周丽

学习科学是国际学术界近30年发展起来的关于人类学习原理的跨学科研究领域，依托学习科学开展的科学教育及其技术的专业研究和实践活动，在世界范围内掀起了教育改革浪潮。目前，学习科学也在我国各大高校引起重视和研究。作为国内学习科学领域的先行者，清华大学心理学系学习科学实验室执行主任宋少卫，跳出传统学科教学思维模式，将脑科学、认知心理学、人工智能前沿成果应用于青少年学习问题研究。他所创立的积极学习系统、学习治疗理论及相关课程在全国多地推广，取得显著效果。

从研究机器学习到研究人脑学习

在转道心理学和学习科学领域以前，宋少卫是典型的理工科“直男”。研究人脑学习，与他大学时的家教经历有关。

1988年，受风靡一时、讲述人工智能的电影《终结者》影响，从山东龙口一中考取清华大学的宋少卫，选择了研究机器人的自动化专业。本科期间，为减轻家里负担，宋少卫常利用课余时间去当家教。不同于现在的专业化教学辅导，彼时的家教一个人要辅导学生的全部学科，这让宋少卫对所教学生的学习情况有较全面的了解。在此过程中，他发现学生存在很多学科间的共性学习问题，这是单科教学不容易發现的。

例如，宋少卫曾辅导过一名初中二年级、各科都不及格的孩子。这个孩子能清楚表述很多数学的基本概念，但每次考试都只考十几、二十分。为了找出问题所在，宋少卫让他分析一些简单的数学逻辑问题，其中一道题是：“一所学校募捐，二班比一班多捐了22块钱，请问哪个班捐得多？”学生答：一班。原因让宋少卫哭笑不得，原来在这个孩子的语言逻辑里，完全忽略了对比关系，而只看到“一班多捐了”的字眼。这种理解偏差也存在于其他学科中。有一道语文题要求根据材料一和材料二简述原因。“题目说的是材料一和材料二里提到的都可以，是并集关系，但他认为必须得是交集，材料一和材料二里都有才算。”

面对这样的“学困生”，宋少卫逐渐意识到，学习困难有更深层次的“病因”，用普通的方法——讲题、做题是很难根除的，“相当于他带病去继续劳动，只会越劳动状态越差”。

一个人为什么学不会？他在学习时遇到了什么样的卡点？这些卡点在各个学科有什么样的具体表现？大家关心的中高考分数背后有何真相？……这些问题引起了宋少卫强烈的好奇心和探究欲。等到本科毕业时，宋少卫已不再对机器学习感兴趣，而转向研究人的学习困难。为此，他跨学科考取了中国人民大学应用心理学系硕士研究生，师从国内学习障碍研究领域的领军人物俞国良教授。

跟着俞国良教授做学习困难研究时，联系到自己此前人工智能的学习经历，宋少卫突发奇想：“我们能把没有一点人性和理解力的机器教会学习，为什么不用这样的方法来训练那些原本可以开发好，但是由于各种原因没有被培养出来、没有学会学习的人？”

宋少卫分析，人脑和电脑有很多相似之处，人脑具备一套发展智能的知识符号系统，计算机也有一套约定俗成的智能系统，来完成思考、基本的逻辑推理，以及重要的程序编制和运行。“既然我们可以通过编程的方式使电脑进行类人的思考，那么同样可以在人脑里直接‘编程，而且编得更好。”

从脑科学和认知心理学理论层面，宋少卫对106名清华大学本科生进行了调研，发现他们的学习系统中有很多明显的共性特征，如他们普遍拥有收集、识别信息的闭环验证能力，逻辑加工能力突出，知识图谱完整，注意力、记忆力、视听协调也都较好。此外，清华大学的学生们普遍有一套“正确”的学习价值观，在学习观念、奋斗意识、家国情怀等方面都有其典型特征，并且大多数人都具有成长型思维和惊人相似的“二次解题程序”，即面对一道题，第一次不会时，他们会按照一个收敛式的规范操作步骤，思考第二次如何迭代，最终把它做出来。通过对清华大学本科生的持续研究，宋少卫还发现，“学霸”们普遍能形成一套解题的“定制程序”——“定制程序可以理解成App。比如他写作有‘App，随便给一道作文题，他写出来的都是一类文;化学实验有‘App，只要做化学实验，他很少丢分。”

基于以上研究背景，在担任清华大学人文素质教育研究与发展中心执行主任期间，宋少卫带领教研团队，将脑科学、认知心理学、人工智能的前沿理论与儿童青少年的学习境遇相结合，研究积极学习系统的建构，进而有针对性地研发训练这些能力模块的课程，并落地到调整学生的心理和行为上。

历时20多年，宋少卫和团队创设完善了一套“学习系统模型”，包含识别驱动、语义解析、逻辑加工、价值决策等模块。这些模块可按照一定的程序定制模式组合成为多种问题解决程序，进而应对各类学习任务，为系统性解决儿童青少年的学习困难构筑了原理底层与实操路径。

成为“学霸”的关键是“价值决策”

“人脑有一个很复杂的系统，我们可以称之为‘学习系统，除了学习，生活、工作都跟这个系统有关。”关于这个系统的“卡点”问题，宋少卫将之归因为“硬件”“软件”“操作系统”等方面。

“操作系统”方面的问题尤为复杂。宋少卫举例，如读题，有人从不出错，有人却马虎、丢三落四。“这背后是有一套机制的，就是人的自动校验机制，有的人没建立，有的人运行得很好。”宋少卫和团队曾运用眼动跟踪技术手段，观察学生们解题。一道题写着“如图所示”，有的学生第一时间停止读题去找图，找到图之后按照图文交互的方式进行比对，然后再去解题;另一些学生则看一眼图就不管了，把题目的文字读完之后才想起来图甚至根本忘了还有图。这只是学习过程中的一小部分，但它会影响任何学科、任意一题的解题过程。

除了读题过程中信息收集能力的差异，还有后天形成的数据基础不同。宋少卫称，每个人大脑里都有一个数据库，既包括生活中的数据，也包括学科知识等数据。“我们不管是聊天，还是看一段文字，都是从大脑的数据库里不停调信息出来，对语言、文字中的概念进行解读。”人脑数据库的内容构成、结构特征和数据调取一定程度上决定了一个人学习的“潜能”。