《科学》：科学需要有空间想象力的孩子

顾汉现

《科学》：科学需要有空间想象力的孩子


发布时间：2009-9-15 0:40:45


《科学》：科学需要有空间想象力的孩子






这是一道空间能力测试题。（图片提供：《教育心理学期刊》）

阿尔伯特·爱因斯坦被认为是现代物理学之父以及21世纪最重要的科学家之一，他以能够在自己的大脑中实施物理实验而著名。他曾说：“（我的）基本思考元素不是语言文字，而是某种标志，是或多或少的图像。”然而，在最新出版的美国《科学》杂志上，美国范德比特大学的心理学家大卫·鲁宾斯基指出，当今那些寻找科学天才的项目也许会让爱因斯坦过关，但却会淘汰掉许多拥有杰出空间想象能力的青少年。

今年8月底，鲁宾斯基在美国国家科学基金会理事会的一个创新讨论会上提出了自己的观点，他说，尽管在科学界，尤其是工程学、机器人学或天文学等领域中，空间能力非常重要，但在学校的课程设计和各种寻找青少年天才的项目中，这种能力却受到了忽视。他估计，这类寻找青少年天才的项目忽视了一半以上拥有杰出空间想象能力的孩子。“我们正在错过多少爱因斯坦和福特呀！”他感叹道。

大卫·洛曼是美国爱荷华大学的教育心理学家，他说，空间想象能力是“一种形成、保持、恢复和传输结构良好的视觉图像的能力”。空间想象能力的测试范围包括视觉化或形象化能力（比如想象当一张纸被折叠后会发生什么）、物体的旋转、机械推理概念等（如图所示）。然而，许多小学和高中的天才搜寻项目依赖的却是学术能力测验（SAT）结果，这种测试主要评估学生们的语言表达和数学能力，而不是空间想象能力。

1971年，约翰霍普金斯大学启动了一项名为“数学早熟青年研究”的项目，如今，鲁宾斯基和他在范德比特大学的同事、教育心理学家卡米拉·本博合作，对该项目的数据进行了分析，他们发现，即使在那些年纪小于13岁、数学的SAT分数在700分以上的孩子当中，他们的空间想象能力也有较大的差异。相关研究论文将发表在11月出版的《教育心理学期刊》上，他们说，即使是这些千里挑一的孩子，他们的空间想象能力也只是平均水平。一般情况下，空间能力与数学和语言能力有关，但许多有天赋的空间能力的学生却不在数学或语言能力排名的前茅。

一项名为“天才”的项目在1960年开始实施，该项目对美国40万名高中生进行调查。利用该项目的数据，鲁宾斯基和本博发现，在空间想象能力位居前1%的学生中，70%的学生的数学或语言能力未能位居前1%，这意味着他们将被目前绝大多数的天才搜寻项目所淘汰。然而，为期11年的“天才”跟踪项目却显示，空间能力与科学成就有关。比如，在拥有科学或工程学博士学位的人中，45%的人的空间能力测试排名在前4%，而在获得科学学士学位的人中，这个数字只有25%。只有不足1%的博士学位获得者的空间能力在顶尖水平之下。

《科学》的文章指出，即使对这一研究领域中的人来说，这些数据也让人耳目一新。费城坦普尔大学的心理学家诺拉·纽库是空间智力和学习中心的首席科学家，她说：“这些数据真的让我吃惊。”她也认为，拥有杰出空间想象能力的人在学校里并没有得到足够的重视。

洛曼是爱荷华大学伯林-布兰克天才教育和特长发展中心的研究负责人，该中心正致力于发展和确认一种新的空间想象能力测试方法，并计划将这种方法应用于自己的天才搜寻项目。该中心负责人说，一项在全国范围内进行的标准化测试会将其结果与数学和语言测试的分数进行对比，这将提供一个全新的视角，帮助我们理解为什么部分学生比其他学生更具备科学创造力。

基本上每个人都同意这样的观点：在空间测试中，男生的表现肯定优于女生。西北大学的统计学家拉里·霍奇斯估计，在空间测试分数位居前5%的学生中，男生和女生的比例应该是2.3∶1。在机械推理测试中，这种比例应该是11∶1。但霍奇斯指出，空间能力具有高度可延展性，“与智商、语言表达能力或数学能力相比，你有更大的可能性提高这种能力”。

纽库指出，如果人们将一位男生在空间测试中的好成绩更多地归功于他的性别，那么这是值得担心的问题。她认为，早就应该给予空间想象能力更多的关注——“它已经是一项单独技能了”。（王丹红）