科内尔和比约克的画作实验把交替学习加入到了学习的基本原则这一总图之中，成为强化几乎一切不同题材学习效果的一项总则。我若是把这次研究称之为里程碑，似乎有些为时过早，毕竟这需要由一名比我有名望得多的历史学家来说才好，但是，它的确引发了后来一系列针对交替学习的研究，横跨各行各业，弹钢琴、观鸟、打棒球、学几何，等等，这些研究者们既包括专家学者，也包括业余爱好者。
到底是什么导致了如此大的效果差异？为什么会有这样的差异？是不是正因练习时不同题材混合到了一起，反而能使人更清楚地辨别其差异呢？
在科内尔和比约克的画作实验中，他俩决定问问参与者的看法。实验终结之时，他们给了参与者一份问卷，让他们来评价哪种学习方法对自己更有帮助，是集中式学习，还是交叉式学习？结果，将近80%的学生认为，集中式学习与交叉式学习效果一样好，甚至前者更好。他们似乎完全不觉得交叉式学习对自己更有帮助，哪怕这时已经是终结测试之后，哪怕他们已经看到正是交叉式学习让他们的成绩遥遥领先。
“这才是最让人瞠目结舌的地方，”肯特州立大学（Kent State University）心理学家约翰·邓洛斯基（John Dunlosky）说，“哪怕你拿出他们的确已经表现得更出色的事实来，人们也一样不肯相信。”他曾经以观鸟学习验证了交替学习的确能提高人们辨别不同鸟类的能力。
这么学就对了
学习时把不同的物件、技巧、概念等穿插到一起来练习，经过一段时间的积累之后，不但能使我们更清楚地了解每一项之间的不同之处，还能使我们更彻底地掌握好每一项内容。但最为困难的地方却在于我们不肯放弃对简单重复的固有信奉。
来自数学成绩的强效印证
尽管美国在技术创新与发现方面处于领先地位，但数学教育的水平却长期滞后。在世界排名中，以八年级的数学考试成绩为衡量标准，美国一般只处于第9或者第10位，远远落后于韩国或者芬兰等国家。美国的教育专家以及教育官员一直都在辩论应该如何迎头赶上，而在20世纪80年代末的一次全国性的数学教育会议上，争议变得尤其激烈。
那次会议是由美国数学教师的主要组织——全美数学教师协会（National Council of Teachers of Mathematics）所召集的优秀教师会议，旨在回顾并重塑该领域的教学方针。这是一项极其艰巨的任务，耗尽了无数人的心血。争议的焦点在于，课堂教学该怎么做才能达到更好的效果，是应该更注重具体问题的解决方式，如因式分解和斜率计算，还是应该更注重抽象思维的能力培养，包括培养数字概念和数理逻辑，比如，不需要找出最小公分母就能知道2/3＋3/5肯定大于1。前者注重自下而上，后者则注重自上而下。
这本来只是教育上的分歧，但是辩论很快演变成了政治论战。认同自上而下的阵营被划为“革新派”，他们希望孩子能独立思考，而不是死记硬背各种习题的解题过程。这群人里包括了许多有教育博士头衔的年轻教师和大学教授。而认同自下而上的阵营则被划为“保守派”，他们看到的是传统教育方式的价值，主张以反复练习来打好基础。这一阵营的核心人物大多是老教师以及数学和工程方面的老教授。
数学论战的结果众所周知，就是导致了更多教师的彷徨迷惑。因为数学教育在当时几乎没有像样的研究，所以最终没有哪一方能有足够的弹药赢得胜利。那时，由学术界和非学术界专家参与的所谓研究与实验往往变形为课堂上或学校里推行的某些针对数学、历史、写作等课程的新式教学法，随即便宣布“改进”了教学效果。可实际上对效果的衡量手段，即考试，往往连教师自己都很陌生，更何况几乎没有哪项实验中包含对教师在落实“新法”时投入了多少精力进行跟踪的具体措施。
无论是那时还是现在，教师们早就见识了太多各种新法从推行到销声匿迹的实例，因此很多人已经对此抱有怀疑态度，更何况当年的数学论战曾经上升到了哲学高度，如今亦然。好在数学领域里最终能有发言权的不是理论，而是结果。“令新入行的教师备感困惑的事情之一是，弄不明白在每一两个星期一次的单元考试中表现不错的学生，为何往往会在综合大考的相同题型上栽跟头，”道格·罗勒（Doug Rohrer）对我说，“这些孩子往往归咎于考题太刁钻，甚至明目张胆地怪罪我故意刁难人。”
罗勒在20世纪80年代末时曾是加利福尼亚州帕洛阿尔托市一所高中的数学老师。他解释说，让那些题目显得刁钻的原因在于，“学生解题时需要首先选择一个解题方案，也就是说，不仅知道某种方案的计算方式，而且知道在什么情况下该用什么方案。可在考试时，学生一下子面对多种不同题型，该怎么选择合适的方案就比单元考试的时候难多了”。面对这种具体的教学困扰，数学论战就显得太不切题了。
罗勒曾经打算自己编纂一套不同的教科书，不走常规的单元式学习路子，比如用两个星期来学习比例，再用两个星期来学习图表，而是把一些学过的概念混杂到每天的作业中，迫使学生不能只管闭着眼睛用同一个解题方案，而必须学会恰当地选择相应的解题方案。解题时，你首先要辨明这是一道什么类型的题目。一天，罗勒躺在单身公寓的蒲团上对着天花板发呆，脑子里忽然想到这么个主意：好吧，也许我应该写一本混合解题的教材。不过他很快就发现，这样的教材已经有人写出来了。
学习的奥秘
约翰·萨克森（John H.Saxon）曾是一名空军军官，退役后到俄克拉何马市当了一名数学老师。20世纪70年代，他在罗斯州立学院（Rose State College）任数学老师，对当时学院使用的数学课本感到越来越难以忍受。那些书的编纂方式使得学生在基础知识上概念模糊，而且转眼就能忘掉刚学过的东西。有一天，萨克森终于决定自己来编写一些练习题，以不同于标准课程的方法帮助学生一点一滴地建立起代数的基础概念。他的学生进步迅速，而他不久便把一整套教程都编纂了出来。
到了20世纪80及90年代期间，萨克森独立编纂以及与人合编的数学课本已经多达12部，涵盖了从小学学前班一直到高中的课程，甚至还有两本大学教程。他编纂教材时的改良核心就是不断地进行“交叉式复习”。他设计的每篇作业题都包含了一点新知识，比如解方程组，同时也涵盖了一些以前学过的内容，比如解x方程。萨克森认为，如果一个新的解题方式能混合在其他学过的、熟悉的解法中让学生一起练习，并在此过程中让他们慢慢建立起对抽象概念的了解，那么学生对这种新的解题方式的掌握便会更牢固。
他的教材吸引了不少追随者，主要是私立学校以及在家自学的学生，也包括一些公立学校。他也很快成为数学论战中的一枚避雷针，吸引了无数火力，因为萨克森是一个信奉自下而上的人，他认为那些革新派都是些危险人物，而别人也同样回敬了他。
罗勒对数学论战没有太明确的主张，对萨克森也一样不置可否。他记得自己的确曾拿起他的教材看了部分章节。没错，内容的确与众不同。以罗勒的眼光来看，那些课程少了一种逻辑秩序。不过，练习题里不同单元所讲授的不同题型全都混杂在一起，倒也恰好符合他想用来帮助自己学生的思路。
但他还是把这些都放下了，罗勒已经打算离开数学教育界，去研究生院进修实验心理学了。到了2002年，也就是他完成学业拿到学位之后的第8年，他又开始考虑关于教学的事。一方面，他这时已经读到了1992年施密特与比约克关于运动学习与语言学习的研究报告，另一方面，他又想到了当年做高中老师时面对的核心问题。他的学生们不需要记住更多的东西，他们的弱点在于不善于鉴别不同类型的问题，也不善于选择恰当的解题方案。那时他还没有听说过“交替学习”这一专业术语，但是把不同题型混合到一起听上去像是能解决这一弱点的正确方向。
这本书写到这里，我们一直很成功地躲避着跟数学真正有关的话题，不过现在，我想到了该破封的时候了。在过去的10年间，罗勒及其他研究学者以多种不同的实验表明，交替学习能提高我们对任何不同类型的数学概念的理解能力，无论学生的年龄大小。那我们就来仔细看看罗勒做过的一次实验，以了解交替学习究竟是怎么起作用的。你不用担心难度，这是一道小学四年级的几何题。
学习的奥秘
我们来稍微回顾一下当时的背景吧，这肯定不会有任何坏处。罗勒和凯利·泰勒（Kelli Taylor）两位学者当时都就职于南佛罗里达大学，在2007年的一次实验中，他们召集了24名四年级的小学生，首先对每名学生都做了一次辅导，教他们怎么根据棱柱体上下底面的边数来计算棱柱体有多少个面、多少个棱、多少个顶点和转角。这个培训非常简单明了，哪怕是患有“数学过敏症”的人都能一目了然。请看图8—2，b表示的是棱柱底面的边数。
图8—2 棱柱计算题
辅导的时候，一半的孩子用的是集中学习法，他们先练习了8个“面”的习题，然后是8个“棱”的习题，然后是8个“顶点”的习题，然后是8个“转角”的习题。每种题目都是一口气连续练习8次，中间有30秒钟的休息，时间都安排在同一天。另一半的孩子每种题目也都练习了相同的次数，但是每次一口气连续练习的8个习题不但交叉混合，而且随机无序，比如，先是“面顶棱角棱顶面角”，接下来是“顶角角棱面棱顶面”。这两组孩子接受辅导的时间量一模一样，练习时用的题目也一模一样，唯一的不同是学习时的次序：一组孩子是集中重复，一组孩子是随机混合。
第二天，所有孩子都接受了一次考试测验，考试内容是这四种题目各一道。结果毋庸置疑，交替学习那一组的孩子成绩更好，而且比另一组高出老大一截：77%与38%的差距。
交替学习之所以在提高数学理解能力上格外见效，有一个相当明显的原因，那就是考试本就是混杂在一起的各种题型。既然考试是“拼盘杂拌”型的，那么平常的作业练习若也能是这种形式的话，自然有助于考试时的发挥。不过，这背后还有更深层的道理。在学习的过程中，不同题型掺杂到一起自然会迫使我们去辨识每一道题各属于哪一种类型，并需要逐一选择合适的解题方案去解答。我们不但要学会分辨不同的锁头，还要学会用不同的钥匙去开不同的锁。
学习的科学
“要解答数学题，任何时候都需要首先把题型与解题方案或者概念相匹配，可这恰是难点所在，”罗勒和泰勒在总结中写道，“比如说，臭名昭著的应用题，之所以人人都觉得很难，原因之一就在于应用题很少会指明该用什么步骤、什么概念。”
“举例说：‘如果一只虫子朝东爬了20厘米，接着又朝北爬了38厘米，那么请问，这时距离它的出发点有多远？’这道应用题，需要学生自己推导出运用勾股定理来解答。可如果是在学生刚用勾股定理做了一连串练习之后，你立即拿出这道题来让他们解答，那便明明白白地告诉他们是要用勾股定理来解题，那学生也就根本不需要任何自己的推导了。换句话说，一连串的集中式练习会在很大程度上削弱应用题的教学指导价值。”
罗勒这么解释说：“如果作业纸上端标明是‘二次方程式’，那么你做作业时想都不想就会通篇使用该公式的解法，根本不会考虑那种解法是否合适。动笔之前，你就已经知道了这一点。”
目前的证据表明，交替学习看来不仅适用于数学，也适用于几乎任何课题或是技巧的学习。比如说历史，可将相关阶段中的不同概念揉合到一起来学，再比如篮球，可在罚球线的前后左右练习投篮，而不是一直站在罚球线上定点投篮，还有羽毛球、生物、钢琴、化学、滑板……对了，还有那个遮住眼睛的沙包投掷！任何为时一整个学期的课程、其间的任何一堂课，都是运用交替学习方法的好机会。反正你需要在学习过程中时不时地回头复习一下，反正你需要学会在考试时区分出数不清的术语、名称、事件、概念、公式等，反正你要在独奏会上完成无数完美的运弓动作，既然如此，何不在平时每次坐下来练习的时候都一点一滴地练练这些你必备的不同本领，而不是等到期末考试时才来做一次总复习呢？
前面我们已经提到过，许多音乐家已经知道在练习时把时间分作好几段，已经做到了某种程度的交替训练，比如说，用30分钟来练习爬音阶、30分钟来琢磨新的乐谱、30分钟来练习熟悉的作品。这么做已经非常好了，不过，如果能把时间分得再细一些，比如15分钟一换或10分钟一换，那效果还能更好。请记住，交替学习不仅能用来复习各种题型、动作、概念，更能帮助你分辨它们之间的细微差别。
比如说我自己吧。至今我还会在有空的时候去学学西班牙语以及西班牙式吉他，每次需要学一串新单词时，我都会把新词混杂到至少相同数量的学过的单词中一起学习。学吉他的时候我就弄得更复杂了，也许是因为学吉他比记单词、读课文的花样更多。比如，先来一段爬音阶，弹奏个两三遍，接着再弹一首我已经会了的曲子，然后我会复习一下刚学会不久的、仍然老是出错的吉他新曲，例如格拉纳多斯的西班牙舞曲第五号，也是两遍，慢慢地弹。在这之后，我又回到了音阶练习，不过会换一个调式，之后再练习几小节我正在学习的全新内容。好，这堂课已经差不多了，我稍稍休息一下，弹上几小节我刚开始学吉他时就会了的曲子——《通往天堂的阶梯》，之后我就该沉浸到西班牙古典吉他的音乐声中去了。
这么学就对了
交替学习非常因人而异、因内容而异，用在某些科目或者技巧上的效果尤其突出。不过最关键的地方在于，你在设计自己的交替学习方案时，一定要把新的科目或技巧跟学过、练过，但已经有一段时间没有复习了的内容混合到一起，比如吉米·佩奇（Jinmy Page）的吉他独奏曲，或是乔治·布拉克（Georges Braque）的绘画。
以我的角度来看，上述科学研究让我们了解到，交替学习的功效就是让大脑准备好随时面对意想不到的事情。在真正的登山爱好者中流传着这么一句话：如果一路上没什么麻烦，那就算不得探险。他们所说的麻烦指的都是很糟糕的情况，比如绳子忽然断了、干粮袋飞落山崖、大狗熊爬进了帐篷，等等。而交替学习让我们做好准备去面对的那些可能的麻烦，可比这要轻缓多了。每次考试、每次比赛、每次竞争、每次表演之中，总会有些小问题，比如计算器放错了地方、忽然间头疼起来、太阳晃了眼睛、撞上了意想不到的论述题，等等。而交替学习最起码的作用，便是能让我们在日常练习中不但能复习到学过的东西，还会遇到一点意想不到的内容。
学习的科学
“我们所做的一切都在告诉我们，大脑对发现不协调的地方天生敏感，”多伦多大学脑神经科学家迈克尔·因兹利希特（Michael Znzlicht）说道，“一旦看到什么东西超出了正常秩序或范畴，大脑便会当即警醒起来，敦促潜意识更深入地处理刚接收到的这一信息：‘这东西怎么可能在这里呢？’”
混合式的练习不仅有助于我们从整体上培养随机应变以及随机应“辨”的能力，还能让我们在忽然撞上一个生活抛来的弧线球时，更加胸有成竹。
(1)如547、544、541、538……——译者注
第四部分
潜入意识的深海
学霸的终极武器
小测试
9．小方明天要陪领导参加一个画展，却没有任何美术基础，她希望以最快的速度熟悉各个画派的风格，以下哪种做法最快速有效？（单选）
A 一头扎进图书馆，多读几本艺术史方面的图书
B 上网搜索各画派的多张代表作，混杂在一起制成选择题形式的幻灯片，选完立刻给出答案，快速做几遍就熟悉了
C 找来学美术的朋友，耐心地给她讲解如何鉴赏画作
D 上网尽可能多地搜索各画派的代表作，按不同画派分好类，寻找差异练眼力
10．小麦明天考化学，小莉明天要演讲，但两个人都还没有准备好，以下哪种睡眠方式对她们来说更科学？（单选）
A 小麦和小莉今晚都早点睡，明早5点起床复习
B 小麦和小莉今晚都复习到半夜12点，明早睡到8点自然醒
C 小麦今晚复习到半夜12点，明早5点起床接着复习；小莉10点睡觉，明早8点起来复习
D 小麦今晚10点睡，明早5点起来复习；小莉今晚复习到半夜12点，明早8点起床，从容应战
E 小麦今晚复习到半夜12点，明早8点起来直接去考试；小莉今晚10点睡，明早5点起来复习
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09
不加思考地习得：把握感知的力量
什么叫好眼力？
你可能认识某个有好眼力的人，看时尚、看摄影、看古玩很有眼力，乃至看棒球也很有眼力。这份好眼力不但真实存在，而且是一种特别的能力。但是，好眼力究竟是什么？在看时尚、古玩这些东西时，眼睛做了些什么，就能鉴别出好坏来呢？它到底看到了什么东西呢？
我们以打棒球为例吧。有“好眼力”的球手往往对自身的“好球区”有第六感，能预先知道飞来的球是会进入到自己的好球区里，还是会超出好球区的范围，能预先做出判断放过那种略微偏高或者偏低的球，而只朝着能飞进好球区的球挥棒。球手、教练和科学家都已经把这一能力分解剖析到了几乎无穷尽的地步，因此我们可以借此得出一些关键的要素。
学习的奥秘
从击球的基本知识开始吧。一个重量级球手扔出的快球，从18米远的地方以每小时约145千米的速度呈抛物线向你飞来，飞达本垒需要大约0.4秒，或者说是400毫秒。大脑必须在此时段的2/3时间里，也就是250毫秒之内，判断出该不该挥棒。换句话说，大脑必须利用这么点时间读懂投出的球：它往哪儿跑、跑多快、中途会下坠还是抬高亦或是走弧旋线？大多数投球手都有多种投法，都可能跨越不同层面。研究显示，普通击球手往往在球飞到距自己3米远时才能做出挥不挥棒的决定，可是，真等球飞到这个位置才做决定的话，除了保持原本动作之外，要做任何大幅度的调整都已经来不及了。一个有好眼力的击球手必须能在一瞬间精确地看准球的走势。
这种转瞬间的判断靠的是什么？毫无疑问，速度是其中一个参数。经过训练的大脑能根据这一参数，在球飞出之后那最初250毫秒的时间内，借助那飞移图像的细微变化做出大致推断。而我们进化了的立体视觉能够以令人难以置信的速度计算出各种飞行轨迹，其中有一条无疑驱动了我们的身体去做出相应回应。
可是，眼睛究竟是怎么读取到那球的旋转，知道它将因此而改变飞行轨迹的呢？对此，那些有好眼力的击球手没人能讲得清楚。有人说看见一个红点，则预示那将是一个变道球；若是看到一个灰色的模糊残影，则预示那将是一个平快球。按他们的说法，眼睛只需盯着视野中对方抛球出手的那小小的一个视点，便足以判断出这球可能的飞行轨迹。可是，球出手的那一瞬间也是有变数的。“他们可能捕捉到了球出手那一瞬间的图像，并读懂了投球手的肢体语言，”美国布朗大学认知科学家史蒂文·斯洛曼（Steven Sloman）对我说，“但我们并不能完全明白那是怎么一回事。”
击球教练固然可以和击球手一起琢磨怎么把握挥棒的力度和角度，但是没有谁能告诉击球手怎么能更好地看懂那来球。这也就是为何美国职业棒球大联盟的一位重量级棒球手的工资能够是“重量级”的原因，也就是为何我们认为一个棒球手的好眼力更在于他的天赋有多高，而不在于他的专业水平有多深的原因。我们对自己解释说，这跟条件反射有关，是肌肉纤维的快速抽动和脑神经元突触所决定的，都是“天生的”。我们把这种天生的本事和学业上的专业水平清清楚楚地划分成了两大类。专业水平靠的是学习，靠的是知识的积累、思索与琢磨、创造与发明，是一步步培养出来的，而不是天生就有的。我们这个社会的文化也把有天赋的运动员与有成就的学者分作了两大类。但是，这样的划分却有一个致命的缺陷：它让我们完全看不到学习的另一个侧面，一个连科学家都还没完全弄懂的侧面。
好眼力是天生的吗
为了能让我们更清晰地看到这一侧面并真正了解其重要性，且让我们把棒球明星与另一类同样罕见的高手相互比较一下，他们的盛名在于其高超的才智，而非打平快球：国际象棋棋手。在一个好日子里，一位世界级象棋大师可以战胜世界上最先进的超级电脑，这可不是一件小事。电脑每一秒钟都足以想出两亿个下一步可能的走法，而且还能同时排布出同样多数量的、由最优秀的科学家和象棋大师们预先设计好的对策。与此相对的是一个人的大脑，哪怕他是世界级大师。针对每一个回合，他能考虑到的无非是4种不同的对策，以及每一种对策接下来的一系列攻防手段。这里的4种对策不是以秒来计算的，而是针对每一个回合的考量。根据每一个回合允许棋手用于思考的时间，电脑能搜索出的应对手法可能要比它的人类对手多出10亿个来。可结果仍然是人类大师获胜的概率高。这到底是怎么一回事呢？
没有准确的答案。荷兰心理学家阿德里安·德赫罗特（Adriaan de Groot）本人也是一名国际象棋大师，他在20世纪60年代的一系列对比研究中发现，以每一回合所考虑的不同对策的数量来看，大师和初学者没有什么差别；如果以针对每一对策所思考的深度，也就是从一系列攻防手段的盘算上来看，也没有什么差别；如果从每个人怎么看待每个棋子的角度来看，比如说，车在某些位置上主要被看作是攻击棋子，而在另一些位置上则被看作是防御棋子，也还是没有什么差别。如果一定要说有什么差别的话，那么大师级的人比初学者考虑的对策数还要更少一些。不过，有一点是初学者做不到的：5秒钟之内，大师就能把整盘棋上所有棋子的位置全部记住。就看那么一眼，大师就能准确复盘一整盘棋，就好像大脑中已经有了那盘棋的一张照片似的。
还有两位研究学者，卡内基梅隆大学的威廉·蔡斯（William G. Chase）以及赫伯特·西蒙（Herbert A. Simon）在针对上述研究的跟踪调查中发现，这一复盘本领跟大师本人的记忆力没有关系，他们对数字等的短时记忆并不比其他任何人更好。但是，大师能赋予组块(1)以更丰富的意义，而初学者却做不到这一点。“越高超的棋手，其复盘本领也越加卓绝，因为他们能把看到的棋子汇编成几个更大的组块，每一个组块都包含了他们熟悉的棋局排布。”蔡斯和西蒙总结道。
世界级的象棋大师跟优秀的棒球手一样有一副好眼力，可也一样不太能解释清楚自己是怎么做到的。假如他们真能解释得明白，那马上就会有人将其编到电脑里去，然后机器便将称霸世界棋坛。但有一点很清楚，无论是棒球高手还是象棋大师，都绝对不只是简单地用眼睛看一看，也绝对不只是做些大致的分析。他们的眼睛以及大脑里的视觉系统会在“看”的那一瞬间，从一整幅宽广而复杂的视觉织锦中，以极快的速度抽取出最有意义的一组信息。我把这一能力等同于红外线成像：你看见了红点（重要信息），而且是动态的红点，除此之外，所见皆是一片黑暗。
所有行业的专家，包括艺术、科学、信息技术、机械、棒球、象棋等各种领域随你例举，他们都在一定程度上培养出了自己的“脑红外线镜头”。就像那些棒球高手以及象棋大师，他们须在整个职业生涯中不断犯错、不断积累各种经验，才能培养出这样的直觉来。而我们这样的普通人却不可能有多少精力投入到普通化学课程或者音乐课之中去。我们也能拥有一副好眼力，不过需要通过一种速成的、廉价的土办法来获得。
没有意义的涂鸦
我小的时候，每个人的笔记本和课本上，凡是你能找到的横格纸的空白处，都画满了东西：信手涂鸦的字母、夸张的漫画、个人签名、乐队标志、迷宫图、立体方块……每个人都喜欢东写西画，有时甚至一整堂课都在画。最常见的涂鸦往往是这样的一串圆圈，如图9—1所示。
图9—1 最常见的课本涂鸦
这种圈圈串跟雪花有点类似：每一个看上去都差不多，可是你认真琢磨却会发现每一个都不一样。不过很少有人琢磨这东西，一个随手画出的圈圈串比没意义的音节还没趣，至少后者还是由有意义的字母组成的。因此，几乎没人正眼看过这东西。不过，一位20世纪40年代的年轻学者却恰恰相中了它的这一特点。在某个随意的或是深思的一瞬间，她忽然想到可以用这种简单的圈圈串作为工具，去验证一个一点也不简单的想法。
在心理学界，有人把20世纪中叶称为“刺激反应”（stimulus-response）时代，或者简称为S—R时代。埃莉诺·吉布森（Eleanor Gibson）就在这样的年代里成长为一名研究学者。所有这一时代的心理学家都深受行为主义的影响，他们认为学习实际上是某种“刺激与反应”，也就是伊万·巴甫洛夫（Zvan Pavlov）最著名实验中的“饭前铃声”和“流口水”之间的关系。这些学者的理论根植于动物实验，包括所谓的操作性条件反射，即用某种奖品（一块奶酪）奖励好的行为（走出迷宫），并用轻微的电击来惩罚所犯下的错误。
这种以条件反射为核心的学习概念认为，通过五官涌进大脑的视觉、听觉、嗅觉等信息本身并没有多少意义，必须由大脑根据相关联结赋予其一定的意义。举例来说，我们大多数人年幼时都学过这么一件事：看着他人的眼睛你会被他人接纳，而尖叫则反之；也都学到过：家里的狗狗这么叫表示开心，那么叫表示有危险。在条件反射的世界里，学习就是把这些关联给联结起来——把感受与行为联结起来，把原因与结果联结起来。
不过，吉布森却并不属于这个“条件反射同盟会”的一员。1931年，她从史密斯学院（Smith College）毕业之后来到耶鲁大学继续深造，希望能在负有盛名的灵长类动物学家罗伯特·耶基斯（Robert Yerkes）手下读研究生。可是耶基斯不要她。“他不希望自己的实验室里出现女性，并很明确地告诉我，他那里用不着我。”吉布森多年之后说道。最终，她在克拉克·赫尔（Clark Hull）的手下找到了自己的位置。赫尔是一位很有影响力的行为主义者，以他的大鼠迷宫实验享誉学术界。吉布森在他的指导下充分掌握了各种实验方法，并最终认为没有必要再继续研究条件反射了。赫尔和他同时代的人的确做过一些具有里程碑意义的实验，但是条件反射体系本身限制了作为一名研究学者所能提出的问题。如果你仅仅研究刺激与反应，那么你能看到的也仅限于此。
吉布森相信，这一领域中的人们彻底忽略了某种根本性的要素：辨别。大脑是怎么学会分辨视觉、听觉、触觉中极其细小的差异的呢？举个例子来说，若要把不同的名字与不同的人联结起来，小孩子首先需要学会分辨不同名字的不同发音，比如说，罗恩与多恩、福拉非与斯克拉非。这是我们认识这个世界需要迈出的最初几个关键步伐之一。从我们这些后人的眼光来看，吉布森的这些想法都是再明白不过的事，但当时却没有人理会她，直到几十年之后……
1948年，吉布森的先生——史密斯学院一位出色的心理学家得到了一份康奈尔大学的职务，夫妇俩于是迁往纽约州的伊萨卡市（Ithaca）。吉布森不久便得到一份研究幼儿如何学习的工作，通过这份工作，她验证了自己过去关于“辨别学习”（discrimination learning）的直觉是正确的。在康奈尔大学的初期研究工作中她发现，3～7岁的孩子能学会从变了形的字迹中分辨出标准字母，比如说，能分辨出图9—2中的是D和V：
图9—2 从变形字迹中辨别字母
这些孩子并不知道这些字母代表什么意义，也就是说，没有任何刺激与反应之间的联结，可他们仍然通过学习各种图案很快培养出了分辨细微差别的技巧。正是这项研究引出了后来的经典实验，就是由吉布森和她先生一起于1949年主导的圈圈串实验。
学习的奥秘
吉布森夫妇把这种圈圈串称为“没有意义的涂鸦”，研究的目的是看看人们能多快分辨出相似图形中的不同来。他们招募了32名成年人和小朋友来到实验室，每次只请一名参与者进入，并拿出一张画有如图9—3所示的图形卡片给他看。
图9—3 圈圈串卡片
这项实验有点像玩纸牌游戏的感觉。他们让参与者盯着这张卡片看过5秒钟之后，便将其插入一摞类似图形的圈圈串卡片中，一共是34张，然后告诉参与者：“这里面有些卡片跟你刚才看过的一模一样，现在请你把这些一样的卡片挑出来。”说罢，便一张一张地拿给参与者看，每一张停留3秒钟时间。实际上，这一摞卡片里只有4张一模一样的圈圈串，另外还有30张与之相似。如图9—4所示。
图9—4 其他一些不同的圈圈串卡片
吉布森夫妇验证的这种能力正是人们用来辨识字母或符号的能力，无论年龄大小，也无论是汉字、化学速记符号还是音乐符号。哪怕要读懂一段最简单的乐谱，你都必须首先知道A大调与降B大调有什么不同。如果你还未学会分辨至少数百个看上去差不多的汉字，那你肯定会觉得每个汉字都像是鬼画符。而当我们还是刚开始接受启蒙的小孩子时，显然都有本事十分在行地分辨出母语中那些不同的字母；等字母认熟之后，我们便开始能认读单词；等我们开始掌握“组块”之后，便学会了认读整个句子——正如象棋大师能凭“组块”重现一样，而此时却全不记得当初要学会辨认这些字母是多么的困难，更别说还要知道它们连在一起时该怎么发音、哪个字是什么意思、那一整句话表达的是什么了。
在吉布森夫妇的实验中，他们不给参与者任何反馈，既不说“做对啦”，也不说“再试一次”。他们纯粹只对眼睛是否能学会辨识感兴趣。结果他们发现，眼睛的确有这本事。参与实验的成年人平均需要来回过上3次便可得出完美的结果，即能够准确认出那4张一模一样的图卡，不出任何错误。年龄稍大的孩子，即9～11岁的孩子，需要5次才能接近于一点不出错；更小的孩子，即6～8岁的孩子，则需要7次。这些参与者的学习方式既不是那时心理学家们所认为的最能让人学到新东西的刺激与反应的联结，也不像17世纪英国哲学家约翰·洛克的著名论调所说的那般，大脑只是一个被动地积累感知的空罐子。相反，他们的大脑本就具备了进化完善的运作模式，能分门别类地辨识出符号与符号之间细微而重要的区别。
“让我们来假想一下，完全推翻洛克的看法是否有一定的可能性，”吉布森夫妇写道，“也许所有的知识都是通过一种比洛克所想象的更为简单的方式得来的——通过感知各种细微变化、细微差别、细微能量。”
学习的科学
大脑不仅能学会通过视觉、听觉、嗅觉、触觉来感知它接收到的信息有细微差别，更能通过感知那些细微差别来学会分辨其不同。
吉布森夫妇通过这次实验以及随后一系列以小鼠、猫、孩子、成人为对象的实验，向人们证实了这一结论。大脑能提取出那些看上去很相近的音符、字符、图形之间的不同，并用它们来诠释从未接触过的新资讯。一旦你确定了高音谱号上中央C的位置，你就能以它为参照来确定附近的其他音符；一旦你确定了高音区中A的位置，你就能借助它来确定周围其他音符，等等。这种辨别学习的能力还会自动生长，大脑先收集一个个参照物，将其打上标记，再以此为基准向四周扩展，从而能读取越来越大面积的整块信息。
1969年，埃莉诺·吉布森发表了她的著作《知觉学习与发展原理》（Principles of Perceptual Learning and Development），其中汇集了她所有的研究成果，并从此开辟了一个新的心理学分支：知觉学习。她写道：
知觉学习并不是任信息自动注入的被动过程，而是有意吸纳信息的主动过程，因为感官是在主动地探索、寻找它需要的知觉。我们不仅是在看，更是在读取；我们不仅是在听，更是在听取。知觉学习还是一种自主行为，不需要任何外部力量的介入，因为大脑能自行修正知觉中的误差。这种学习以提取真信息并排除仿真信息为目标导向，而感知周围形形色色的不同构成与特征，则是实现这一目标的基础。
这段引用中包含了很多信息，我们需要停顿一下，仔细阅读并抓住要点。
知觉学习是主动式学习。我们的眼睛或者鼻子等其他感官会主动搜寻正确的信息，这是大脑的自主行为，没有任何外力因素，也不需要借助任何外力。当然，我们本身须对感知对象予以关注，但是并不需要刻意“打开”或者“调转”感官功能，因为大脑能自我修正，也就是能自动调整感知频道。感知系统在运作过程中会自动搜寻最为关键的信息并将其打上标记，同时自动过滤掉其余信息。因此，棒球高手的眼睛看到的仅是与判断投掷轨迹有关的动态光斑，再无其他。也因此，蔡斯和西蒙在研究中发现象棋大师所考虑的可能的下一步走法反而比新手少，因为大师已经培养出了好眼力，一眼就能排除掉不必要的选择，从而更容易找出最有效的攻防手段。这两个例子还仅仅是视觉的例子，实际上，吉布森知觉学习的概念不仅适用于视觉，也同样适用于所有感官知觉，包括听觉、嗅觉、味觉以及触觉。
不过，直到最近十几年，科学家们才终于开始开拓吉布森的研究成果，将其用于我们这些普通人身上。
知觉学习模块：好眼力的速成法
马萨葡萄园岛（Martha’s Vineyard）上空的飞行条件变幻莫测，哪怕云朵很稀疏，也常会忽然出现一片薄雾笼罩，因此，经验不足的飞行员很容易在夜幕降临之后迷失方向。
据说那次事故就发生在1999年7月16日21：40之后。当时，小约翰·肯尼迪驾驶着他的“吹笛者萨拉托加号”飞机坠入了离岛11公里外的海域中，他自己、妻子及妻姐全部遇难。“我看不见地平线，也看不见任何灯光，”那天夜里飞过这里的另外一名飞行员说道，“我转向了小岛的左面，想看看能否看到什么，但没有任何光线、任何迹象能指明小岛在哪里。我当时还想，这小岛是否忽然遭遇了全岛停电。”针对小肯尼迪飞机失事的官方调查发现，小肯尼迪当时只有55小时的夜间飞行经验，而且他全然没有“仪表等级”。仪表等级是飞行术语，意思是他当时还处于学习阶段，尚未被准许在“零能见度”的条件下飞行，即，他还没有完全学会凭借飞机仪表的指引来驾驶飞机。
小型飞机上一般配有6个仪表盘。一个显示海拔高度，一个显示飞行速度，第3个是航向仪，类似指南针，第4个是升降速度表，显示上升或下降的速度。另外还有两个仪表盘，以微型图像代表飞机本身，一个显示倾斜度，另一个则显示飞机在空中的旋转度。现在的新型小飞机只有5个仪表盘，取消了倾斜表盘。
要学会认读其中任意一个表盘都并非难事，哪怕你从来没有看见过仪表盘也不要紧。但是，要想一眼看明白所有仪表指示并综合信息做出正确判断，却是一件很困难的事：你是正在下降还是在保持水平飞行？这对业余飞行员来说，即便是在晴朗的好天气下都很难判断，更何况是在零能见度的夜间！若还需要与飞行指挥塔保持电信交流、读航空图、查看油箱状况、准备着陆起落架以及其他必不可少的关键动作，那绝对是一个你避之唯恐不及的、必须一心多用的大冒险，除非你已经过了充分的训练。
这种一心多用的高难度操作也同样难倒了当时在布林莫尔学院（Bryn Mawr College）任职的认知科学家菲利普·凯尔曼（Philip Kellman）。这位认知科学家曾在20世纪80年代学过飞行，在受训、学习、考试的过程中，他曾在模拟器前练习认读仪表、跟教官一起在空中驾驶，那时他突然认识到，驾驶飞机最关键之处在于知觉和行动，在于反应能力。他发现，在空中，教官能看到的情形他却看不到。“比如说该着陆的时候，教官可能会对学员说：‘你太高了！’，”如今在加州大学洛杉矶分校任职的凯尔曼对我说道，“教官说的是飞机和预定着陆点之间的夹角，也就是由飞行轨迹和路面形成的角度。可是学生完全看不到这个角度。有很多类似这样需要靠知觉的情况，对行家来说一眼就能看明白的情形，对初学者来说却往往是两眼一抹黑。”
行家的那一眼意味着他不但能一下子把所有仪表信息全弄明白，而且还能同时盯着玻璃窗外的一切。要能磨炼出这样的本领，需要数百小时的飞行练习，而凯尔曼知道，那远不是地面上的模拟所显现的那么简单。表针有时候可能卡住一下，也可能来回摆动，让人看后不知所以：你现在到底是如一个表盘所示在水平飞行中呢，还是如另一个表盘所示在倾斜转向中呢？
我们来看看凯尔曼描述的一次体验，他当时在教官的指导下学习如何一眼看明白所有表盘：“在云层中飞行时，学员坐在左边的座位上，对着每一个都在显示不同信号的仪表挣扎，吃力地盯着一个接一个的表盘。他先是对着其中一个仪表盘认读了几秒钟，分辨出自己偏离了航线，然后赶紧做出纠正，弄得飞机一个颤动，接下来无疑又是一通起伏波动……坐在右边座位上的教练打了个哈欠，斜了一眼那几个仪表盘，知道他的学员已经脱离了指定高度60米，心想好在还没有把飞机开得底朝天。”
凯尔曼是一位研究视觉感知的行家，这一问题正属于他的研究领域，他开始思考是否能找出一种更快捷的办法，至少能让学员在飞到300米的高空中手忙脚乱应付一切之前，对那些仪表有点感觉。如果你能先练出对这些表盘的直觉判断，那么到了天上你就不至于那么紧张，因为你不但能明白表盘所表达的意思，还能专心做其他事情，比如跟指挥塔交流。
于是，凯尔曼设计出一种叫作“知觉学习模块”（perceptual learning module，简称PLM）的便捷训练法，用电脑程序来培训仪表读取能力，类似电子游戏，不过是有独特目的的电子游戏。学员面对电脑屏幕上显示的6个仪表盘，须快速判断其综合信息的准确意义，并点击屏幕下方的7个选择键之一：“直行平飞”“直行爬升”“下降转向”“平飞转向”“爬升转向”“直行下降”，还有那令人心烦意乱的“仪表信号矛盾”，就是某个表针卡盘了的情况。如图9—5所示。
