潮新聞 執筆 何冬健 沈聽雨
教師正向學生介紹算盤 圖源視覺中國
綜藝節目【最強大腦】裏，選手用不到20秒的時間就可以背下一副被打亂順序的撲克牌；電視劇【神探夏洛克】中，夏洛克進入記憶宮殿後就能快速呼叫各類知識，用記憶完成案件推理、破解謎案……
為什麽有的人，可以進行如此快速的運算和記憶？他們的大腦和我們普通人有什麽不一樣？訓練可以提升我們的能力，使我們變得更聰明嗎？經過訓練，我們的大腦又會發生怎樣的變化？
帶著這樣的疑問，浙江大學物理學院陳奇比教授帶領她的團隊進行了一場長達5年的追蹤研究。
珠心算與記憶
這是一場特殊的實驗。
在黑龍江省齊齊哈爾市，陳奇比和她的團隊都像是一群獨特的「老師」 ，每年都會給小朋友們做各類有趣的認知測試的任務。
這群來自當地3個學校的200余名小學生，陳奇比笑言仿佛是「自己的孩子」，畢竟哪有一群陌生人會從孩子的一年級到六年級長期跟蹤、從不缺席呢？
「學生隨機分班，在接受學校正常教學之外，作為實驗組的珠心算班的孩子，每周學習2小時珠心算；另一組作為對照的控制組，則在相同時間內進行常規的計算或閱讀。其他的學習內容都是相同的。」陳奇比說，此外作為控制組的孩子在課後也不會參加珠算或珠心算的培訓。
珠心算，這種具有中國特色的訓練方式，會給200余名孩子帶來怎樣的改變？
陳奇比向記者展示了用於測試的量表，包括圖形想象力、計算能力等各類題目檢測。每經過一年訓練，兩組學生的數學能力便在這張國際通用量表上直觀體現出來。
例題：設第一條線段長度為1，第二條長度為10，第三條長度為5，請快速說明B1-B5五條線段長度。
她告訴記者：「從結果上看，無論是得分還是做題速度，實驗組孩子都優於控制組。」這表明，無論是平均數學能力，還是數學學習的快慢，訓練珠心算的孩子表現會比普通孩子更好。
這是為什麽呢？
長期的訓練，對孩子的認知能力，尤其是視覺空間能力和工作記憶能力也有較為穩定的促進作用。
其中，工作記憶是我們大腦臨時儲存、加工和使用資訊的有限記憶系統。它有別於我們平常說的長時記憶和短時記憶。
比如，記一個手機號碼、一個名字等，我們一般透過復述和確認就可以完成，這就是短時記憶，在這個過程中，工作記憶的參與程度很小。
但如果告知一串數位後，要求從小到大排序後再復述，那麽人腦的加工負荷會變大，其中工作記憶的參與程度大大就增加了。而往往我們遇到的問題並不都是只記一個手機號這麽簡單，當需要在動態過程中同時處理多個任務時，就需要多個心理操作步驟，對工作記憶能力的依賴非常大，由此工作記憶的重要性就突顯出來了。
「如圖所示，對於連續依次快速出現的九宮格，我們需要對當前出現的九宮格中白色方塊的位置進行判斷，判斷當前方塊的位置是否和前面的間隔一個的方塊位置相等。這是一個經典的測試工作記憶能力的例子，如果要求判斷時，間隔的九宮格越多，大腦加工的負荷就越大，我們就越難完成。如果在相同的條件下，完成得又快又準確，表明個體的工作記憶能力越強。」她解釋說。
視覺空間工作記憶實驗範式
所以，在一定程度上工作記憶能力的高低也可以簡單理解為 「聰明」與否。「個體的工作記憶能力與智力的相關性非常高，在很大程度上影響了個體的認知水平。」她說。
當然，大腦是一個復雜的系統。在實驗中，陳奇比也發現，不僅珠心算組孩子與控制組孩子之間存在著明顯的個體差異，珠心算組孩子之間也存在著明顯的個體差異。這種差異不僅僅表現在行為績效上，也體現在大腦的結構和功能上。
神奇的大腦皮層
認真地來說，當我們在討論「聰明」這個話題時，到底包含了些什麽特質呢？
「聰明」的一大表現就是發達的認知功能，包括記憶、思考、推理、交流和解決問題的能力。而在我們大腦內部，就有這樣一個區域，是負責認知功能的關鍵。
為進一步研究背後原因，浙大科研團隊在征得學生家長同意後，開展安全無失真的磁共振成像掃描。在訓練的第二年，透過磁共振技術獲取了孩子們的大腦結構和功能數據，來預測後續四年他們的數學學習效益。
在其他實驗中，浙大研究團隊研究被試者腦電波 受訪者供
「已有的研究表明，人類大腦神經元的細胞體主要聚集在大腦灰質， 它有助於協調肌肉控制、視覺、聽覺、決策和其他重要的大腦功能。一般來說，大腦灰質的體積、密度與認知能力有關。」課題組成員、已畢業的團隊博士生謝燁解釋說。
所以有些「學霸」之所以成績居高不下，可能和大腦灰質的發育、腦區之間的連線、以及大腦的加工模式等因素有關。
對比兩組大腦形態學結構上的差異，研究團隊發現了兩個特殊腦區，即大腦左右兩側的海馬及其相鄰的內側顳葉，它的灰質體積能夠預測珠心算組兒童的數學能力增長率。也就是說，經過一年珠心算訓練後，這兩個部位的灰質體積越大，後續四年數學學習的成效就越好。
實驗組學生正在練習珠心算 受訪者供
在另外一場研究中，研究團隊還發現一個奇妙的現象——計算時，珠心算組的孩子大腦相關腦區的活躍程度更低 。
如果把腦區的灰質比作CPU，作為人腦執行中的核心部份，就容易理解了。陳奇比告訴我們，經過訓練的孩子在數學運算時更多的采用視覺空間策略，最佳化了數學加工策略，不必呼叫大腦更多的資源去攻堅克難，從而可以輕松進行數學運算。
「透過研究，我們發現長期的訓練會影響兒童的大腦結構、功能以及內在的組織模式，提升孩子的數位加工能力、視覺空間能力、工作記憶能力等，從而讓進一步提升他們的數學能力 。」她說。
大腦越練越好
在2002年讀碩士時，陳奇比開始從事珠心算的相關研究，最初抱著很大多數人一樣的疑問——珠心算為什麽會讓人的運算變得這麽快，大腦是如何對數位進行加工的。
在這十幾年中，她的導師唐孝威院士一直引導、鼓勵和支持她，「他鼓勵我要把研究做到全世界最好，我和我的團隊也在向這個方向努力。」
「透過實驗，我們發現透過個體的持續訓練學習，個體的工作記憶能力、視覺空間能力等是可以透過訓練來提升的。」陳奇比說，簡單來說，就是「腦子越用越好」。
他們也在研究中發現，經過長期珠心算訓練的兒童，他們大腦的內在組織模式更相似，而且，在同樣訓練條件下，練習得越好的孩子，他們大腦的相似程度也越高。
撥動的算盤 圖源視覺中國
我們常調侃，孩子數學不好，是體育老師教的。其實，體育老師可以教好數學。有研究表明，運動和學習一樣，可以刺激相應的腦區，而相應腦區發展越好，運動能力和學習能力也就越強。舉個不恰當的例子，學好數學，要靠豐富的空間想象能力。而體育運動極大地刺激著相關腦區，例如打球時，球的走向、速度都需要大腦對空間資訊進行加工，從而把這種能力遷移到數學等理科學習當中去。
當然，世界上沒有萬能的教育方式，也很難出現「全才」的孩子。一個曾獲得珠心算冠軍的孩子，背一首古詩卻要吭哧吭哧用時一小時。這是為什麽呢？
北京師範大學心理學部、認知神經科學與學習國家重點實驗室教授周新林曾撰文指出，其實珠算、珠心算在提升記憶方面的作用是有限的，其作用主要在數位記憶。珠心算冠軍的數位記憶能力不一定可以遷移到語言的背誦中，因為珠心算訓練了大腦的視覺空間想象的部位，而背古詩需要記憶語意關系或者進行語音編碼。
大腦多維度、多層面的認知功能，還需要有更多工具的使用。
孩子在練習珠算 圖源視覺中國
該研究在教育界也引起不少討論。
杭州市上城區學科帶頭人、杭州師範大學東城小學數學老師陳小麗就告訴記者，如果把珠心算當做一種興趣愛好的培養，孩子對此也感興趣，可以在一定程度上，提高孩子數學的數感、運算能力及空間觀念等核心素養，從而促進孩子大腦的記憶力和學習專註力、意誌力和反應能力。作為杭州市目前僅有的珠心算特色學校，東城小學在國際珠心算等大賽中屢獲佳績，在家長學生中得到了支持。
也有教育專家指出，珠心算學習需要大量機械記憶，有部份孩子會不適應，不是因為算不出，而是因為一下記不住，非但沒有提升數學思維的效果，反而增加了他們的學業負擔。假如父母想透過讓孩子學習珠心算，提高數學成績的話，可能會收獲失望。
陳奇比也表示，大腦的鍛煉並不一定要透過珠心算來完成，其他能鍛煉大腦，提升工作記憶能力、認知靈活性、空間想象力、註意力的方式同樣適用，最終目的還是在於提高大腦的認知能力。
所以啊，讓大腦舒服地「躺平」可不是什麽聰明的做法。
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