Nature新研究大腦就像肌肉，有效思維干預(yù)可更新神經(jīng)元

學(xué)霸和學(xué)渣有什么不同？高智商可以培養(yǎng)嗎？

斯坦福大學(xué)教授Carol Dweck在作品《看見成長(zhǎng)的自己》中將人的思維分為兩種，一種是固定性思維，認(rèn)為智力和能力是一成不變的；一種是成長(zhǎng)性思維，認(rèn)為努力可以使自己變得更聰明。

最近，得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的一份研究認(rèn)為：人的大腦就像肌肉，在經(jīng)過嚴(yán)格的學(xué)習(xí)訓(xùn)練之后，大腦中的神經(jīng)元會(huì)形成新的、強(qiáng)有力的聯(lián)結(jié)，長(zhǎng)久下去，人會(huì)變得越來越聰明。

這一研究論文也被發(fā)布在了今年8月的《自然》雜志上。

Nature鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1466-y

研究人員從美國(guó)65所普通公立學(xué)校選擇隨機(jī)樣本，包括12,490名九年級(jí)青少年，通過在線的成長(zhǎng)型思維干預(yù)方法，發(fā)現(xiàn)可以提高成績(jī)較差的學(xué)生的GPA成績(jī)以及該國(guó)家樣本中高級(jí)課程的整體吸收率。

這難道就是普通學(xué)生和學(xué)霸的區(qū)別？所以考得不好只能怪自己不努力，再也沒有“天賦不好”這樣的借口了嗎？一起來看看！

調(diào)查背景和緣由

大約20%的美國(guó)學(xué)生不能按時(shí)完成高中學(xué)業(yè)。

在當(dāng)前的全球化經(jīng)濟(jì)中，這些輟學(xué)的學(xué)生將會(huì)面臨著貧困、健康狀況不佳和早逝的高風(fēng)險(xiǎn)。事實(shí)上，《柳葉刀》雜志的一個(gè)委員會(huì)認(rèn)為改善青少年的中等教育成果“是對(duì)健康和福祉最好的一筆投資”。

向中學(xué)的過渡是青少年教育軌跡中具有靈活性的一個(gè)重要時(shí)期。在美國(guó)，學(xué)生的成績(jī)?cè)谶^渡到九年級(jí)(14-15歲，英國(guó)10年級(jí))時(shí)往往會(huì)下降，而且往往不會(huì)恢復(fù)。當(dāng)這些學(xué)生在嚴(yán)格的課程學(xué)習(xí)中表現(xiàn)不佳或選擇不學(xué)習(xí)時(shí)，他們就不太可能上大學(xué)或者選修大學(xué)里的高階課程。這樣，在向中學(xué)過渡的早期問題會(huì)隨著時(shí)間的推移而加劇，并在成年后形成巨大的人際資源差異。

為了提高高等教育的入學(xué)率，研究人員決定強(qiáng)調(diào)成長(zhǎng)型思維在其中發(fā)揮的作用，研究人員想到，在過渡到中學(xué)時(shí)提高學(xué)業(yè)成績(jī)的一個(gè)方法是通過社會(huì)心理學(xué)的干預(yù)，改變青少年對(duì)自己和學(xué)業(yè)的想法或感覺，成長(zhǎng)型思維可以激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)更加嚴(yán)格困難的課程，并在遇到困難時(shí)堅(jiān)持下去，從而鼓勵(lì)學(xué)生利用學(xué)校的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。

這里評(píng)估的具體干預(yù)措施是一種智力干預(yù)的成長(zhǎng)型思維，強(qiáng)調(diào)了青少年對(duì)智力本質(zhì)的信念，使學(xué)生們認(rèn)識(shí)到，智力并不是固定不變的，而是能夠隨著堅(jiān)定地努力、不斷地嘗試以及在合適的時(shí)候?qū)で髱椭粩喑砷L(zhǎng)的。

采用方法

對(duì)青少年進(jìn)行的初步干預(yù)研究采用多階段(例如，8個(gè)課堂階段)、由受過良好培訓(xùn)的成年人舉辦的互動(dòng)研討會(huì)等方式教授成長(zhǎng)型思維;然而，這些做法并不容易推廣。之后的成長(zhǎng)心態(tài)干預(yù)簡(jiǎn)單一些，是在線自我管理的。盡管如此，之前的隨機(jī)評(píng)估，包括預(yù)注冊(cè)回答，顯示在線成長(zhǎng)心態(tài)干預(yù)改善了目標(biāo)群體中那些之前成績(jī)較差的中等教育學(xué)生的成績(jī)。

在線網(wǎng)站鏈接： https://osf.io/tn6g4

干預(yù)包括兩次自我管理的在線會(huì)議，每次持續(xù)約25分鐘，要求學(xué)生使用學(xué)校的計(jì)算機(jī)資源完成兩個(gè)隨機(jī)分配的25分鐘在線課程。這些會(huì)議包括增長(zhǎng)思維練習(xí)和控制練習(xí)。

在治療條件下，學(xué)生閱讀和聆聽描述大腦如何運(yùn)作的科學(xué)材料以及人們隨著時(shí)間的推移培養(yǎng)智力的能力，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生思考為什么他們可能想要發(fā)展他們的大腦，以便對(duì)他們個(gè)人關(guān)心的事物產(chǎn)生影響，同時(shí)還教學(xué)生們思考如何將這些信念付諸實(shí)踐，例如，完成一個(gè)簡(jiǎn)短的寫作任務(wù)，為未來的九年級(jí)學(xué)生提供建議，這些建議可以幫助參與者輕松過渡到高中，在正常上課時(shí)間間隔大約20天如下圖所示：

2015年8月至11月，82%的學(xué)校實(shí)施了干預(yù);剩下的18%在2016年1月或2月進(jìn)行了干預(yù)。星號(hào)表示，在秋季實(shí)施干預(yù)措施的學(xué)校中，第一至第二節(jié)課之間的平均天數(shù)為21天;而春季學(xué)校則是27天。擲硬幣符號(hào)表示在第一節(jié)課進(jìn)行了隨機(jī)分配。勾號(hào)表示在在線網(wǎng)站預(yù)先注冊(cè)了一個(gè)全面的分析計(jì)劃。盲眼符號(hào)表明，首先，教師和研究人員不知道學(xué)生隨機(jī)分配的條件，其次，貝葉斯機(jī)器學(xué)習(xí)魯棒性測(cè)試是由當(dāng)時(shí)并不知道假設(shè)和變量特性的研究人員進(jìn)行的。

調(diào)查數(shù)據(jù)從哪來？

數(shù)據(jù)來自國(guó)家學(xué)習(xí)心態(tài)研究（這是美國(guó)65所普通公立學(xué)校的分層隨機(jī)樣本），包括12,490名九年級(jí)青少年，他們被單獨(dú)隨機(jī)抽樣，盡可能多的招募學(xué)校進(jìn)入研究。從學(xué)生的學(xué)校獲得成績(jī)，并且分析的重點(diǎn)是低成就學(xué)生群體（低于學(xué)校中位數(shù)的學(xué)生）。樣本反映了美國(guó)年輕人的多樣性：11％自我報(bào)告為黑人/非洲裔美國(guó)人，4％亞裔美國(guó)人，24％拉丁裔，43％白人和18％另一種族或種族;29％的人表示他們的母親擁有學(xué)士學(xué)位或更高學(xué)歷。

在調(diào)查報(bào)告中給出了匯總數(shù)據(jù)鏈接，在鏈接網(wǎng)址中給出了詳細(xì)的數(shù)據(jù)信息，包括預(yù)注冊(cè)、文檔、數(shù)據(jù)（其中數(shù)據(jù)以.csv格式顯示）

匯總數(shù)據(jù)鏈接： https://osf.io/r82dw/

部分?jǐn)?shù)據(jù)展示如下：

共有139所學(xué)校被選中，在這些學(xué)校中，65所學(xué)校同意，參與并提供學(xué)生記錄。另有11所學(xué)校同意并參加，但沒有提供學(xué)生成績(jī)或課程記錄;因此，不會(huì)分析他們學(xué)生的數(shù)據(jù)。研究計(jì)算了蒂普頓普遍性指數(shù)，它是分析樣本與總體抽樣框架之間相似性的度量，沿著官方政府來源獲得的8個(gè)學(xué)生人口統(tǒng)計(jì)和學(xué)校成績(jī)基準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析。

分析方法

在有了數(shù)據(jù)之后，如何比較干預(yù)后的數(shù)據(jù)和之前數(shù)據(jù)的變化，針對(duì)這些數(shù)據(jù)做分析呢？

平均治療效果的模型

分析估計(jì)個(gè)人的平均治療效果使用集群穩(wěn)健的固定效應(yīng)線性回歸模型，學(xué)校作為固定效應(yīng)，納入ICF統(tǒng)計(jì)人員提供的權(quán)重。因此，系數(shù)可推廣到推理人群，即在美國(guó)普通公立學(xué)校就讀的學(xué)生。對(duì)于t分布，自由度為46，等于簇（或初級(jí)采樣單位，即51）減去采樣層數(shù)（為5）。

異質(zhì)性的模型

為了檢驗(yàn)低成就學(xué)生的治療效果中的跨學(xué)校異質(zhì)性，研究人員估計(jì)多級(jí)混合效應(yīng)模型（1級(jí)，學(xué)生;2級(jí)，學(xué)校），學(xué)校采用固定截距，并且按照當(dāng)前推薦的不同學(xué)校隨機(jī)斜率做法。該模型包括以學(xué)校為中心的學(xué)生級(jí)協(xié)變量（先前的表現(xiàn)和人口統(tǒng)計(jì)）使網(wǎng)站級(jí)估計(jì)盡可能精確。該分析控制了學(xué)校一般學(xué)生的種族/民族構(gòu)成及其與治療狀態(tài)變量的相互作用，以解釋學(xué)生身體種族/民族構(gòu)成與學(xué)業(yè)成績(jī)水平的混淆。

貝葉斯魯棒性分析

使用一種算法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，BCF，BCF算法使用機(jī)器學(xué)習(xí)工具來發(fā)現(xiàn)（或排除）covariates和 moderators之間的高階交互和非線性關(guān)系。它是保守的，因?yàn)樗褂谜齽t化和強(qiáng)大的先驗(yàn)分布來防止錯(cuò)誤發(fā)現(xiàn)。在我們預(yù)先登記的模型中，適度分析的穩(wěn)健性的證據(jù)來自于BCF在分布中具有最多學(xué)校（即分布中間）的部分估計(jì)效果的對(duì)應(yīng)，因此BCF算法也是此項(xiàng)研究有意義的價(jià)值所在。

調(diào)查結(jié)果

主要成果是核心九年級(jí)（數(shù)學(xué)，科學(xué)，英語(yǔ)或語(yǔ)言藝術(shù)和社會(huì)研究）的干預(yù)后成績(jī)點(diǎn)平均值（GPA），按照預(yù)先登記的分析計(jì)劃，我們報(bào)告n的目標(biāo)群體的結(jié)果=6,320名相對(duì)于同一學(xué)校同齡人的成績(jī)較低的學(xué)生。模型估計(jì)為5.3％（95％置信區(qū)間=-1.7，-9.0），se=1.8，t= 2.95，通過短暫和低成本的增長(zhǎng)思維干預(yù)，每年美國(guó)學(xué)生中的P=0.005將被阻止“脫軌”，相當(dāng)于從46％減少到41％，這使得相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)減少11％（即0.05/ 0.46）。

如上圖所示，a，c表示治療對(duì)核心課程成績(jī)點(diǎn)平均值（GPAs）的影響， b，d，表示僅對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)的GPAs治療效果，c，d，箱形圖表示無(wú)條件處理效果（每個(gè)學(xué)校一個(gè)）預(yù)先登記的線性混合效應(yīng)回歸模型。

GPA是一個(gè)理論上相關(guān)的結(jié)果，因?yàn)槌煽?jī)通常被理解為反映持續(xù)的動(dòng)機(jī)，而不僅僅是先前的知識(shí)。這也是一個(gè)實(shí)際相關(guān)的結(jié)果，GPA是成人教育程度，健康和福祉的有力預(yù)測(cè)指標(biāo)，即使在控制高中考試成績(jī)時(shí)也是如此。定義為以四分制為單位獲得GPA低于2.0的青少年的百分比，每年有300多萬(wàn)九年級(jí)學(xué)生上普通的美國(guó)公立學(xué)校，根據(jù)定義，有一半學(xué)生的成績(jī)較低。

二次分析側(cè)重于僅在數(shù)學(xué)和科學(xué)方面的GPA結(jié)果。數(shù)學(xué)和科學(xué)是相關(guān)的，因?yàn)槊绹?guó)的普遍信仰將數(shù)學(xué)和科學(xué)學(xué)習(xí)與“原始”或“天生”能力聯(lián)系起來，認(rèn)為“數(shù)學(xué)和科學(xué)的成功有力地預(yù)測(cè)了長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)福利和福祉”，結(jié)果為數(shù)學(xué)和科學(xué)的分析支持了相同的結(jié)論。

如上圖所示，成績(jī)較好的學(xué)生對(duì)核心課程GPA沒有顯著的治療效果，即僅在成績(jī)較差的學(xué)生中檢查平均GPA效應(yīng)，因?yàn)槌煽?jī)較好的學(xué)生可能已經(jīng)習(xí)慣（例如，按時(shí)上班）和環(huán)境（例如，支持性家庭，教師或同伴群體），即使在控制條件下也能培養(yǎng)出高GPA。

結(jié)果顯示，當(dāng)學(xué)生們的行為規(guī)范與干預(yù)措施相一致時(shí)，干預(yù)起到作用，提高成績(jī)較差的學(xué)生的成績(jī)和對(duì)高階課程的接受程度。對(duì)此研究結(jié)論的嚴(yán)謹(jǐn)性證明來自于獨(dú)立的數(shù)據(jù)收集和處理、分析時(shí)的預(yù)注冊(cè)以及基于盲貝葉斯的結(jié)果驗(yàn)證。

最后寄語(yǔ)

在邁克爾?喬丹代言的耐克廣告中，他最喜歡的一句廣告詞是：“我有超過9000次投籃不中，也輸了將近300場(chǎng)比賽，我還有26次錯(cuò)失了絕殺機(jī)會(huì)?！?/p>

但可以肯定的是，每次失敗過后，他都會(huì)回到訓(xùn)練場(chǎng)館，練習(xí)上百次投籃，最后才能站上籃球界的神壇！或許思維真的會(huì)決定命運(yùn)，有時(shí)以一個(gè)積極努力的心態(tài)迎接挑戰(zhàn)，可能真會(huì)使我們更加聰明吧！