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來源: 讀書共和國 發表日期:

「賽車腦」與「徒步腦」,誰的學習效果更好?

 

作者芭芭拉教過大學部和研究所的電磁學。這門學科很困難,用到高等微積分,以數量來表示磁場和電場的雙人舞。一個又一個學期,她眼看著學生苦苦掙扎。

但幾乎不變的是,每學期都會有一、兩位「明星學生」覺得電磁學清楚明瞭,甚至覺得很簡單。碰到某個複雜的問題,芭芭拉都還沒有清楚說明,就會有那樣的學生,說是法里德好了,只見他咻地舉手,說出答案。法里德快速專心思索,提供答案,接著還進一步提出更深入的問題。班上的其他學生會偷偷互看一眼,神情尷尬。只有少數人能像那樣快速思考、回答問題。

很顯然的,法里德或德希蕾或馬克,就是那個學期腦筋動得快的幾位學生,他們的大腦像賽車一樣。他們可以快速抵達終點線,也就是得到答案。班上其他學生的大腦則比較像是徒步的人,他們可以到達終點線,但是速度慢很多。

大部分學生碰到某些主題時,大腦像是賽車,但遇到其他主題卻變成徒步。或者學習的中途時快時慢。無論你教的是大學部學生或幼兒園學生,每一間教室都有各種不同類型的學生,讓二十一世紀的教學現場充滿挑戰。教學時為了把所有學生融合在一起,現今的教師必須想出最好的方法進行差異化教學(differentiated instruction),協助班上所有的學生。

不過這會面臨一項挑戰,有些學生的大腦確實跑得像賽車一樣快:他們可以思考得非常快,因此在課堂上,他們經常最先舉手。不過我們也知道,「速度」不見得一定是優勢。不妨這樣想。賽車手很快就衝過終點線,但過程中的一切都很模糊。另一方面,徒步的速度慢得多,但徒步的人可以伸手摸摸樹上的葉子,聞聞空氣中的松木香氣,看看兔子的細小足跡,聽聽鳥鳴啁啾。這與賽車手是完全不同的體驗,而且從某些方面來看,這種體驗更加豐富與深入。舉例來說,諾貝爾經濟學獎得主海耶克(Friedrich Hayek),他觀察到自己與一些學習速度飛快的同行不太一樣;他的創新與突破,來自於經歷過緩慢而混亂的奮鬥,才能掌握研究素材。談到一些公認的觀念時,他不得不找到自己的方法去表達那些觀念,於是能看出別人遺漏的缺失和無法解釋的猜測。接下來的幾個章節,我們會看到兩種不同學習方式的神經傳遞路徑,分別是陳述性(declarative)和程序性(procedural)路徑,可能與賽車式和徒步式兩種學習方法有關。

為了更加理解學習較慢有什麼樣的優勢,我們來看一位名叫卡哈(Santiago Ramón yCajal)的西班牙人。卡哈是典型的徒步式學生,學習起來既困難又緩慢。他的工作記憶很差,因此很難把新的資訊放入長期記憶。他也有行為方面的問題,動作誇張又怪異,導致好幾所學校請他退學。卡哈很想成為藝術家,但父親希望他成為醫師。(當時是1860年代。但有些事至今從未改變。)到最後,父親不再管他的事了。

但沒想到的是,卡哈終究繼續攻讀他的醫學博士學位。不只如此,他變得非常重視自己在神經解剖學方面的突破性研究成果,最後還獲頒諾貝爾獎。不僅如此,如今我們公認卡哈是現代神經科學之父。

對於自己如何達到這種成就以及為何達成,卡哈的看法也許同樣令人驚訝。他的結論是什麼呢?他的成功,有一部分因為他「不是」天才。他在科學上的突破,完全是因為思考方法比較緩慢、比較有彈性。卡哈犯錯時勇於改變想法。另一方面,與他共事的天才很習慣自己是對的,少有機會練習承認錯誤並加以更正。因此,那些「賽車腦」常常一下子就跳到結論,很快得到答案,而等到出錯時,他們無法更正錯誤,反倒用自己的才智想辦法找藉口,硬要說他們一定是對的。

擁有效能強大的工作記憶,顯然不是成功學習的唯一方法。這方面很有趣,讓我們更深入了解一番吧。

 

工作記憶在腦中的什麼地方?

 

我們在上一章說過,工作記憶很像是你的頭腦不停拋耍的一組球(球就是想法),而那些球觸及了大腦的好幾個區域。若要對這個過程有更確切的概念,我們可以想像那隻工作記憶章魚,即「中央執行(central executive),位於你大腦的前方。它要牢牢記住一顆球(即資訊)的方法,是把那顆球拋向你大腦的後方。球碰撞到反射面,即「注意焦點」(focus of attention),在聽覺和視覺的網絡之間來回碰撞,接著再度彈回前方。

注意焦點包含大腦的頂葉(parietal lobe),這裡可能是注意焦點網絡的中央核心。所有那些「拋擲」的動作,都由一組組神經元連結來完成。資訊在大腦的前方和後方之間緩緩來回拋擲,也就是在工作記憶裡保持活躍。正因為有這種像打網球一樣的「截擊球」,你才能反覆默唸剛認識的兩位教師的名字,或者你想從手機轉移到電腦網頁的數字密碼。

但是不用煩惱這些細節。此處的重要觀念是這樣的:一顆顆資訊球在大腦裡面到處彈來彈去,於是在工作記憶裡保持活躍。也由於資訊在工作記憶裡來回拋擲、繞著圈子跑,因此學生一次只能記住一定數量的資訊。這有點像是雜耍藝人,如果嘗試拋接更多顆球,那麼她抓住每一顆球再拋出的時間就越來越短。一次要處理太多顆球,結果哎呀,所有的球都掉了!

有經驗的教師很清楚,那與任務的複雜度有關,他們可能需要先給一個指令,等待學生完成任務,再給下一個指令。或者教師可以把指令寫在白板上,因此即使有資訊從學生的工作記憶掉出來,反正列表一直都在。

工作記憶與長期記憶所包含的神經元種類是不一樣的。(就好像你的學生全都具備學生身分,但不是所有學生的表現和長相都一樣。)工作記憶的神經元無法把資訊留存得非常久,而長期記憶的神經元可以把資訊留存很長的時間。

幸好呢,如果你學習了資訊,並把它儲存在長期記憶裡,那個資訊就可以連接到你的工作記憶,並有促進作用。長期記憶有點像是坐在躺椅上的人,一聽到工作記憶開始唱歌,他們只好爬起來,加入腦中跳起「康加舞」的行列。

 

工作記憶的差異如何影響你的班級

 

孩子的一大迷人之處(以及挫折之處!),就是他們的工作記憶是有限制的。告訴他們某件事,而過沒幾秒,那個資訊就好像飄走了。隨著孩子長大,他們的工作記憶也增加。到了十四歲時,平均而言,他們的工作記憶有了成年人的大小,比四歲時多了兩倍以上。你可以在上方的成長曲線圖看到這樣的發展,顯示小孩子在不同年齡的平均值;也有一些人的工作記憶容量比較小。

每個學生的工作記憶容量各不相同,這會影響到身為課堂教師的你。如同工作記憶專家加瑟柯爾(Susan Gathercole)和亞洛威(TracyAlloway)的解釋:

在同齡的不同孩子之間,工作記憶容量的差異真的非常大。舉例來說,一般七到八歲孩子的三十人班級,我們預期至少有三個人的工作記憶容量只有平均四歲孩子的程度,另外有三個人擁有平均十一歲孩子的容量,與成年人的容量相差不遠。

學生有不同的工作記憶容量,你可以想像我們熟悉的章魚,但是觸手數目不同。年紀較大的青少年和成年人,一般的工作記憶是四隻觸手,表示他們同時可留存的最多資訊是四項。但這只是平均值。有些學生的工作記憶容量較大,一次可以留存六項或更多的資訊。其他人的工作記憶容量較小,也許一次只能留存三項資訊。這些學生全都可以學習得很好,只是需要用不同的方法達到成功的學習。(我們會向你提供這些不同的方法!)

你遲早都有可能教到工作記憶容量遠低於平均值的學生。這樣的學生不見得會焦躁不安,乃至於如同注意力不足過動症引發緊急狀況。相反的,教師雖然忙得團團轉,但可以斷定這種學生只是有點笨拙,特別是其他學生似乎都能好好遵循指令的時候。每當學習要求比較高時,工作記憶不足的學生經常顯得很吃力。如果碰到比較複雜的活動,他們也跟不上進度。舉例來說,要寫一個句子時,工作記憶不足的學生可能會漏字,或者重複寫同一個字。

學生年紀較小時,即使是簡單的功課或要求,工作記憶容量低於平均值的人也會忘個光。聽到一組指示,像是「把你的紙張放在綠色桌子上,把你的箭頭數字卡放進口袋裡,把你的鉛筆收起來,過來坐在地毯上」,都有可能不知所措。如果學生很難記住好幾個觀念,你不妨測試他們的工作記憶,這樣有助於早一點掌握有效的學習方法。

 

建立長期記憶來增強工作記憶

 

「工作記憶」和「智力」這兩個名詞,描述的是相關的基本過程。果不其然,工作記憶容量較少的人,學習的時候比較掙扎。不過要記住,長期記憶到最後可以變成工作記憶的一部分,特別是使用提取練習。這是好消息,表示工作記憶容量較少的人,如果能在長期記憶裡創造一些神經連結並加以強化,那些連結就能把他們的工作記憶拓展到指定的主題。換用另一個說法,把先前儲存於長期記憶的知識提取出來,就可以輔助工作記憶,於是學生比較容易學習新的教材,特別是工作記憶容量較少的學生。

背景練習在許多方面都很重要,但一開始很難掌握。例如我們來看這個句子,「綠企鵝正在吃一顆蘋果」。你很容易在一分鐘後把句子的每一個字都寫下來。那麼再看另一個句子:「Зеленый пингвин ест яблоко.」除非你會說俄語,否則很難在一分鐘後還能記住所有字母並寫下來;其實意思就是俄羅斯的綠企鵝同樣在吃蘋果。我們的工作記憶容量似乎變得比較大,主要是看灌輸到長期記憶的內容是我們的母語還是俄文。你的背景訓練很重要,非常重要,讓你的工作記憶可以留存的「資訊球」變大了;有時候神經科學家稱這種「資訊球」為「組塊」(chunk)。因此,就算你的注意力章魚無法增加觸手的數量,但是只要針對那個主題做更多的背景訓練,就能讓工作記憶留存更多的資訊,你的章魚所掌握的資訊球也會變得比較大。

研究者史威勒最為人所知的地方,應該是他的認知負荷理論(cognitive load theory);他曾指出,工作記憶和長期記憶之間精細複雜的關係,無疑是影響人類認知能力最重要的因素。要了解我們的心智如何運作,還有很長的路要走。不過呢,長期記憶就像是闖入別人婚禮的不速之客;無論你想要怎麼評估工作記憶,長期記憶都會偷偷闖進來干擾評估。這是因為長期記憶的內容會大幅改變工作記憶的容量。

可惜相關研究還沒有得到適當的證據,無法證明一般的工作記憶容量可透過訓練而增加;不過在一些特定的學習領域內,工作記憶看似增加了。(這讓我們想到那隻注意力章魚,可以用同樣數目的觸手去拋擲較大顆的資訊球;也就是說,透過良好的練習,資訊可以牢牢保存於長期記憶內。)換句話說,練習幾何學,可以讓學生在幾何學方面的工作記憶容量明顯增加。多練習語言,就說法語好了,可讓法語的工作記憶容量明顯增加。練習鋼琴,也會明顯增加鋼琴相關的工作記憶容量,諸如此類。

當然啦,沒有人想透過設計不良的「死板操練」來創造連結並加以強化。不過我們會在第六章看到,「操練」不全然是壞事;事實上,若能進行適當的操練,表現的成果會比「死板操練」好得多。多花一點時間,把練習方法設計好,則在專業領域裡,工作記憶容量較少的人可以變得跟工作記憶容量較大的人一樣優秀,甚至更厲害。

教育的轉化效果,並不是要改變學生的工作記憶容量。教育所改變的,反而是長期記憶所留存的知識數量。留存於長期記憶的知識越多,就越容易增加更多知識;這是專家反轉效應(expertise reversal effect),也就是針對某個主題,知識量越多的學生就越不需要指導。在這種情況下,指導太多有可能阻礙學習。把正確的資訊置入長期記憶,就可以輕鬆處理大量的資訊,即使工作記憶容量不是很大也沒關係。正因如此,針對指定的學科領域,幫學生預先建立知識是很重要的。(到了第六章,等我們講到「基模」,會再多討論這個議題。)

不過,請記住,有好幾種方法可讓資訊存入長期記憶。其中有一種方法,即陳述性路徑,要用到工作記憶,我們會在下一章描述更多細節。不過還有一種更驚人的方法,也就是程序性路徑,我們會到第6章再探討。

 

▍ 本文節錄自 芭芭拉‧歐克莉《大腦喜歡這樣學:先認識自己的大腦,找到正確的思考路徑,就能專注、不拖延》

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