从工程学的角度看教育：如何提升学生的批判性思维能力？

建造大桥，称之为土木工程。建造计算机软件，称之为软件工程。那么，建造一个人，能不能称之为教育工程呢？

不管“教育工程”这种说法是否顺耳，至少，从工程学的角度思考教育问题，能让我们更好地理解什么是教育，如何实现效果更好且成本更低的教育。

批判性思维教育是增强信息接受者的信息处理能力的过程

科学研究就是要从具体的现象中提炼出抽象的理论模型。在日常生活中，我们有各种各样的教育。有幼儿教育和成人教育。有学术教育和职业教育。有艺术和体育教育。在这些不同的教育中，我们能提炼出三个抽象要素：

1.教师：教师是教育信息的发送者。

2.学生：学生是教育信息的接收者。

3.信道：信道就是教育信息的传输通道。

教育信息具体内容有很多可能性，它可能是数学信息，也可能是英语信息，还可能是挖掘机驾驶信息。信道也有很多种。通过书籍来学习，那么信道就是读者和书本之间的光线。通过教室来学习，那么信道就是老师和学生之间的空气。通过互联网来学习，那么信道就是互联网。

教育信息和信道是多样化的，但教师和学生一般都是人类。书需要人类来写，也需要人类来读。视频课程需要人类来录制，也需要人类来听讲。教师发送了一段教育信息后，信号通过信道传输到学生那里，中间会有一定的失真，同时还附加了大量的噪音。作为信息接收者的学生，需要降低那些噪音，提取能为自己所用的信号，然后将这些信号储存在自己大脑里。

随着时间的推移，学生大脑里的教育信息越存越多，这个学生的能力就越来越强。这里的“能力”也是多样化的，可能是英语写作能力，也可能是数学计算能力，还可能是挖掘机驾驶能力。如果人脑的软件层是一台冯·诺伊曼结构的虚拟机，那么其存储的程序越多，其所能实现的功能也就越多。

我是一个教批判性思维课程的教师，发送给学生的信号，大多就是批判性思维类信息。这类信息有些特殊，它的目的不是增强学生的某种具体的能力，比如挖掘机驾驶能力、汽车维修能力、电子竞技能力、游泳能力等，它是为了提升学生的信息处理能力，从而让学生更擅长处理各种各样的信息。换言之，批判性思维教育不是往学生的头脑中安装各种各样的软件，而是更新操作系统。

如何提升批判性思维教育的效果？

我们已经知道了，批判性思维教育就是增强信息接受者的信息处理能力的过程。接下来就要面对一个很实际的问题，怎么实现更好的批判性思维教育效果？

考虑到教育过程中的三要素是作为信息发送者的教师、作为信息接收者的学生以及作为信息传输通道的信道。那么，只要从这三个方面下手，就可以提升教育效果：

1.提升教师的信息发送能力。

2.提升学生的信息接收能力。

3.提升信道的信息传输效果。

上述三个建议，不是什么惊天地泣鬼神的金玉良言。在人类的教育过程中，我们早已在从这三个方面下手，提升教育效果了。我们会对教师进行培训，提升教师的教学能力。还会传授学生学习的方法，提升学生的学习能力。最后，我们还在应用多媒体技术，提升信道的信息传输效果。

在学习人体解剖结构时，我们最开始通过奇丑无比的图示来讲解人体解剖结构，后来通过惟妙惟肖的素描图来讲解人体解剖结构，现在还可以通过彩色的3D动画来讲解人体解剖结构。还有许多教育类的软件，学生可以自行放大和缩小，360度自由旋转，无死角地观察人体的各种器官。

幸运的是，我成长于这个信息时代。当初上CNS解剖课时，老师除了指着教材上的黑白图片给我们讲解中枢神经系统的结构之外，还会利用互联网上免费的教学视频来告诉我们大脑的特征。在给学员们上课时，我也会尽力从上述三个方面去实现更好的教学效果。

效果最好的批判性思维教育是什么样子？

在给不同的学员上1对1课程时，我渐渐发现，这种点对点的直接互动课程，几乎是效果最好的批判性思维教育。

遥想两千多年前，亚里士多德在吕克昂学园里，和学生们一边散步，一边讨论天文地理、政治文化、动物植物、心理哲学等等教育信息。有的学生一言不发，专心致志地记着笔记，试图把亚里士多德的思想一字不漏地记录下来。而有的学生则会向亚里士多德提出问题，甚至是提出质疑。而亚里士多德则会回应那些疑问和质疑，对那些具体的学习障碍进行精确制导式打击。

在东方，孔子和学生们之间的教学互动，大致上也是如此。两千多年后的今天，我们的教育形式，差不多还是这样。在学钢琴时，老师会先教学生最基本的正确弹琴姿势，然后再讲最基本的乐理，教学生读懂五线谱。然后就坐在一边，等学生在钢琴上不断练习。有时候需要出手纠正学生的一些错误。大多数时间，学生不会犯什么错误，只需要监督学生不要偷懒，鼓励其不断挑战新的目标，并且在学生表现优异时给予奖励。

最理想的状态不是有老师监督的学习，而是让学生实现无监督学习，或者叫自我监督学习。然而，我目前还没有想到可行的方法，让一个原本不实施自我监督学习的学生，突然变成自我监督式学生。也许，这种学习热情受遗传因素影响很大，后天教育很难培养。

学批判性思维的过程与学习钢琴、英语课程差不多。在我和学员交流时，大致会确认他目前的水平和适合的教学方式，然后提供超出其目前水平但又不会太难的学习材料。完成一系列学习任务后，会要求他完成某种作业，再就这个作业进行改进。最多就是根据学生不同的背景知识和学习诉求进行形式和内容上的有限度调整。我目前也没有想到更好的教育方案了。

这种依靠人力实现的教育工程，有许多优点，经过几千年的发展，它也变得足够普及了。如果把小老虎模仿老虎妈妈的捕猎过程也看做1对1教学，那么这种点对点直接互动以传输教育信息的教育工程方法，已经经过了数百万年时间的发展。从培养效果来看，我们可以看到有无数各行各业的杰出人士从中产生。所以，它也算是经过了时间和实践的考验，效果拔群。

不过，这种方式最大的劣势在于，它的成本还是太高了。我们可以把教师看作一台教学机器，要建造一台教学机器，首先要找到一对男女来交配，生下小孩后，还要经过几十年的培养，付出至少数百万元的成本，然后才能培养出一台工作效果不太稳定的教学机器。这种人力教学机器在单位时间内只能为极少量学生提供教学服务，而计算机软件则能以零边际成本为海量学生提供不限时的稳定教学服务。

可惜，目前的计算机软件所能提供的教学服务不够灵活，无法应对学生所遇到的千奇百怪的问题。原因也很简单，计算机只是一个工具，它没有理解能力，甚至无法主动给学生讲个笑话，活跃一下气氛。教育并不单纯是信息的传递，它也是一种情感的交流，而机器没有共情能力。

不过，我依然很看好这种机器教师的发展，它至少可以强迫低水平的教师提升自己的教学水平，从而不被机器教师所淘汰。对于那些经济上并不宽松的学生来说，这也是一条低成本的学习之路。

枯燥的重复过程是学习之旅中必经的风景

在2017年的4月下旬，认真想的第一期课程结束后，我写了一篇文章，名为《在岸上是学不会批判性思维的》

文章大意是说，批判性思维不是一套理论知识，而是一套实用技能。在岸上学游泳理论，那是永远学不会游泳的。如果只在课堂里学批判性思维理论，不去反复练习，完成作业，挑战更高难度的作业，那也是无法拥有批判性思维能力的。

“反复”这个词，非常关键。熟能生巧的前提就是熟，就是大量重复。而重复这个过程是相对枯燥无聊的，这是一个不可避免的苦功夫。有时候，这个功夫太过于艰苦，它阻碍了绝大多数人提升自己批判性思维能力的机会。

计算机中有内存和硬盘之分，人类的记忆系统中也有类似的短时记忆系统和长时记忆系统之分。只有将信息存入长时记忆系统，我们人类才算是真正学会了某些新技能，在需要的时候可以随时调用起来。对于人类来说，简单重复就可以将信息从短时记忆系统转入长时记忆系统。比如，在我们学习图尔敏模型时，其有6个组成要件，要件之间还有特定的关系需要记住，其来龙去脉也需要理解。这些内容看似复杂，但只要多重复几次，就能学会举一反三了。

换句话说，人脑这台信息处理机器不像电子计算机一样，只需要几分钟就可以安装好新软件。一些简单的技能也许可以几分钟学会，而复杂的技能或许要几个月甚至几年的练习，才能登大雅之堂。庖丁解牛能做到如此干净利落的效果，想必也是经年累月的练习所致。

现在问题来了，为什么有些人愿意去重复练习这些枯燥无味的技能，有些人不愿意呢？为何小明愿意花10个小时去练习如何用属加种差定义法、操作性定义法、枚举定义法（MECE方法）、实指定义法去给各种各样的概念下定义，而小强不愿意呢？

可能同样的练习，对于小明来说并没有那么枯燥，而对于小强来说格外枯燥。小明的每一次进步可以得到老师的赞扬，或者满足自己的好奇心。而小强因为不具备同等的内在或外在的激励因素，所以没法坚持这段枯燥的重复练习过程。