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Math Learning7

为什么有些孩子数学好,有些不好?脑科学研究告诉你答案

林远
教材工具箱创始人,全栈开发者,两个孩子的父亲,专注小学教育工具开发

"你家孩子数学就是没天赋,随我,我小时候数学也差。"这是我老公经常说的一句话。每次听到这话我都想反驳,但又说不出什么有力的论据。毕竟我们确实看到,有些孩子数学轻松拿满分,有些孩子怎么补课都不见起色。这到底是不是天赋的问题?作为一个妈妈,我不愿意接受"天赋决定论",但我又找不到反驳的依据。

这个问题困扰了我很久。我女儿一年级的时候数学还不错,每次考试都在90分以上。但到了二年级开始吃力,尤其是应用题,经常读不懂题意,不知道该用什么方法。我老公那句"没天赋"像一根刺一样扎在我心里,因为我隐隐觉得事情没那么简单,但又不知道该怎么反驳。每次看到女儿对着数学题发呆的样子,我心里就特别难受。

直到有一天,我在一个教育公众号上看到一篇介绍脑科学和数学学习的文章,里面提到了法国认知神经科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂的研究。我顺着这篇文章找到了他写的《数感》这本书,读完之后整个人被震撼了。他发现,即使是6个月大的婴儿,也能区分数量少的和数量多的东西。也就是说,人类天生就具备一定的"数感",对数量的感知是与生俱来的能力。但"数感"和"数学能力"是两回事,数感是直觉层面的,而数学能力需要经过系统的学习和训练才能发展起来。

这个发现让我开始系统地了解脑科学和数学学习的关系。我查阅了大量研究论文和科普书籍,包括《大脑与数学》《学习的本质》等,越看越觉得"数学天赋论"是一个巨大的误解,是对脑科学研究成果的严重误读。

脑科学研究发现,数学能力涉及大脑的多个区域协同工作。最关键的是顶叶区域,特别是左侧顶叶的角回和缘上回,负责数字的精确计算和数量比较。前额叶皮层负责工作记忆和逻辑推理,在解决复杂数学问题时非常重要。基底神经节负责程序性记忆,比如计算步骤的自动化。这些区域的发育速度和连接效率因人而异,但这不意味着"定型了就不能改变"。

我读到的最有说服力的一个研究来自伦敦大学学院的埃莉诺·马圭尔教授。她对伦敦出租车司机的大脑进行了磁共振扫描,发现开了多年出租车的司机,大脑中负责空间导航的海马体比普通人更大。而且开出租车的时间越长,海马体越大。这说明大脑会因为持续的使用而改变结构——这就是神经科学中的"神经可塑性"。同样的道理,经过系统的数学训练,大脑中与数学相关的神经连接会变得更加密集和高效。换句话说,数学能力不是天生的,而是"练"出来的。

还有一个研究让我印象深刻。2012年,斯坦福大学的研究团队通过功能性磁共振成像技术发现,有数学焦虑的孩子在做数学题时,大脑中与疼痛感受相关的区域——前扣带回和岛叶——会被激活。也就是说,数学焦虑不仅是心理问题,它会产生真实的生理反应,直接影响大脑的运算效率。这解释了为什么有些孩子一看到数学题就"大脑空白"——他们的大脑确实在经历一种类似疼痛的反应,导致负责数学运算的顶叶区域无法正常工作。

这个研究让我反思自己平时的行为。我有没有在女儿做错数学题的时候表现出焦虑?有没有无意中传递过"你怎么又错了"的压力?答案是肯定的。每次看到她做错题,我的眉头就不自觉地皱起来,语气也会变得急躁。我意识到,我可能就是那个在加重她数学焦虑的人。我的焦虑通过表情、语气和肢体语言传递给了她,让她觉得"做错数学题是一件很严重的事情",从而更加紧张,形成了一个恶性循环。

另一个重要的概念来自心理学家卡罗尔·德韦克的"成长型思维"理论。她通过几十年的实验研究证明,相信"能力可以通过努力提升"的孩子,比相信"能力是天生的"孩子,在数学上进步更快。因为前者遇到困难会想办法克服,后者遇到困难会认为自己"不是这块料"而放弃。我老公那句"没天赋"恰恰就是在给孩子灌输"固定型思维",这种思维模式一旦形成,会严重影响孩子的学习动力和抗挫折能力。

了解了这些研究之后,我调整了对女儿数学学习的态度和方法。

我不再说"你怎么又错了",而是改成"我们来看看这道题哪里可以改进"。这个改变来自脑科学研究中关于"反馈方式"的发现:负面反馈会激活大脑的威胁反应系统(杏仁核),释放皮质醇,降低前额叶皮层的认知功能;而建设性的反馈则不会触发这种反应,反而能促进学习。简单来说,批评会让孩子变笨,鼓励会让孩子变聪明——这不是鸡汤,这是神经科学的结论。

我开始关注她的数学焦虑。每次做数学作业之前,我会让她先做几个深呼吸,放松一下肩膀和手臂。如果她表现出明显的紧张,比如咬嘴唇、握拳头,我就说"今天先做到这里",不强迫她继续。因为脑科学研究告诉我,在焦虑状态下,大脑的运算效率会大幅下降,硬撑着做只会强化"数学等于痛苦"的联结。

我还有意识地培养她的成长型思维。当她做对了一道难题,我不说"你真聪明",而是说"你刚才试了好几种方法才找到答案,这种不放弃的精神太棒了"。德韦克的研究表明,被夸"聪明"的孩子倾向于选择简单的任务来维护"聪明"的形象,而被夸"努力"的孩子更愿意挑战困难的任务。这个发现彻底改变了我夸奖孩子的方式。

这些改变不是立竿见影的,但半年之后我看到了明显的变化。女儿做数学作业不再需要我催了,遇到不会的题会主动说"妈妈你帮我看看",而不是像以前一样一看到难题就哭。二年级下学期的数学期末考试,她考了94分,虽然不是满分,但比起上学期的78分,进步非常大。更重要的是,她不再说"我数学不好"了,取而代之的是"这道题我再想想"。

我把这些研究和方法整理成了一个文档,发给了几个有同样困惑的家长朋友。其中一个朋友照着做了三个月,她儿子三年级的数学成绩从70多分提到了89分。她跟我说:"以前我一直以为孩子数学不好是随他爸,现在才知道,是我方法用错了。"

每个孩子的大脑都有学习数学的潜力,这是脑科学给我们的信心。但潜力的释放需要正确的环境和引导——低焦虑的氛围、有针对性的练习、成长型思维的培养。天赋或许存在,但它远没有我们想象的那么重要。真正决定一个孩子数学能力上限的,不是天赋,而是他是否得到了正确的引导和足够的练习机会。