数学如何塑造人脑

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1、数学如何塑造人脑大脑中有一个特定的区域能让人们估计数量级，让他们对数和量有一种直觉。每个人的这个系统在敏感性上具有差异，这就影响到他们的数学学习。6加7等于几如果让一名小朋友做“6＋7＝？”这道数学题，他会如何做计算？小孩子通常用到的方法有四种：掰手指、口头数数、检索记忆和分解。在一名儿童的成长过程中，他做加法运算时最早使用的方法是费时费力的数数，之后则更多地借助于基于记忆的方法。这被神经科学家认为是人脑认知发展和学习的重要过程。这个过程通常发生在大约7到9岁的年龄阶段。美国斯坦福大学医学院的维诺德·米侬(VinodMenon)教授及合作者在最近发表的一项研究中扫描了不

2、同阶段的儿童的大脑。他们把读二年级和三年级的小学生分成两组，一组是那些依赖数数来做加法的儿童，另一组是依靠记忆的。然后，他们让这些小学生计算一些数学题，同时用功能性核磁共振(FMRI)查看他们的脑部活动情况。“我们想要知道随着儿童对数学更加熟练，有了更多知识，他们的脑部活动会产生怎样的变化。”米侬说。他们发现，检索法和数数法会引起截然不同的大脑活动模式，这种不同并不是参与记忆和数学计算的脑区中的脑波信号在强弱上的差异，而是不同的活动模式所指引下的截然不同的行为方式。在另一项研究中，米侬等人从不同的学校里找来90名儿童，其中一半刚刚完成二年级的学业，另一半刚刚完成三年级的

3、学业。“令人惊讶的是，你会看到一年之内发生的显著变化。”米侬说。他们认为，比较短时间内的大脑活动的变化特别重要，因为此前的一些研究比较的是儿童和成人之间的变化，这些研究中遗漏很多人脑在成熟过程中的变化细节。“抛开个体差异，平均来说，一年的学习对大脑的功能和技能产生重大的影响。”米侬说。这些不同年级的小学生在做数学计算的时候，活动的脑区并没有发生改变，变化的是这些脑区对数学任务的响应方式。在测试中，这些孩子的任务分为三种：复杂加法、简单加法和对照测试。所谓“复杂加法”，是计算两个2到9之间的整数的和(比如7＋2＝9)。“简单加法”则是两个数中有一个为“1”(比如5＋1＝6

4、)。对照测试是让他们判断一个加法计算的结果是否正确。米侬等人发现，三年级孩子的大脑对复杂加法和简单加法做出的响应具有较大的差异。这些差异出现在与加法计算有关的两个脑区——背外侧前额叶和顶内沟，前者在大脑中负责操纵记忆，后者的作用是估计数量。这些研究只是米侬所做的一系列相关研究中的两个。他们的最终目标是，研究能够帮助人们发展出更好的数学教育方法。5和3哪个大现在米侬和他的合作者们最为关心的是数学学习障碍。没有人生来就会微积分，但许多人在经过许多其他的数学训练之后便能够掌握它。然而，也有一些人在学习数学上似乎存在无法逾越的障碍。“大脑中有一个特定的区域能让人们估计数量级，让

5、他们对数和量有一种直觉。每个人的这个系统在敏感性上具有差异，这就影响到他们的数学学习。”米侬的合作者、曾供职于美国国家数学委员会的大卫·盖瑞(DavidGeary)教授告诉南方周末记者。数学学习需要用到的另外一些脑区与其他方面的学习所用到的相同。这些脑区位于前额叶，它们的作用是让人们集中注意力、抑制分散注意力的信息，以及让大脑同时处理多件事情。目前，科学家对于那些具有数学天赋的儿童的神经系统与普通儿童究竟有何差异仍然缺乏研究。但就盖瑞的个人经验来说，他发现那些容易过敏的、脸色苍白的左撇子男孩在日后常常会在数学上有比较高的造诣。另一方面，神经科学家已经发现那些具有数学障碍

6、的人的问题所在。2006年，伦敦大学学院(UCL)认知神经科学研究所教授布里安·巴特沃斯(BrianButterworth)发现诊断计算障碍的“关键”。大脑中那个起作用的关键区域就是前面提到过的顶内沟。顶内沟是位于左耳上方的很小一块区域，但它对于人们对数字的敏感性发挥着关键作用。巴特沃斯在他的书《数学脑》中讲过两个病例。一名智商正常、接受过大学教育的男人，对“5是不是比3大”这样的问题感到棘手；一名正常的女人在一次中风之后就不能处理大于4的数字了。巴特沃斯等人认为，出现计算障碍的人是顶内沟存在异常。一名患有计算障碍的儿童可能无法将符号和其对应的数字联系起来。比如，他看到

7、五根手指的时候并不会想到数字“5”。这在某种程度上与那些具有阅读障碍的儿童很相似，后者无法将读音和字母联系起来。“在北美，我们对于数学技能存在一些文化上的偏见。”加拿大西安大略大学的认知神经科学家丹尼尔·安萨瑞(DanielAnsari)说，“我们认为数学好的人一定是超级聪明的，甚至会让人泄气或是具有破坏性的，我们倾向于认为数学糟糕的人在社会上是容易被接受的。那些永远不会跟别人说自己具有阅读困难的人，却会公开地讲自己数学有多糟糕。”盖瑞认为，随着经济越来越多地依赖于技术，对良好数学技能的需求更大了。“事实上，许多工厂对基本技能的要求也已经