是什么决定了创新能力？大脑中错误的“前概念”是否能得到修正?答案可能与你想的完全不同。来看脑科学专家的“神经教育学”专业解读。

记者/白竟楠 编辑/吉菁菁 校对/肖园

【演讲专家】

杨元魁

东南大学生物科学与医学工程学院学习科学研究中心 博士

【演讲地点】

2018中国青少年科技辅导员协会年会分论坛

又到了开学的日子，各种校外培训机构也纷纷来到学校门口做宣传，不知你有没有发现，“开发右脑教育”“让大脑突破使用率的10%”等说法常常出现在各类培训班的宣传广告中。

对于孩子在理科课程及科技方面的培养，真的与脑分区有关?是否激发了大脑中“负责”创新的部分，孩子就能成为小科学家?

其实，创新能力是怎样发展的，影响创新能力的因素等等，不仅是脑科学研究的课题，更是各位家长想要了解的问题。

是什么决定了创新能力?

人的创新能力应该由什么决定呢?创新是否跟智商、刻苦程度、大脑的开发程度有关?

人们以前认为，智商比较高的人在将来可能创新的能力也会比较强，但大量的研究和实践告诉我们，创新能力和IQ之间没有必然的联系。这个结论主要基于美国一个长期的跟踪研究而得出，研究发现，具有重大创新能力的人IQ平均值为120左右，即中等偏上水平。而且，创新能力和聪慧程度与脑的大小也没有必然联系。

实际上，人的大脑中并没有所谓的“创新中枢”，人的创新能力取决于全脑网络的协同工作能力。善于创新的人，其全脑网络更加优化，连接更为广泛，脑的整体工作效率比别人更加高效，在解决同样的问题时所需要的时间更短、消耗的能量更小。所以，人脑没有特定的脑区“负责”创新。

人脑可以分为六个功能网络，跟创新相关的主要是执行控制网络、默认网络和凸显网络，默认网络负责创新思维的产生，执行控制网络负责创新思维的评估。研究表明，创新的认知过程需要默认网络和执行控制网络的共同协作，而凸显网络在这其中起着非常重要的双向调节作用。

正常理解来说，人在做一件事情，比如做数学题时，大量脑区会被激活，但是默认网络非常特别，这个网络在认知发生或思考时，反而会主动“去激活”。

此外，大脑的默认网络还与“心智游移”这种很有意思的心理现象有关，也就是我们常说的“走神”或“开小差”。

当老师的人会有这种体会，有的学生看似在走神，但是叫他回答问题的时候他却能对答如流，这其实是创新能力非常重要的基础。研究表明，这些人的脑网络更为高效，可以同时应对几件事情。

决策能力是创新力的核心

其实，每一个孩子都是天生的科学家，每个新生儿在刚出生的时候，其自身就已经具备了科学方面的朴素理论，并具备很强的科学学习的能力和基础，只是他们自己并没有意识到。

仔细想想，孩子在刚出生的时候，我们都形容他们就像“一张白纸”。但他们在短短一年的时间里就能学会说话，一岁半的时候就可以开始跟家长顶嘴并随之进入人生的第一个叛逆期，可见人的大脑具备非常强的学习能力。

现如今，我们认为教育学的发展已经进入神经教育学阶段，这是继传统教育之后的新的教育阶段，我们可以通过脑电、脑磁、磁共振等一系列方法“看到”人的大脑究竟发生了什么。

这几年，关于小学数学的脑科学研究非常多，其中一个就是人人熟知的乘法口诀表，背诵口诀表究竟应该是正着背诵好还是倒着背诵最好呢?这本身就是一个非常有意思的课题，不同的教学方法对大脑功能的影响是截然不同的。

我们从脑科学的角度把人的智能发展分成了许多种，但这些能力之间并没有严格的第一层次第二层次的界限，只是有一些能力发展得更早，有一些发展得稍晚;有一些发展得比较快，有一些发展得比较慢。最重要的能力是在个性化的、不同背景下的、针对不同目标的决策和创新能力。

我们认为，人和人之间最大的差异在于决策能力的不同，因为人的决策网络是不一样的，要发展出比较好的决策和创新的能力需要很多能力的结合，这不是一蹴而就的。

创新的核心过程是决策，并且创新可以在不同层次上发生。

就创新的类型来说，一种是日常创新，这是每一个人都具备的能力;另一种是杰出创新，这是极少数人才具有的能力。

决策可以分成两大系统，一类是依靠感知来形成判断，即直觉;另一类是推理决策系统。比如AlphaGo，围棋所有的变化比全宇宙当中原子的数量级还要高，所以往往又被誉为“人类智慧的最后一个堡垒”。

在大量数据训练的基础上借鉴了人类的直觉神经网络， AlphaGo下出了很多人类历史上从来没有下出过的棋，这就是决策过程在创新上的体现。

▲积极情绪和开放性人格特质有利于促进创新思维的产生

脑科学谣言误导科技教育

从我们的研究角度看，科技教育的目的，一是培养知情的决策者，使学生具有进行正确决策的知识基础和相应的能力;二是培养具有重大创新能力的科技人才。

近些年来，我国对于脑科学发展的重视程度越来越高，许多科技教育机构也打着“脑科学教育”的旗号来招揽生源。比如“我们只使用了人脑的10%”这句话，许多老师们还会以此为理由鼓励学生好好学习。

但其实，这句话是错的，每个人都在百分之百地使用大脑， 10%的说法纯属误读。

在许多校外教育机构中经常把学生分为“左脑型”和“右脑型”，他们认为“左脑发达”的学生数学和逻辑能力比较强，右脑发达的学生空间能力、艺术能力、想象力或创造性比较强。其实，这也是一个错误概念，人的大脑都是全脑协同工作的。

各位老师千万不要再用这样的题目去训练自己的学生，这些都是伪科学，这同时也证明，在脑科学领域需要科普的内容还有很多。

▲左右脑“分工” 理论是脑科学中常见的谣言

错误的“前概念”将会伴随终生

从人类的儿童期到成人期，存在着一般的发展规律，这一模式内包含了很多影响创新的个体因素。如果在初始教育阶段给孩子灌输了错误的“前概念”，那么日后再纠正他之前的错误认知几乎是不可能的事情。

影响创新的个体因素包括认知因素和非认知因素。认知因素是与大脑的执行控制网络密切相关的，主要与执行功能有关，这是一组自上而下的，有意识的、有目的的心理过程，其根本作用是对思想、行为进行自我监测和控制，以产生协调有序、具有目标性的行为。而非认知因素包括情绪、人格特质、动机、态度和自我效能，与脑的默认网络和凸显网络密切相关。积极情绪和开放性人格特质有利于促进创新思维的产生，而神经质人格对科学创造力有正向预测作用。

而基于“前概念”的研究发现，“前概念”对学生学习非常重要，如果“前概念”建立错误，也就是“错误概念”会导致后面的学习出现一系列问题。

有关记忆的分子生物学研究表明，当人形成长期记忆时，神经元连接处的结构会发生变化。因此，孩子已经建立的错误“前概念”在脑中很难抹去，只能通过后天不断的学习去抑制，但需要他快速反应(如考试)时往往依然是错的，这是因为错误“前概念”在脑里形成了稳定的神经网络。

研究表明，基于探究和基于证据的科学教育有助于较好地抑制错误概念。

因此，我们应当从小开展基于大概念和探究的科技教育，并且，还应该高度重视科技教师的培养。这不仅是为了培养学生的创新能力，更是为了让他们拥有正确的“前概念”，从而拥有做出正确决策的能力。■

（本报告中引用了许多来自韦钰院士文章和报告中的内容，特此感谢！）