教育新论语｜人脑的量子纠缠与课程改革
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作者 | 罗清红
成都市教育科学研究院院长、正高级教师
作为教育人，希望理解教育的原意；作为物理人，渴望找到事物的逻辑，窥见教育的本质。按照量子力学的观点，文字的言说，就是在“测量”，“测量”行为本身会使立体丰富的现场“坍缩”成平面单一的文字，因而会遗失现场无数的信息。可见，仅凭语言描述，是很难把教育说清楚的。但，本文又不得不借助“坍缩”的文字来阐释人脑的运营机制，以此推演出基础教育多样化课程设置的合理性。
当下“繁荣”的教育形态，不断“翻新”的教学模式，着实让人眼花缭乱。未来课堂、智慧课堂、翻转课堂；跑班教学、分层教学、混合教学……教育需要安静也需要热闹，需要自由也需要纪律，需要创新也需要坚守，需要理性也在呼唤感性；教育需要线上更离不开线下，需要前行还要回归原点；人工智能要替代教师，虚拟现实与增强现实能还原现场，STEAM课程旨在弥合学科鸿沟，大数据画像让人无处遁形……
教育的原点是育心，育心的本质是育脑。个人以为，如果教育人对脑的运行机制从不思考也不理解，只是感性地端出一碗碗“心灵鸡汤”，是很难让教育走向厚重与深刻的。
人脑的蒸汽发动机模型
19世纪，最先进的科技当数蒸汽发动机，于是科学家把人脑比喻成蒸汽发动机。科学家认为，人的心灵和身体就像是由各种管道、汽缸、阀门与活塞构成一样，能够积蓄和释放压力，从而做出各种运动和行为。弗洛伊德主张，军队可以通过控制或压抑士兵的性冲动，去提高他们在战场上的军事进攻力。为此，军队会特别招募性冲动达到顶峰的年轻男子，同时会限制士兵通过性活动释放其压力，于是让压力在士兵体内不断积累，待压力积聚到顶峰时刻，再让士兵冲向战场，以最大的军事攻击形式释放其身体压力，从而形成强大的军事进攻力，获得战争的最大效益。十年寒窗苦，一考定终身，苦行僧的压抑，紧紧围绕着最后的“考”来决定“教与学”的八股文课程，应该有“蒸汽机”的影子。
随着经济发展、科技进步以及认知水平的提高，人们意识到，人不仅仅具有动物的冲动性，更有理性的控制力和约束力。人脑的蒸汽机模型是有失偏颇的。
人脑的图灵计算机模型
21世纪，最复杂的科技莫过于图灵计算机，于是科学家又把人脑比喻成一台计算机。计算机的特点是记得多（内存）、记得住（保存）、回忆快（搜索）和写得快（打印）。反观当今之应试教育，不正是在把活生生的人努力塑造成一台冰冷的“计算机”么？堆积如山的作业（比记得多），晨读暮念的吟诵（比记得住），定势思维的范式（拼回忆快），飞速作答的书写（拼写得快）。这就是人脑计算机模型在教育中的遗迹。课程设置为此紧紧围绕着信息储存与提取展开。前不久，某卫视有一档很火的节目——“最强大脑”，细细想来，它不过展示了人脑在信息储存与提取的记忆型低阶能力。事实上，在面对综合性、复杂多变的高阶思维问题，计算机目前还无法与人类抗衡。更重要的是，人类具有丰富的情感，思维具有突发性和飘逸感，而计算机遵循的仍然是程序化的图灵模式。当今考试检测的都是计算机的强项，而对人类比之优势方面则无从考察，这也正是教育的悖论。
人脑与电脑思维存在差异的另一个证据是：计算机的扇区坏了，扇区储存的信息也就随之丢失，新扇区替换进来，不会恢复出同样的记忆。而人的大脑细胞每天工作，在新陈代谢过程中，组成细胞的氢氧碳原子被不断替换，而我们的记忆不仅没有消失，反而日渐增强。计算机以硅为基础，人类神经网络以碳为基础，两者构架不同，因此人类意识的特征很可能无法简单套用计算机模型。
综上所述，人脑与电脑的思维一定存在着本质上的不同。人脑思维既然不是图灵模式，会不会是量子关联模式？
人脑的量子纠缠关联模型
量子纠缠的突出特点是，两个单元的纠缠关联不一定要发生在相邻区域。如果人脑量子关联模式成立，那么与一个脑细胞发生关联的就不仅限于跟它相邻的几十个脑细胞，而是另外的130亿个脑细胞。这样的非局域性关联作用，将极大程度地提高脑细胞间的关联速度。在现实生活中，人们会感觉到，人的思维总是那么跳跃不停，漂浮不定，难以捉摸，再强大的计算机也无法知道人类提出的下一个问题！
在量子物理中，有一种“量子逾渗”现象。“量子逾渗”是指在复杂系统中随着某种形式的密度达到某一程度，系统内出现某种长程关联（量子纠缠），系统性质发生突变的现象。这就好比人到一定年龄，积累的素材和信息足够丰富，在某些偶然因素的触发下，会有融会贯通、思维顿悟的感觉。这里的贯通与顿悟，就是创新思维的形成，丰富的信息则是创新思维的基础。
量子理论认为，任何事物或情景都包含着两种信息，一种是交互的、非决定性的量子信息，另一种是固定的、决定性的经典信息；观察与记录会使场景中“漂忽不定”的量子信息“坍缩”成固定的经典信息。大量经典信息的纠缠、聚合，可以再现“场景”，实现画像。
“现实场景”含有丰富的量子信息，人在现实场景中，通过五官的体验感受，获取经典信息，人们正是通过这样的方式来接触世界、认识世界。无数经典信息的聚集、联结与纠缠，孕育产生出新观念、新思想与新方法。近代教育家无不强调教育的“现实场景”，如“教育即生活”“教育是做中学，学中做”等观念，其意义也许正在于此。
面对未知世界，人类从来都是“瞎子 ”，我们只能像“瞎子摸象”那样，通过眼耳鼻舌身的感触小心翼翼地去认识世界。一头尚未被触摸的大象，相对于“瞎子”而言，就是一种“飘忽不定”的量子状态。瞎子摸象的行为等效于观测记录：第一个瞎子摸到象的耳朵，于是整头大象的“量子信息”瞬间坍缩成一把扇子的“经典信息”，他认为大象是把扇子；第二个瞎子摸到象的尾巴，他认为大象像一条绳子；第三个瞎子摸到象的肚皮，于是大象又成了一垛墙……不同的瞎子摸象，他们各自从量子信息的坍缩中获得不同的经典信息。
瞎子们所获的信息虽不完整，却是他们体验后的经典实在信息，他们对自己所获得的信息会深信不疑。每个“瞎子”都获得了实在信息，但如果他们以自己单一的信息就做出“大象”整体的形状判断，一定是有失偏颇的。而把所有这些经典信息聚合在一起，对认识完整的大象却是很有意义的。因为瞎子不可能看见一头完整的大象，他们只能通过这种坍缩后的经典信息来认识大象，认识世界。只要这里的“瞎子”足够多，就有足够多的经典信息得到收集。把足够多甚至是冗余的经典信息聚合在一起，我们似乎就可以逼近甚至再现现场丰富的量子信息。
教育的现实场景
在教育实践中，怎样把教育拽入“现实场景”并让人“沉浸”其中？笔者以为，大体有以下三种情形。
走进真实生活，沉浸现实场景，在条件许可情况下，我们要尽最大努力地创设条件，让教育活动沉浸入现实场景，学生以此获得最大丰度的量子信息，为创新思维的形成奠定厚实基础。
“综合社会实践”是一种让孩子们沉浸入现实场景的有效途径。在活动中，孩子们主动设计、探究、体验、总结和反思，这个过程将沉淀下丰富的信息，形成记忆单元储存于大脑。无数次活动的无限多信息单元储存，累计到一定程度，就会发生“量子逾渗”现象，信息单元彼此纠缠、链接，创新也就自然而然。
成都双中实验学校，从2004年开始一直致力于“综合实践课程”的落地实践。其课程的实施集中体现了“三全”特点，即全体师生参与、全体学科卷入、全时段保证。志愿者服务、军事训练、农事实践、歌咏比赛、诗歌朗诵、微电影拍摄、运动会、球赛活动等等，都有利于让人沉浸入现实场景，是学校不可或缺的教育形式。
选择多种途径，再现现实场景
在人类历史发展长河中，沉淀出无数优秀的经典文化，我们理应加以继承与发扬，这是晓通古今中外的便捷之门。一书一世界，一语一思想，我们通过阅读书籍，实现与古人的对话，通过阐述语义，实现与名家的交流。
然而，任何一本书籍文字，必然只是当时作者丰富生活环境感触下，坍缩出来的有限“经典信息”。如果我们的学习，仅仅停留在坍缩后的文字，其信息的获取必然是单调的、平面的，对作者原初的创作背景不甚了解，其解读往往会有失偏颇，甚或至于谬传千里。譬如，道家的一句话，奸商们常用作“至理名言” ——“人不为己，天诛地灭”。其实“人不为己，天诛地灭”中的“为”应读作“二声，阳平”。意思是说，人如果不做出人的本样，人如果像禽兽那样贪婪攫取，就会失去人的本性，就会遭致天诛地灭。要真切了解作者意图，就是要选择不同途径，获取更多经典信息，以此再现“现实场景”。
当下教育，纸介盛行，纸笔测试几乎成为教学评价的唯一形态。我们不可能活在过去，也不可能所有生活都必须亲历，因为还有效率与成本的考量与平衡。然而，这并不代表我们只能坐以待毙，固守陈规。教师们可以在纸介文字的基础上，尽可能地创设环境，让学生像科学家那样重现实验过程，倡导科研的“类体验”。譬如，在教学中，可以更多地开展演示实验，条件许可情况下，更多地让演示实验向分组实验转化，验证性实验向探究性实验转变等，这都是不错的教学形式选择。又譬如，在《雷雨》教学中，除了文本基础解读外，还可以让学生扮演不同角色，开展话剧表演活动，这样就再现了《雷雨》的“真实场景”，孩子们从中可以获取丰富信息。
不同的交流方式，坍缩出不同的经典信息，我们的目的是尽最大可能还原现场的量子信息，所以需要尽可能多的经典信息。面对同一个场景，可以用语言言说，用音乐歌唱，用美术描绘，用舞蹈来表达等。时下盛行的STEAM课程（Science科学- Technology技术- Egineering工程- Arts艺术- Maths，数学），其根本意义在于，面对同一教学主题，我们可以采用五个维度进行信息观测。虽然每一次观测都只是那一个领域的经典信息，但当五个维度的经典信息足够丰富，也就可以再现主题的“现实场景”。这就有点像前文所述的“瞎子摸象”，无限多“瞎子”的经典信息，也就可以再现“现实场景”。由此观之，我们强调教学要善于采用丰富多彩的形式，如“混合式教学”，也许正是在于突破纸介限制，多维度信息聚合，以“再现现实场景”。
应用虚拟技术，模拟现实场景
当下信息技术领域，最为风光的莫过于虚拟现实VR与增强现实AR技术。它们在职业技能训练、电玩娱乐、远足旅游、远程医疗会诊等领域几乎独领风骚、独树一帜。虚拟技术就是利用计算机图形系统，生成可交互的三维环境，使用者恍若置身其中，最大限度感受各种信息。
在地球村时代，虚拟技术，真正地实现了天涯若比邻的梦想。未来教育，众创共享，也许千里之外的名师，能在你的教室里自由地走动，会在你的家里俯身为你辅导；万里之遥的同学，可以与你一起实验，共同交流探讨；历史上的名人可以“复活”，他们可以走进你的生活，与你自由的交流。
虚拟技术模拟出沉浸式的现实环境，人因此感触无数信息。无数信息的逾渗、链接，意识的纠缠，自主创新也就自然而然。
人的创新思维来自大脑大量信息的聚合，当信息聚集到一定程度，就会产生“量子逾渗”现象。任何信息间可能发生触碰、链接或纠缠。一触碰一闪念，一闪念一动念，一动念一观念，一观念一行动。这就是创新意识与行动的连锁反应。
由此观之，如果学生的核心素养是创新，创新的关键是信息聚合，而丰富的信息一定来源于现实场景。为此，在教育环境打造与教学过程的设计中，就要通过“走进现实场景、再现现实场景与模拟现实场景”三种方式，最大限度地走近现实、还原生活。如此，则抓住了教育的内核，让创新无处不在，真正践行“创新即核心”理念，走出“核心素养”的莽莽丛林。