宋少衞
學生學習成績不理想，究竟是哪裏出了問題？“太馬虎”“不努力”還是“太笨了”？
真相或許沒有我們想象的這麼簡單。
經過二十多年的研究，清華大學心理學系學習科學實驗室執行主任宋少衞發現，究其根源，學生的學習問題是由其學習系統的漏洞導致的。“如同我們吃了五穀雜糧，身體有時會生病一樣；孩子們吸收各科知識、各類技能，他們的學習系統也可能‘生病’，最終表現為成績不佳。”
那麼，學習系統究竟是如何運轉的？如何為孩子打造一個健康的學習系統？多年來，宋少衞致力於探索、瞭解“學習”背後的機理，一點點揭開學習“黑匣子”的神秘面紗。
積極學習系統模型
從機器到人的學習
對學習研究的興趣，與宋少衞曾經從事的家教經歷有關。
1988年，宋少衞考入清華大學自動化系。為了減輕家裏負擔，從大二起，他開始利用業餘時間為中小學生進行全學科的輔導。“教的過程中，我發現有些學生特別‘笨’，你怎麼教對方都學不會。”束手無策的家長有時只能無奈地接受現實，年輕的宋少衞卻不甘心。
當時，正在學習的早期人工智能課程給了他啓發，他開始琢磨着把機器學習的理論套用到人的學習過程中：學生的大腦操作系統是怎麼回事？人腦是如何對信息進行邏輯加工的？人工智能是把人思維的信息過程，用計算機來模擬；那麼，針對那些學得不太好的學生，是否也可以參考人工智能的設計思路，在他們的頭腦中訓練並提升思維水平呢？
一名學生給了他實踐的機會。這是一名初二學生，數學成績每次只能考個十幾分。輔導起這名學生來，宋少衞一直有些不得要領，給他講題似乎也都能懂；問他基本的數學概念、定理，他也都能準確地回答，可是一做題就錯。問題究竟出在哪裏？
一次，宋少衞與學生一起練習一道涉及比較關係的數學題。題目中，有個條件是這樣的：一個學校搞募捐，二班比一班多捐了22塊錢。宋少衞隨口問道，“哪個班捐得多？”本以為這是個小學生都會的問題，沒想到對方居然一臉認真地回答：“一班捐得多。”
“二班比一班多捐了22塊錢，為什麼是一班多？”“對呀，老師你看，一班多捐了22塊錢啊，當然是一班捐得多。”宋少衞哭笑不得，卻沒有把這簡單地認為是學生的馬虎。他聯想到，同樣的思維錯誤也曾出現在他輔導過的另外一名學生身上。錯誤是他在輔導學生的語文閲讀題目時發現的。曾經有這樣一道語文閲讀題：要求學生“請根據材料一和材料二回答，為什麼作者認為中國的核電事業起步晚、起點高”。明明可以很容易地在兩個材料中挑出要點，這名學生卻只寫下了同時出現在兩個材料中的要點，很明顯，他是把題目中的“並集”關係理解成了“交集”關係。
宋少衞一琢磨，參考機器學習理論，推測是學生的邏輯加工能力出了問題。後來，宋少衞將問題進一步鎖定：對比和類比邏輯運算對這類學生來説尤其困難。通過畫圖講解、專項練習的方式，宋少衞最終幫助這個“比不清楚”的學生消除了邏輯盲點，很快，他的數學成績也從十幾分提高到了及格線。
由於指導方法獨特，經宋少衞輔導的孩子各科成績突飛猛進，宋少衞也很快成了家長口中的“金牌家教”。有機會解決學生的各類奇特問題，也讓他越來越有研究的興趣。
本科畢業時，宋少衞的興趣已經完全轉移到了人的學習上。“我不想再研究機器學習了，人是怎麼學習的命題更讓我好奇。”於是，他的求學之路拐了個彎兒，研究生階段選擇了心理學領域，考入中國人民大學心理所，師從著名心理學家俞國良，專注於學習困難的研究。他希望，自己能揭示出更多關於學習的秘密，幫助那些被學習困住的孩子。
從自動化到心理學，看似毫不相關的專業領域，卻給了宋少衞不同的研究視角，收穫了不一樣的發現。
其實，早在20世紀六七十年代，在計算機科學的影響下，就有一批認知心理學家將計算機的概念、原理引入心理學研究，他們將人腦與計算機進行類比，將人的認知過程視為信息（所見、所聞、所讀的內容）在人腦這個系統中的加工，提出了信息加工理論。
對這一理論的運用，宋少衞可謂是“如魚得水”。在後續的研究中，他將本科階段自動化專業所學的計算機科學、人工智能的理論與思維模式，與研究生階段心理學專業所學的普通心理學、認知心理學和腦科學的理論與方法，不斷進行融合和打通。
宋少衞在給學生講授積極學習系統建構課程。
探究“馬虎”背後的真相
對於計算機學習與人腦學習的異同，他慢慢摸索出了一些門道。
“計算機處理信息有六個步驟：收集信息——計算分析——存儲——調用存儲的信息——計算調用的信息以應用——輸出。我們在學習時其實也遵循着類似的流程：面對一道題目時，我們要先讀題，這就類似於計算機的收集信息；為解出這道題，只讀題顯然是不夠的，還要讀懂他們，也就是要進行深度的計算分析；經過這一步之後，學生還須正確地將已知條件代入此前存儲的公式，將解題過程一步步寫出來，輸出答案。”基於這一分析，宋少衞把學生學習知識及完成解讀的過程歸納為四個環節：收集識別、語義解析、邏輯加工、驅動執行。
他率先將這一思路應用到對“馬虎”的研究上。為什麼選擇馬虎作為研究對象？宋少衞有自己的理由：如果要給孩子做題出錯的原因搞個排行榜，馬虎一定名列前茅。“馬虎是個筐，什麼都能往裏裝，但是這麼普遍的現象卻從未被科學對待過。”宋少衞説，教育教學界既沒有對馬虎背後的原因展開深入研究，也沒有找到解決這一“頑疾”的有效方法。
他的研究讓馬虎露出了真面目：經過對大量學生個體案例、學校集體案例的研究和實驗，按照產生原因，宋少衞對馬虎的常見類型進行了分類：出現漏看錯看題目信息等錯誤的學生，屬於信息識別與執行偏差型馬虎；不能準確地對比、判斷的學生，屬於邏輯加工偏差型馬虎；在某個特定的知識點、知識板塊上反覆出錯的學生，屬於知識漏洞與程序缺失型馬虎。
不過，人終究不是機器。宋少衞發現，有些學生的馬虎被排除在了這個分類之外。他曾遇到一名初三學生，在輔導中，宋少衞發現，在分析馬虎錯題時，學生總是滿不在乎，常常用“不小心”“疏忽了”為自己開脱；與不努力、能力不足相比，好像承認馬虎反倒讓他感覺更輕鬆，甚至沾沾自喜。
這樣的學生讓宋少衞意識到，人與機器最大的不同在於，人的行為還會受到情緒、動機、意義等心理因素的影響。他將這種學生的馬虎類型定義為“價值觀偏差型馬虎”：這類學生不願意承認自己在努力程度或能力水平上有欠缺，而是把馬虎當作最好用的擋箭牌。“只有改變他們內心對馬虎的價值判斷，讓他們認識到馬虎就是能力差、就是不用功，他們才會真正願意作出改變，接受提高信息識別、邏輯加工等能力的技巧和方法，來努力消除馬虎。”
有了精準的分類，對症干預就變得容易了。
比如學生是因為信息識別方面有欠缺導致馬虎，那就設法加強信息的校驗和閉環管理。其干預的有效性曾在本市某小學五年級學生的身上得到了驗證：項目組對兩名因為馬虎導致數學不及格的學生進行了專門的讀題訓練，一個學期後，學生的數學成績從不及格提高到了80多分。
為什麼單憑讀題就能提高學生的數學成績？這背後，其實有着科學的原理作支撐。宋少衞説，他曾在本市某重點中學選取年級排名靠前的10名學生組成甲隊，選取年級排名靠後的10名學生組成乙隊，讓他們做同一套難度係數的數學測試題，同時對他們進行腦電測試分析。實驗發現，在做題過程中，甲隊學生的大腦聽覺中樞活躍度明顯高於乙隊學生，與之相對應的，甲隊正確率明顯高於乙隊。
“大腦聽覺中樞活躍現象，説明學生在審題、做題時，不僅用眼睛看，同時也在心裏默讀，雖然沒有發出聲音，但是大腦依然可以接收到聽覺信號。”宋少衞解讀，這意味着，對於甲隊的學生來説，同一個信息是通過兩個通道進入大腦：一路是視覺通道，一路是聽覺通道。聽覺接收到的信息作為反饋信息對視覺接收到的信息進行及時校對驗證；當來自兩個通道的信息比對不一致時，大腦就會亮起紅燈，對信息進行二次識別，這相當於是在進行自動校驗。而大腦聽覺中樞始終不活躍的學生，他們審題、做題過程中，眼睛看的同時沒有同步心裏默讀，相當於缺了一路反饋信息，無法對經由視覺通道接收的信息進行校驗，也就更容易馬虎。
對學生的讀題訓練，就是為了幫學生把信息進入大腦的通道補齊，讓信息的識別成為一個閉環的控制系統。
宋少衞在查看學生的學習潛能分析報告。
打造學習系統模型
對馬虎現象的關注，是宋少衞對學習科學研究的起步。
學習科學，興起於20世紀90年代，那時以電子計算機、新能源技術為代表的第三次工業革命，剛剛將人類社會帶入知識經濟時代，科技的發展引發人們對教育的反思。科學家發現，人們一直都在研究怎樣教，而對“人類是如何學習的”則知之甚少。以人類學習規律為研究對象的學習科學，吸收了心理學、腦科學、計算機科學、哲學、社會學等學科的研究成果，獲得蓬勃發展。
從某種程度上説，在學習科學的研究上，我國與國外基本同步，但是在宋少衞看來，之前，我國對學習科學的研究存在一定不足。“大多停留在高校研究領域，全國有十幾所高校都在進行學習科學的研究，但是缺少進入中小學的落地研究。”宋少衞坦言，很多機構都是在研究一大堆枯燥、高大上的學習理論，但是對中小學的教學來講意義不大。
宋少衞想做率先吃螃蟹的人。
對於馬虎現象的研究，也讓他對學生內在的學習機制——學習系統構成逐漸有了更為深入的認識。就像計算機依靠由軟件和硬件組成的系統來實現信息處理功能一樣，人的學習行為背後也隱藏有一套類似的系統——學習系統。記憶困難、偏科、厭學……和馬虎一樣，不過是表面現象，背後的根本原因是學習系統上的漏洞和不足。只有透過表象，找到深層原因，才能對症下藥，真正解決學生的學習問題。
這些年，宋少衞和團隊一直致力於創設一套“學習系統模型”，為系統性解決兒童青少年的學習困難構築原理底層與實操路徑。
在這一過程中，“學霸”們給了他不少靈感——宋少衞曾對106名清華大學本科生進行了調研。他發現，這些學生的學習系統中有很多明顯的共性特徵：他們普遍擁有收集、識別信息的閉環驗證能力，邏輯加工能力突出，知識圖譜完整，注意力、記憶力、視聽協調也都較好。通過對這些學生的持續研究，宋少衞還發現，“學霸”們普遍能形成一套解題的“定製程序”。“定製程序可以理解成App。比如如果形成了化學實驗的App，只要做化學實驗，他就很少丟分。”宋少衞解釋。
更重要的是，在這羣學生身上，宋少衞發現了“價值決策”的核心地位。什麼是價值決策？宋少衞舉了個例子：一個人現在要去機場，有坐地鐵、打車和家人開車送過去等多種選擇。如果時間緊張，坐地鐵是第一選擇；如果疫情形勢嚴峻，選擇由家人送機是優選……“面對同樣一個任務，因為看重的標準不同，我們會作出不同的選擇，這個標準就是我們心中的價值觀，我們總是依據內心的價值標準進行決策。”宋少衞説。
在學習中，我們同樣面臨着各種各樣的價值決策。“一個拔尖的學生在做一道簡單的題目時，你猜他的投入度是高還是低？”宋少衞賣了個關子後，接着揭秘，“答案是，非常非常高。”宋少衞解釋，在面對簡單題目時，這些學生會不停地提醒自己：這道題很簡單，但是絕不能丟分，要看清楚，小數點對嗎？單位統一嗎？會不會在哪兒有坑？……學生會不斷地讓自己去完成一項又一項的排查和確認。“這種狀態管理就是由學生的價值決策決定的。”宋少衞發現，價值決策是人生的核心算法，它決定了我們對時間、任務、資源的順序安排；通過價值決策，我們能夠實現自我管理和自我激勵。“把學生的學習狀態和心理打通，是我們這套系統的一大創新點。”
就這樣，宋少衞帶領着教研團隊，將腦科學、認知心理學、人工智能的前沿理論不斷與兒童青少年的學習境遇相結合，一套完整揭示人們學習機制的模型開始成型。系統分為兩層：內圈中，識別驅動、語義解析、邏輯加工是學習機制中類似機器的部分，價值決策是核心算法，決定着上述三個模塊的運行效率；外圈的程序定製是對整個學習系統加速賦能的模塊。五個模塊統一在一起，構成了支撐我們學習活動的整個過程。
在此基礎上，宋少衞團隊還不斷有針對性地研發訓練這些能力模塊的課程，針對中小學教師、學生家長等羣體研發了“學習科學”相關課程。目前，該項目已在全國多個學校推廣。
在構建學習系統模型、開展學習治療實踐的過程中，看到一個又一個學生從厭學變為愛學，從學困生變為正常學生，由優等生變得更加優秀，宋少衞更加堅定了自己的教育主張：在科技迅猛發展的今天，要用推動人類社會進步的理工科思維方式和科學實踐方法，來改進發展相對滯後的學習科學。他希望，越來越多的孩子能愛上學習，感受到學習的快樂。