那些“学霸”的脑子到底厉害在哪？

夜读 vol.325

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“AI能1秒写作文，但90%的孩子还在用‘人工智障’式学习——注意力涣散、马虎成瘾、一学就忘。”更扎心的是，书中一组对比数据：普通学生：1道题错3次，归因“粗心”，清华学霸：自带“AI校验程序”，错误率低于2%；拉开差距的从来不是努力，而是大脑里的“操作系统”是否搭载了AI级算法。清华大学学习科学实验室研发，眼动仪等前沿技术追踪学霸学习轨迹……《学习力革命》首次提出“学霸学习系统模型”，用数据说话：学习的好坏由系统优劣决定，修复系统漏洞，成绩自然飞跃。

本文摘录自《学习力革命》

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作为高效学习者的代表——清华大学的学生，他们的学习系统在某种程度上可以被视为一种理想形态学习系统。基于清华大学学生学习系统的共性特征，我们模拟出了人的学习系统模型——一个由识别驱动、语义解析、逻辑加工、价值决策和程序定制五大功能模块组成的复杂系统。

它是每个人在与他人和外界环境的互动中自发形成的一套关于学习的操作系统，是学习知识、技能和形成个人价值观的底层支撑载体。

如图0-3所示，学习系统总体上分为内圈、外圈两大部分。其中，内圈包含识别驱动、语义解析、逻辑加工、价值决策四个模块。

识别驱动、语义解析、逻辑加工分别代表学习活动中完成信息加工的不同阶段。这三个模块如同一系列精妙的传动装置，依次启动，确保信息在大脑中得到正确而高效的处理。位于内圈正中央的价值决策模块作为整个系统的核心算法，如同引擎一样，会对其他模块的运行效果产生直接影响。

学习系统的外圈是程序定制模块，它是对内圈执行过程的进一步提炼和程序化总结，可以为整个学习过程加速。识别驱动、语义解析、逻辑加工、价值决策和程序定制这五大模块有机统合，构成了完整的学习系统，揭示了人们学习过程的全貌。

图　人的学习系统模型

类似AI，人的学习系统也由“硬件”和“软件”组成。其中“硬件”是人的大脑及各种感觉器官，“软件”是在大脑的各种认知功能之上建立起来的五大模块。

为了让大家更深入地了解学习系统，下面我将以AI为参照，逐一介绍五大模块。

模块一：识别驱动，让信息精准不出错。

人的学习过程就是对信息的加工处理过程，这与AI的运行模式极为相似。在面对新知识或新问题时，人先收集与识别信息，通过丰富的感觉通道，如耳朵聆听、眼睛观察、皮肤接触、鼻子嗅闻和舌头品味来完成。这就像AI从键盘、鼠标、摄像头等输入设备中接收数据一样。

AI接收数据后会进行复杂的计算，最终通过屏幕、麦克风、机械手等设备输出信息（驱动执行）。类似地，信息进入人的大脑后也会被加工和整合，然后通过口舌、四肢等器官完成驱动执行（输出信息）。

信息的收集识别和驱动执行调用了人体的硬件（人体器官）和软件（认知模块），构成了人类加工信息的一始一终。因此，学习系统的第一个模块便是识别驱动。简单来说，识别驱动就是将感官系统作为不断接收、编码和存储外界信息的门户，根据需要快速提取相关信息，并驱动身体做出相应的反应。

作为学习系统的基石，识别驱动的准确性对于学习成效至关重要。想象一下，如果在数学计算中，我们错误地将“6”认作“9”，即便后续的计算过程再完美，结果也必然是错误的。同样地，如果在需要写“6”的时候，我们却写成了“0”，那么即便前面的分析、推理再精确，也无法做对这一题目。因此，识别驱动不仅是人们学习的起点，也是人们走向学业成功的重要保障。

模块二：语义解析，实现秒懂强记。

当大量的信息涌入大脑后，为了实现特定的学习目的，大脑得从这些信息中挑选出有价值的部分，再对其进行深入的理解和分析，这就是语义解析。AI的语义解析是把各种数据转化成机器能理解的语言，大脑则是对各种知识符号进行语义上的解读。这些知识符号，既包括人们平时说的话（如“祝你好运”）或者有文化特色的习语（如“说曹操曹操到”），也包括抽象的数学公式［如sec（π+α）=-secα］、物理概念（如“做功”）等。在接触到新的知识符号后，大脑试图把这些知识符号转化成自己能理解的内容，大脑便会去翻找长时记忆里存储的内容，如以前学过的原理、公式等，用这些已有的知识符号来解读和理解新的知识符号。

不过，这个过程并不能次次都顺利进行。语义解析有时也会出点儿岔子，主要表现在两个方面：一是因为某些原因，大脑没能从长时记忆里找到相关的知识来匹配，导致解读变得困难重重，如《离骚》总是让学生们看得头大，小学数学牛吃草问题常常难倒成年人；二是在面对新知识或新信息时，大脑的记忆存储可能遇到问题，如学生们背不全《蜀道难》，或者在学习物理力学时常常混淆概念、公式。

模块三：逻辑加工，做到解题有思路。

经过语义解析的“洗礼”，大脑进入下一个关键环节——逻辑加工。这一环节是在已知与未知间架起的逻辑桥梁，以此求解未知、攻克难题。

对于AI而言，逻辑加工的基础构成相对简单，主要涉及“与”“或”“非”三种基本逻辑运算。无论AI的能力有多么强大，其工作模式都是将错综复杂的任务层层分解、简化，直到可以通过简单的逻辑运算来处理为止。这是AI进行逻辑加工的核心。

人类的大脑解决问题的方式与此有着异曲同工之妙。当面对复杂问题时，大脑也会选择先将其分解为简单的子问题，然后逐一解决，通过逻辑推理得出最终答案。

在学习系统中，我们将逻辑加工描述为“在认识事物时，借助概念、判断、推理等基本思维方式，对信息进行收集、分析、综合、比较、抽象概括和具体化的过程”。其中，概念是揭示事物本质的思维形式，包含内涵和外延两个基本要素；判断是对事物进行肯定或否定的思维形式，主要处理不同概念之间的关系；推理则是基于一个或多个已知判断，推导出新判断的思维过程。在这个过程中，概念构成判断的基础，判断又构成推理的基石。学习者在概念、判断和推理任一层面上的疏漏，都可能导致逻辑加工的错误。

模块四：价值决策，激发自主学习。

在学习系统中，识别驱动、语义解析和逻辑加工三个模块与AI中的某些程序和功能较为相似，因此，我们称这些模块为大脑学习的机器部分。但与AI不同，大脑的行为决策还会受到诸如情绪、动机、价值观和意义标准等心理因素的深刻影响。这一复杂而关键的部分，我将其定义为价值决策。

举个生活中的简单例子来说明价值决策。假设你需要前往机场搭乘飞机，有多种到达机场的方式，如乘地铁、乘出租车、家人驾车送行，你会怎么选择呢？你的选择肯定不是随便做出的，主要取决于个人的价值偏好。你若信奉时间效率至上，乘地铁无疑是首选；你若追求便捷省力，乘出租车会是更好的选择；你若看中舒适与便利并存，家人驾车送行便是你的理想之选。

面对同一任务，不同的价值标准将引导我们做出截然不同的选择。价值决策的核心是根据个人的价值尺度，对资源和任务进行合理分配，从而确定事情的优先级和执行次序。

在学习过程中，价值决策同样发挥着举足轻重的作用。例如，一个孩子面临完成数学习题和英语作文两项作业任务，在决定先着手进行哪一项时，价值决策便悄然发挥着作用。假设这个孩子在数学上表现出色，英语上表现一般。

那么，他或许能轻而易举地完成数学作业，获得迅速完成作业带来的成就感；相对而言，他完成英语作文可能更具挑战性，耗时较长且获得的成就感较低。在选择任务时，若他渴望挑战自我、实现突破，他会选择优先完成英语作文；反之，若追求即时的自我满足，他会先选择做数学习题，这更具吸引力。

这只是一个简单的学习例子。实际上，在学习过程中，孩子的决策往往受到多重价值标准的综合影响。每个孩子的价值标准并非总是清晰可见，它需要孩子不断地进行自我反思和总结，才能逐渐明晰。

在我看来，价值决策如同人生的核心算法，它指导着我们如何合理安排时间、分配任务和利用资源。通过价值决策，我们能够实现高效的自我管理和激励。

模块五：程序定制，为学习系统自动提效。

在大脑这个“舞台”上，识别驱动、语义解析、逻辑加工和价值决策构成了学习的交响乐团，在协调与和谐中奏出知识的乐章。这些模块协调工作虽能让学生准确地学会一个新知识或者解对一道题目，但不一定高效。

真正让学习效率飞跃的是学习程序。它们类似于计算机中的软件或智能手机中的应用软件，在大脑深处预先设定一系列的指令和步骤，指导着孩子在知识的海洋中更快、更准地到达目的地。

有的学习程序专攻特定学科、特定问题，被称为标准化程序。它们提供了针对性强的操作流程，使孩子能够精准地攻克学习难点。有的学习程序则灵活多变，适用于多种学习场景，被称为通用性程序。它们提供了普适性的方法和思路，让孩子在各学科的学习中都能游刃有余。

然而，这些学习程序并非自然产生，而是由大脑的程序定制模块来完成的。定制学习程序的过程就如同导演在电影拍摄前精心梳理、布局每一场戏，以确保主题统一、故事流畅。

程序定制是在不断解决问题和完成任务的过程中，逐渐形成的一套具有标准化程度的流程、步骤和方法。它不仅让孩子能够高效处理大量相似问题，还使其提高了解决问题的准确率，减少了错误。

实际上，学习的成效并不完全取决于学生掌握了多少知识，更重要的是孩子是否拥有一个强大而丰富的学习程序库。那些出类拔萃的孩子正是凭借他们独特而多样的学习程序，在学习这个赛道上遥遥领先。