教学是一种进化而来的能力

周加仙 李宛如 唐心怡

哈佛大学著名社会生物学家威尔森（E. O. Wilson）曾经描述过岩蚁“串联奔跑”的方式。岩蚁的头上长有两根触角，每根触角由11个触节组成，可以同时发出11种不同波长的信号，岩蚁们靠触角相互摩擦，可以在数秒钟之内交换信息。因此，它们之间拥有非常高效的交流手段，并以此自由地传递信息。传递食物源的信息是岩蚁的一项重要技能，是直接影响岩蚁生存的一项技能。本文就岩蚁的传递食物源信息的教学行为进行分析，以期从科学研究的角度来探索人类教学的本质。

影响教学的最重要因素是信息

最近几十年来，动物学家对岩蚁的教学行为进行了大量的研究。其中，最为值得一提的是2006年初，英国布里斯托大学的行为学家奈杰尔·弗兰克斯及其团队在《自然》杂志上发表的研究成果。在野外，一只岩蚁找到食物后，会返回驻地带领其他岩蚁到达食物源地。由于只有它认识通往食物源的路线，因此，它会先释放出一种信息素，让另一只岩蚁跟它走，形成一种“串联奔跑”的方式。这种奔跑方式由引领岩蚁和跟随岩蚁构成，走在前面的岩蚁相当于老师，走在后面的就相当于学生。岩蚁通过这种方式，引导巢穴中的岩蚁到新发现的食物源或者蚁巢。研究者们仔细观察了岩蚁在“串联奔跑”过程中的行走方式、行走速度，得出了如下几个结论。

岩蚁引领者改变了行为，付出了代价，其结果使得追随者的学习更有效。弗兰克斯等人的研究结果显示，在“串联奔跑”的过程中，当引领岩蚁被追隨岩蚁的触角触碰了其腿部和腹部时，才会继续行走，因此，引领者在跟随者面前改变了其行为。研究还发现，“串联奔跑”会使引领者付出代价。如果没有受到跟随者慢速行走的阻碍，引领岩蚁从蚁巢到达食物源的速度可以提高4倍，而“串联奔跑”的速度由于跟随者频繁的停顿而减慢。在停顿中，后面跟随的岩蚁会探索地标，在有明显地标的情况下，引领者和追随者之间的停顿速度明显高于没有地标情况下的速度。研究进一步发现，引领者提供了如何找到食物的示范，与单独的探索相比，跟随者在“串联奔跑”的条件下能够更快地找到食物。这表明跟随者在引领者的帮助下学得更快了。此外，跟随者返回巢穴的路径并没有重复“串联奔跑”的路径，它的行进速度通常比“串联奔跑”的引领者更快，而且更趋近线性奔跑。这表明“串联奔跑”的方式有助于岩蚁学习通往食物源的路线。因此，“串联奔跑”的教学方式能够使得追随者更快地找到食物的位置，并通过引领者的榜样获得关于巢穴周围环境的一般知识。

教与学是区分“串联奔跑”与“运送行为”的关键。威尔森以及多位研究者对不同种类的岩蚁搬家行为进行研究后发现，岩蚁采用两种形式将同伴送到新的巢穴。在搬家的第一阶段，“串联奔跑”的岩蚁数量一直保持不变。随着运送同伴的岩蚁数量的不断增加，熟悉路径的岩蚁也在不断增加。在到达新巢穴的岩蚁数量足够多时，“串联奔跑”便停止了，剩下的岩蚁会被同伴运送过去。这表明，岩蚁搬家时“串联奔跑”的功能能够保证数量足够多的岩蚁知道新家的位置，以保证搬家的顺利进行。虽然尚无实验证实跟随的岩蚁会比被运送的岩蚁能更快地到达目的地，但是也无法用其他可能的功能来解释“串联奔跑”这一行为。这些研究表明，在岩蚁搬家的行为中，“串联奔跑”不同于“运送岩蚁”，虽然运送巢中同伴的行为也是一种成对的移动方式，但是在速度和奔跑的方式方面两者却各不相同。对比“串联奔跑”，熟悉道路的岩蚁将不熟悉的岩蚁直接运送到食物源是一种更高效的方式，这也是岩蚁们常常采用的方法。但是运送岩蚁的行为中，通常不存在路径的教与学，因为不熟悉路径的岩蚁通常是被倒挂着的，而且头部是倒转朝向后方的，这样就无法学习了，被运送的岩蚁后续也不会教其他岩蚁。岩蚁在没有采用“串联奔跑”的方式时，它们的头是直立的——这些岩蚁能够学会找到食物的路线，然后招募其他岩蚁。另外，“运送岩蚁”的奔跑速度是“串联奔跑”的三倍。

引领者与追随者之间进行了双向的反馈。弗兰克斯等人的研究表明，引领者和追随者之间通过加速和减速的模式，相互之间提供刺激信号，进行双向反馈：当引领者和跟随者之间的距离过大时，前者减速，后者加速;当跟随者的触角接触到引领者时，两者以相同的速度向前移动。这表明，它们之间的触碰信号或信息素信号控制着双方行进的速度和路径。在“串联奔跑”中，跟随者所获得的经验会迁移，当他们后来也成为“串联奔跑”中的引领者时，会将这些经验运用到其行为中，所以，尽管“串联奔跑”的速度很慢，但是它们在觅食者之间传播了知识，节省了时间。岩蚁的这种“教师”和“学生”之间的双向反馈表明，教学行为与传播行为不同。在大型的岩蚁社群中，大多数的招募都是通过信息素传递的方式来达到的，这种方式在大型群体中很有效。因为如果有很多岩蚁提供信息，那么被其他岩蚁遇到并实施的可能性更大。但是在一个小社群里，随机遇到信息素的概率比较小，因此有价值的信息很容易丢失，这种情况下，采用一对一的教学方式，效果会更好。

教学是一种进化而来的能力

上述案例表明，岩蚁也具有教学的能力。从这个角度来说，教学是一种进化而来的能力。1992年，卡罗和豪泽从生物学的角度，提出了一个著名的有关教学的功能性与操作性定义，他们认为，教学发生的条件是当个体改变自己的行为，并付出某些代价或者不能马上获益，来帮助无知的个体学习。具体而言教学包含三个标准：

（1） 只有无知的学生在场的时候，教师才会改变行为;

（2） 教师的行为改变必须付出代价或者不能得到直接利益;

（3） 由于教师的行为，学生能更快速、更有效地习得知识和技能;如果没有教师的教学行为，学生甚至可能无法习得任何知识与技能。

根据这一定义，岩蚁的“串联奔跑”活动是一种典型的教学活动，达到了上述教学的三条标准。但是上述有关岩蚁所谓的“教学”行为的研究结果却在动物行为学界引发了激烈的争论，因为很多人不能接受岩蚁也具有教学能力的这样一种观点，因此，有人在卡罗的教学三要素的基础上，增加了第四个要素：老师必须了解学生现有的知识水平。但是卡罗认为，岩蚁老师往前移动之前静候学生的触角做出触碰的动作，这一行为就是在评估学生的知识水平或掌握程度。

卡罗和豪泽基于进化和动物行为研究所提出的这一著名的教学定义，排除了教学的目的性和心理理论，也不涉及对非人类教师的内部心理状态的推论，这样使得教学的定义扩大，将许多非人类的动物群体的教学归于此定义中。但是，岩蚁的教学行为相对而言非常简单，没有心理学理论，而人类教学有心理学理论。即使我们可以将岩蚁的这一行为看作教学，但它是否适合人类教学还没有得到科学证据的证实，因此，不能够直接运用于人类的学校系统中。但是，动物教学的研究为人类教学的研究提供了重要的研究方向。由于人类具有文化创造力和阅读能力，尤其是人类拥有心理学理论，能够揣测学生的心理状态，对他人肢体语言的反应能力也更高，因此，人类教师在师生互动过程中会表现出更多不同于动物的独特特征，因此需要进一步的研究。

岩蚁的教学和人类的教学也有相同之处，即在人类教学和岩蚁教学中都有某种情境。岩蚁的教学情境是一只知道如何获得食物源的蚂蚁和一只不知道食物源的蚂蚁，前者（教师）引导后者（学习者）找到食物的位置。“学习者”通过利用其触角接触“教师”的腿部和腹部保持与教师的联系。如果失去了联系，“教师”则会停止前进，直到重新建立联系。“教师”与“学习者”有联系时也会偶尔停止前进。这种情况发生在“学习者”探索周围情况的时候。这时，“学习者”可能在收集环境信息，使得在单独通往食物源的时候也能认出路线。但是，我们不能因为人类和岩蚁具有相似的教学情境，就把两者的教学等同起来。人类的情境教学是建立在了解学习者心理状态的基础上，而蚂蚁的教学则几乎完全取决于与生俱来的习惯，而不是来自心理学理论。因此，人类和蚂蚁的教学行为很相似，但并不相同。人类教学的独特性在于其意图性，在教学过程中有目的地引导学生达到教学的目标，根据教学的目标来判断学习者表现的好坏，并据此来调整教学，因此人类的教学具有独特性。

综上所述，岩蚁的“串联奔跑”方式符合了典型的教学行为标准，找到食物的岩蚁会领着另一只岩蚁通过“串联奔跑”的方式从蚁穴向食物源奔跑，两只岩蚁之间通过触碰或者信息素有目的地实现信息交换，控制行进的速度和路线。这可能是第一次在非人类的动物身上观察到的一种教学现象，是一个典型的在教师和学生之间通过双向反馈进行教学的例子。这种行为研究表明，影响教学的最重要的因素可能是信息的价值，而不是脑的大小与复杂的认知能力。