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用演化的眼光看学习科学

每个正常的孩子都能在无人教导的情况下学会说话。没有一个孩子能在无人教导的情况下学会读写。心理学家戴维·吉尔里把这两件事分别叫作「生物学初级知识」与「次级知识」——这道裂缝解释了为什么发现式学习对前者有效、对后者失灵,为什么学习本来就该费力,以及为什么你的记忆会遗忘,其实是设计而非故障。

AI Aggregated source· 2026年8月2日· 9 分钟阅读 ·Neuroscience of Learning

有一件事我们太熟悉了,熟悉到不再觉得它奇怪。

每一个正常的孩子,在每一种文化里,都能在无人教导的情况下学会说母语。没有大纲,没有练习题,没有人给他讲语法。到五岁时,他已经在自如使用一些结构——而一个成年人把同一门语言当外语来学,可能要和这些结构缠斗好几年。

一排人属头骨的侧面,形状自左至右逐步变化。
说话有几十万年的时间,才成了孩子不用教就学得会的东西。读写只有五千年上下,而且必须一个一个地装进每个孩子——所以一个看起来毫不费力,另一个非要学校不可。来源: SimplisticReps — CC BY-SA 4.0, Wikimedia Commons

然而,没有一个孩子能靠自己学会读写。文字必须被系统地教授,教上好几年,而且相当一部分学习者终其一生仍觉得吃力。

同一个大脑,同一门语言。差别从何而来?

两种知识

最有用的答案来自心理学家戴维·吉尔里(David Geary),他在两类认知能力之间划了一条线。

生物学初级知识是我们这个物种在演化中被塑造成「会自动获得」的东西:说和听懂母语、辨认人脸、一眼判断少量物体的数目、在空间中找路、读出别人的意图。这些能力出现在每一种文化里,按大致相同的时间表发育,并且无需教学就能获得——一个孩子只需要待在人群中,然后玩。

生物学次级知识则是那些太年轻、演化来不及为我们准备的文化发明。文字大约有五千年历史;代数、化学符号、乐谱和编程要年轻得多。人类没有「读写本能」,就像有「说话本能」那样的东西并不存在于读写上。这些必须被主动传递,而学习者必须付出有意识的努力。

神经科学家斯坦尼斯拉斯·迪昂(Stanislas Dehaene)揭示了其中的机制。当我们学习阅读时,大脑并不会启动一个专为文字而生的脑区——因为根本没有这样的脑区。它征用了一小片原本演化来识别形状与物体的视觉皮层,再把它重新训练成识别字形的装置。迪昂把这称为神经元再利用(neuronal recycling)。学会阅读,字面意义上就是借用一台为别的用途造出来的机器。

这为什么关系到教学

这个区分听起来很学院气,但它了结了教育界最漫长的争论之一。

那个论证听上去相当合理:孩子靠沉浸就学会了说话,没人教——那就让他们用同样的方式学数学、学阅读、学科学吧。让他们去发现。别讲课。

混淆了两种知识。自然的发现之所以对初级知识有效,是因为大脑本来就准备好了。而对于大脑完全没有准备的次级知识,没有任何东西保证同一件事会发生。

这正是基尔施纳、斯韦勒与克拉克(Kirschner, Sweller & Clark)2006 年那篇著名论文的立足点:最小指导对新手是失效的。不是因为发现不好,而是因为面对次级内容时,新手缺乏能发现出任何有价值东西的背景知识。他们在黑暗中摸索,工作记忆被灌满,最后留下的很少。

工作记忆很窄,而且这是有原因的

约翰·斯韦勒(John Sweller)走得更远,他把整个认知负荷理论建立在演化的地基上,把人类认知与自然选择并置描述:两者都是随时间构建复杂结构的信息处理系统。

其中两条原则值得单独拎出来。

借用与重组原则。你所知道的几乎一切,都不是你发现的。你从别人那里拿来——通过说话、文字和观看。这,而不是个人的发现,才是人类这个物种主要的学习机制。原创性的发现既罕见又昂贵。

变化的狭窄界限原则。工作记忆一次只能容纳少数几个元素。这听起来像个缺陷,但它有演化上的道理:对一套已经能用的知识储备做大幅而快速的改动,损坏它的概率远高于改进它——正如大规模突变通常是致命的。一条狭窄的通道,逼着改变只能缓慢发生,一次一小块。

换句话说:遇到难懂的概念时那种「脑子被塞满了」的感觉,不是你迟钝的证据。那是一套安全机制在正常工作。

遗忘是设计,不是故障

演化的视角也把我们对记忆的看法整个翻转过来。

记忆并不是为了「存储」而演化出来的。它是为了预测而演化的——让恰当的信息在你面前的情境中可用。这样看,放掉那些已经不再被使用的东西就不是失灵,而是系统让有用之物保持在伸手可及处的方式。

罗伯特与伊丽莎白·比约克(Robert & Elizabeth Bjork)把这一点形式化了:一段记忆同时有存储强度提取强度,而两者会分离。此刻最容易想起来的,往往正是存得最不牢的。这解释了有益的困难(desirable difficulties)为什么管用:用提取代替重读,用间隔代替集中,用交错代替成块。它们全都让学习的感觉变差,却让结果变好。

有一项发现尤其说明问题。詹姆斯·奈恩(James Nairne)和同事让被试用各种方式加工词表,其中一条指令是:想象你被困在草原上,为每个物品对生存的有用程度打分。这个「生存框架」带来的回忆成绩,超过了此前被认为最强的深加工方法。我们的记忆,直到今天仍然在字面意义上偏爱那些对石器时代大脑重要的东西。

这对学语言意味着什么

对语言学习者来说,演化框架能理顺好几件原本看上去自相矛盾的事。

为什么沉浸有效——但不是对一切都有效。听和说调动的是初级机器:声音、节奏、社会互动、读懂对方的意图。这就是为什么住在母语者中间,对理解力和流利度帮助那么大。

为什么书写完全是另一个问题。希腊字母、汉字、英语拼写——全都是纯粹的次级知识。这里没有任何本能能帮你。它们必须被系统地教、被拆成部件、被按计划复习。

对中文母语者来说,这一点其实近在眼前。你不用教就会说汉语,可是识字要练十年:笔顺、部首、间架结构、三千个常用字,一个都不会自己「渗」进脑子。这不是中国孩子笨,而是文字这件事本来就在演化预算之外。反过来,当你去学英语拼写、韩文字母或希腊字母时,你会再一次撞上同一堵墙——而应对办法也一样:拆成规律的小块,按间隔重访。这正是把一份庞大的次级负荷,变成一个窄小的工作记忆处理得了的东西的方法。

还有,为什么动机是一个真实存在的问题。没有哪个孩子需要被鼓励才肯学说话。但每个人都需要一个理由,才肯坐下来对付三十个字。初级知识自带动机;次级知识的动机必须外部供给。这不是学习者的性格缺陷——这是问题本身的形状。

需要小心的地方

一个强有力的框架容易被用过头,所以要诚实地标出几条界限。

初级与次级的界线并不锐利。它是一个有用的分类,而不是一条界定清晰的生物学边界。批评者指出,很难检验某项能力究竟该归入哪一类,而这削弱了它的解释力。

演化解释很容易滑向「事后编故事」。任何一个特征,事后都能被配上一个听起来合理的演化说法。这个框架里值得信任的部分,是那些能做出可检验预测的部分——比如奈恩的生存加工效应,或者认知负荷的实验。

最重要的一点:「我们不是为此演化的」不等于「这学不会」。它的意思是:这必须被教、被下功夫、被好好设计。人类阅读、做数学、写软件都做得极好。只是不是自然而然做到的。

那么具体该怎么做

先给你要学的东西分类。这是大脑生来就有准备的,还是一项文化发明?答案决定方法:前者靠沉浸与练习,后者靠明确的教学。

面对次级知识,不要等它自己到来。去把清楚的讲解、做好的例题、成套的体系找出来。自己把规则琢磨出来这件事很有吸引力,但对新手来说要慢上好多倍。

把初级机器借来当脚手架。故事、空间意象、声音、与另一个人的互动——这些是大脑几乎不花代价就能处理的通道。一个挂着画面和故事的字,比一个光秃秃的字待得牢。

把遗忘算进计划里。不要用「学的时候感觉多顺」来衡量进展。用「一周之后还剩下什么」来衡量——然后围绕它安排复习。

你带进一堂语言课的这个大脑,是被几十万年的说话、观看,以及记住那些关乎活命之事所塑造的。它从来没有为文字做过准备。知道这一点并不会让学习变轻松——但它确实解释了为什么有些东西必须被教、被重复、被体系化,以及为什么「费劲」这种感觉并不是你做错了的信号。

读简明版

同样的内容,用浅白的话再讲一遍——写给年纪小的读者,也写给想快点抓住要点的人。

每个孩子都不用教就学会说话。可没有哪个孩子能自己学会读字。

同一个大脑,同一门语言。差别从哪儿来?

两种知识

有用的答案,是在两类东西之间划一条线。

第一类,是我们这个物种进化来就会去获取的。说母语、听懂母语。认脸。一眼估出小数目。在空间里找路。读出别人的意图。

这些在每种文化里都出现,按大体相似的时间表长出来,而且不需要教。孩子只需要待在人群里,然后玩。

第二类,是那些太新、进化来不及为我们配备的文化发明。文字大约五千岁;代数、化学符号、乐谱和编程,都年轻得多。

并不存在一种「阅读本能」,像存在「说话本能」那样。这些东西必须被主动传授,而学的人必须付出有意识的努力。

你学认字时,大脑到底在干什么

它并没有打开一块为文字而造的区域,因为没有那样的区域。它是把一小片本来进化来识别形状与物体的视觉皮层挪作他用,再拿字形去重新训练它。

学认字,字面意义上就是:借用一台为别的用途造出来的机器。

为什么这能了结一场老争论

那场争论听着挺有道理:孩子靠沉浸就学会了说话,没人教——那就让他们用同样的方式去学数学、认字和科学吧。让他们自己发现。别讲课。

这混淆了两类知识。自然发现在第一类上行得通,因为大脑是带着准备来的。而在第二类上——大脑对它毫无准备——没有任何东西保证同样的事会发生。

最低限度的指导对新手是失败的——不是因为「发现」不好,而是因为面对这类内容,新手恰恰缺少那份能让他发现出有价值东西的背景知识。他摸索,工作记忆被灌满,最后留下的很少。

该怎么用这条

  • 先给你正在学的东西归类。这是大脑生来就有准备的,还是一个文化发明?答案决定方法:前者靠沉浸和练习,后者靠明讲。
  • 属于第二类的,别等它自己到来。去找那段清楚的讲解、那道做好的例题、那套系统。自己把规则琢磨出来听着很美,但对新手来说要慢上好几倍。
  • 把第一类借来当脚手架。故事、空间画面、声音、跟另一个人的互动——这些是大脑几乎免费处理的通道。一个挂着图和故事的汉字,比一个光秃秃的汉字待得更牢。
  • 把「遗忘」当成计划的一部分。别用「学起来感觉有多顺」来衡量进度。用「一周之后还剩什么」来衡量——并围绕这个去排复习。

要点

你带进中文课堂的那个大脑,是被几十万年的说话、观看,以及记住那些关乎活下去的事情所塑造出来的。它从来没有为文字做过准备。

知道这一点,学习不会因此变轻松。但它解释了为什么有些东西必须被教、被重复、被系统化——以及为什么「费劲」这种感觉,并不是你做错了的信号。

来源与延伸阅读

这些文章综合了学习科学与语言学中公认的研究成果。主要来源与延伸阅读:

  • Geary, D. C. (1995). Reflections of evolution and culture in children's cognition: Implications for mathematical development and instruction. American Psychologist, 50(1), 24–37.
  • Geary, D. C. (2008). An evolutionarily informed education science. Educational Psychologist, 43(4), 179–195.
  • Sweller, J. (2008). Instructional implications of David C. Geary's evolutionary educational psychology. Educational Psychologist, 43(4), 214–216.
  • Sweller, J., Ayres, P., & Kalyuga, S. (2011). Cognitive Load Theory. New York: Springer.
  • Kirschner, P. A., Sweller, J., & Clark, R. E. (2006). Why minimal guidance during instruction does not work. Educational Psychologist, 41(2), 75–86.
  • Dehaene, S. (2009). Reading in the Brain: The New Science of How We Read. New York: Viking.
  • Nairne, J. S., & Pandeirada, J. N. S. (2008). Adaptive memory: Remembering with a stone-age brain. Current Directions in Psychological Science, 17(4), 239–243.
  • Bjork, R. A., & Bjork, E. L. (1992). A new theory of disuse and an old theory of stimulus fluctuation. In A. Healy et al. (eds.), From Learning Processes to Cognitive Processes. Erlbaum.
  • Pinker, S. (1994). The Language Instinct: How the Mind Creates Language. New York: William Morrow.

记住这一点——几天后再来复习。

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