围棋运动对于儿童脑智发育的影响

围棋运动对于儿童脑智发育的影响
据杭州智力运动文化 公众号报道  Part1  1  围棋运动在人工智能背景下的发展问题  随着人工智能技术的发展,它不可避免的对围棋运动带来深远的影响。总体而言,人工智能对于围棋届来说则是机遇与挑战并存,且机遇大于挑战。从竞技角度而言,人工智能确实已经战胜了人类,但这并不妨碍我们对围棋的热爱,人类和人工智能不应对立,借助人工智能,我们能更深刻感受到围棋的独特魅力。同时,随着人工智能的发展,围棋不仅是一门竞技体育,更应该成为文化传播和人类智能开发的工具。  Part2  2  人工智能时代围棋运动的意义  围棋AI作为弱人工智能,只是在机械地执行算法,没有理解力。Al不知道自己下的棋局有多精彩,做出的创新有多伟大。这种精彩与伟大需要人类高手来解读,双方共同探索围棋的奥秘。另外围棋虽然复杂,但只是“完全信息博弈”问题中最难的一个。而人类解决问题的长处是在非完全信息的领域,以及通用的横跨多个行业举一反三的能力。因此以围棋思维为载体,对人脑的研究对于探索人类智能具有重要价值。  (一) 文化传播  围棋起源于中国,作为“琴棋书画”之一,自魏晋后逐步成为文人的基本修养和才具,已是一种文化和社交工具。围棋文化作为人类精神生活的结晶,是人工智能所无法企及。围棋中渗透着中华传统文化的精神,中国棋院前院长陈祖德说:“没有任何东西能像围棋这样充分体现出中国的特色、思想和文化内涵”。人工智能专家周志华教授也说过:“围棋本身在锻炼思维、陶冶性情方面的作用, 乃至于围棋比赛的竞技性, 都不是机器能够取代的。”  文脉同国脉相连,棋运与国运相牵。诗词、成语、国学经典与围棋棋局的结合,将有助于围棋爱好者在弈棋的同时,提升文化知识水平,更加了解和热爱我们的民族文化。以围棋为载体,传承与借鉴历史文化,对于坚定文化自信具有重要意义。  (二)脑智开发  1。综合素养的提升  我国围棋文化的发展过程中,一直坚持“棋道”的传统。通过围棋活动与儿童品德修养教育的有机结合,能够促进儿童道德修养水平的提高。国内一些学者(张德云 2000;王建新 2001;邢振宇 2002;陈更昌 2003;李莉,2005;徐平,2008) 探讨了围棋活动对人格发展的促进作用,提出参与围棋活动可以陶冶情操、修身养性,有利于更好的促进素质教育的开展。  2。意志品质的提升  元认知体验是指伴随认知活动产生的认知体验和情感体验, 既包括知的体验, 也包括不知的体验。在下围棋的每一步, 伴随着对方的应手, 自然而然会产生一系列的情绪和情感。不同的对手、多次的胜负体验必然将丰富弈者的元认知体验, 尤其是对青少年的心理品质的培养具有积极作用。王文中(1997)和白起一(1999)通过研究发现认为围棋活动有利于培养棋手的挫折耐受力、注意力、意志力和控制力。黄和林等(2006)运用克雷佩林心理测验对围棋小学与普通小学的学生人格特质进行了比较研究发现,与普通学生相比,参与围棋活动的学生具有更好的人格启动特征,更高的注意集中性及意志努力程度。优秀的棋手具备良好心理素质,比同龄人能更好的控制自己的情绪。  3。专注力的提升  徐平(2008,2009)研究发现围棋活动对儿童注意的稳定性、注意强度及持久性有很大影响。方梦雅(2017)在全国采用流调方式进行中小学生注意力测试也发现围棋在促进儿童注意稳定、注意持久性和注意强度方面有显著作用,而对于注意广度和注意转移则无明显提升效果,这一结论在9岁以下儿童上表现极为明显。  4。脑智的提升  围棋活动是培养智力的最好载体之一。林道义(1993,1994)提出围棋活动对锻炼棋手的思维能力以及提升其自我效能感具有重要的影响。唐朝著名围棋国手王积薪所著围棋十诀中,对围棋棋理作了高度概括和总结。一、不得贪胜。二、入界宜缓。三、攻彼顾我。四、弃子争先。五、舍小就大。六、逢危须弃。七、慎勿轻速。八、动须相应。九、彼强自保。十、势孤取和。围棋和哲学、逻辑学、数学、社会学、军事科学等多学科有着千丝万缕的联系。每一学科都可在其中找出围棋的影子, 每个问题都可用棋理来诠释。因此围棋中使用的策略往往具有普遍意义, 也能迁移到其他学习活动中去, 从而提高学生的认知水平,对于儿童的成长具有重要意义。  围棋以图形为认知表象, 通过对布局的思考、中盘的决策以及官子的选择, 经过不断地分析与综合, 能较好地训练人的思维,同时由于围棋胜负设计棋局的变化、死活计算、形式判断、打劫等。因此长期从事围棋活动的小学生, 其思维力、记忆力、想象力和计算能力在这种训练中受到一定程度的积极影响。  随着人工智能技术的发展,它不可避免的对围棋运动带来深远的影响。总体而言,人工智能对于围棋届来说则是机遇与挑战并存,且机遇大于挑战。从竞技角度而言,人工智能确实已经战胜了人类,但这并不妨碍我们对围棋的热爱,人类和人工智能不应对立,借助人工智能,我们能更深刻感受到围棋的独特魅力。同时,随着人工智能的发展,围棋不仅是一门竞技体育,更应该成为文化传播和人类智能开发的工具。  Part3  3  儿童脑智发育  智力可以被分为:分析性智力、创造性智力和实用性智力,而通用智力主要和分析性智力有关(Stemberg,2000)。这是否意味着,所谓的创造性或实用性智力在下围棋时特别重要?通过对围棋对弈的不同阶段中棋手思维活动的分析,人们可以这样推测:在布局时,主要采用的是实用性智力(定式,及定式的变化);在中盘时,主要用创造性智力(随机应变,出奇制胜);而在收官时,则主要用分析性智力(精确计算)。随着技术的发展,这些猜想逐步得以验证。  (一)脑智提升的行为证据  研究人员通过围棋对幼儿潜能开发的探索,发现围棋在对开发儿童智力方面起着积极作用的同时,注意力、思维能力以及创新能力也得到相应的提高(苏尚云,2002),(Lee等,2007) (Kim等,2010)。黄和林等(2006)采用瑞文高级推理测验和GITC测验对围棋特色学校小学生进行智力测试并与其他学校相同年级学小生进行比较, 同时比较4组高年级被试的语文、数学成绩, 结果表明下围棋具有很好的益智作用:从事围棋活动能促进小学生总体智力水平的发展,还能促进学生学习成绩的提高, 对数学成绩的促进尤其明显。此外围棋活动还对儿童冒险性、想象力和挑战性等创造力相关因素有较大影响。  徐伟庭(2017)年针对台湾地区26-59岁棋手的多元智能调查研究发现,围棋参与者逻辑数学智能、空间智能、运动智能、内省智能与人际智能均显著高于常模。陈兵等(2018)针对杭州市幼儿园和小学围棋学习者的多元智能研究也发现围棋学习能够提升语言智能、数学智能、空间智能、运动智能、内省智能和人际智能。除去在语言智能方面,可能是因为研究对象是4-8岁儿童,正是儿童语言发展的关键期而有所区别外,这两个研究的结论非常相似。  (二)弈棋风格的生理特征  弈棋风格是指弈者在围棋活动中所表现出来一致的、稳定的方式和行棋特点。胡瑜等(2008,2010,2013)通过对上海应昌期围棋学校四至九年级和浙江省宁波市围棋学校四、五、六年级, 以及业余爱好为围棋的大学生和教职工的量表、行为、眼动和脑成像研究发现:弈棋风格的结构主要包括五个因素(维度), 即严谨稳健、机敏轻灵、好胜力战、大局观和犹豫忍让,它们之间可以通过受试者的眼动指标和脑区激活反应加以区分。  (三)围棋促进脑智发育的神经表现  围棋是一项需要高级智能活动的游戏。棋手下围棋时,需要大脑皮层区域网络的参与。小山镇南(1999)在研究中提出参加围棋活动对右脑的开发有巨大的作用,进而促进人类智力的发展。Hiromi Masunaga和John Horn(2001)对不同年龄和水平棋手的认知特点进行了研究,结果显示职业棋手专长知识的演绎推理和专长知识的工作记忆因素是独立于流体推理智力。和田博(2003)在围棋的研究中,发现围棋表现出明显的右脑单侧化,有利于空间和图形知觉能力的发展Huang Timothy等(2004)在研究中发现,围棋对弈过程中问题解决的策略,有助于学习能力的提升、智力的发展。  随着脑成像技术的发展,近二十年来研究人员从脑结构到功能,从静息到任务,从脑电、近红外到功能磁共振成像技术对围棋专家和新手进行了多种对比。  1。脑结构研究  长期的围棋训练对于提高大脑机能和促进大脑结构发育有深远的影响。围棋棋手经过长期训练在额叶存在更大的白质区域(Lee et al。, 2010)。在落子直觉方面,受过围棋专业训练的人和新手相比,在杏仁核区域他们的大脑灰质体积下降,而在伏隔核区域则出现上升趋势。与此同时,他们在杏仁核和内侧眶额叶间的功能连接增加,而在伏隔核和内侧前额叶之间的功能连接下降。这一研究也表明,围棋专家化机制形成后,直觉判断在语义标记环路和视空间处理会较常人形成差异(Boreom Lee,2010) (Jung.W.H,2013)(Sohn。 W.S,2017)。  搜狐教育报道了首尔大学权峻寿研究组选取17名从小接受围棋训练,平均训练时间长达12年左右的专业棋手的一项研究(住友围棋,2017)。该研究通过对围棋专家和普通人的大脑机能进行比较。结果发现,就负责集中力、记忆力、空间感和时间感等方面的右侧前额叶的大脑机能而言,下围棋的人比普通人要优越得多。在大脑结构和多个领域之间的相互连接比较紧密、高度集中、非常发达。研究结果显示:如果长时间坚持下围棋,脑部各领域间的连接环密度将会增加至平常人的近两倍,脑神经也会得到更高效率的运转。这一结果可能是因为下围棋的人会更加频繁地使用到大脑的空间机能。它意味着在经过长时间的训练后,脑结构可以得到改变。具备整体记忆某种事物或者事件内容机能的左侧颞叶下方部位也呈现出了明显的差异。这一结果可能是由于围棋专家们在记忆一个整体事物时的采用模式化记忆,而普通人记忆某一个事物时,往往是单个的、片段的、部分的。围棋选手对弈结束后能够完美复述棋局的能力似乎也与这个机能有关联。研究表明,就负责非语言的空间、时间信息的处理能力的前额叶而言,围棋专家也比一般人发达。另外,围棋专家大脑右半球的白质比左半球更发达,也证实了空间感觉是围棋的最大特性之一。  2。脑功能研究  专业棋手和普通人相比静息态功能连接在默认网络、左右额顶网络、突显网络不同(Jung.W.H,2013)。职业棋手的专家经验导致了更高的大脑功能连接性,而持续性的围棋专业训练将导致脑网络之间更高的功能整合。  从任务的角度研究围棋对于脑智的变化方面,陈湘川和何生(2002)发现和国际象棋相比,下围棋更需要右半球顶叶的参与,这可能与围棋更需要空间认知加工能力有关。这些皮层区域包括额叶的BA6/9、顶叶的BA7/40、后扣带区的BA 30/3l、枕叶的BA19的参与,它们通常参与注意、空间知觉、想象、工作记忆的操作和储存、事件记忆的提取、以及问题解决相关。  黄和林采用脑成像技术,使用围棋下一手、围棋死活和形势判断任务发现在任务过程中大脑的额叶BA6/8/9/10/11/44/45/46,顶叶BA5/7,枕叶BA17/18/19均有激活。这一生理现象证实了围棋思维具有一定的创造性特点,“千古无同局”正是这种现象的反映。  从围棋活动的特点分析,涉及观察力、注意力、记忆力、思维力和想象力这五种智力活动,它对于人的一般能力发展具有重要意义。脑功能成像的结果显示与智能关系最密切的额叶在围棋活动中多个区域被激活,足以证明围棋是一种高级智力运动。围棋活动涉及了左脑优势的记忆、逻辑、计算以及右脑优势的想象、直觉、空间与图形,这一结果再次从生理上证实了围棋对儿童多元智能发展的促进作用。  通过对围棋的研究,有助于了解人类高级智力活动的本质。围棋专家能快速准确地识记棋谱,就如同其他记忆专家在识记领域内的材料时一样。对这一优势的解释,认知心理学家认为,记忆专家学会把不同材料组合在一起,然后通过长期的训练,其记忆技能得到不断的提高(如模板理论、长时工作记忆理论)。相应地,认知神经科学家认为这种提升的能力可能与具体脑区(如海马)激活有关系,尤其是与脑区间的功能网络(如工作记忆脑区前额叶激活的减少同时长期记忆脑区颞叶内侧结构激活的增加)有关。围棋专家的认知优势表现不仅体现在个体认知上,也体现在与他人的互动活动中,体现为认知的动态性和灵活性。这些认知特征可以在专家的脑活动以及与对手的脑-脑关联活动中找到相应的证据。  刘宁通过近红外脑成像技术观察到大学生围棋专家组对真实棋局超常记忆主要源于记忆编码阶段背外侧前额叶的脑激活会通过影响检索阶段背外侧前额叶的脑激活来影响记忆表现,此外他还通过领域相关计算任务的近红外研究发现,围棋专家组学生无论在领域内的任务(计算己方情形)还是一般任务(计算棋盘上的点数),都表现出高效的计算优势,这一研究表明围棋专家组所拥有的计算己方情形优势出现了能力迁移现象,即不仅仅局限在具体领域内,也能过迁移到其他任务中。这一现象的生理基础表现在任务过程中专家组的右侧顶下小叶皮层的脑激活较对照新手组明显增强。  Part4  4  围棋学习对于儿童脑智发育影响的实证研究  (一)专注力的影响  针对围棋儿童的专注力研究,我们将专注力分解为专注强度、持久程度、转移速度三个核心维度,来反映专注力神经反应特质和发展水平。专注强度指个体在测试过程中的专注力集中程度。专注程度高,则反应基础认知能力偏强,只要有信息进入大脑就能够很好地加工。同时,专注强度高也意味着个体的抗干扰能力较好。专注持久度是指个体达到高专注状态后能够维持在该水平上的时间,是评估个体专注力耐久度的重要指标。持久度高也意味着更“坐得住”,是儿童学习力和学习效率的基础,反映了一个人在一段时间内,比较稳定地把注意力集中于某一特定的对象与活动的能力。专注转移速度是指一个人能够主动地及时将注意从一个对象或者活动调整到另一个对象或者活动。转移速度是思维灵活性的体现,也是快速加工信息形成判断的基本保障。  针对围棋儿童的认知能力,我们和中国棋院杭州分院合作,从读训班中抽取部分儿童进行了脑电认知测评。测评情况如下:  图1 专注力测评场景  图2 个体脑地形图  图2为随时间变化的脑电地形图,更新频率为0.2Hz。反应的是不同脑电电极测得某波段脑电波幅值的差异。  图3 个体脑电波时频分析  图3为任务过程中脑电波在频域上的呈现,从下至上是分别是alpha波(8~13Hz)、beta波(14~40Hz)、theta波(4~8Hz)。横轴是时间、单位秒;纵轴是能谱密度,体现某个时刻该波段的强度,越强颜色越偏蓝、越弱颜色越偏红。  图4 个体专注力测评得分  通过比较读训班和普通学校非围棋类学生的脑认知测评情况,我们发现读训班儿童的专注力要显著强于同龄儿童,这表明长期的围棋训练确实有效的提升的儿童的专注力水平。  (二)推理力的影响  为了验证围棋学习对儿童思维的影响,我们选取杭州棋院及其他学校小学段儿童进行了反事实推理测试(共计13题),发现围棋业余一段及以上儿童的错误情况为(3.2±2.8),而非围棋熟练儿童的错误情况为(5.45±3.9),显著性检验p值约为0.07,可见围棋学习能够提升儿童的推理能力。  Part5  5  结论与建议  (一)结论  无论是以往国内外对围棋的生理、心理和脑科学研究,或者是我们通过对围棋组和对照组儿童的脑电和行为测评,都发现围棋组学生在专注强度和持久度上优于普通学生,他们的推理力也好于普通孩子,这一现象再次验证了学围棋的孩子更聪明。  (二)建议  目前的围棋教学更多的都是偏竞技,侧重于定级定段。如何开发以围棋为载体的课程,使儿童在学习中不仅能提高棋力,更能够提升人脑认知能力、文化素养,并达到开发脑智的效果,对于围棋的推广和受众的增加至关重要。围棋运动的推广需要平衡好游戏、文化、竞技等多方面因素,结合脑科学和教育神经科学研究的成果因人制宜将脑智开发融入围棋项目中,从儿童抓起更加注重其个性化和多元化,发挥围棋在计算、空间、逻辑等方面的优势,使围棋成为一种普及性的智力运动。  END  公众号说明:此文为作者投稿原文,文责由作者负责。

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