腦與認(rèn)知的個(gè)體差異及對(duì)現(xiàn)代教育的啟示

李君 陳春輝 張維軍

認(rèn)知的個(gè)體差異

人和人之間的差異是顯而易見(jiàn)的。人的身高、體重、容貌都彼此不同，除此以外，人的性格、能力、情緒情感也各不相同。這些個(gè)體差異正是心理學(xué)研究的重要問(wèn)題。心理學(xué)家發(fā)現(xiàn)，早在嬰兒時(shí)期個(gè)體就表現(xiàn)出穩(wěn)定的人格和氣質(zhì)差異。美國(guó)醫(yī)生亞歷山大·托馬斯和斯特拉·切斯在研究大量嬰兒的基礎(chǔ)上提出嬰兒有三種氣質(zhì)類型——容易型、遲緩型和困難型，三種氣質(zhì)類型在情緒、生活習(xí)慣和適應(yīng)環(huán)境等方面都存在巨大的差異。

人們?cè)诟鞣N認(rèn)知能力上也存在巨大的差異。“臉盲”“樂(lè)盲”的共同之處在于它們代表了一群不具備某項(xiàng)認(rèn)知能力的個(gè)體。與之相反，在某電視綜藝節(jié)目中我們見(jiàn)識(shí)了一群在記憶、計(jì)算、空間等某項(xiàng)認(rèn)知能力上超強(qiáng)的個(gè)體。對(duì)于在人群中占絕大多數(shù)的普通人，他們的認(rèn)知能力則居于中間。假如我們對(duì)某項(xiàng)認(rèn)知能力在人群中的分布進(jìn)行繪圖，就會(huì)得到一個(gè)鐘形曲線。從這個(gè)曲線中，我們可以找到95%的人所在的認(rèn)知水平，并以它來(lái)代表正常范圍。以智商為例，它的個(gè)體差異非常明顯，變化范圍大約在0～180分之間，它的正常范圍大約是80～120分，低于80分和高于120分被分別視為超低和超高智力。

認(rèn)知的個(gè)體差異還體現(xiàn)在認(rèn)知發(fā)展速度上。有些個(gè)體在早期飛速發(fā)展，有些個(gè)體則發(fā)育相對(duì)較晚，但是最終都達(dá)到成熟的水平。幼兒時(shí)期語(yǔ)言能力強(qiáng)的個(gè)體在成年后未必有很強(qiáng)的語(yǔ)言表達(dá)能力，幼年時(shí)被冠以“笨小孩”標(biāo)簽的個(gè)體成年后也有可能成為數(shù)學(xué)家。大腦是人類行為的指揮中心，是各種心理行為的生理基礎(chǔ)。行為水平上的個(gè)體差異，在一定程度上反映了大腦的結(jié)構(gòu)和功能的個(gè)體差異。21世紀(jì)初，一項(xiàng)針對(duì)6-16歲兒童的磁共振研究發(fā)現(xiàn)，聰明人（智商大于120分）與普通人（智商小于120分）具有完全不同的大腦皮層發(fā)育軌跡。聰明人大腦發(fā)育的窗口期更長(zhǎng)，變化幅度更大。他們6歲時(shí)的前額葉皮層厚度明顯比普通人薄，但隨后逐年快速變厚，到大約11歲時(shí)達(dá)到普通人的皮層厚度，然后遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通人，16歲前后因?yàn)橥挥|修剪等可能原因轉(zhuǎn)而逐漸變薄，與普通人的差別不再顯著。

認(rèn)知的可塑性也存在個(gè)體差異?？伤苄允侵复竽X對(duì)外界環(huán)境的改變可以做出的適應(yīng)性變化。人們常說(shuō)的“孺子可教”“朽木不可雕”說(shuō)的就是可塑性上的個(gè)體差異。在我們課題組的一項(xiàng)研究中，對(duì)大學(xué)生的工作記憶能力進(jìn)行了針對(duì)性的訓(xùn)練，除了發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練可以提升工作記憶能力外，我們還發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練后工作記憶能力的個(gè)體差異變得更大了。這是工作記憶自身的個(gè)體差異疊加了工作記憶可塑性的個(gè)體差異造成的。

個(gè)體差異的成因

談到個(gè)體差異的原因，人們很容易想到遺傳。但這并不是事實(shí)的全部。大量對(duì)雙生子的研究發(fā)現(xiàn)，各種認(rèn)知能力，例如記憶力、注意力、語(yǔ)言和計(jì)算等個(gè)體差異均由遺傳和環(huán)境共同造就，遺傳的作用并不必然強(qiáng)于環(huán)境的作用。即便是我們通常認(rèn)為受遺傳因素影響較大的智商，同樣也受環(huán)境因素的影響。研究發(fā)現(xiàn)，個(gè)體在智商分?jǐn)?shù)上的差異也是由遺傳和環(huán)境共同影響造成的，遺傳只能解釋80%的智商分?jǐn)?shù)差異。而對(duì)寄養(yǎng)子的研究則進(jìn)一步證實(shí)個(gè)體成長(zhǎng)所處的環(huán)境對(duì)其智商分?jǐn)?shù)的影響?！褒埳抛樱幼硬煌边@句俗語(yǔ)雖然不夠科學(xué)，但卻通俗地講出了遺傳和環(huán)境的交互作用在個(gè)體發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵作用?；蛟谝欢ǔ潭壬蠜Q定了個(gè)體的認(rèn)知能力和其在漫漫人生路上的發(fā)展軌跡。與此同時(shí)，環(huán)境因素會(huì)在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)揮作用，從而為能力的提升提供了可能。所謂“三分天才，七分學(xué)”“功夫不負(fù)有心人”大概就是這個(gè)道理。很多研究都發(fā)現(xiàn)基因和環(huán)境對(duì)認(rèn)知形成的交互作用。例如，多巴胺是前額葉重要的神經(jīng)遞質(zhì)，人們常常把它看作為聰明物質(zhì)。但前額葉多巴胺水平并不必然決定注意力、記憶力和智力等認(rèn)知能力，而是通過(guò)與一些特定類型的教育或者訓(xùn)練發(fā)生交互作用從而參與到認(rèn)知能力的塑造過(guò)程。五羥色胺是大腦的另一種重要神經(jīng)遞質(zhì)，是決定人類情緒的重要物質(zhì)。兒童期被虐待的經(jīng)歷與五羥色胺之間的交互作用會(huì)影響成年后的攻擊性。

我們并不能改變自己終身都要攜帶的基因，但是卻可以通過(guò)改變環(huán)境塑造更強(qiáng)的大腦從而變相地“改變”基因。21世紀(jì)初的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，出租車(chē)司機(jī)負(fù)責(zé)空間導(dǎo)航能力的大腦海馬區(qū)域比公交車(chē)司機(jī)和普通人大得多。這是因?yàn)槌鲎廛?chē)司機(jī)每天要識(shí)記和規(guī)劃大量地址和路線，獲得了大量機(jī)會(huì)訓(xùn)練了他們的空間能力，而公交車(chē)司機(jī)每天行駛在固定的路線上，并不需要鍛煉這個(gè)能力。北京師范大學(xué)語(yǔ)言學(xué)家舒華教授的研究發(fā)現(xiàn)，兒童期家庭的藏書(shū)量越多，兒童獲得閱讀的機(jī)會(huì)越多，他們的語(yǔ)言能力越好。這說(shuō)明優(yōu)質(zhì)的環(huán)境因素會(huì)促進(jìn)認(rèn)知能力的發(fā)展。在我們課題組的另一項(xiàng)研究中，我們發(fā)現(xiàn)一些基因會(huì)影響認(rèn)知訓(xùn)練給個(gè)體帶來(lái)的認(rèn)知提升的幅度，但經(jīng)過(guò)更長(zhǎng)更強(qiáng)的訓(xùn)練后，基因造成的這種差異會(huì)變?nèi)酢？磥?lái)，“笨鳥(niǎo)”確實(shí)要先飛多飛。

腦科學(xué)研究成果給教育的啟示

首先我們應(yīng)該接納個(gè)體差異。人生是一場(chǎng)沒(méi)有指定路線的馬拉松。人們最終跑向不同的生活，這需要不同的技能和稟賦，因此家長(zhǎng)和教育工作者應(yīng)該接納和重視個(gè)體之間的差異，發(fā)掘每個(gè)個(gè)體的長(zhǎng)處，補(bǔ)充個(gè)體的短板，幫助孩子奔向各自的精彩人生。同時(shí)也要記住，個(gè)體的發(fā)展軌跡和速度各不相同，有人年少得志，有人大器晚成，不要讓“輸在起跑線”的焦慮控制了家長(zhǎng)和孩子的生活。當(dāng)然，我們也不是鼓勵(lì)放任自流，兒童青少年期是大腦可塑性最強(qiáng)的時(shí)期。我們?cè)谏钪幸灿^察到小孩子在這一人生階段學(xué)習(xí)能力越來(lái)越強(qiáng)。這種很強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力可以持續(xù)到30歲左右，在此之后會(huì)開(kāi)始逐漸下降。因此，“補(bǔ)漏趁天晴，讀書(shū)趁年輕”是有道理的，“少壯不努力，老大徒傷悲”也就可想而知了。

其次，教育要因材施教。我們的祖先很早就提出“因材施教”和“有教無(wú)類”，這些教學(xué)理念的核心是指我們的教學(xué)應(yīng)該從學(xué)生的個(gè)體差異和實(shí)際情況出發(fā)，有的放矢地對(duì)學(xué)生進(jìn)行有差別的教育教學(xué)。分層教學(xué)是一個(gè)已經(jīng)有百余年發(fā)展歷史的教學(xué)方法，是人類對(duì)“因材施教”的主動(dòng)嘗試。百余年來(lái)，盡管關(guān)于分層教學(xué)的爭(zhēng)論不斷，但分層教學(xué)可以取得比傳統(tǒng)教學(xué)更好的效果已經(jīng)得到普遍認(rèn)可。

在這里我們借分層教學(xué)談?wù)勅绾位诂F(xiàn)代腦科學(xué)的經(jīng)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“因材”，即分層的方法，因?yàn)檫@是“施教”的基礎(chǔ)。由于個(gè)體認(rèn)知能力主要以大腦的發(fā)育過(guò)程和可塑性為基礎(chǔ)，而不是某個(gè)時(shí)間點(diǎn)上大腦的發(fā)育水平，所以基于某個(gè)測(cè)驗(yàn)成績(jī)按照一刀切的方式進(jìn)行分層是不科學(xué)的。但遺憾的是，大部分時(shí)候分層都是以一刀切的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。20世紀(jì)初，基于美國(guó)心理學(xué)家特曼的研究，美國(guó)政府對(duì)智商140分以上的1200名天才少年進(jìn)行非常優(yōu)質(zhì)的教育，期待他們中間產(chǎn)生出一批愛(ài)因斯坦。但他們中的絕大多數(shù)并沒(méi)有成為科學(xué)家。現(xiàn)在，很多中學(xué)里面也在實(shí)行分層教學(xué)。分層的方法也是以某次測(cè)驗(yàn)成績(jī)?yōu)橐罁?jù)一刀切地進(jìn)行。使用這種方式進(jìn)行分層更可能是對(duì)學(xué)生已經(jīng)獲得的教育投入的分層。更科學(xué)的分層方式是什么？我們很難有明確的答案，但是兼顧大腦的發(fā)育水平和可塑性，以學(xué)習(xí)成績(jī)和學(xué)習(xí)能力相結(jié)合的方式進(jìn)行篩選應(yīng)該更科學(xué)。現(xiàn)在一些學(xué)校已經(jīng)進(jìn)行了嘗試。比如，將老師在教學(xué)中對(duì)學(xué)生的長(zhǎng)期觀察結(jié)果和學(xué)生的考試成績(jī)相結(jié)合進(jìn)行分層，前者其實(shí)就是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的估計(jì)。還有的學(xué)校先通過(guò)考試對(duì)學(xué)生進(jìn)行初步分層，然后在短時(shí)間的集中學(xué)習(xí)后再次組織考試，根據(jù)第二次考試的成績(jī)進(jìn)行再分層，這是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)能力的更好估計(jì)。