數學不好？有可能是語文沒學好_風聞

作者：Daisy Zuo

數學，是無數人心中無法言説的痛。

友誼會走散，愛情會變淡，困難會讓你痛苦，生活會使你屈服……只有數學不會，不會就是不會。

但是，你有沒有想過，你之所以數學不好，是因為語文沒學好？

被譽為“數學之王”、“東方第一幾何學家”的數學家蘇步青在擔任復旦大學校長時曾説過：“語文是基礎，是成才的第一要素，沒有一定的語文素養根本學不好數理化等其他科目。”

作為一個數學家，蘇步青卻把語文素養放在瞭如此重要的地位上，是因為人們的文字閲讀能力會直接影響他們理解、解決數學問題能力的高低。

近日，一位來自布法羅大學的研究人員通過觀察大腦的功能連接網絡，從科學的角度再次對這一聯繫進行了佐證。

他在研究閲讀困難症的過程中意外地發現了相似的現象：大腦在進行數學運算時，其控制閲讀能力的區域其實也在發揮作用。

大腦如何分工？

要想弄清楚語文閲讀是如何影響我們的數學成績的，我們先要搞清楚我們的大腦是如何工作的。

人類的大腦包括由神經束連接的兩個半球，即左腦和右腦。左腦控制身體右側的運動，而右腦控制身體左側的運動。

左腦最主要的機能在於具有語言中樞，掌管説話、理解文字、數學、寫作、邏輯等功能，較偏向理性思維的左腦因此也被稱為“科學腦”。

而右腦負擔較多的情緒處理，掌管着音樂、繪畫等能力，又被稱為“藝術腦”，其具有韻律、想象、空間感、創造力等抽象思維能力。

大腦的兩個半球專門負責不同的心理功能，但是大多數行為和能力都需要大腦的兩個半球同時活動。

大腦的定義可以分為廣義和狹義，廣義的大腦泛指人腦的整個結構，而狹義的大腦則僅僅指的是大腦皮質，它分為4個腦葉：額葉、顳葉、頂葉和枕葉。

額葉控制着人的情緒和人格，頂葉則控制人的肢體運動和感覺，枕葉是後腦勺的部分，它是處理視覺信息的中樞。

而我們的閲讀功能則是由靠近耳朵的顳葉實現的，位於左側顳上回尾部的韋尼克區（Wernicke’s Area）與語言理解相關的功能有着密切的聯繫，是人們優勢半球中的聽覺言語中樞。

控制言語功能的韋尼克區

如果該區域受到損壞，患者就會對語言理解產生障礙，無法理解聽到和看到句子的含義，反映在閲讀上即是讀寫能力低下。

何為大腦功能連接？

不同的大腦區域負責不同的功能，大腦必須把各個功能連接起來才能完成一件事情。

功能連接，不同於大腦解剖學上的結構連接，它是對大腦運作過程中每時每刻的連接狀態的一種動態描述。

我們不要把它想象成物理性的由神經元主導的大腦區域連接，試着從你每天的生活入手，思考這些功能連接是如何幫助你完成一個又一個的基礎行為。

比如，你的大腦就是一台筆記本電腦。當你工作時，你用筆記本電腦製作表格、發送郵件或連接打印機打印一份文件，而到了晚上，你把筆記本電腦帶回了家並把他連接在電視上播放一部電影。

由此可見，如何使用這些連接取決於你是在工作還是放鬆，即功能連接會根據你當前面臨的任務而變化。

想象一下，不遠處的飯店牆上懸掛了一張特價菜單板，此時你就站在離它只有幾步遠的地方瀏覽着菜單。

當你發生“看菜單”這個行為時，大腦枕葉中的視覺皮層開始工作。但因為你在閲讀的同時，也在聽着別人討論菜譜，那麼此刻你的視覺皮層與聽覺皮層是同時工作，相互連接的，且互不干擾。

當你對某樣菜特別感興趣想指給同伴看時，你不小心把菜單從牆上撞了下來。當你下意識地伸手去接時，大腦線路和連接就會發生改變。

你不再閲讀，也聽不到別人講話，視覺皮層停止與聽覺皮層的連接，轉而與前運動皮層形成連接，同步工作，引導你的手去抓住下落的菜單。

因此，功能連接是大腦不同功能區域之間的連接和變化。不同的行為或任務，產生不同的連接方式。正如邁克諾根所説的，此時大腦內形成了不同的功能性網絡。

閲讀vs計算：相同的大腦功能連接？

在人們的固有印象中，文字閲讀和數學計算之間的差異就如同藝術和科學的差別之大。

但一項來自布法羅大學的研究發現，現代人基本的三大技能：閲讀、寫作、計算可能以我們從未想象過的方式重疊在一起，互相影響着彼此。

布法羅大學心理學系的助理教授克里斯托弗·邁克諾根博士對研究結果表示非常驚訝，他認為通過探索大腦如何在發生非閲讀行為時繼續使用閲讀功能，能夠指導人們更好地處理和解決其他各類問題，這提升了讀寫能力的價值和重要性。

“閲讀決定一切。”現在這句話不再是一句激勵學生學習語文的標語，它在科學的論證中已經成為一個決定性的結論。

為了研究閲讀時大腦的功能連接情況，邁克諾根開發了一種新的深度學習方法，即多元模式分析（MVPA），它可以將事物同時進行多種分類。

這一深度學習網絡尤其適合探究有條件的、存在非線性關係的變量，因此它可以觀察人們閲讀時大腦被激活或未被激活的區域。

線性關係是指一個變量的變化直接成比例影響另一個變量，而這種關聯在非線性關係中則很不穩定，因為一個變量的改變不一定會造成另一個變量按比例變化。但深度學習網絡可以分析這類非線性關係，從而輕鬆化解傳統研究方法面臨非線性時的挑戰。

邁克諾根以兩個數據集為基礎，對大腦在閲讀和計算時的運作情況分別進行了分析。

第一個為閲讀組，其中包含8~13歲的具有不同閲讀能力水平的188名青少年兒童，而第二組則是計算組，由132位閲讀和數學能力各異的8~14歲兒童組成。

兩組的兒童都進行了相同的6組閲讀測試，如詞彙的押韻判斷等，數學組兒童則增加了心算部分的測試。

值得關注的是，在閲讀組的眾多受試者中，研究人員根據每個兒童在測試時大腦的功能性核磁共振掃描（fMRI）圖像和其測試分數，創建了一個子數據集，裏面同時包含了14名閲讀障礙者（測試得分低於85分）和14名擁有閲讀天賦的兒童。

9歲孩子閲讀時的腦部活動：

擅長閲讀（左）、閲讀障礙者（右）

來源：Dana Foundation

同時，閲讀障礙兒童通過其他的語言和詞彙測試排除了由於智商低下引起閲讀障礙的可能性。

在多元模式分析的幫助下，邁克諾根在第一個數據集，即閲讀組中，以94%的正確率識別出了閲讀障礙者。他也在分析過程中獲取了子數據集中受試者的大腦功能關聯情況。

當然，他的結論不能僅憑一組數據就確認是正確的。

因此，他接着使用數學組來驗證他的大腦功能連接分析模型是否具有普適性。他通過數學組心算乘法的測試，從受試者功能性核磁共振臊面（fMRI）圖像中測量了心算計算時大腦功能區的關聯情況。

在解決數學問題時的四個不同階段中的大腦活動

圖源：卡內基梅隆大學

多次實驗結果表明，雖然兩組受試者參與了語言和數學這兩種不同的測試，但觀察到的兩組兒童的大腦功能連接卻是相同的。

無論是閲讀組還是數學組，他的多元模式分析都能以94%的準確率識別出具有閲讀障礙的兒童。這不僅證明了其模型預測的準確性，更加證實了大腦在進行數學計算時，大腦的閲讀功能也在發揮着作用。

提高閲讀能力，方能事半功倍

大腦中用於閲讀的功能連接也同樣在數學計算中被應用，這可能不符合人們的想象，但事實就是即使閲讀和計算是兩個如此的不同任務，大腦也使用了相同的功能網絡去處理它們。

邁克諾根表示：“顯然，不管是功能性核磁共振掃描（fMRI）成像還是多元模式分析得到的結果，都顯示閲讀功能的動態連接網絡也出現在了人們遇到數學問題時。”

他表示，這一發現佐證了現代教育要在學生全面發展的基礎上着重加強培養讀寫能力的原因。因為我們通過從小訓練使大腦形成的強大閲讀能力實際上能幫助我們更好地解決數學難題。

孩子不會做數學題，如果經常長時間的訓練仍然沒有長進，那麼他可能不是邏輯能力差，而是閲讀能力差。若根本讀不懂題目或不知道題目在問什麼，又何談解題呢。

隨着大腦認知領域研究的界線變得越來越模糊，許多領域的研究內容都交叉相融。邁克諾根還想知道閲讀功能網絡還對那些功能領域發揮着作用。

他説：“你的閲讀技能將影響你解決其他領域問題的方式，當這一關聯得到透徹分析後，我們可以利用它幫助那些在數學或其他方面有學習困難的孩子。”

和教育界許多資深專家一樣，他認為比起僅僅提高閲讀能力，加強教育對閲讀的重視是更重要的一件事情。畢竟，培養閲讀能力可以改變的不僅僅是一個人對其他學科的學習能力，更是塑造一個有素養、有內涵的人必不可少的途徑之一。

參考：

https://neurosciencenews.com/rading-skills-math-18021/

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fncom.2021.590093/full

https://www.psychologytoday.com/us/basics/left-brain-right-brain

https://www.medicalnewstoday.com/articles/321037#functions-and-characteristics-of-each-hemisphere