检验费曼学习法：生成性学习理论及其认知神经科学依据

在学生时代，一点点的社交焦虑可能是一件好事。2024年的一项研究，评估了同伴学习对学生大脑活动的影响。

该研究（Effects of explaining a science lesson to others or to oneself: A cognitive neuroscience approach向他人或自己解释知识点的效果：一个认知神经科学的研究）发表于《Learning and Instruction》，被 Edutopia 评为 2024 年 10 大重要教育研究之一。

在我看来这个研究虽然用了很多先进的手段，比如用功能性近红外光谱（fNIRS）扫描大脑活动；讨论了很多教育理论，比如生成性学习理论、社会存在感假设；但其实探讨的是一种很普遍的课堂活动—“以教为学Learning by teaching”，或者说“费曼学习法”

费曼学习法因诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼而得名，其核心在于通过“目标、理解、教授、回顾和简化”五个步骤来促进学习者对知识的深入理解和掌握。具体而言，学习者首先深入理解学习材料的基本概念和原理，然后尝试用自己的语言向他人解释这些概念，仿佛对方是一个完全不懂该领域的新手。在教授过程中遇到解释不清的地方，返回去重新学习，直到能够清晰地解释。最后，将复杂的知识点简化成易于理解的语言，形成自己的知识体系。

我本人就是这种“以教为学”课堂活动的受益者，高中时我的生物老师，吴老师，经常在讲评课上鼓励我们小组讨论，先把不需要课堂上讲的简单题目通过小组活动学生讲解自己消化，再商量出那些题目具有挑战性的题目由她讲解，同时也鼓励小组内讲得好的同学尝试给全班同学讲解题目。我本来不太爱说话的，但是经常给同学们讲生物题目，到现在，读到生物课程与教学论的博士，业余时间通过公众号给更多人讲最新的教育研究。

话说回来，这项研究旨在通过功能性近红外光谱（fNIRS）技术来探索这些学习活动对大脑激活模式和学习成果的影响，进一步验证了费曼学习法的有效性和科学性。

一、研究背景与理论假设

当学生在学习一些比较难的知识点时，比如多普勒效应，可能会觉得很难理解。为了帮助学生更好地学习，可以让他们向自己解释课程内容（self-explaining），或者向他人解释（learning-by-teaching）。这两种方法都属于生成性学习活动，旨在通过更深层次的认知加工来提高学习效果。尽管已有研究表明这些方法能改善学习成果（比如：费曼学习法），但对于大脑活动的证据还很少。因此，本研究旨在通过功能性近红外光谱（fNIRS）技术来探索这些学习活动对大脑激活模式和学习成果的影响。

生成性学习理论：该理论认为，学生在学习过程中通过生成新的信息或知识（如解释材料）可以提高学习成果。生成性学习活动包括向自己解释（self-explaining）和向他人解释（以教为学 learning-by-teaching）。

社会存在感假设：该假设认为，当学生感知到有他人存在时，会激发更多的认知加工，从而提高学习成果。

研究人员假设，同学的存在可能会激活大脑中与同伴反馈相适应的部分，从而刺激孩子们提高自己的水平，“使自己的解释适应听众的需要”。

二、认知神经科学发现了什么

作者招募了99名大学生，随机分为三组：向他人解释（以教为学）组、自我讲解组和独自复习组。所有参与者都学习了关于多普勒效应的多媒体课程，然后根据分组进行不同的学习活动。以教为学组需要向一个真实的同学解释课程内容，自我讲解组需要自己解释给自己听，而独自复习组组则重新阅读课程材料。研究使用fNIRS技术记录参与者在学习过程中的大脑活动，并让他们完成记忆保持和迁移测试，以及心理努力、社交存在感和状态焦虑的问卷调查。

首先，以教为学组和自我讲解组在记忆保持测试中的表现都优于独自复习组，但在迁移测试（知识从原来的学习情景迁移到新的学习情景，是理解知识的重要指标）中，只有以教为学组的表现优于独自复习组。

其次，以教为学组在解释质量上也优于自我讲解组，他们在详细陈述和监控陈述的数量上更多。

此外，以教为学的社交存在感评分更高，而两组在状态焦虑和心理努力方面的评分都高于独自复习组。

最后，fNIRS数据显示，以教为学组和自我讲解组在与认知处理相关的大脑区域（如双侧TPJ和右侧OFC）的激活程度更高，而以教为学组在与社会处理相关的大脑区域（如左侧dlPFC和左侧TPJ）的激活程度也更高。

作者认为，向他人解释和向自己解释都能提高学习成果，这与生成性学习理论和社会存在感假设一致。以教为学组在迁移测试和解释质量上的优势可能是因为他们在社会处理方面的额外认知加工。此外，fNIRS数据支持了这些理论，显示了与认知和社会处理相关的大脑区域的激活。

作者得出结论，生成性学习活动能够提高学习成果，并在大脑活动方面表现出更大的认知和社会处理。这些发现支持了生成性学习理论和社会存在感假设，并为教育实践提供了有价值的见解，建议在教学中鼓励学生通过解释来促进学习。

三、小结与启示

当学生之间进行互相讲解和讨论时，他们的大脑活动明显增加，且在知识理解和迁移能力上表现更好；课堂上适当的同伴互动（如“转身讨论”或小组活动）能够有效激发学习热情和提高成绩。

本研究结合行为学数据和 fNIRS 神经科学技术，提供了对以教为学（learning by teaching）和自我解释（self-explaining）的深入理解。结果表明，这两种策略均优于单纯复习，而向他人讲解可能提供额外的社交处理优势，从而更有效地促进迁移学习。要让青少年获得最大的收益，最好将直接指导与小组活动结合起来。使用一些简单的策略，如 “轮流发言 ”来活跃课堂，指派学生教同学，将测验游戏化，或者让孩子们在上课前互相审阅试卷。

有意思的是，研究给同学讲解的学生焦虑水平较高，大脑社交和认知处理中心的活动水平也最高，在回忆和迁移测试中的表现也明显优于独自复习组，他们似乎能更有效地监控自己的思维，并在讲解中加入了更多的 “详细说明 ”和例子。听众的存会激活大脑中与同伴反馈相适应的部分，从而刺激孩子们提高自己的水平，“使自己的解释适应听众的需要”。

我小时候给同学们讲题，讲完后还会不断回顾自己刚刚说了什么，是怕自己哪一句话讲错了。但或许就是这个过程，让我对知识有了进一步的反思。一旦知道自己要讲给别人听，就不仅仅是要自己能把题做对就行了，还得考虑怎么让人听懂，怎么让更多人听懂，以及怎么让更多人在当下听懂后下课不会再来问我一遍🤣

这不仅有焦虑，也有表现欲，胜负欲，甚至要用一些小心思。