Nat:如何培养一个天才 研究 数学文字空间技能 跳级

王兴

Nature：如何培养一个天才

来源：科学网/宗华 2016-09-13 09:51



图片来源：Vasava

1968年的一个夏日，Julian Stanley教授遇到一个聪明却很无趣的12岁男孩。他的名字叫Joseph Bates。这名来自美国巴尔的摩的学生在数学方面是如此的遥遥领先于同班同学，以至于他的父母安排其参加了约翰斯霍普金斯大学的计算机科学课程。此时，Stanley恰好在该校任教。即便这样，也还远远不够。这个孩子仍然超越了课堂上的成年人，并且通过为研究生教授“公式翻译”编程语言而让自己保持着忙碌。

由于不确定该怎么处理Bates这种情况，他的计算机教师将其介绍给因在心理测量学方面的工作而享有盛誉的研究人员——Stanley。为了发现这个小神童的更多天赋，Stanley让Bates接受了一系列测试，其中包括通常由准备升入大学的16～18岁美国学生参加的学业能力倾向测验（SAT）大学招生考试。

Bates的得分远超约翰斯霍普金斯大学的录取门槛，并且促使Stanley在当地寻找一所能让这个孩子参加高等数学和科学课程的高中。当这一计划失败时，Stanley说服了约翰斯霍普金斯大学的一名系主任，让当时年仅13岁的Bates作为本科生进入该校就读。

Stanley亲切地将Bates称为其“数学早慧少年研究”（SMPY）的“起点学生”，而SMPY将改变天才儿童被辨认出来并得到美国教育系统支持的方式。作为对天才儿童开展的持续时间最长的现有纵向调查，SMPY在45年的时间里追踪了约5000人的职业和成就，其中很多人成为优秀的科学家。同时，该研究日益增加的数据集产生了400余篇文章以及若干本书，并且为如何发现并开发在科学、技术、工程和数学（STEM）以及其他领域的天才提供了关键见解。

研究起步

心理学领域最著名的纵向调查之一——Lewis Terman的“天才遗传研究”激起了Stanley对开发科学天才的兴趣。从1921年开始，Terman基于高智商（IQ）得分选择了一批青少年受试者，然后追踪并为他们的事业提供鼓励。不过，令Terman懊恼的是，他的队列仅产生了为数不多的德高望重的科学家。当时因129的IQ得分过低而未过关的，包括晶体管的共同发明者、诺贝尔奖获得者William Shockley。另一位诺奖得主、物理学家Luis Alvarez也同样被拒。

Stanley怀疑，如果Terman拥有一种专门测试定量推理能力的可靠方法，就不会错过Shockley和Alvarez。为此，他决定尝试学术能力测验（现在被简化成SAT）。尽管该测试针对的是年龄较大的学生，但Stanley假定它将会非常适合衡量优秀的较低年级学生的分析推理能力。

1972年3月，Stanley召集了450名来自巴尔的摩地区、年龄在12～14岁的聪慧儿童，并且让他们参加了SAT中数学部分的测验。这是首次标准化、正规的“天才挖掘”。

“第一个大的惊喜在于有多少青少年能解决课程作业中未遇到过的数学问题。”当时在约翰斯霍普金斯大学攻读博士学位的发展心理学家Daniel Keating介绍说，“第二个惊喜在于有多少孩子的得分能超过很多精英大学的录取门槛。”

Stanley并未想到SMPY会成为一项持续几十年的纵向研究。不过，在5年后的第一次跟踪调查中，Stanley的“门徒”、目前是田纳西州范德堡大学教育和人类发展系系主任的Camilla Benbow提议将此项研究扩展至追踪受试者的一生、增加队列，并且将对兴趣、偏好以及职业和其他人生成就的评估包括进来。该研究最初的4个队列包括SAT得分排在前0.01%～3%的青少年人群。1992年，SMPY团队添加了由一流的数学和科学专业研究生构成的第5个队列，以测试天才挖掘模式在辨别科学潜能方面的普遍适用性。

空间技能

随着数据涌入，一个事实很快显现出来：将“一刀切”的方法同时用于天才教育和普通教育是不恰当的。

“SMPY首次为教育领域从对基本智力的关注转向对特定认知能力、兴趣和其他因素的评估提供了大样本基础。”华盛顿美国心理学会天才教育政策中心负责人Rena Subotnik表示。

1976年，Stanley开始测试其第二队列（一个由563名SAT得分排在前0.5%的13岁儿童构成的样本）的空间技能，即理解并记住物体之间空间关系的能力。对空间技能的测试可能包括将从不同视角看到的物体进行配对、判断一个物体通过某种方式被切开时将产生何种横截面，或者估测不同形状的倾斜瓶子的水平面。Stanley想知道，和仅依靠定量以及文字推理的衡量相比，空间能力能否更好地预测教育和职业结果。

在受试者到了18岁、23岁、33岁和48岁时进行的跟踪调查支持了他的预感。一项2013年的分析发现，人们产生的专利和经过同行评议的出版物数量同其在SAT和空间能力测试中的早期得分之间存在关联。SAT测试合起来造成了约11%的偏差，而空间能力额外造成了7.6%的偏差。

这些同其他最新研究相吻合的结果表明，空间能力在创造力和技术创新中发挥了重要作用。“我认为，它可能是人类潜能中已知但尚未被开发的最大源泉。”Benbow的丈夫、心理学家David Lubinski表示，在数学或文字能力方面仅仅勉强引人瞩目但在空间能力方面表现突出的学生，通常会成为卓越的工程师、建筑师和外科医生。“不过，在我知道的招生主管中，还没有人看重空间能力。而且，它通常在学校进行的学生评估中被忽视。”

跳级之争

SMPY数据支持这样一种观点，即通过让学习能力强的人跳级加快他们的进步。对跳过一级的儿童和同样聪明但未跳级的对照组进行的比较显示，前者获得博士学位或专利的可能性比后者高出60%，同时在STEM领域获得博士学位的可能性是后者的两倍多。跳级在SMPY万里挑一的精英人群中非常普遍。这些人的知识多样性和突飞猛进的学习进步，使其成为最富有挑战性的教育对象。不过，Lubinski表示，推动这些学生进步几乎没有成本，并且在某些情形下可能会为学校省下经费。“这些孩子通常并不需要任何有创新性或者新奇的东西。”他说，“他们只需要尽早获取年龄较大的孩子已经接触到的内容。”

很多教育家和父母持续认为，跳级对儿童是不利的，理由是这会在社交方面伤害他们，让他们过早结束孩童时代，或者产生知识缺口。不过，教育研究人员普遍赞同跳级能让大多数天才儿童受益，无论是在社交、情绪方面，还是在学术以及专业方面。

跳级并非唯一的选择。SMPY研究人员表示，即便是轻微的干预，比如让天才儿童接触诸如大学水平的先修课程等有挑战性的材料，也会产生显而易见的影响。在能力突出的学生中，那些在进入大学前获得更多STEM方面教育机会的人和同样聪明但没有这些机会的同龄人相比，前者通常会发表更多学术性文章，获得更多专利，并且追求更高层次的职业。

尽管SMPY提供了很多关键见解，但研究人员对于天才和成就的了解仍不完整。“我们并不知道，即便是在天才儿童中，为何也会有人成就突出而其他人表现一般。”在俄亥俄州凯斯西储大学研究认知能力的心理学家Douglas Detterman表示，“智力并不能解释人们之间的所有差异。动机、个性因素、努力程度和其他方面也很重要。”（生物谷Bioon.com）



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