前者減速，后者加速;當跟隨者的觸角接觸到引領者時，兩者以相同的速度向前移動。這表明，它們之間的觸碰信號或信息素信號控制著雙方行進的速度和路徑。在“串聯(lián)奔跑”中，跟隨者所獲得的經驗會遷移，當他們后來也成為“串聯(lián)奔跑”中的引領者時，會將這些經驗運用到其行為中，所以，盡管“串聯(lián)奔跑”的速度很慢，但是它們在覓食者之間傳播了知識，節(jié)省了時間。巖蟻的這種“教師”和“學生”之間的雙向反饋表明，教學行為與傳播行為不同。在大型的巖蟻社群中，大多數(shù)的招募都是通過信息素傳遞的方式來達到的，這種方式在大型群體中很有效。因為如果有很多巖蟻提供信息，那么被其他巖蟻遇到并實施的可能性更大。但是在一個小社群里，隨機遇到信息素的概率比較小，因此有價值的信息很容易丟失，這種情況下，采用一對一的教學方式，效果會更好。

教學是一種進化而來的能力

上述案例表明，巖蟻也具有教學的能力。從這個角度來說，教學是一種進化而來的能力。1992年，卡羅和豪澤從生物學的角度，提出了一個著名的有關教學的功能性與操作性定義，他們認為，教學發(fā)生的條件是當個體改變自己的行為，并付出某些代價或者不能馬上獲益，來幫助無知的個體學習。具體而言教學包含三個標準：

（1） 只有無知的學生在場的時候，教師才會改變行為;

（2） 教師的行為改變必須付出代價或者不能得到直接利益;

（3） 由于教師的行為，學生能更快速、更有效地習得知識和技能;如果沒有教師的教學行為，學生甚至可能無法習得任何知識與技能。

根據(jù)這一定義，巖蟻的“串聯(lián)奔跑”活動是一種典型的教學活動，達到了上述教學的三條標準。但是上述有關巖蟻所謂的“教學”行為的研究結果卻在動物行為學界引發(fā)了激烈的爭論，因為很多人不能接受巖蟻也具有教學能力的這樣一種觀點，因此，有人在卡羅的教學三要素的基礎上，增加了第四個要素：老師必須了解學生現(xiàn)有的知識水平。但是卡羅認為，巖蟻老師往前移動之前靜候學生的觸角做出觸碰的動作，這一行為就是在評估學生的知識水平或掌握程度。

卡羅和豪澤基于進化和動物行為研究所提出的這一著名的教學定義，排除了教學的目的性和心理理論，也不涉及對非人類教師的內部心理狀態(tài)的推論，這樣使得教學的定義擴大，將許多非人類的動物群體的教學歸于此定義中。但是，巖蟻的教學行為相對而言非常簡單，沒有心理學理論，而人類教學有心理學理論。即使我們可以將巖蟻的這一行為看作教學，但它是否適合人類教學還沒有得到科學證據(jù)的證實，因此，不能夠直接運用于人類的學校系統(tǒng)中。但是，動物教學的研究為人類教學的研究提供了重要的研究方向。由于人類具有文化創(chuàng)造力和閱讀能力，尤其是人類擁有心理學理論，能夠揣測學生的心理狀態(tài)，對他人肢體語言的反應能力也更高，因此，人類教師在師生互動過程中會表現(xiàn)出更多不同于動物的獨特特征，因此需要進一步的研究。

巖蟻的教學和人類的教學也有相同之處，即在人類教學和巖蟻教學中都有某種情境。巖蟻的教學情境是一只知道如何獲得食物源的螞蟻和一只不知道食物源的螞蟻，前者（教師）引導后者（學習者）找到食物的位置?！皩W習者”通過利用其觸角接觸“教師”的腿部和腹部保持與教師的聯(lián)系。如果失去了聯(lián)系，“教師”則會停止前進，直到重新建立聯(lián)系?！敖處煛迸c“學習者”有聯(lián)系時也會偶爾停止前進。這種情況發(fā)生在“學習者”探索周圍情況的時候。這時，“學習者”可能在收集環(huán)境信息，使得在單獨通往食物源的時候也能認出路線。但是，我們不能因為人類和巖蟻具有相似的教學情境，就把兩者的教學等同起來。人類的情境教學是建立在了解學習者心理狀態(tài)的基礎上，而螞蟻的教學則幾乎完全取決于與生俱來的習慣，而不是來自心理學理論。因此，人類和螞蟻的教學行為很相似，但并不相同。人類教學的獨特性在于其意圖性，在教學過程中有目的地引導學生達到教學的目標，根據(jù)教學的目標來判斷學習者表現(xiàn)的好壞，并據(jù)此來調整教學，因此人類的教學具有獨特性。

綜上所述，巖蟻的“串聯(lián)奔跑”方式符合了典型的教學行為標準，找到食物的巖蟻會領著另一只巖蟻通過“串聯(lián)奔跑”的方式從蟻穴向食物源奔跑，兩只巖蟻之間通過觸碰或者信息素有目的地實現(xiàn)信息交換，控制行進的速度和路線。這可能是第一次在非人類的動物身上觀察到的一種教學現(xiàn)象，是一個典型的在教師和學生之間通過雙向反饋進行教學的例子。這種行為研究表明，影響教學的最重要的因素可能是信息的價值，而不是腦的大小與復雜的認知能力。