Motywacja i Emocje (Neurobiologia Uczenia Się)

Wstęp

Badacze analizowali, w jaki sposób procesy mózgowe są powiązane z różnymi funkcjami poznawczymi. Jednakże badacze zajmowali się również procesami mózgowymi związanymi z funkcjami pozapoznawczymi, takimi jak motywacja i emocje. Te funkcje zostaną omówione kolejno.

Motywacja

Motywację deﬁniuje się jako proces, w którym inicjowane i podtrzymywane są działania ukierunkowane na cel. Motywowane działania obejmują wybór zadań, wysiłek (fizyczny i umysłowy), wytrwałość i osiągnięcia. Rozdział 8 omawia również różne procesy, o których się przypuszcza, że wpływają na motywację, takie jak cele, poczucie własnej skuteczności, potrzeby, wartości i postrzeganie kontroli.

Współczesne teorie przedstawiają motywację głównie w kategoriach poznawczych. Większość procesów motywacyjnych ma komponenty poznawcze. Na przykład, poczucie własnej skuteczności odnosi się do postrzeganych zdolności do uczenia się lub wykonywania zachowań na określonych poziomach. Poczucie własnej skuteczności jest przekonaniem poznawczym. Jako takie, prawdopodobnie ma reprezentację neuronalną tego rodzaju, o której mowa w tym rozdziale. Chociaż brakuje badań w tym obszarze, możemy oczekiwać, że przekonania o własnej skuteczności są reprezentowane w mózgu jako sieć neuronowa, która łączy badany obszar (np. ułamki, czytanie powieści) z bieżącymi danymi sensorycznymi. Inne procesy motywacyjne również mogą być reprezentowane w sieciach synaptycznych, podobnie jak procesy związane z samoregulacją, takie jak metacognicja i cele. Więcej badań neurofizjologicznych nad motywacją i zmiennymi samoregulacji pomogłoby wypełnić lukę między edukacją a neuronauką (Byrnes & Fox, 1998).

Z perspektywy poznawczej neuronauki istnieją co najmniej dwa rodzaje neuronalnych odpowiedników motywacji. Obejmują one nagrody i stany motywacyjne.

Nagrody

Nagrody mają długą historię w badaniach nad motywacją. Są kluczowymi elementami teorii warunkowania, które twierdzą, że zachowania, które są wzmacniane (nagradzane), mają tendencję do powtarzania się w przyszłości. Motywacja reprezentuje wzrost tempa, intensywności lub czasu trwania zachowania.

Teorie poznawcze i konstruktywistyczne motywacji zakładają, że to oczekiwanie nagrody, a nie sama nagroda, motywuje zachowanie. Nagrody mogą podtrzymywać motywację, gdy są przyznawane w zależności od kompetentnego wykonania lub postępów w nauce. Motywacja może z czasem spadać, gdy ludzie postrzegają nagrody jako kontrolujące ich zachowanie (tj. wykonują zadanie po to, aby zdobyć nagrodę).

Wydaje się, że mózg ma system przetwarzania nagród (Jensen, 2005), ale, podobnie jak inne funkcje mózgu, ten również jest złożony. Zaangażowanych jest wiele struktur mózgowych, w tym podwzgórze, kora przedczołowa i ciało migdałowate. Mózg wytwarza własne nagrody w postaci opiatów, które skutkują naturalnym hajem. Efekt ten sugeruje, że mózg może być predysponowany do doświadczania i podtrzymywania przyjemnych rezultatów. Oczekiwanie, że można otrzymać nagrodę za kompetentne lub ulepszone wykonanie, może aktywować tę sieć przyjemności, która wytwarza neuroprzekaźnik dopaminę. Może być tak, że mózg przechowuje, jako część sieci neuronowej, oczekiwanie nagrody za wykonanie działania. W rzeczywistości dopamina może być wytwarzana przez oczekiwanie przyjemności (oczekiwanie nagrody), jak również przez samą przyjemność. Dopamina wzrasta, gdy występuje rozbieżność między oczekiwanymi a zrealizowanymi nagrodami (np. osoby oczekują dużej nagrody, ale otrzymują małą). System dopaminowy może pomóc ludziom dostosować ich oczekiwania, co jest rodzajem uczenia się (Varma et al., 2008).

Ale mózg może również ulec nasyceniu nagrodami, tak że oczekiwanie nagrody lub otrzymanie nagrody nie wytwarza tyle przyjemności, co wcześniej. Możliwe, że do wytworzenia dopaminy potrzebne jest oczekiwanie większej nagrody, a jeśli to nie nastąpi, efekt może wygasnąć. Ten punkt może pomóc wyjaśnić, dlaczego pewne nagrody z czasem tracą swoją moc motywowania.

Potrzebne są badania nad tym, czy inne poznawcze motywatory—takie jak cele i postrzeganie postępów w nauce—również wyzwalają reakcje dopaminowe, a tym samym mają neurofizjologiczne odniesienia. Należy jednak zauważyć, że produkcja dopaminy jest idiosynkratyczna. Ten sam poziom nagrody lub oczekiwanie nagrody nie zmotywuje wszystkich uczniów jednolicie, co sugeruje, że w motywację zaangażowane są dodatkowe procesy mózgowe. Ten punkt ma praktyczne implikacje dla nauczania, ponieważ sugeruje, że nauczyciele, którzy planują używać nagród, muszą dowiedzieć się, co motywuje każdego ucznia i ustanowić system nagród, który może dostosować się do zmian w preferencjach uczniów.

Stany motywacyjne

Z perspektywy poznawczej neuronauki, stany motywacyjne to złożone połączenia neuronalne, które obejmują emocje, poznanie i zachowania (Jensen, 2005). Stany zmieniają się wraz z warunkami. Jeśli minęło kilka godzin od naszego ostatniego posiłku, prawdopodobnie jesteśmy w stanie głodu. Możemy być w stanie zmartwienia, jeśli dręczą nas problemy. Jeśli wszystko idzie dobrze, możemy być w stanie szczęścia. Podobnie, stan motywacyjny może obejmować emocje, poznanie i zachowania ukierunkowane na uczenie się. Podobnie jak inne stany, stan motywacyjny jest zintegrowaną kombinacją umysłu, ciała i zachowania, która ostatecznie łączy się z siecią synaptycznych połączeń.

Stany są ﬂuidne; ciągle się zmieniają w oparciu o wewnętrzne (np. myśli) i zewnętrzne (np. środowiskowe) wydarzenia. Każdy dany stan motywacyjny może się wzmocnić, osłabić lub zmienić w inny rodzaj stanu. Ta zmienna natura połączeń synaptycznych odpowiada naturze motywacji (omówionej w Rozdziale 8), że motywacja jest procesem, a nie rzeczą. Jako proces, zazwyczaj nie jest stały, ale raczej wzrasta i słabnie. Kluczem do edukacji i uczenia się jest utrzymanie motywacji w optymalnym zakresie.

Nauczyciele intuicyjnie rozumieją ideę stanów motywacyjnych. Ich celem jest doprowadzenie uczniów do stanu motywacyjnego do nauki. W danym momencie niektórzy uczniowie będą w tym stanie, ale inni będą doświadczać różnych stanów, w tym apatii, smutku, nadpobudliwości i rozproszenia uwagi. Aby zmienić te stany, nauczyciele mogą najpierw ﬁrst odnieść się do obecnych stanów (np. zwrócić uwagę na to, dlaczego Kira jest smutna), a następnie spróbować skupić uwagę uczniów na wykonywanym zadaniu.

Integracja poznania, emocji i zachowania postulowana przez neuronaukę jest ważna. Poszczególne komponenty nie doprowadzą do pożądanego uczenia się. Na przykład, uczniowie, którzy wierzą, że chcą się uczyć i są emocjonalnie gotowi do tego, i tak nauczą się niewiele, jeśli nie podejmą żadnego zachowania. Podobnie, motywowane zachowanie bez jasnego poznawczego skupienia się na uczeniu się będzie zmarnowaną aktywnością. Uczniowie, którzy doświadczają stresu emocjonalnego, ale chcą się uczyć i angażować się w działania edukacyjne, prawdopodobnie stwierdzą, że ich nauka jest mniej niż maksymalna, ponieważ emocje udaremniają tworzenie i utrwalanie połączeń synaptycznych.

Emocje

Podobnie jak w przypadku neurofizjologicznych dowodów na motywację, działanie emocji w OUN nie jest w pełni zrozumiałe. Istnieją różne teorie wyjaśniające ludzkie emocje (Byrnes, 2001).

Jedną z teorii, która jest zgodna z przedstawionym wcześniej poglądem na motywację, jest teoria sieci (Halgren & Marinkovic, 1995). Zgodnie z tym poglądem, reakcje emocjonalne składają się z czterech nakładających się etapów: kompleks orientacyjny, integracja zdarzeń emocjonalnych, wybór odpowiedzi i utrzymywany kontekst emocjonalny. Kompleks orientacyjny to automatyczna reakcja, w której jednostki kierują swoją uwagę na bodziec lub zdarzenie i mobilizują zasoby, aby sobie z nim poradzić. Kompleks orientacyjny wywołuje reakcję neuronalną, która jest wysyłana do innych etapów. W etapie integracji zdarzeń emocjonalnych bodziec lub zdarzenie jest integrowane z informacjami w pamięci roboczej i długotrwałej, takimi jak informacje o deﬁnicji lub znaczeniu bodźca lub zdarzenia oraz kontekście.

W trzecim etapie (wybór odpowiedzi) jednostka przypisuje poznawcze znaczenie bodźcowi lub zdarzeniu, integruje to znaczenie ze składnikiem afektywnym, identyﬁkuje możliwe działania i wybiera jedno. Wreszcie, podczas etapu utrzymywanego kontekstu emocjonalnego, nastrój jednostki jest powiązany z wynikami poprzednich etapów. Każdy etap jest powiązany z określonymi obszarami neuronalnymi. Na przykład, utrzymywany kontekst emocjonalny wydaje się być związany z wyładowaniami neuronalnymi w obszarach płata czołowego (Halgren & Marinkovic, 1995).

Jednak emocje wydają się być bardziej złożone niż ta analiza, ponieważ to samo zdarzenie może wywoływać różne emocje. Język angielski odzwierciedla ten potencjał wielokrotnego wyzwalania, jak wtedy, gdy ktoś mówi po usłyszeniu wiadomości: „Nie wiedziałem, czy się śmiać, czy płakać”. Możliwe jest również, że aktywność emocjonalna w mózgu jest inna dla emocji pierwotnych i kulturowo uwarunkowanych (Byrnes, 2001). Emocje pierwotne (np. strach, złość, zaskoczenie) mogą mieć wrodzoną podstawę neuronalną skoncentrowaną w prawej półkuli (która reguluje większość funkcji autonomicznego układu nerwowego), podczas gdy emocje, które obejmują znaczenia kulturowe (np. oświadczenia składane przez ludzi, które można interpretować na różne sposoby), mogą być bardziej regulowane przez lewą półkulę z jej funkcjami językowymi.

Emocje mogą pomóc w kierowaniu uwagi, co jest niezbędne do uczenia się (Phelps, 2006). Informacje ze środowiska trafiają do wzgórza, gdzie są przekazywane do ciała migdałowatego i kory czołowej. Ciało migdałowate określa emocjonalne znaczenie bodźca (Wolfe, 2001). To ustalenie jest ułatwiające, ponieważ mówi nam, czy uciekać, szukać schronienia, atakować, czy pozostać neutralnym. Kora czołowa zapewnia poznawczą interpretację bodźca, ale to zajmuje dodatkowy czas. Część tego, co rozumie się przez „kontrolę emocjonalną”, to nie tylko reagowanie na emocjonalne znaczenie (chociaż gdy chodzi o bezpieczeństwo, jest to pożądane), ale raczej opóźnianie działania do czasu, aż będzie można dokonać właściwej interpretacji poznawczej.

Oprócz swojej roli w uwadze, emocje również wpływają na uczenie się i pamięć (Phelps, 2006). Wydaje się, że hormony epinefryna i norepinefryna, które są wydzielane przez korę nadnerczy, aby wywołać autonomiczne reakcje związane z emocjami, również wzmacniają pamięć bodźca lub zdarzenia wyzwalającego w płacie skroniowym mózgu (Wolfe, 2001). Świadoma pamięć sytuacji emocjonalnych jest lepiej utrwalana dzięki działaniu tych hormonów.

To, że emocje mogą wzmacniać uczenie się, nie powinno być interpretowane jako zalecenie, aby nauczyciele sprawiali, by uczenie się było tak stresujące, jak to tylko możliwe. Jak widzieliśmy wcześniej, zbyt duży stres zakłóca tworzenie i utrwalanie sieci neuronalnych. Raczej, chodzi o to, że motywację i emocje można wykorzystać konstruktywnie, aby uzyskać lepsze uczenie się. Nauczyciele, którzy dużo wykładają, wzbudzają niewielkie zaangażowanie emocjonalne uczniów. Ale zainteresowanie emocjonalne powinno wzrosnąć, gdy nauczyciele angażują uczniów w uczenie się. Zajęcia takie jak odgrywanie ról, dyskusje i demonstracje prawdopodobnie wywołają większą motywację i emocje oraz doprowadzą do lepszego uczenia się niż wykłady nauczyciela.

Angażowanie emocji w uczenie się

Kathy Stone chce, aby jej uczniowie czerpali radość ze szkoły, i wie, jak ważne jest wzbudzanie emocji dzieci w celu uczenia się. Zawsze stara się łączyć treści akademickie z doświadczeniami uczniów, tak aby ich pozytywne emocje związane z tymi doświadczeniami stały się związane z uczeniem się. Kiedy jej dzieci czytały historię o dziecku, które pojechało na wycieczkę, poprosiła je, aby opowiedziały o tym, kiedy pojechały na wycieczkę, aby odwiedzić krewnego, pojechać na wakacje lub coś w tym rodzaju. Pracując nad dzieleniem matematycznym, poprosiła dzieci, aby pomyślały o czymś, co zostało podzielone na części (np. ciasto, tort), aby kilka osób mogło się nim cieszyć.

Jim Marshall chce, aby jego uczniowie nie tylko uczyli się historii Stanów Zjednoczonych, ale także doświadczali emocji związanych z kluczowymi wydarzeniami. Czytanie o wydarzeniach takich jak wojna secesyjna i wielki kryzys może pozbawić je emocji, a jednak te i inne wydarzenia wzbudziły silne emocje wśród tych, którzy wtedy żyli. Jim mocno wykorzystuje ﬁlmy przedstawiające wydarzenia i odgrywanie ról ze swoimi uczniami. Współpracuje z uczniami, aby upewnić się, że wyrażają emocje, które prawdopodobnie by odczuwali. Podczas jednego z odgrywania ról na temat wielkiego kryzysu, jeden uczeń był osobą szukającą pracy, a inni odgrywali role pracodawców, których odwiedzał, pytając o pracę. Gdy każdy pracodawca go odrzucał, osoba szukająca pracy stawała się coraz bardziej sfrustrowana i ﬁnally zaczęła szlochać i mówić: „Chcę tylko pracy, abym mógł zapewnić utrzymanie mojej rodzinie. Mam nadzieję, że moje dzieci nigdy więcej tego nie zobaczą w swoim życiu!”

Gina Brown rozumie, jak niektórzy uczniowie mogą postrzegać treści psychologii edukacyjnej jako suche i nudne. Aby wywołać emocje swoich uczniów, co tydzień prosi swoich uczniów, aby skupili się na jednej lub dwóch koncepcjach, którymi mają się zająć podczas staży szkolnych (patrz Zastosowanie 2.1). Na przykład, czytanie o uczeniu się może być nudne, ale obserwowanie, jak dziecko się uczy, jest ekscytujące. Tak więc, gdy uczniowie pracują z dziećmi w wieku szkolnym, prowadzą dziennik zachowań i reakcji dzieci podczas lekcji, gdy się uczą. Uczniowie Giny donoszą, jak bardzo są podekscytowani, gdy udzielają korepetycji dzieciom, a dzieci zaczynają pokazywać, że się uczą. Jak doniósł jeden z uczniów Giny: „Byłem tak podekscytowany podczas pracy z Keenanem, kiedy powiedział: «O, rozumiem», i oczywiście tak było!”

Zwiększanie emocji podczas uczenia się jest skuteczne tylko do pewnego stopnia. Zbyt duża ilość emocji (np. wysoki stres) przez dłuższy czas nie jest pożądana ze względu na wszystkie negatywne skutki uboczne (np. zwiększone ciśnienie krwi, osłabiony układ odpornościowy). Uczniowie w przedłużających się sytuacjach stresowych również nadmiernie się martwią, a myśli związane z zmartwieniami utrudniają uczenie się.

Te negatywne skutki wywołane stresem lub zagrożeniami wynikają częściowo z powodu hormonu kortyzolu, który, podobnie jak epinefryna i norepinefryna, jest wydzielany przez nadnercza (Lemonick, 2007). Epinefryna i norepinefryna działają szybko, a kortyzol jest rodzajem długotrwałego zabezpieczenia. Wysokie ilości kortyzolu w organizmie przez długi czas mogą prowadzić do pogorszenia stanu hipokampa i spadku funkcji poznawczych (Wolfe, 2001).

Kortyzol jest również krytyczny podczas rozwoju mózgu. Niemowlęta tworzą emocjonalne więzi z rodzicami lub opiekunami. Kiedy niemowlęta doświadczają stresu, poziom kortyzolu w ich ciałach wzrasta. Kortyzol opóźnia rozwój mózgu, ponieważ zmniejsza liczbę synaps i pozostawia neurony podatne na uszkodzenia (Trawick-Smith, 2003). W przeciwieństwie do tego, gdy niemowlęta tworzą więzi i utrzymują je przez długi czas, poziom kortyzolu nie wzrasta (Gunnar, 1996). Kiedy więzi są bezpieczne, poziom kortyzolu nie wzrasta do niebezpiecznych poziomów nawet w stresujących warunkach. Dlatego ważne jest, aby małe dzieci wierzyły, że ich rodzice lub opiekunowie je kochają i są niezawodnymi opiekunami.