Mokymosi neurologija: Instrukcinės programos

Pastaraisiais metais smarkiai išaugo susidomėjimas neurofiziologiniais tyrimais, nagrinėjančiais smegenų vystymąsi ir funkcionavimą. Daugelis pedagogų domisi smegenų tyrimais, nes tiki, kad jie gali pasiūlyti būdų, kaip mokymo medžiagą ir instrukcijas padaryti suderinamas su tuo, kaip vaikai apdoroja informaciją ir mokosi.

Deja, elgesio mokslų istorija atspindi smegenų tyrimų ir mokymosi teorijų atotrūkį. Smegenų ir elgesio tyrimai nėra nauji; prisiminkite Hebb'o (1949) neurofiziologinę teoriją, aptartą anksčiau šiame skyriuje. Įvairių tradicijų mokymosi teoretikai, pripažindami smegenų tyrimų svarbą, linko formuluoti ir tikrinti teorijas nepriklausomai nuo smegenų tyrimų rezultatų.

Ši situacija akivaizdžiai keičiasi. Švietimo tyrėjai vis labiau tiki, kad smegenų procesų supratimas suteikia papildomų įžvalgų apie mokymosi ir vystymosi prigimtį (Byrnes & Fox, 1998). Iš tiesų, kai kurie kognityviniai mokymosi paaiškinimai (pvz., informacijos aktyvavimas atmintyje, informacijos perkėlimas iš DP į IDM) apima CNS procesus, o smegenų psichologija pradėjo aiškinti mokymosi ir atminties operacijas. Smegenų tyrimų rezultatai iš tikrųjų patvirtina daugelį mokymosi ir atminties tyrimų rezultatų (Byrnes, 2001; Byrnes & Fox, 1998).

Gaila, kad kai kurie pedagogai pernelyg apibendrino smegenų tyrimų rezultatus, kad pateiktų nepagrįstas rekomendacijas dėl mokymo. Nors smegenų funkcijos tam tikru mastu yra lokalizuotos, yra daug įrodymų, kad užduotims atlikti reikia abiejų pusrutulių veiklos ir kad jų skirtumai yra labiau santykiniai nei absoliutūs (Byrnes & Fox, 1998). „Dešiniojo smegenų“ ir „kairiojo smegenų“ mokinių identifikavimas paprastai grindžiamas neformaliais stebėjimais, o ne moksliškai pagrįstais ir patikimais matavimais bei priemonėmis. Dėl to kai kurie ugdymo metodai naudojami su mokiniais ne dėl įrodyto poveikio mokymuisi, o greičiau dėl to, kad jie tariamai naudoja mokinių numanomus smegenų prioritetus.

Su smegenų tyrimais susiję ugdymo klausimai.

• Ankstyvojo ugdymo vaidmuo
• Kognityvinių procesų sudėtingumas
• Specifinių sunkumų diagnostika
• Daugialypis mokymosi pobūdis

Smegenų tyrimai ir CNS tyrimai apskritai kelia daug klausimų, susijusių su švietimu. Kalbant apie vystymosi pokyčius, vienas iš klausimų yra ankstyvojo ugdymo svarba. Tai, kad vaikų smegenys yra itin tankios, reiškia, kad daugiau neuronų nebūtinai yra geriau. Tikėtina, kad yra optimali funkcionavimo būsena, kai smegenys turi “teisingą“ neuronų ir sinapsių skaičių – nei per daug, nei per mažai. Fizinis, emocinis ir kognityvinis vystymasis apima smegenų artėjimą prie optimalios būsenos. Netipinis vystymasis, sukeliantis vystymosi negalias, gali atsirasti dėl to, kad šis mažinimo procesas nevyksta normaliai.

Šis formavimo ir modeliavimo procesas smegenyse rodo, kad ankstyvasis vaikų ugdymas yra labai svarbus. Kūdikių ir ikimokyklinio amžiaus vystymosi laikotarpiai gali paruošti pagrindą kompetencijoms, reikalingoms sėkmingai mokytis mokykloje, įgyti (Byrnes & Fox, 1998). Ankstyvosios intervencijos programos (pvz., „Head Start“) parodė, kad pagerina vaikų pasirengimą mokyklai ir mokymąsi, o daugelis valstijų įgyvendino ikimokyklinio ugdymo programas. Smegenų tyrimai pateisina šį ankstyvojo ugdymo akcentavimą.

Antrasis klausimas susijęs su idėja, kad mokymo ir mokymosi patirtis turi būti planuojama atsižvelgiant į tokių pažintinių procesų kaip dėmesys ir atmintis sudėtingumą. Neuromoksliniai tyrimai parodė, kad dėmesys nėra vieningas procesas, bet apima daugybę komponentų (pvz., įspėjimą apie dabartinės būsenos pasikeitimą, pasikeitimo šaltinio lokalizavimą). Atmintis taip pat skirstoma į tipus, tokius kaip deklaratyvinė ir procedūrinė. Tai reiškia, kad pedagogai negali manyti, jog tam tikra mokymo technika “pritraukia mokinių dėmesį” arba “padeda jiems atsiminti“. Greičiau turime būti konkretesni, į kokius dėmesio aspektus mokymas apeliuos ir į kokį konkretų atminties tipą kreipiamasi.

Trečiasis klausimas susijęs su mokinių mokymosi sunkumų šalinimu. Smegenų tyrimai rodo, kad raktas į trūkumų konkrečiame dalyke ištaisymą yra nustatyti, su kuriais dalyko aspektais besimokantysis susiduria su sunkumais, ir tada konkrečiai juos spręsti. Pavyzdžiui, matematika apima daug sudedamųjų dalių, tokių kaip rašytinių skaičių ir simbolių supratimas, faktų atgaminimas ir gebėjimas rašyti skaičius. Skaitymas apima ortografinius, fonologinius, semantinius ir sintaksinius procesus. Pasakymas, kad kažkas yra prastas skaitytojas, nenustato, kur slypi sunkumas. Tikslūs įvertinimai gali atlikti tą identifikavimą, o tada gali būti įgyvendinta korekcinė procedūra, kuri pašalins konkretų trūkumą. Bendra skaitymo programa, apimanti visus skaitymo aspektus (pvz., žodžių identifikavimas, žodžių reikšmės), yra analogiška bendram antibiotikui, skiriamam sergančiam asmeniui; tai gali būti ne geriausia terapija. Atrodo, kad švietimo požiūriu naudinga siūlyti korekcinį mokymą tose srityse, kuriose labiausiai reikia korekcijos. Pavyzdžiui, pažintinės strategijos mokymas vaikų silpnosiose vietose gali būti derinamas su tradiciniu skaitymo mokymu (Katzir & Paré-Blagoev, 2006).

Paskutinis klausimas susijęs su mokymosi teorijų sudėtingumu. Smegenų tyrimai parodė, kad daugialypės mokymosi teorijos, atrodo, geriau atspindi esamą padėtį nei taupūs modeliai. Smegenų funkcijose yra daug pertekliaus, o tai paaiškina įprastą atradimą, kad kai sritis smegenyse, kuri, kaip žinoma, yra susijusi su tam tikra funkcija, yra traumuojama, funkcija gali visiškai neišnykti (kita priežastis, kodėl “dešiniojo pusrutulio” ir “kairiojo pusrutulio” skirtumai neturi didelio patikimumo). Laikui bėgant mokymosi teorijos tapo sudėtingesnės. Klasikinio ir operantinio sąlygojimo teorijos yra daug paprastesnės nei socialinio pažinimo teorija, pažintinės informacijos apdorojimo teorija ir konstruktyvistinė teorija. Šios pastarosios teorijos geriau atspindi smegenų realybę. Tai rodo, kad pedagogai turėtų priimti mokymosi aplinkos mokykloje sudėtingumą ir ištirti būdus, kaip daugelį aplinkos aspektų galima suderinti, siekiant pagerinti mokinių mokymąsi.

Šiame skyriuje siūlomos konkrečios edukacinės praktikos, kurios palengvina mokymąsi ir yra pagrįstos smegenų tyrimais. Byrnes (2001) teigė, kad smegenų tyrimai yra svarbūs psichologijai ir švietimui tiek, kiek jie padeda psichologams ir pedagogams geriau suprasti mokymąsi, vystymąsi ir motyvaciją; tai yra, jie yra svarbūs, kai padeda pagrįsti esamas mokymosi teorijų prognozes.

Probleminis mokymasis

Probleminis mokymasis yra veiksmingas mokymosi metodas. Probleminis mokymasis įtraukia mokinius į mokymąsi ir padeda juos motyvuoti. Kai mokiniai dirba grupėse, jie taip pat gali pagerinti savo bendradarbiavimo mokymosi įgūdžius. Probleminis mokymasis reikalauja, kad mokiniai mąstytų kūrybiškai ir panaudotų savo žinias unikaliais būdais. Jis ypač naudingas projektams, kurie neturi vieno teisingo sprendimo.

Edukacinės praktikos, pagrįstos smegenų tyrimais.

• Probleminis mokymasis
• Simuliacijos ir vaidmenų žaidimai
• Aktyvios diskusijos
• Grafika
• Teigiamas klimatas

Probleminio mokymosi veiksmingumas yra pagrįstas smegenų tyrimais. Su savo daugybe jungčių, žmogaus smegenys yra sukurtos spręsti problemas (Jensen, 2005). Mokiniai, kurie bendradarbiauja spręsdami problemas, sužino naujų būdų, kaip galima panaudoti ir derinti žinias, o tai formuoja naujas sinaptines jungtis. Be to, probleminis mokymasis gali paskatinti mokinių motyvaciją ir sukelti emocinį įsitraukimą, o tai taip pat gali sukurti platesnius neuroninius tinklus.

Simuliacijos ir vaidmenų žaidimai

Simuliacijos ir vaidmenų žaidimai turi daug tų pačių privalumų, kaip ir probleminis mokymasis. Simuliacijos gali vykti per kompiuterius, įprastoje klasėje arba specialiose vietose (pvz., muziejuose). Vaidmenų žaidimas yra modeliavimo forma, kai mokiniai stebi kitus. Tiek simuliacijos, tiek vaidmenų žaidimai suteikia mokiniams mokymosi galimybių, kurių paprastai nėra. Šie metodai turi motyvacinės naudos ir patraukia mokinių dėmesį. Jie leidžia mokiniams aktyviai bendrauti su medžiaga ir emociškai investuoti į save. Bendrai, šie privalumai padeda skatinti mokymąsi.

Aktyvios diskusijos

Daugelis temų tinka mokinių diskusijoms. Mokiniai, kurie dalyvauja diskusijoje, yra priversti dalyvauti; jie negali būti pasyvūs stebėtojai. Šis padidėjęs pažintinis ir emocinis įsitraukimas lemia geresnį mokymąsi. Be to, dalyvaudami diskusijose, mokiniai susipažįsta su naujomis idėjomis ir integruoja jas su savo dabartinėmis koncepcijomis. Ši pažintinė veikla padeda sukurti sinaptines jungtis ir naujus informacijos naudojimo būdus.

Grafika

Žmogaus kūnas yra sukonstruotas taip, kad vizualiai priimame daugiau informacijos nei per visus kitus pojūčius (Wolfe, 2001). Vizualiniai vaizdai padeda skatinti dėmesį, mokymąsi ir išsaugojimą. Kolektyvinės mokymosi ir smegenų tyrimų išvados patvirtina grafikos naudą. Mokytojai, kurie naudoja grafiką mokydami ir liepia mokiniams naudoti grafiką (pvz., skaidres, „PowerPoint©“ pristatymus, demonstracijas, piešinius, sąvokų žemėlapius, grafinius organizatorius), išnaudoja vaizdinės informacijos apdorojimą ir gali pagerinti mokymąsi.

Teigiamas klimatas

Emocijų skyriuje matėme, kad mokymasis vyksta geriau, kai mokiniai turi teigiamą požiūrį ir jaučiasi emociškai saugūs. Priešingai, mokymasis nėra palengvinamas, kai mokiniai patiria stresą ar nerimą, pavyzdžiui, kai jie bijo savanoriškai atsakyti, nes mokytojas pyksta, jei jų atsakymai yra neteisingi. Smegenų tyrimai patvirtina teigiamą emocinio įsitraukimo poveikį mokymuisi ir sinaptinių jungčių kūrimui. Mokytojai, kurie sukuria teigiamą klasės klimatą, pastebės, kad elgesio problemų sumažėja ir kad mokiniai labiau investuoja į mokymąsi.

Mokymosi neurobiologija yra mokslas, tiriantis nervų sistemos ryšį su mokymusi ir elgesiu. Nors neurobiologiniai tyrimai medicinoje ir moksluose buvo atliekami jau keletą metų, pastaruoju metu jie susidomėjo švietėjais dėl tyrimų išvadų, turinčių įtakos mokymui. Neurobiologiniai tyrimai apima centrinę nervų sistemą (CNS), kurią sudaro smegenys ir nugaros smegenys ir kuri reguliuoja savanorišką elgesį, bei autonominę nervų sistemą (ANS), kuri reguliuoja nevalingus veiksmus.

CNS sudaro milijardai ląstelių smegenyse ir nugaros smegenyse. Yra du pagrindiniai ląstelių tipai: neuronai ir glijos ląstelės. Neuronai siunčia ir priima informaciją į raumenis ir organus. Kiekvieną neuroną sudaro ląstelės kūnas, tūkstančiai trumpų dendritų ir vienas aksonas. Dendritai gauna informaciją iš kitų ląstelių; aksonai siunčia pranešimus į ląsteles. Mielino apvalkalas supa aksonus ir palengvina signalų keliavimą. Aksonai baigiasi šakotose struktūrose (sinapsėse), kurios jungiasi su dendritų galais. Cheminiai neurotransmiteriai aksonų galuose aktyvuoja arba slopina reakcijas susitraukusiuose dendrituose. Šis procesas leidžia signalams greitai keliauti per nervines ir kūno struktūras. Glijos ląstelės palaiko neuronų darbą šalindamos nereikalingas chemines medžiagas ir negyvas smegenų ląsteles. Glijos ląstelės taip pat sudaro mielino apvalkalą.

Žmogaus suaugusiojo smegenys (didžiosios smegenys) sveria apie tris svarus ir yra maždaug kantalupos dydžio. Jo išorinė tekstūra yra raukšlėta. Smegenis dengia smegenų žievė, plonas sluoksnis, kuris yra raukšlėta pilkoji smegenų medžiaga. Raukšlės leidžia žievei turėti daugiau neuronų ir nervinių jungčių. Žievė turi du pusrutulius (kairįjį ir dešinįjį), kurių kiekvienas turi keturias skiltis (pakaušio, parietalinę, smilkininę, priekinę). Su tam tikromis išimtimis, smegenų struktūra yra maždaug simetriška. Žievė yra pagrindinė sritis, susijusi su mokymusi, atmintimi ir sensorinės informacijos apdorojimu. Kai kurios kitos pagrindinės smegenų sritys yra smegenų kamienas, tinklinis darinys, smegenėlės, gumburas, pagumburis, migdolinis kūnas, hipokampas, didžioji smegenų jungtis, Broka sritis ir Vernikės sritis.

Smegenų kairysis pusrutulis paprastai valdo dešinįjį vizualinį lauką ir atvirkščiai. Daugelis smegenų funkcijų yra lokalizuotos tam tikru mastu. Atrodo, kad analitinis mąstymas yra sutelktas kairiajame pusrutulyje, o erdvinis, klausos, emocinis ir meninis apdorojimas daugiausia vyksta dešiniajame pusrutulyje. Tuo pačiu metu daugelis smegenų sričių veikia kartu, kad apdorotų informaciją ir reguliuotų veiksmus. Yra daug kryžminio ryšio tarp abiejų pusrutulių, nes juos jungia pluoštų ryšuliai, iš kurių didžiausias yra didžioji smegenų jungtis.

Kelių smegenų sričių bendradarbiavimas aiškiai matomas kalbos įsisavinime ir vartojime. Kairioji smegenų žievės pusė yra labai svarbi skaitymui. Specifinės smegenų sritys yra susijusios su ortografiniu, fonologiniu, semantiniu ir sintaksiniu apdorojimu, reikalingu skaitant. Vernikės sritis kairiajame pusrutulyje kontroliuoja kalbos supratimą ir tinkamos sintaksės vartojimą kalbant. Vernikės sritis glaudžiai bendradarbiauja su Broka sritimi kairiajame priekiniame skilties, kuri yra būtina kalbėjimui. Tačiau dešinysis pusrutulis yra labai svarbus interpretuojant kontekstą ir taip pat daugelio kalbų prasmę.

Įvairios technologijos naudojamos smegenų tyrimams atlikti. Tai apima rentgeno nuotraukas, kompiuterinės tomografijos (KT) skenavimus, EEG, PET skenavimus, MRI ir fMRI. Smegenų tyrimų sritis sparčiai keičiasi, ir toliau bus kuriamos naujos, sudėtingesnės technologijos.

Neurobiologiniu požiūriu, mokymasis yra nervinių (sinapsinių) jungčių ir tinklų kūrimo ir modifikavimo procesas. Sensoriniai įėjimai yra apdorojami sensorinės atminties smegenų dalyse; tie, kurie išlieka, perkeliami į darbinę atmintį (DA), kuri, atrodo, yra keliose smegenų dalyse, bet daugiausia priekinėje priekinės skilties žievėje. Tada informacija gali būti perkelta į ilgalaikę atmintį (ILA). Skirtingos smegenų dalys yra susijusios su ILA, priklausomai nuo informacijos tipo (pvz., deklaratyvinės, procedūrinės). Kartojant stimulių ar informacijos pateikimą, nervų tinklai sustiprėja, todėl nervinės reakcijos įvyksta greitai. Sinapsinių jungčių stabilizavimo ir stiprinimo procesas yra žinomas kaip konsolidacija, o per konsolidaciją keičiasi fizinė smegenų struktūra ir funkcinė organizacija.

Įtakos smegenų vystymuisi turi genetika, aplinkos stimuliavimas, mityba, steroidai ir teratogenai. Vystymosi prenataliniu laikotarpiu smegenys auga dydžiu, struktūra ir neuronų, glijos ląstelių ir sinapsių skaičiumi. Smegenys sparčiai vystosi kūdikiams; maži vaikai turi sudėtingų nervinių jungčių. Vaikams prarandant smegenų sinapses, tos, kurias jie išlaiko, iš dalies priklauso nuo veiklos, kurioje jie dalyvauja. Atrodo, kad per pirmuosius kelerius gyvenimo metus yra kritiniai laikotarpiai kalbos, emocijų, sensorinės motorikos funkcijų, klausos galimybių ir regėjimo vystymuisi. Ankstyvas smegenų vystymasis naudingas iš turtingos aplinkos patirties ir emocinio ryšio su tėvais ir globėjais. Svarbūs pokyčiai taip pat vyksta paauglių smegenyse pagal dydį, struktūrą ir neuronų skaičių bei organizaciją.

Du nerviniai motyvacijos atitikmenys apima apdovanojimus ir motyvacines būsenas. Atrodo, kad smegenys turi apdovanojimų apdorojimo sistemą ir gamina savo apdovanojimus opiatų pavidalu, kurie sukelia natūralų pakilimą. Smegenys gali būti linkę patirti ir palaikyti malonius rezultatus, o malonumo tinklą galima suaktyvinti laukiant apdovanojimo. Motyvacinės būsenos yra sudėtingos nervinės jungtys, kurios apima emocijas, pažinimo procesus ir elgesį. Švietimo esmė yra išlaikyti motyvaciją mokytis optimaliame diapazone.

Emocijų veikimas CNS yra sudėtingas. Emocinės reakcijos susideda iš etapų, tokių kaip orientavimasis į įvykį, įvykio integravimas, atsako pasirinkimas ir emocinio konteksto palaikymas. Su smegenimis susijusi emocinė veikla gali skirtis priklausomai nuo pirminių ir kultūriškai pagrįstų emocijų. Emocijos gali palengvinti mokymąsi, nes jos nukreipia dėmesį ir daro įtaką mokymuisi bei atminčiai. Emocinis įsitraukimas yra pageidautinas mokymuisi; bet kai emocijos tampa per didelės, kognityvinis mokymasis yra trukdomas.

Smegenų tyrimų išvados patvirtina daugelį rezultatų, gautų kognityvinių tyrimų studijose apie mokymąsi ir atmintį. Tačiau svarbu neperdėti smegenų tyrimų išvadų ženklinant studentus kaip dešiniojo arba kairiojo smegenų pusrutulio. Dauguma mokymosi užduočių reikalauja abiejų pusrutulių veiklos, o skirtumai tarp smegenų funkcijų yra labiau santykiniai nei absoliutūs.

Smegenų tyrimai rodo, kad ankstyvasis ugdymas yra labai svarbus, mokymas turėtų atsižvelgti į vaikų pažinimo sudėtingumą, specifinių problemų įvertinimas yra būtinas norint planuoti tinkamas intervencijas, o sudėtingos mokymosi teorijos geriau užfiksuoja smegenų veikimą nei paprastesnės teorijos. Kai kurios veiksmingos smegenimis pagrįstos ugdymo praktikos yra problemomis pagrįstas mokymasis, simuliacijos ir vaidmenų žaidimai, aktyvios diskusijos, grafika ir teigiamas klimatas.