教师正向学生介绍算盘图源视觉中国

综艺节目《最强大脑》里，选手用不到20秒的时间就可以背下一副被打乱顺序的扑克牌；电视剧《神探夏洛克》中，夏洛克进入记忆宫殿后就能快速调用各类知识，用记忆完成案件推理、破解谜案……

为什么有的人，可以进行如此快速的运算和记忆？他们的大脑和我们普通人有什么不一样？训练可以提升我们的能力，使我们变得更聪明吗？经过训练，我们的大脑又会发生怎样的变化？

带着这样的疑问，浙江大学物理学院陈飞燕教授带领她的团队进行了一场长达5年的追踪研究。

珠心算与记忆

这是一场特殊的实验。

在黑龙江省齐齐哈尔市，陈飞燕和她的团队都像是一群独特的“老师”，每年都会给小朋友们做各类有趣的认知测试的任务。

这群来自当地3个学校的200余名小学生，陈飞燕笑言仿佛是“自己的孩子”，毕竟哪有一群陌生人会从孩子的一年级到六年级长期跟踪、从不缺席呢？

“学生随机分班，在接受学校正常教学之外，作为实验组的珠心算班的孩子，每周学习2小时珠心算；另一组作为对照的控制组，则在相同时间内进行常规的计算或阅读。其他的学习内容都是相同的。”陈飞燕说，此外作为控制组的孩子在课后也不会参加珠算或珠心算的培训。

珠心算，这种具有中国特色的训练方式，会给200余名孩子带来怎样的改变？

陈飞燕向记者展示了用于测试的量表，包括图形想象力、计算能力等各类题目检测。每经过一年训练，两组学生的数学能力便在这张国际通用量表上直观体现出来。

例题：设第一条线段长度为1，第二条长度为10，第三条长度为5，请快速说明B1-B5五条线段长度。

她告诉记者：“从结果上看，无论是得分还是做题速度，实验组孩子都优于控制组。”这表明，无论是平均数学能力，还是数学学习的快慢，训练珠心算的孩子表现会比普通孩子更好。

这是为什么呢？

长期的训练，对孩子的认知能力，尤其是视觉空间能力和工作记忆能力也有较为稳定的促进作用。

其中，工作记忆是我们大脑临时储存、加工和使用信息的有限记忆系统。它有别于我们平常说的长时记忆和短时记忆。

比如，记一个手机号码、一个名字等，我们一般通过复述和确认就可以完成，这就是短时记忆，在这个过程中，工作记忆的参与程度很小。

但如果告知一串数字后，要求从小到大排序后再复述，那么人脑的加工负荷会变大，其中工作记忆的参与程度大大就增加了。而往往我们遇到的问题并不都是只记一个手机号这么简单，当需要在动态过程中同时处理多个任务时，就需要多个心理操作步骤，对工作记忆能力的依赖非常大，由此工作记忆的重要性就突显出来了。

“如图所示，对于连续依次快速出现的九宫格，我们需要对当前出现的九宫格中白色方块的位置进行判断，判断当前方块的位置是否和前面的间隔一个的方块位置相等。这是一个经典的测试工作记忆能力的例子，如果要求判断时，间隔的九宫格越多，大脑加工的负荷就越大，我们就越难完成。如果在相同的条件下，完成得又快又准确，表明个体的工作记忆能力越强。”她解释说。

视觉空间工作记忆实验范式

所以，在一定程度上工作记忆能力的高低也可以简单理解为“聪明”与否。“个体的工作记忆能力与智力的相关性非常高，在很大程度上影响了个体的认知水平。”她说。

当然，大脑是一个复杂的系统。在实验中，陈飞燕也发现，不仅珠心算组孩子与控制组孩子之间存在着明显的个体差异，珠心算组孩子之间也存在着明显的个体差异。这种差异不仅仅表现在行为绩效上，也体现在大脑的结构和功能上。

神奇的大脑皮层

认真地来说，当我们在讨论“聪明”这个话题时，到底包含了些什么特质呢？

“聪明”的一大表现就是发达的认知功能，包括记忆、思考、推理、交流和解决问题的能力。而在我们大脑内部，就有这样一个区域，是负责认知功能的关键。

为进一步研究背后原因，浙大科研团队在征得学生家长同意后，开展安全无损的磁共振成像扫描。在训练的第二年，通过磁共振技术获取了孩子们的大脑结构和功能数据，来预测后续四年他们的数学学习效益。

在其他实验中，浙大研究团队研究被试者脑电波受访者供

“已有的研究表明，人类大脑神经元的细胞体主要聚集在大脑灰质，它有助于协调肌肉控制、视觉、听觉、决策和其他重要的大脑功能。一般来说，大脑灰质的体积、密度与认知能力有关。”课题组成员、已毕业的团队博士生谢烨解释说。

所以有些“学霸”之所以成绩居高不下，可能和大脑灰质的发育、脑区之间的连接、以及大脑的加工模式等因素有关。

对比两组大脑形态学结构上的差异，研究团队发现了两个特殊脑区，即大脑左右两侧的海马及其相邻的内侧颞叶，它的灰质体积能够预测珠心算组儿童的数学能力增长率。也就是说，经过一年珠心算训练后，这两个部位的灰质体积越大，后续四年数学学习的成效就越好。

实验组学生正在练习珠心算受访者供

在另外一场研究中，研究团队还发现一个奇妙的现象——计算时，珠心算组的孩子大脑相关脑区的活跃程度更低。

如果把脑区的灰质比作CPU，作为人脑运行中的核心部分，就容易理解了。陈飞燕告诉我们，经过训练的孩子在数学运算时更多的采用视觉空间策略，优化了数学加工策略，不必调用大脑更多的资源去攻坚克难，从而可以轻松进行数学运算。

“通过研究，我们发现长期的训练会影响儿童的大脑结构、功能以及内在的组织模式，提升孩子的数字加工能力、视觉空间能力、工作记忆能力等，从而让进一步提升他们的数学能力。”她说。

大脑越练越好

在2002年读硕士时，陈飞燕开始从事珠心算的相关研究，最初抱着很大多数人一样的疑问——珠心算为什么会让人的运算变得这么快，大脑是如何对数字进行加工的。

在这十几年中，她的导师唐孝威院士一直引导、鼓励和支持她，“他鼓励我要把研究做到全世界最好，我和我的团队也在向这个方向努力。”

“通过实验，我们发现通过个体的持续训练学习，个体的工作记忆能力、视觉空间能力等是可以通过训练来提升的。”陈飞燕说，简单来说，就是“脑子越用越好”。

他们也在研究中发现，经过长期珠心算训练的儿童，他们大脑的内在组织模式更相似，而且，在同样训练条件下，练习得越好的孩子，他们大脑的相似程度也越高。

拨动的算盘图源视觉中国

我们常调侃，孩子数学不好，是体育老师教的。其实，体育老师可以教好数学。有研究表明，运动和学习一样，可以刺激相应的脑区，而相应脑区发展越好，运动能力和学习能力也就越强。举个不恰当的例子，学好数学，要靠丰富的空间想象能力。而体育运动极大地刺激着相关脑区，例如打球时，球的走向、速度都需要大脑对空间信息进行加工，从而把这种能力迁移到数学等理科学习当中去。

当然，世界上没有万能的教育方式，也很难出现“全才”的孩子。一个曾获得珠心算冠军的孩子，背一首古诗却要吭哧吭哧用时一小时。这是为什么呢？

北京师范大学心理学部、认知神经科学与学习国家重点实验室教授周新林曾撰文指出，其实珠算、珠心算在提升记忆方面的作用是有限的，其作用主要在数字记忆。珠心算冠军的数字记忆能力不一定可以迁移到语言的背诵中，因为珠心算训练了大脑的视觉空间想象的部位，而背古诗需要记忆语义关系或者进行语音编码。

大脑多维度、多层面的认知功能，还需要有更多工具的使用。

孩子在练习珠算图源视觉中国

该研究在教育界也引起不少讨论。

杭州市上城区学科带头人、杭州师范大学东城小学数学老师陈小丽就告诉记者，如果把珠心算当做一种兴趣爱好的培养，孩子对此也感兴趣，可以在一定程度上，提高孩子数学的数感、运算能力及空间观念等核心素养，从而促进孩子大脑的记忆力和学习专注力、意志力和反应能力。作为杭州市目前仅有的珠心算特色学校，东城小学在国际珠心算等大赛中屡获佳绩，在家长学生中得到了支持。

也有教育专家指出，珠心算学习需要大量机械记忆，有部分孩子会不适应，不是因为算不出，而是因为一下记不住，非但没有提升数学思维的效果，反而增加了他们的学业负担。假如父母想通过让孩子学习珠心算，提高数学成绩的话，可能会收获失望。

陈飞燕也表示，大脑的锻炼并不一定要通过珠心算来完成，其他能锻炼大脑，提升工作记忆能力、认知灵活性、空间想象力、注意力的方式同样适用，最终目的还是在于提高大脑的认知能力。

所以啊，让大脑舒服地“躺平”可不是什么聪明的做法。