鲁达 宋少卫
学生学习成绩不理想，究竟是哪里出了问题？“太马虎”“不努力”还是“太笨了”？
真相或许没有我们想象的这么简单。
经过二十多年的研究，清华大学心理学系学习科学实验室执行主任宋少卫发现，究其根源，学生的学习问题是由其学习系统的漏洞导致的。“如同我们吃了五谷杂粮，身体有时会生病一样；孩子们吸收各科知识、各类技能，他们的学习系统也可能‘生病’，最终表现为成绩不佳。”
那么，学习系统究竟是如何运转的？如何为孩子打造一个健康的学习系统？多年来，宋少卫致力于探索、了解“学习”背后的机理，一点点揭开学习“黑匣子”的神秘面纱。
积极学习系统模型
从机器到人的学习
对学习研究的兴趣，与宋少卫曾经从事的家教经历有关。
1988年，宋少卫考入清华大学自动化系。为了减轻家里负担，从大二起，他开始利用业余时间为中小学生进行全学科的辅导。“教的过程中，我发现有些学生特别‘笨’，你怎么教对方都学不会。”束手无策的家长有时只能无奈地接受现实，年轻的宋少卫却不甘心。
当时，正在学习的早期人工智能课程给了他启发，他开始琢磨着把机器学习的理论套用到人的学习过程中：学生的大脑操作系统是怎么回事？人脑是如何对信息进行逻辑加工的？人工智能是把人思维的信息过程，用计算机来模拟；那么，针对那些学得不太好的学生，是否也可以参考人工智能的设计思路，在他们的头脑中训练并提升思维水平呢？
一名学生给了他实践的机会。这是一名初二学生，数学成绩每次只能考个十几分。辅导起这名学生来，宋少卫一直有些不得要领，给他讲题似乎也都能懂；问他基本的数学概念、定理，他也都能准确地回答，可是一做题就错。问题究竟出在哪里？
一次，宋少卫与学生一起练习一道涉及比较关系的数学题。题目中，有个条件是这样的：一个学校搞募捐，二班比一班多捐了22块钱。宋少卫随口问道，“哪个班捐得多？”本以为这是个小学生都会的问题，没想到对方居然一脸认真地回答：“一班捐得多。”
“二班比一班多捐了22块钱，为什么是一班多？”“对呀，老师你看，一班多捐了22块钱啊，当然是一班捐得多。”宋少卫哭笑不得，却没有把这简单地认为是学生的马虎。他联想到，同样的思维错误也曾出现在他辅导过的另外一名学生身上。错误是他在辅导学生的语文阅读题目时发现的。曾经有这样一道语文阅读题：要求学生“请根据材料一和材料二回答，为什么作者认为中国的核电事业起步晚、起点高”。明明可以很容易地在两个材料中挑出要点，这名学生却只写下了同时出现在两个材料中的要点，很明显，他是把题目中的“并集”关系理解成了“交集”关系。
宋少卫一琢磨，参考机器学习理论，推测是学生的逻辑加工能力出了问题。后来，宋少卫将问题进一步锁定：对比和类比逻辑运算对这类学生来说尤其困难。通过画图讲解、专项练习的方式，宋少卫最终帮助这个“比不清楚”的学生消除了逻辑盲点，很快，他的数学成绩也从十几分提高到了及格线。
由于指导方法独特，经宋少卫辅导的孩子各科成绩突飞猛进，宋少卫也很快成了家长口中的“金牌家教”。有机会解决学生的各类奇特问题，也让他越来越有研究的兴趣。
本科毕业时，宋少卫的兴趣已经完全转移到了人的学习上。“我不想再研究机器学习了，人是怎么学习的命题更让我好奇。”于是，他的求学之路拐了个弯儿，研究生阶段选择了心理学领域，考入中国人民大学心理所，师从著名心理学家俞国良，专注于学习困难的研究。他希望，自己能揭示出更多关于学习的秘密，帮助那些被学习困住的孩子。
从自动化到心理学，看似毫不相关的专业领域，却给了宋少卫不同的研究视角，收获了不一样的发现。
其实，早在20世纪六七十年代，在计算机科学的影响下，就有一批认知心理学家将计算机的概念、原理引入心理学研究，他们将人脑与计算机进行类比，将人的认知过程视为信息（所见、所闻、所读的内容）在人脑这个系统中的加工，提出了信息加工理论。
对这一理论的运用，宋少卫可谓是“如鱼得水”。在后续的研究中，他将本科阶段自动化专业所学的计算机科学、人工智能的理论与思维模式，与研究生阶段心理学专业所学的普通心理学、认知心理学和脑科学的理论与方法，不断进行融合和打通。
宋少卫在给学生讲授积极学习系统建构课程。
探究“马虎”背后的真相
对于计算机学习与人脑学习的异同，他慢慢摸索出了一些门道。
“计算机处理信息有六个步骤：收集信息——计算分析——存储——调用存储的信息——计算调用的信息以应用——输出。我们在学习时其实也遵循着类似的流程：面对一道题目时，我们要先读题，这就类似于计算机的收集信息；为解出这道题，只读题显然是不够的，还要读懂他们，也就是要进行深度的计算分析；经过这一步之后，学生还须正确地将已知条件代入此前存储的公式，将解题过程一步步写出来，输出答案。”基于这一分析，宋少卫把学生学习知识及完成解读的过程归纳为四个环节：收集识别、语义解析、逻辑加工、驱动执行。
他率先将这一思路应用到对“马虎”的研究上。为什么选择马虎作为研究对象？宋少卫有自己的理由：如果要给孩子做题出错的原因搞个排行榜，马虎一定名列前茅。“马虎是个筐，什么都能往里装，但是这么普遍的现象却从未被科学对待过。”宋少卫说，教育教学界既没有对马虎背后的原因展开深入研究，也没有找到解决这一“顽疾”的有效方法。
他的研究让马虎露出了真面目：经过对大量学生个体案例、学校集体案例的研究和实验，按照产生原因，宋少卫对马虎的常见类型进行了分类：出现漏看错看题目信息等错误的学生，属于信息识别与执行偏差型马虎；不能准确地对比、判断的学生，属于逻辑加工偏差型马虎；在某个特定的知识点、知识板块上反复出错的学生，属于知识漏洞与程序缺失型马虎。
不过，人终究不是机器。宋少卫发现，有些学生的马虎被排除在了这个分类之外。他曾遇到一名初三学生，在辅导中，宋少卫发现，在分析马虎错题时，学生总是满不在乎，常常用“不小心”“疏忽了”为自己开脱；与不努力、能力不足相比，好像承认马虎反倒让他感觉更轻松，甚至沾沾自喜。
这样的学生让宋少卫意识到，人与机器最大的不同在于，人的行为还会受到情绪、动机、意义等心理因素的影响。他将这种学生的马虎类型定义为“价值观偏差型马虎”：这类学生不愿意承认自己在努力程度或能力水平上有欠缺，而是把马虎当作最好用的挡箭牌。“只有改变他们内心对马虎的价值判断，让他们认识到马虎就是能力差、就是不用功，他们才会真正愿意作出改变，接受提高信息识别、逻辑加工等能力的技巧和方法，来努力消除马虎。”
有了精准的分类，对症干预就变得容易了。
比如学生是因为信息识别方面有欠缺导致马虎，那就设法加强信息的校验和闭环管理。其干预的有效性曾在本市某小学五年级学生的身上得到了验证：项目组对两名因为马虎导致数学不及格的学生进行了专门的读题训练，一个学期后，学生的数学成绩从不及格提高到了80多分。
为什么单凭读题就能提高学生的数学成绩？这背后，其实有着科学的原理作支撑。宋少卫说，他曾在本市某重点中学选取年级排名靠前的10名学生组成甲队，选取年级排名靠后的10名学生组成乙队，让他们做同一套难度系数的数学测试题，同时对他们进行脑电测试分析。实验发现，在做题过程中，甲队学生的大脑听觉中枢活跃度明显高于乙队学生，与之相对应的，甲队正确率明显高于乙队。
“大脑听觉中枢活跃现象，说明学生在审题、做题时，不仅用眼睛看，同时也在心里默读，虽然没有发出声音，但是大脑依然可以接收到听觉信号。”宋少卫解读，这意味着，对于甲队的学生来说，同一个信息是通过两个通道进入大脑：一路是视觉通道，一路是听觉通道。听觉接收到的信息作为反馈信息对视觉接收到的信息进行及时校对验证；当来自两个通道的信息比对不一致时，大脑就会亮起红灯，对信息进行二次识别，这相当于是在进行自动校验。而大脑听觉中枢始终不活跃的学生，他们审题、做题过程中，眼睛看的同时没有同步心里默读，相当于缺了一路反馈信息，无法对经由视觉通道接收的信息进行校验，也就更容易马虎。
对学生的读题训练，就是为了帮学生把信息进入大脑的通道补齐，让信息的识别成为一个闭环的控制系统。
宋少卫在查看学生的学习潜能分析报告。
打造学习系统模型
对马虎现象的关注，是宋少卫对学习科学研究的起步。
学习科学，兴起于20世纪90年代，那时以电子计算机、新能源技术为代表的第三次工业革命，刚刚将人类社会带入知识经济时代，科技的发展引发人们对教育的反思。科学家发现，人们一直都在研究怎样教，而对“人类是如何学习的”则知之甚少。以人类学习规律为研究对象的学习科学，吸收了心理学、脑科学、计算机科学、哲学、社会学等学科的研究成果，获得蓬勃发展。
从某种程度上说，在学习科学的研究上，我国与国外基本同步，但是在宋少卫看来，之前，我国对学习科学的研究存在一定不足。“大多停留在高校研究领域，全国有十几所高校都在进行学习科学的研究，但是缺少进入中小学的落地研究。”宋少卫坦言，很多机构都是在研究一大堆枯燥、高大上的学习理论，但是对中小学的教学来讲意义不大。
宋少卫想做率先吃螃蟹的人。
对于马虎现象的研究，也让他对学生内在的学习机制——学习系统构成逐渐有了更为深入的认识。就像计算机依靠由软件和硬件组成的系统来实现信息处理功能一样，人的学习行为背后也隐藏有一套类似的系统——学习系统。记忆困难、偏科、厌学……和马虎一样，不过是表面现象，背后的根本原因是学习系统上的漏洞和不足。只有透过表象，找到深层原因，才能对症下药，真正解决学生的学习问题。
这些年，宋少卫和团队一直致力于创设一套“学习系统模型”，为系统性解决儿童青少年的学习困难构筑原理底层与实操路径。
在这一过程中，“学霸”们给了他不少灵感——宋少卫曾对106名清华大学本科生进行了调研。他发现，这些学生的学习系统中有很多明显的共性特征：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。通过对这些学生的持续研究，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。比如如果形成了化学实验的App，只要做化学实验，他就很少丢分。”宋少卫解释。
更重要的是，在这群学生身上，宋少卫发现了“价值决策”的核心地位。什么是价值决策？宋少卫举了个例子：一个人现在要去机场，有坐地铁、打车和家人开车送过去等多种选择。如果时间紧张，坐地铁是第一选择；如果疫情形势严峻，选择由家人送机是优选……“面对同样一个任务，因为看重的标准不同，我们会作出不同的选择，这个标准就是我们心中的价值观，我们总是依据内心的价值标准进行决策。”宋少卫说。
在学习中，我们同样面临着各种各样的价值决策。“一个拔尖的学生在做一道简单的题目时，你猜他的投入度是高还是低？”宋少卫卖了个关子后，接着揭秘，“答案是，非常非常高。”宋少卫解释，在面对简单题目时，这些学生会不停地提醒自己：这道题很简单，但是绝不能丢分，要看清楚，小数点对吗？单位统一吗？会不会在哪儿有坑？……学生会不断地让自己去完成一项又一项的排查和确认。“这种状态管理就是由学生的价值决策决定的。”宋少卫发现，价值决策是人生的核心算法，它决定了我们对时间、任务、资源的顺序安排；通过价值决策，我们能够实现自我管理和自我激励。“把学生的学习状态和心理打通，是我们这套系统的一大创新点。”
就这样，宋少卫带领着教研团队，将脑科学、认知心理学、人工智能的前沿理论不断与儿童青少年的学习境遇相结合，一套完整揭示人们学习机制的模型开始成型。系统分为两层：内圈中，识别驱动、语义解析、逻辑加工是学习机制中类似机器的部分，价值决策是核心算法，决定着上述三个模块的运行效率；外圈的程序定制是对整个学习系统加速赋能的模块。五个模块统一在一起，构成了支撑我们学习活动的整个过程。
在此基础上，宋少卫团队还不断有针对性地研发训练这些能力模块的课程，针对中小学教师、学生家长等群体研发了“学习科学”相关课程。目前，该项目已在全国多个学校推广。
在构建学习系统模型、开展学习治疗实践的过程中，看到一个又一个学生从厌学变为爱学，从学困生变为正常学生，由优等生变得更加优秀，宋少卫更加坚定了自己的教育主张：在科技迅猛发展的今天，要用推动人类社会进步的理工科思维方式和科学实践方法，来改进发展相对滞后的学习科学。他希望，越来越多的孩子能爱上学习，感受到学习的快乐。