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课改怎样面对人脑这片蓝海

发布时间:2018-01-11 作者:罗清红 来源:中国教育报

●教育的原点是育心,育心的本质是育脑。如果教育人对脑的运行机制从不思考也不理解,只是感性地端出一碗碗“心灵鸡汤”,是很难让教育走向厚重与深刻的。

●人类具有丰富的情感,思维具有突发性和飘逸感,而计算机遵循的仍然是程序化的图灵模式。当今考试检测的都是计算机的强项,而对人类优势方面则无从考查,这也正是教育的悖论。

●无数经典信息的聚集、链接与纠缠,孕育产生出新观念、新思想与新方法。近代教育家无不强调教育的“现实场景”,如“教育即生活”。

●如果学生的核心素养是创新,创新的关键是信息聚合,而丰富的信息一定来源于现实场景,通过“走进现实场景、再现现实场景与模拟现实场景”三种方式,最大限度地走近现实、还原生活。

当下“繁荣”的教育形态,不断“翻新”的教学模式,着实让人眼花缭乱。未来课堂、智慧课堂、翻转课堂;跑班教学、分层教学、混合教学……教育需要安静也需要热闹,需要自由也需要纪律,需要创新也需要坚守,需要理性也在呼唤感性;教育需要线上更离不开线下,需要前行还要回归原点;人工智能要替代教师,虚拟现实与增强现实能还原现场,科学、技术、工程、艺术和数学课程(Science,Technology,Egineering,Art,Maths,简称“STEAM”)旨在弥合学科鸿沟,大数据画像让人无处遁形……

教育的原点是育心,育心的本质是育脑。如果教育人对脑的运行机制从不思考也不理解,只是感性地端出一碗碗“心灵鸡汤”,是很难让教育走向厚重与深刻的。

人脑的蒸汽发动机模型

19世纪,最先进的科技当数蒸汽发动机,于是科学家把人脑比喻成蒸汽发动机。科学家认为,人的心灵和身体就像是由各种管道、汽缸、阀门与活塞构成一样,能够积蓄和释放压力,从而做出各种运动和行为。

十年寒窗苦,一考定终身,苦行僧的压抑,紧紧围绕着最后的“考”来决定“教与学”的八股文课程,应该有“蒸汽机”的影子。

随着经济发展、科技进步以及认知水平的提高,人们意识到,人不仅仅具有动物的冲动性,更有理性的控制力和约束力。人脑的蒸汽机模型是失之偏颇的。

人脑的图灵计算机模型

21世纪,最复杂的科技莫过于图灵计算机,于是科学家又把人脑比喻成一台计算机。计算机的特点是记得多(内存)、记得住(保存)、回忆快(搜索)和写得快(打印)。反观应试教育,不正是在把活生生的人努力塑造成一台冰冷的“计算机”吗?堆积如山的作业(比记得多),晨读暮念的吟诵(比记得住),定式思维的范式(拼回忆快),飞速作答的书写(拼写得快),这就是人脑计算机模型在教育中的遗迹。课程设置为此紧紧围绕着信息储存与提取展开。事实上,面对综合性、复杂多变的高阶思维问题,计算机目前还无法与人类抗衡。更重要的是,人类具有丰富的情感,思维具有突发性和飘逸感,而计算机遵循的仍然是程序化的图灵模式。当今考试检测的都是计算机的强项,而对人类优势方面则无从考查,这也正是教育的悖论。

人脑与电脑思维存在差异的另一个证据是,计算机的扇区坏了,扇区储存的信息也就随之丢失,新扇区替换进来,不会恢复出同样的记忆。而人的大脑细胞每天工作,在新陈代谢过程中,组成细胞的氢氧碳原子被不断替换,而我们的记忆不仅没有消失,反而日渐增强。计算机以硅为基础,人类神经网络以碳为基础,两者构架不同,因此人类意识的特征很可能无法简单套用计算机模型。

综上所述,人脑与电脑的思维一定存在着本质上的不同。人脑思维既然不是图灵模式,会不会是量子关联模式?

人脑的量子纠缠关联模型

量子纠缠的突出特点是,两个单元的纠缠关联不一定发生在相邻区域。如果人脑量子关联模式成立,那么与一个脑细胞发生关联的就不仅限于跟它相邻的几十个脑细胞,而是另外的130亿个脑细胞。这样的非局域性关联作用,将极大程度地提高脑细胞间的关联速度。在现实生活中,人们会感觉到,人的思维总是那么跳跃不停、飘忽不定,再强大的计算机也无法知道人类提出的下一个问题。

在量子物理中,有一种“量子逾渗”现象。“量子逾渗”是指在复杂系统中随着某种形式的密度达到某一程度,系统内出现某种长程关联(量子纠缠),系统性质发生突变的现象。这就好比人到一定年龄,积累的素材和信息足够丰富,在某些偶然因素触发下,会融会贯通、顿悟。这里的贯通与顿悟,就是创新思维的形成,丰富的信息则是创新思维的基础。

量子理论认为,任何事物或情景都包含着两种信息,一种是交互的、非决定性的量子信息,另一种是固定的、决定性的经典信息;观察与记录会使场景中“飘忽不定”的量子信息“坍缩”成固定的经典信息。大量经典信息的纠缠、聚合,可以再现场景,实现画像。

“现实场景”含有丰富的量子信息,人在现实场景中,通过五官的体验感受,获取经典信息,人们正是通过这样的方式来接触世界、认识世界。无数经典信息的聚集、链接与纠缠,孕育产生出新观念、新思想与新方法。近代教育家无不强调教育的“现实场景”,如“教育即生活”“教育是做中学,学中做”等观念,其意义也许正在于此。

面对未知世界,人类从来都是“瞎子”。一头尚未被触摸的大象,相对于“瞎子”而言,就是一种“飘忽不定”的量子状态。瞎子摸象的行为等效于观测记录:第一个瞎子摸到象的耳朵,于是整头大象的“量子信息”瞬间坍缩成一把扇子的“经典信息”,他认为大象是把扇子;第二个瞎子摸到象的尾巴,他认为大象像一条绳子;第三个瞎子摸到象的肚皮,于是大象又成了一垛墙……

瞎子不可能看见一头完整的大象,他们只能通过这种坍缩后的经典信息来认识大象、认识世界。只要这里的“瞎子”足够多,就有足够多的经典信息得到收集。把足够多甚至是冗余的经典信息聚合在一起,我们似乎就可以逼近甚至再现现场丰富的量子信息。

教育的现实场景

在教育实践中,怎样把教育拽入“现实场景”并让人“沉浸”其中?笔者以为,大体有以下三种情形。

走进真实生活,沉浸现实场景。

在条件许可的情况下,我们要尽最大努力创设条件,让教育活动沉浸入现实场景,为创新思维的形成奠定厚实基础。

“综合社会实践”是一种让孩子们沉浸入现实场景的有效途径。在活动中,孩子们主动设计、探究、体验、总结和反思,这个过程将沉淀下丰富的信息,形成记忆单元储存于大脑。无数次活动的无限多信息单元储存,累积到一定程度,就会发生“量子逾渗”现象,信息单元彼此纠缠、链接,创新也就自然而然。成都双中实验学校从2004年开始一直致力于“综合实践课程”的落地实践,其课程的实施集中体现了“三全”特点,即全体师生参与、全体学科卷入、全时段保证。

选择多种途径,再现现实场景。

在人类历史发展长河中,沉淀出无数优秀的经典文化,我们理应加以继承与发扬,这是晓通古今中外的便捷之门。一书一世界,一语一思想,我们通过阅读书籍,实现与古人的对话,通过阐述语义,实现与名家的交流。

然而,任何一本书,必然只是当时作者丰富生活环境感触下,坍缩出来的有限“经典信息”。如果我们的学习,仅仅停留在坍缩后的文字,其信息的获取必然是单调的、平面的,对作者原初的创作背景不甚了解,其解读往往会偏颇,甚至谬传千里。譬如,道家的一句话,奸商们常用作“至理名言”——人不为己,天诛地灭。其实“为”应读作“二声,阳平”。意思是说,人如果不做出人的本样,人如果像禽兽那样贪婪攫取,就会失去人的本性,就会遭天诛地灭。要真切了解作者意图,就是要选择不同途径,获取更多经典信息,以此再现“现实场景”。

当下教育,纸介盛行,纸笔测试几乎成为教学评价的唯一形态。我们不可能活在过去,也不可能所有生活都必须亲历,因为还有效率与成本的考量与平衡。然而,这并不代表我们只能坐以待毙,固守成规。教师们可以在纸介文字的基础上,尽可能地创设环境,让学生重现过程,倡导“类体验”。譬如,在《雷雨》教学中,除了文本基础解读外,还可以让学生扮演不同角色,开展话剧表演活动,这样就再现了《雷雨》的“真实场景”,孩子们从中可以获取丰富信息。

不同的交流方式,坍缩出不同的经典信息,我们的目的是尽最大可能还原现场的量子信息,所以需要尽可能多的经典信息。面对同一个场景,可以用语言言说,用音乐歌唱,用美术描绘,用舞蹈来表达等。时下盛行的科学、技术、工程、艺术和数学课程,其根本意义在于,面对同一教学主题,我们可以采用五个维度进行信息观测。虽然每一次观测都只是那一个领域的经典信息,但当五个维度的经典信息足够丰富,也就可以再现主题的“现实场景”。

应用虚拟技术,模拟现实场景。

当下信息技术领域,最为风光的莫过于虚拟现实技术(VR)与增强现实技术(AR)。它们在职业技能训练、电玩娱乐、远足旅游、远程医疗会诊等领域几乎独领风骚、独树一帜。虚拟技术就是利用计算机图形系统,生成可交互的三维环境,使用者恍若置身其中,最大限度感受各种信息。

在地球村时代,虚拟技术真正地实现了天涯若比邻的梦想。未来教育,众创共享,也许千里之外的名师,能在你的教室里自由地走动,会在你的家里俯身为你辅导;万里之遥的同学,可以与你一起实验,共同交流探讨;历史上的名人可以“复活”,“走进”你的生活,与你自由的交流。

虚拟技术模拟出沉浸式的现实环境,人因此感触无数信息。无数信息的逾渗、链接,意识的纠缠,自主创新也就自然而然。一触碰一闪念,一闪念一动念,一动念一观念,一观念一行动。这就是创新意识与行动的连锁反应。

由此观之,如果学生的核心素养是创新,创新的关键是信息聚合,而丰富的信息一定来源于现实场景。为此,在教育环境打造与教学过程的设计中,就要通过“走进现实场景、再现现实场景与模拟现实场景”三种方式,最大限度地走近现实、还原生活。如此,则抓住了教育的内核,让创新无处不在,真正践行“创新即核心”理念,走出“核心素养”的莽莽丛林。

(作者:罗清红,单位:四川省成都市教育科学研究院)

《中国教育报》2018年01月11日第7版 

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