创造行为的神经物质基础

reawzy

——关于脑神经重构的猜测及对教育的建议

本文是从脑神经科学的角度来讨论培养创造能力的问题，属于猜测或假说，但这些并非是凭空臆造，而是以脑神经科学的研究成果为基础、通过逻辑分析得出的。希望这些观点能够引发读者从一个新的角度来思考教育的问题。

人之所以能成为自然界中最具生存优势的动物种类，人类社会之所以能进步得越来越快，是因为人具有了创造力，并且在进化的过程中，创造力得到不断发展和提升。具有创造力是人类与其他动物种类的本质区别。同时，人还具有“为了创造而创造”、“为了探究而探究”的行为动机，这说明创造或探究活动可以满足人的兴趣，愉悦人的心情。因此，创造活动也是人类获得精神幸福的源泉，是人类的精神需求。从这些意义上讲，培养和发展创造力的教育才是符合人性的教育。

曾有一种基于中外教育比较得出的普遍看法，认为中国的学生基础知识扎实，但缺乏创造力；西方的学生（例如美英的学生）富有创造能力，但基础不扎实。如果将这两种教育的优势结合起来，我们就会得到最好的教育。这个愿望是良好的，但我怀疑是无法实现的。下面我们结合脑神经科学的研究成果以及多年来的教育经验，对培养创造力的问题提出一些思考和建议。

为了说明创造力的问题，我们先从一些基本前提开始。这些前提均基于脑神经科学的研究成果。

1、人的一切活动，包括精神活动和行为动作均受其大脑支配。人类的学习认知、自我意识的产生、对事物的分析判断、创造性思维和行为的实质均属于大脑的高级神经活动。

2、人一切精神活动（思维以及受思想支配的行为）都具有物质基础，这个物质基础就是发生在脑神经系统内部的递质的交换，本质上是一系列的生物化学反应。这些已被脑神经科学的研究所证实。从物理学的角度讲，一切精神现象归根到底是微观粒子之间相互作用的过程。因此，传统的精神与物质的划分也许不再具有绝对的意义。

3、大脑决定了人格。人格常常表现为一个人对外部世界信息所做出的特有的反应，如态度、思维方式、行为习惯和处事习惯等。这些反应的态度、思维方式、行为习惯和处事习惯与人脑的神经结构有关。不同的人之间脑神经结构具有差异，因此构成了人的思维与行为的差异。

4、研究表明，大脑是人体中可以终生发育的部分，人脑具有可塑性。学习不仅是脑神经系统的活动过程，也是脑神经的发育过程，或者说是神经系统的构建过程。J.C.Eccles认为，学习是“由外部信息刺激构筑神经网络的过程”，“习得是神经突触经过剧烈活动后得以加强的产物”。从这个意义上讲，教育的作用就是要对外部信息和刺激的方式做出选择。

5、人脑的进化伴随着人类进化的整个过程，脑的形成是自然选择的必然结果。这使我们想到，学习和思考的过程不仅可以改变脑神经的结构，甚至可以改变脑的解剖结构，并随种族的繁衍而延续，否则人脑的进化就无法实现。因此，我们有理由猜测，人类（大脑）的进化与发育总是会以新的起点开始，由低级向高级，人类大脑的进化结果必然会使人类变得越来越聪明。

众所周知，事物自然变化的过程是有方向的，这个方向我们可以用热力学定律来描述。同样，生物体（包括肌体和神经系统）的发育与进化也具有确定的方向，这个方向就是实现肌体或神经系统工作状态的最优化，即活动的效率最高，耗能最少。研究表明，人脑所消耗的能量大约占人体耗能总量的四分之一，是人体中能耗最为密集的部位。如前所述，学习是神经系统构建和加强的过程，这一过程需要消耗大量能量（或理解为耗氧量）。每个人都有这样的体会，学习新知识或新技能时会感到很累、很紧张，但学会后再经过重复训练，在成为一种习惯（形成“非陈述性记忆”或“程序性记忆”）后，做起来就会轻松许多。我们以学骑自行车为例：初学者总会处于高度紧张的状态，体力和脑力的消耗都很大，这时常常无暇顾及其他。这很可能是由于能量（或血流量）集中于脑的某个区域，致使脑的其他区域暂时处于抑制状态的缘故。而当骑车动作熟练成为习惯性动作（动作的调整可以不再经过思考而“自动完成”，即形成“内隐记忆”）之后，人就会感觉轻松许多，并且可以同时参与多种工作，如边骑车边思考其他问题、环顾四周、与朋友交谈或做出其他动作等。学习其它技能的过程也基本如此。我们可以这样解释：由于动作达到熟练成为习惯之后，与动作相关的脑区能耗（或耗氧量）会显著降低，因此能够有较多的能量输送到其他脑区，供其它脑区活动之用。据此我们可以推测，学习是构建脑神经网络的过程（也可能是“大规模神经构建”的过程），这一过程需要消耗大量能量；重复训练是一个形成习惯、巩固神经网络的过程。随着行为习惯或思维习惯形成，神经网络不断被巩固和加强，神经活动的效率不断提高，能耗（或耗氧量）不断降低，网络结构系统的工作状态趋于最优。因此，我们有理由认为，习惯（包括动作习惯和思考习惯）的物质基础就是固定的脑神经网络，习惯越强，神经网络就越巩固，神经活动过程中的能耗就越低，其外部行为就表现为操作熟练，工作效率高，不易疲劳。思维活动也是这样。人们按照习惯的方法思考问题就不易感到疲劳，且完成工作快速熟练，因为按照习惯行事所引起的脑神经的变化最小，所需要的能量（耗氧量）最少。有些教师为了使学生能够熟练解题，常将各种试题按解题方法进行分类，然后进行重复训练，以达到熟练的程度。经过这样训练的学生，习惯上先对题目进行分类判断，然后根据题型套用固定的方法进行求解，这样做既可以降低思考的强度，又可以节省时间，神经活动的效率最高、不易疲劳。因此，形成习惯（包括行为习惯和思维习惯）的结果就是形成固化的神经网络并达到神经活动的最优状态。

形成习惯实现了神经结构系统的最优化，神经活动的效率最高，然而所付出的代价就是强化了神经网络的固化程度，从思维的角度讲，就是强化了习惯和定式，降低了脑神经系统的可塑性，这很可能是以削弱求异思维能力和创造能力为代价的。可以说，形成习惯就是巩固神经网络的过程，改变习惯就是改变神经网络的过程。我们通常有都这样的感受，改变习惯是非常困难的，因为改变习惯的实质就是改变神经网络结构，习惯越是牢固，神经网络就越固化，改变的难度就越大；思维定势越强，改变思考问题的角度和方法的难度就越大。人的新观点、新思想、新方法等不会是凭空产生的，它必定具有物质基础，这个物质基础只能是大脑中产生新的递质交换方式或是发生新的生化反应的结果，而这必然是大脑神经网络的结构发生了变化的结果，与脑神经系统的可塑性有关。

为什么说“优势结合”的愿望难以实现？这是因为，不同的教育训练了不同的大脑，不同的学习过程形成了不同的脑神经结构系统，不同特征的大脑又决定了不同的思维方式与行为方式。被动式的、重复式的训练与主动式的、探究式的学习活动所形成的脑神经网络结构不同，脑神经的可塑性不同，两者会使人产生不同的思考习惯和行为方式：前者强化了固定的思考方式和习惯——表现为善于熟练解决特定类型的问题，完成既定的工作；后者得到的是善于灵活多变思考的大脑——常常表现为不断涌现创意，善于求异思维，不受局限，标新立异。思维方式的物质基础是脑神经网络结构，它是基于脑神经结构基础之上的神经活动的外在表现。一个人的脑神经系统不大可能同时具有两种不同的结构。因此，在不同的脑优势之间，我们只能做出选择。

前面谈到，教育的作用就是对“外部信息”和“刺激的方式”做出选择。学生通常要经过十几年完成基础教育，这期间所学的课程大致相同，但每个人形成的思维方式、行为习惯、性格特征都不相同，原因是他们的学习经历（也包括生活经历）不同，因而形成的脑神经结构不同。这是每个人形成思维方式、行为习惯和性格特征的神经物质基础，这些基础是在人受教育的过程中完成的。从这点上讲，学校课程的实施过程要比课程的具体内容更加重要，简单地说，怎样教、怎样学要比教什么、学什么更加重要。

在对思维和行为习惯的物质基础进行分析的基础上，我们可以做出进一步的推测：创造就是对习惯的突破，因而一定对应着新的神经网络结构的产生，也就是说，创造的过程就是神经网络改变或重构的过程。于是，在这里我们就必须面对一个有趣而深刻的问题：创造的方法能不能通过学习或训练得到？我个人认为，有些方法可以习得,有些则难以习得。通常情况下，技术方面的创新或创造方法，如逆向思维或要素列举组合等方法，可以通过训练习得。运用这些方法，我们可以实现技术的完善与进步，或通过技术要素组合、移植创造出新的产品，等等；但另一方面，理论与思想观念方面的发明、创新或创造，也就是我们常说的原始创新——这常常表现为对以往的思想、观念、方法的突破，创新学说、立新学派、提出划时代的新思想、新理论，像伽利略、牛顿、普朗克、爱因斯坦那样，提出新观念、新思想、新学说、新理论式的创造或创新，这些方法能否习得，我们目前还不能做出简单的肯定或否定的回答。这一类的创造或者说原始创新，本质上就是对以往的或已知的思想和方法的改变、突破甚至颠覆。

综上所述，教育模式决定了构建一个什么样的脑神经结构，脑神经结构决定了思维方式；从神经科学的角度讲，创造就是脑神经网络的改变或重构；最重要的一点，培养人的创造能力，关键就在于构建一个丰富的、可塑的大脑。

基于脑神经重构的观点，我们对学校教育提出几点建议：

积极倡导主动学习。从神经科学的角度讲，学习是构建脑神经网络的过程。主动学习或探究新知的过程与从事创造性活动的过程相比，对构建脑神经结构的作用是相近的。主动学习有利于形成具有不同结构的大脑，这将决定不同的思维特质。要培养学生的创造和探究的精神，尤其是培养“为了探究而探究”、“为了创造而创造”的不带任何功利目的热情。从某种意义上讲，培养创造能力本质上不仅仅是培养技能的问题，更重要的是培养态度、精神和价值观的问题。

适当减少重复训练。如前所述，重复性训练有利于培养适合熟练解决特定问题的大脑，但不利于培养富有想象力和创造力的大脑。当然，这种对脑的划分不是绝对的，况且，面对今天的升学考试形式，重复性解题训练也是不可少的，但要把握好尺度。此外，从社会的人才整体构成来讲，培养具有前一类特点的人也是社会所必需的。但是，就培养创造型尤其是具有原始创新能力的人来讲，过度的重复性训练是不利的。过度的重复性训练会形成思维定势，不利于培养求异思维的意识和能力，不利于人的终身多样化发展。

摈弃“抢跑情结”。目前，社会上普遍存在着“超前学习”的现象——学前儿童开始学习小学课程，小学生学习初中课程，初中生学习高中课程等等，如此错位。许多事实说明，较早获得知识与技能的人，将来不一定成为拔尖人才。这就如同马拉松比赛，较早领先的运动员未必是最终的冠军；此外，早学的人也未必能成为创新型人才。不少事例说明，一个人的创造能力与其所习得知识的早晚、以及掌握知识的数量与深度并无必然联系。另外，过早进行解题技能训练对于形成具有深刻思考能力的大脑有何影响，是有利的影响还是不利的影响，这对我们来说还是一个未解的问题。

参与丰富的活动。丰富的活动能够为脑的发育提供更加多样化的信号刺激。人脑在接受相同的信号刺激后构成的神经网络是相近的；接受的刺激越不相同，构成的神经网络的差异就越大。一致性的强化训练不利于培养个性差异的大脑。这样的训练有利于获得较高的一致性检测的成绩（如考试的群体成绩），但不利于培养个性和创造能力。我认为这是中外（尤其是中西方）教育一个重要差别。这个差别本质上是教育价值观的差别。参与活动的丰富性决定了脑神经系统的丰富性或复杂性，这样形成的大脑很可能具有较强的可塑性、适应性和创造能力。

避免知识的结构过于“狭窄”和“致密”。我们目前教学的特点是“狭窄”且“致密”。考试科目之外的知识，尽管可能非常重要或学生很感兴趣，但普遍重视得不够；我们常认为成功的、有效的教学就是将所有的问题都解决、使学生没有任何疑问的教学。不留任何知识漏洞，学生掌握得越全面、越细致、越深入，教学就越成功、越有效。其实，这只是适合于检测的教学，不一定有利于学生主动发展和创造能力的发展。教学应当提倡“留白”的艺术，为学生留有适当的拓展思考空间，使学生与知识之间保持“适当的心理距离”，这样会有利于唤起学生主动学习的热情。铺垫宽广的、并不十分完整的、并不十分致密的知识基座，很可能更有利于发展学生主动发展和创造能力的提高。

构建宽松的文化环境。个性化大脑的形成需要宽松的环境。宽松的、充满鼓励和充满相互理解的环境有利于激发人的创造激情。创新型人格的一个重要特征就是具有胆量和冒险精神。只有在一个容忍差异存在、容忍标新立异、容忍挑战权威、宽容多于指责、鼓励多于批评，意志自由多于思想禁锢的环境中，胆量和冒险精神才能培养出来，个性化的、创新型的人才会源源不断的产生出来。

最后，我必须指出，由于教育的对象是人，而人是一个主动系统，它能不断对外界刺激做出反应，并能够不断通过改变自己来适应环境的变化，因此，教育就成为一个复杂的、具有高度不确定性的过程；人又是一个“混沌系统”，它的发展在很多情况下并不是按照我们所期望的、或我们所持续施加影响的方向来发展。因此，任何一个有关教育的理论、观点、观念的提出，都能找出支持的证据和反对的证据。事实上，教育仅仅具有统计意义上的确定性和个体意义上的不确定性，这就更增加了教育理论研究的复杂程度。


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世界上最具挑战性和最有意义的工作之一是教书育人，因为教育的对象人是千变万化的