Gehirnentwicklung: Neurowissenschaft des Lernens

Einleitung

Bisher hat sich diese Lektion auf die Funktion des ausgereiften ZNS konzentriert. Viele Pädagogen arbeiten jedoch mit Vorschulkindern, Kindern und Jugendlichen. Das Thema der Gehirnentwicklung ist nicht nur an sich von Interesse, sondern auch, weil die pädagogischen Implikationen für Lehre und Lernen je nach Entwicklungsstand des Gehirns variieren. Im Eingangsszenario weist Bryan auf die Bedeutung des Verständnisses der Gehirnentwicklung durch Pädagogen hin. Dieser Abschnitt behandelt einflussreiche Faktoren auf die Entwicklung, den Verlauf der Entwicklung, kritische Phasen in der Entwicklung und die Rolle der Entwicklung beim Spracherwerb und der Sprachverwendung.

Einflussfaktoren

Obwohl das menschliche Gehirn strukturell ähnlich ist, gibt es Unterschiede zwischen den Individuen. Fünf Einflüsse auf die Gehirnentwicklung sind Genetik, Umweltstimulation, Ernährung, Steroide und Teratogene (Byrnes, 2001).

Genetik

Das menschliche Gehirn unterscheidet sich in Größe und Zusammensetzung von dem anderer Tiere. Obwohl der Unterschied zwischen dem menschlichen Genom und dem unseres nächsten tierischen Verwandten (dem Schimpansen) nur 1,23 % beträgt (Lemonick & Dorfman, 2006), produzieren dieser Unterschied und andere genetische Variationen eine Spezies, die Brücken entwerfen und bauen, Musik komponieren, Romane schreiben, komplexe Gleichungen lösen usw. kann.

Das menschliche Gehirn hat eine ähnliche genetische Struktur, unterscheidet sich aber dennoch in Größe und Struktur. Studien an eineiigen Zwillingen zeigen, dass sie manchmal Gehirne entwickeln, die strukturell unterschiedlich sind (Byrnes, 2001). Genetische Anweisungen bestimmen die Größe, Struktur und neuronale Konnektivität des Gehirns. Meistens führen diese Unterschiede zu normal funktionierenden Gehirnen, aber die Hirnforschung identifiziert weiterhin, wie bestimmte genetische Unterschiede Anomalien verursachen.

Faktoren, die die Gehirnentwicklung beeinflussen:

  • Genetik
  • Umweltstimulation
  • Ernährung
  • Steroide
  • Teratogene

Umweltstimulation

Die Gehirnentwicklung erfordert Stimulation aus der Umwelt. Die pränatale Entwicklung bereitet die Bühne für das Lernen, indem sie eine neuronale Schaltung entwickelt, die Reize und Erfahrungen empfangen und verarbeiten kann. Diese Erfahrungen formen die Schaltung weiter, indem sie Synapsen hinzufügen und neu organisieren. Zum Beispiel können schwangere Frauen, die mit ihren Babys sprechen und singen, durch ihre Sprache und ihren Gesang dazu beitragen, neuronale Verbindungen in den Babys herzustellen (Wolfe, 2001). Die Gehirnentwicklung hinkt hinterher, wenn Erfahrungen fehlen oder minimal sind. Obwohl es bestimmte kritische Phasen gibt, in denen Stimulation tiefgreifende Auswirkungen haben kann (Jensen, 2005), deuten Forschungsergebnisse darauf hin, dass Stimulation während der gesamten Lebensspanne wichtig ist, um eine kontinuierliche Gehirnentwicklung zu gewährleisten.

Ernährung

Mangelernährung kann große Auswirkungen auf die Gehirnentwicklung haben, und die jeweiligen Auswirkungen hängen davon ab, wann die Mangelernährung auftritt (Byrnes, 2001). Pränatale Mangelernährung beispielsweise verlangsamt die Produktion und das Wachstum von Neuronen und Gliazellen. Eine kritische Periode liegt zwischen dem 4. und 7. Schwangerschaftsmonat, wenn die meisten Gehirnzellen produziert werden (Jensen, 2005). Spätere Mangelernährung verlangsamt, wie schnell Zellen an Größe zunehmen und eine Myelinscheide erwerben. Obwohl das letztere Problem mit der richtigen Ernährung behoben werden kann, kann das erstere nicht behoben werden, da sich zu wenige Zellen entwickelt haben. Aus diesem Grund wird schwangeren Frauen geraten, Drogen, Alkohol und Tabak zu meiden, sich gut zu ernähren und Stress zu vermeiden (Stress verursacht auch Probleme für einen sich entwickelnden Fötus).

Steroide

Steroide beziehen sich auf eine Klasse von Hormonen, die verschiedene Funktionen beeinflussen, einschließlich der sexuellen Entwicklung und Stressreaktionen (Byrnes, 2001). Steroide können die Gehirnentwicklung auf verschiedene Weise beeinflussen. Das Gehirn hat Rezeptoren für Hormone. Hormone wie Östrogen und Kortisol werden absorbiert und können die Gehirnstruktur während der pränatalen Entwicklung verändern. Übermäßige Stresshormone können zum Absterben von Neuronen führen. Forscher haben auch untersucht, ob Geschlechter- und sexuelle Präferenzunterschiede teilweise auf Unterschiede in Steroiden zurückzuführen sind. Obwohl die Beweislage für die Rolle von Steroiden bei der Gehirnentwicklung weniger schlüssig ist als für die Ernährung, haben Steroide das Potenzial, das Gehirn zu beeinflussen.

Teratogene

Teratogene sind Fremdstoffe (z. B. Alkohol, Viren), die Anomalien in einem sich entwickelnden Embryo oder Fötus verursachen können (Byrnes, 2001). Eine Substanz gilt nur dann als Teratogen, wenn Forschungsergebnisse zeigen, dass ein nicht unrealistisch hohes Niveau die Gehirnentwicklung beeinträchtigen kann. Beispielsweise kann Koffein in kleinen Mengen kein Teratogen sein, kann es aber werden, wenn die Aufnahme höher ist. Teratogene können Auswirkungen auf die Entwicklung und die Verbindungen von Neuronen und Gliazellen haben. In extremen Fällen (z. B. das Rötelnvirus) können sie Geburtsfehler verursachen.

Entwicklungsphasen

Während der pränatalen Entwicklung wächst das Gehirn in Größe und Struktur sowie in der Anzahl der Neuronen, Gliazellen und neuronalen Verbindungen (Synapsen). Die pränatale Gehirnentwicklung verläuft schnell, da sie innerhalb von neun Monaten stattfindet und die meisten Zellen zwischen dem 4. und 7. Monat produziert werden (Jensen, 2005). Zellen wandern die Neuralröhre hinauf, wandern zu verschiedenen Teilen des Gehirns und bilden Verbindungen. Schätzungsweise erzeugt der Embryo in der Spitze eine Viertelmillion Gehirnzellen pro Minute.

Bei der Geburt hat das Gehirn über eine Million Verbindungen, was etwa 60 % der maximalen Anzahl an Synapsen entspricht, die sich im Laufe des Lebens entwickeln werden (Jensen, 2005). Angesichts dieser Zahlen ist es kaum verwunderlich, dass die pränatale Entwicklung so wichtig ist. Veränderungen, die dann auftreten, können weitreichende und dauerhafte Auswirkungen haben.

Auch bei Säuglingen verläuft die Gehirnentwicklung schnell. Im Alter von 2 Jahren hat ein Kind so viele Synapsen wie ein Erwachsener, und im Alter von 3 Jahren hat das Kind Milliarden mehr als ein Erwachsener. Die Gehirne junger Kinder sind dicht und haben viele komplexe neuronale Verbindungen und mehr als zu jeder anderen Zeit im Leben (Trawick-Smith, 2003).

Tatsächlich haben junge Kinder zu viele Synapsen. Etwa 60 % der Energie von Babys wird von ihrem Gehirn verbraucht; im Vergleich dazu benötigen erwachsene Gehirne nur 20–25 % (Brunton, 2007). Mit der Entwicklung verlieren Kinder und Jugendliche weitaus mehr Gehirnsynapsen als sie gewinnen. Bis zum 18. Lebensjahr haben Jugendliche etwa die Hälfte ihrer Synapsen aus der Kindheit verloren. Gehirnverbindungen, die nicht genutzt oder benötigt werden, verschwinden einfach. Diese „Nutze es oder verliere es“-Strategie ist wünschenswert, da Verbindungen, die genutzt werden, verstärkt und konsolidiert werden, während nicht genutzte Verbindungen dauerhaft verloren gehen.

Im Alter von 5 Jahren hat das Gehirn des Kindes eine Sprache erlernt und sensomotorische Fähigkeiten und andere Kompetenzen entwickelt. Die raschen Veränderungen der ersten Jahre haben sich verlangsamt, aber das Gehirn fügt weiterhin Synapsen hinzu. Neuronale Netzwerke werden in ihren Verknüpfungen komplexer. Dieser Prozess setzt sich während der gesamten Entwicklung fort.

Wie Bryan in der einleitenden Vignette feststellte, treten während der Teenagerjahre große Veränderungen auf, wenn das Gehirn strukturelle Veränderungen erfährt (Jensen, 2005). Die Frontallappen, die abstraktes Denken und Problemlösen verarbeiten, reifen, und die Parietallappen nehmen an Größe zu. Der präfrontale Kortex, der Urteile und Impulse steuert, reift langsam (Shute, 2009). Es gibt auch Veränderungen in den Neurotransmittern – insbesondere Dopamin –, die das Gehirn empfindlicher für die angenehmen Auswirkungen von Drogen und Alkohol machen können. Es kommt zu einer Verdickung der Gehirnzellen und massiven Reorganisationen von Synapsen, was dies zu einer entscheidenden Zeit für das Lernen macht. Die „Nutze es oder verliere es“-Strategie führt dazu, dass Gehirnregionen durch Übung gestärkt werden (z. B. verdickt das Üben des Klavierspielens Neuronen in der Gehirnregion, die die Finger steuert) (Wallis, 2004).

Angesichts dieser weit verbreiteten Veränderungen in ihrem Gehirn ist es nicht verwunderlich, dass Teenager oft schlechte Entscheidungen treffen und sich auf riskantes Verhalten mit Drogen, Alkohol und Sex einlassen. Unterrichtsstrategien müssen diese Veränderungen berücksichtigen.

Lehren und Lernen mit Teenagern

Die schnellen und umfassenden Veränderungen, die im Gehirn von Teenagern stattfinden, legen nahe, dass wir Teenager nicht als kleinere Versionen von Erwachsenen (oder auch nicht als kleine Kinder) betrachten sollten. Im Folgenden finden Sie einige Vorschläge für den Unterricht mit Teenagern, die auf der Hirnforschung basieren.

Gib einfache und unkomplizierte Anweisungen

Herr Glenn, der Englisch in der 10. Klasse unterrichtet, weiß, dass das Gedächtnis seiner Schüler möglicherweise nicht viele Ideen auf einmal aufnehmen kann. Für jeden Roman, den die Schüler lesen, müssen sie eine literarische Analyse erstellen, die mehrere Abschnitte umfasst (z. B. Inhaltsangabe, literarische Mittel, Analyse einer Hauptfigur). Herr Glenn überprüft diese Abschnitte sorgfältig. Für jeden Abschnitt erklärt er, was er enthalten soll, und zeigt ein oder zwei Beispiele.

Verwende Modelle

Schüler verarbeiten Informationen gut, wenn sie in mehreren Modi präsentiert werden – visuell, auditiv, taktil. In ihrem Chemieunterricht möchte Frau Carchina sicherstellen, dass die Schüler die Laborverfahren verstehen. Sie erklärt und demonstriert jedes Verfahren, das die Schüler lernen sollen, und lässt die Schüler dann paarweise arbeiten, um das Verfahren durchzuführen. Während die Schüler arbeiten, geht sie unter ihnen herum und gibt bei Bedarf korrigierendes Feedback.

Stelle sicher, dass die Schüler Kompetenz entwickeln

Motivationstheorie und -forschung zeigen, dass Schüler vermeiden wollen, inkompetent zu erscheinen. Dies gilt insbesondere während der Teenagerjahre, wenn sich ihr Selbstbewusstsein entwickelt. Frau Patterson unterrichtet Analysis, was für einige Schüler schwierig ist. Durch Tests, Hausaufgaben und Klassenarbeiten weiß sie, welche Schüler Schwierigkeiten haben. Frau Patterson bietet jeden Tag vor der Schule Nachhilfestunden für ihre Schüler an, und sie weist die Schüler, die Schwierigkeiten haben, darauf hin, diese Stunden zu besuchen.

Integriere Entscheidungsfindung

Die rasche Entwicklung im Gehirn von Teenagern führt dazu, dass ihre Entscheidungsfindung oft fehlerhaft ist. Sie treffen Entscheidungen möglicherweise auf der Grundlage unvollständiger Informationen oder dessen, was ihrer Meinung nach ihren Freunden gefallen wird, und denken nicht über mögliche Konsequenzen nach. Herr Manley integriert viel Entscheidungsfindung und Diskussionen über Konsequenzen in seinen Meereskundeunterricht. Die Schüler lesen über Themen wie globale Erwärmung und Wasserverschmutzung, und dann präsentiert er ihnen Fallstudien, die sie diskutieren (z. B. einen Schiffskapitän, der Müll ins Meer kippen möchte). Die Lehrer stellen den Schülern Fragen zu Themen wie den potenziellen Konsequenzen möglicher Maßnahmen und anderen Möglichkeiten, das Problem anzugehen.

Kritische Perioden

Viele Bücher zur Kindererziehung betonen, dass die ersten zwei Lebensjahre eine kritische Periode darstellen, in der die Entwicklung des Kindes dauerhaft beeinträchtigt wird, wenn bestimmte Erfahrungen nicht gemacht werden. Diese Aussage enthält zwar einen gewissen Wahrheitsgehalt, ist aber übertrieben. Fünf Aspekte der Gehirnentwicklung, für die es anscheinend kritische Perioden gibt, sind Sprache, Emotionen, sensomotorische Entwicklung, auditive Entwicklung und Sehvermögen. Sprache und Emotionen werden an anderer Stelle in diesem Kapitel behandelt; die restlichen drei werden im Folgenden erläutert.

Sensomotorische Entwicklung

Die Systeme, die mit Sehen, Hören und motorischen Bewegungen verbunden sind, entwickeln sich in den ersten zwei Lebensjahren durch Erfahrungen umfassend. Das vestibuläre System im Innenohr beeinflusst den Bewegungs- und Gleichgewichtssinn und wirkt sich auf andere sensorische Systeme aus. Es gibt Hinweise darauf, dass eine unzureichende vestibuläre Stimulation bei Säuglingen und Kleinkindern später zu Lernproblemen führen kann (Jensen, 2005).

Aspekte der Gehirnentwicklung mit kritischen Perioden.

  • Sensomotorisch
  • Auditiv
  • Visuell
  • Emotional
  • Sprache

Allzu oft befinden sich Säuglinge und Kleinkinder jedoch nicht in anregenden Umgebungen, insbesondere Kinder, die viel Zeit in Kindertagesstätten verbringen, die hauptsächlich Betreuung anbieten. Viele Kinder erhalten auch außerhalb dieser Einrichtungen nicht genügend Anregung, weil sie zu viel Zeit in Autositzen, Lauflernwagen oder vor dem Fernseher verbringen. Wenn man den Jüngsten Bewegung ermöglicht und sie sogar wiegt, werden sie stimuliert. Etwa 60 % der Säuglinge und Kleinkinder verbringen durchschnittlich ein bis zwei Stunden pro Tag mit dem Ansehen von Fernsehen oder Videos (Courage & Setliff, 2009). Obwohl junge Kinder aus diesen Medien lernen können, tun sie dies nicht so leicht. Das Verständnis und das Lernen von Kindern werden gefördert, wenn Eltern mit ihnen fernsehen und Beschreibungen und Erklärungen geben (Courage & Setliff, 2009).

Auditive Entwicklung

Die ersten beiden Lebensjahre des Kindes sind entscheidend für die auditive Entwicklung. Im Alter von 6 Monaten können Säuglinge die meisten Geräusche in ihrer Umgebung unterscheiden (Jensen, 2005). In den ersten zwei Jahren reifen die auditiven Systeme der Kinder in Bezug auf den Bereich der gehörten Geräusche und die Fähigkeit, zwischen Geräuschen zu unterscheiden. Probleme in der auditiven Entwicklung können zu Problemen beim Sprachenlernen führen, da ein Großteil des Spracherwerbs davon abhängt, dass Kinder die Sprache anderer in ihrer Umgebung hören.

Sehvermögen

Das Sehvermögen entwickelt sich größtenteils im ersten Lebensjahr und insbesondere nach dem vierten Monat. Die synaptische Dichte im visuellen System nimmt dramatisch zu, einschließlich der neuronalen Verbindungen, die die Wahrnehmung von Farbe, Tiefe, Bewegung und Farbton regulieren. Eine korrekte visuelle Entwicklung erfordert eine visuell reichhaltige Umgebung, in der Säuglinge Objekte und Bewegungen erkunden können. Fernsehen und Filme sind schlechte Substitute. Obwohl sie Farbe und Bewegung bieten, sind sie zweidimensional, und das sich entwickelnde Gehirn braucht Tiefe. Die im Fernsehen und in Filmen gezeigten Aktionen laufen oft zu schnell ab, als dass sich Säuglinge richtig darauf konzentrieren könnten (Jensen, 2005).

Kurz gesagt, die ersten zwei Lebensjahre sind entscheidend für die richtige Entwicklung der sensomotorischen, visuellen und auditiven Systeme, und die Entwicklung dieser Systeme wird gefördert, wenn sich Säuglinge in einer reichhaltigen Umgebung befinden, die es ihnen ermöglicht, Bewegungen, Anblicke und Geräusche zu erleben. Gleichzeitig ist die Gehirnentwicklung ein lebenslanger Prozess; das Gehirn braucht auch nach dem 2. Lebensjahr Stimulation. Das Gehirn fügt ständig synaptische Verbindungen hinzu, löscht und reorganisiert sie und verändert sich strukturell. Obwohl Forscher gezeigt haben, dass bestimmte Aspekte der Gehirnentwicklung zu bestimmten Zeiten schneller ablaufen, profitieren Menschen jeden Alters von anregenden Umgebungen.

Sprachentwicklung

Wir haben zuvor gesehen, wie bestimmte Funktionen, die mit Sprache verbunden sind, im Gehirn ablaufen. Obwohl Forscher Gehirnprozesse mit verschiedenen Arten von Inhalten untersucht haben, die unterschiedliche mentale Fähigkeiten beinhalten, wurde eine Fülle von Forschung zur Spracherwerb und -nutzung durchgeführt. Dies ist ein wichtiger Aspekt der kognitiven Entwicklung und hat tiefgreifende Auswirkungen auf das Lernen.

Wie bereits erwähnt, wurde ein Grossteil der Hirnforschung zur Sprache an Personen durchgeführt, die eine Hirnverletzung erlitten haben und einen gewissen Sprachverlust erlitten haben. Solche Forschungen geben Aufschluss darüber, welche Funktionen durch Verletzungen bestimmter Hirnareale beeinträchtigt werden, aber diese Forschungsuntersuchungen befassen sich nicht mit dem Spracherwerb und der Sprachnutzung im sich entwickelnden Gehirn von Kindern.

Hirnstudien an sich entwickelnden Kindern, die zwar seltener sind, haben wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung von Sprachfunktionen geliefert. Studien haben oft normal entwickelnde Kinder mit solchen verglichen, die Schwierigkeiten beim Lernen in der Schule haben. Anstelle der chirurgischen Techniken, die oft bei hirnverletzten oder verstorbenen Patienten angewendet werden, verwenden diese Studien weniger invasive Techniken, wie sie bereits in diesem Kapitel beschrieben wurden. Forscher messen oft ereignisbezogene Potenziale (oder evozierte Potenziale), d. h. Veränderungen der Gehirnwellen, die auftreten, wenn Personen verschiedene Aufgaben erwarten oder ausführen (Halliday, 1998).

Unterschiede in ereignisbezogenen Potenzialen differenzieren zuverlässig zwischen unterdurchschnittlichen, durchschnittlichen und überdurchschnittlichen Kindern (Molfese et al., 2006). Normal entwickelnde Kinder zeigen eine extensive bilaterale und anteriore (vordere) kortikale Aktivierung und akzentuierte linksseitige Aktivierungen in Sprach- und Sprechbereichen. Im Gegensatz zur Aufrechterhaltung des Lesens scheint die Entwicklung des Lesens auch von einer anterioren Aktivierung abzuhängen, möglicherweise auf beiden Seiten des Gehirns (Vellutino & Denckla, 1996). Andere Forschungsergebnisse zeigen, dass sich entwickelnde Kinder, die eine linksseitige Funktionsstörung erfahren, dies offenbar bis zu einem gewissen Grad kompensieren, indem sie lernen, mit der rechten Hemisphäre zu lesen. Die rechte Hemisphäre kann in der Lage sein, ein angemessenes Lesen zu unterstützen und aufrechtzuerhalten, aber es scheint entscheidend, dass dieser Übergang vor der Entwicklung der Sprachkompetenz stattfindet. Eine solche Übernahme von Sprachfunktionen durch die rechte Hemisphäre tritt möglicherweise nicht bei Personen auf, die als Erwachsene eine Schädigung der linken Hemisphäre erlitten haben. Eine kritische Phase in der Sprachentwicklung scheint zwischen Geburt und dem Alter von 5 Jahren zu liegen. Während dieser Zeit entwickeln die Gehirne von Kindern die meisten ihrer Sprachfähigkeiten. Es gibt einen raschen Anstieg des Wortschatzes im Alter zwischen 19 und 31 Monaten (Jensen, 2005). Die Entwicklung dieser Sprachfähigkeiten wird gefördert, wenn sich Kinder in sprachreichen Umgebungen befinden, in denen Eltern und andere mit Kindern sprechen. Diese kritische Phase für die Sprachentwicklung überschneidet sich mit der kritischen Phase der auditiven Entwicklung zwischen Geburt und dem Alter von 2 Jahren.

Zusätzlich zu dieser kritischen Periode scheint die Sprachentwicklung auch Teil eines natürlichen Prozesses mit einem Zeitplan zu sein. Wir haben gesehen, wie die auditorischen und visuellen Systeme Kapazitäten entwickeln, um den Input für die Entwicklung der Sprache zu liefern. Ein paralleler Prozess kann in der Sprachentwicklung für die Fähigkeit auftreten, Phoneme wahrzunehmen, die die kleinsten Einheiten von Sprachlauten sind (z. B. die Laute “b” und “p” in “bet” und “pet”). Kinder lernen oder erwerben Phoneme, wenn sie in ihrer Umgebung diesen ausgesetzt sind; wenn Phoneme in ihrer Umgebung fehlen, dann erwerben Kinder sie nicht. Somit kann es eine kritische Periode geben, in der synaptische Verbindungen richtig gebildet werden, aber nur, wenn die Umgebung die Inputs liefert. Kurz gesagt, die Gehirne von Kindern können “bereit” (“vorverdrahtet”) sein, verschiedene Aspekte der Sprache zu verschiedenen Zeiten im Einklang mit ihrem Entwicklungsstand des Gehirns zu lernen (National Research Council, 2000).

Wichtig für die Bildung ist, dass der Unterricht helfen kann, die Sprachentwicklung zu erleichtern. Verschiedene Bereiche des Gehirns müssen zusammenarbeiten, um Sprache zu lernen, wie z. B. die Bereiche, die am Sehen, Hören, Sprechen und Denken beteiligt sind (Byrnes, 2001; National Research Council, 2000). Der Erwerb und die Verwendung von Sprache ist eine koordinierte Aktivität. Menschen hören Sprache und lesen Text, denken darüber nach, was gesagt oder was sie gelesen haben, und verfassen Sätze, um zu schreiben oder zu sprechen. Diese koordinierte Aktivität impliziert, dass die Sprachentwicklung von einem Unterricht profitieren sollte, der diese Funktionen koordiniert, d. h. Erfahrungen, die Sehen, Hören, Sprechen und Denken erfordern.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass verschiedene Bereiche des Gehirns an der Sprachentwicklung bei normal entwickelnden Kindern beteiligt sind, obwohl Beiträge der linken Hemisphäre typischerweise stärker ausgeprägt sind als die der rechten Hemisphäre. Im Laufe der Zeit werden Sprachfunktionen stark von der linken Hemisphäre übernommen. Insbesondere die Lesefähigkeit scheint eine Kontrolle der linken Hemisphäre zu erfordern. Es ist jedoch mehr Forschung erforderlich, bevor wir die Beziehungen zwischen Gehirnfunktionen und der Entwicklung von Sprach- und Lesekompetenzen vollständig verstehen.

Wie andere Aspekte der Gehirnentwicklung spiegelt der Spracherwerb das Zusammenspiel zwischen Vererbung und Umwelt wider. Die kulturellen Erfahrungen von Säuglingen und Kindern bestimmen weitgehend, welche Gehirnsynapsen sie behalten. Wenn die Kultur motorische Funktionen betont, dann sollten diese gestärkt werden; wohingegen, wenn die Kultur kognitive Prozesse betont, dann werden diese aufsteigen. Wenn junge Kinder einer reichen sprachlichen Umgebung ausgesetzt sind, die mündliche und schriftliche Sprache betont, dann wird sich ihr Spracherwerb schneller entwickeln als die Sprachfähigkeiten von Kindern in verarmten Umgebungen.

Die Implikation für die Förderung der frühen Gehirnentwicklung ist, Säuglingen und Kleinkindern reichhaltige Erfahrungen zu bieten, die Wahrnehmungs-, Motorik- und Sprachfunktionen betonen. Dies ist besonders kritisch in den ersten Lebensjahren. Diese Erfahrungen sollten die Bildung von synaptischen Verbindungen und Netzwerken fördern. Es gibt auch Beweise dafür, dass Babys, die in utero gelitten haben (z. B. durch Drogen- oder Alkoholmissbrauch der Mütter), sowie solche mit Entwicklungsstörungen (z. B. Retardierung, Autismus) von einer frühen Intervention in den ersten drei Jahren profitieren (Shore, 1997).

Förderung der Sprachentwicklung

Obwohl die Zeit von der Geburt bis zum Alter von 5 Jahren eine kritische Periode für die Sprachentwicklung darstellt, sind Spracherwerb und -nutzung lebenslange Aktivitäten. Lehrer können mit Schülern jeden Alters zusammenarbeiten, um ihre Sprachfähigkeiten zu entwickeln. Es ist wichtig, dass der Unterricht die Komponenten-Sprachfunktionen des Sehens, Hörens, Denkens und Sprechens koordiniert.

Eine Kindergärtnerin arbeitet regelmässig mit ihren Schülern am Erlernen von Phonemen. Um die Erkennung von Phonemen in “__at”-Wörtern (z. B. mat, hat, pat, cat, sat) zu fördern, hat sie jedes dieser Wörter auf ein grosses Stück Karton gedruckt. Das Phonem ist in rot gedruckt und das “at” erscheint in schwarz. Sie gibt den Schülern Übung, indem sie eine Karte hochhält, sie bittet, das Wort zu sagen, und dann einzelne Schüler bittet, das Wort in einem Satz zu verwenden.

Kathy Stone unterrichtet ihre Schüler Tiernamen und Schreibweisen. Sie hat ein Bild von jedem Tier und seinen gedruckten Namen auf einer Anzeigetafel, zusammen mit zwei bis drei interessanten Fakten über das Tier (z. B. wo es lebt, was es frisst). Sie lässt Kinder den Namen des Tieres mehrmals aussprechen und ihn laut buchstabieren, dann schreiben sie einen kurzen Satz mit dem Wort. Dies ist besonders hilfreich für Tiernamen, die schwer auszusprechen oder zu buchstabieren sind (z. B. Giraffe, Nilpferd).

Ein Mathematiklehrer der Mittelstufe arbeitet mit seinen Schülern an der Stellenwert. Einige Schüler haben grosse Schwierigkeiten und können Zahlen nicht korrekt von der kleinsten zur grössten ordnen (z. B. .007, 7/100, sieben Zehntel, 7). Der Lehrer hat drei grosse magnetische Zahlenstrahlen, die jeweils von 0 bis 1 reichen und in Einheiten von Zehnteln, Hundertsteln und Tausendsteln unterteilt sind. Sie bat die Schüler, einen Magnetbalken auf den entsprechenden Zahlenstrahl zu legen (z. B. den Balken auf die 7 der Hundertstel-Linie für 7/100 legen). Dann teilte sie die Schüler in kleine Gruppen ein und gab ihnen Aufgaben und bat sie, Zahlenstrahlen oder Kreisdiagramme zu verwenden, um zu zeigen, wo Zahlen hinfielen, damit sie sie richtig ordnen konnten. Als nächstes arbeitete sie mit ihnen zusammen, um alle Zahlen auf einen gemeinsamen Nenner umzurechnen (z. B. 7/10 = 70/100) und die Markierungen auf derselben Tafel (z. B. Tausendstel) zu platzieren, damit sie die richtige Reihenfolge sehen konnten.

Schüler in Jim Marshalls Klasse lernen wichtige historische Dokumente in der Geschichte der USA kennen (z. B. Unabhängigkeitserklärung, Verfassung, Bill of Rights). Um mehrere Sinne anzusprechen, brachte Jim Faksimile-Kopien dieser Dokumente in den Unterricht. Dann liess er die Schüler Rollenspiele machen, in denen sie Auszüge aus den Dokumenten vorlasen. Den Schülern wurde beigebracht, wie man beim Lesen an den entsprechenden Stellen Betonung setzt, um diese Passagen besonders markant zu machen.

Viele Schüler in Gina Browns pädagogischer Psychologie haben Schwierigkeiten, psychologische Begriffe zu verstehen und korrekt zu verwenden (z. B. Assimilation, Sättigung, Zone der proximalen Entwicklung). Wo möglich, besorgt sie Filme, die diese Konzepte demonstrieren (z. B. Kind, dem Piaget-Aufgaben gestellt werden). Für andere verwendet sie Websites mit Fallstudien, die Schüler lesen und beantworten, woraufhin sie im Unterricht diskutieren, wie dieses Konzept ins Spiel kommt. Zum Beispiel wird in einer Fallstudie ein Schüler wiederholt von einem Lehrer gelobt. Schliesslich ist der Schüler mit Lob gesättigt und sagt dem Lehrer, dass er ihm nicht immer sagen muss, dass er sich so gut geschlagen hat.