Вступ
Дослідники вивчали, як мозкові процеси пов’язані з різними когнітивними функціями. Але дослідники також були зацікавлені в мозкових процесах, пов’язаних з некогнітивними функціями, такими як мотивація та емоції. Ці функції будуть розглянуті по черзі.
Мотивація
Мотивація визначається як процес, за допомогою якого започатковуються та підтримуються цілеспрямовані дії. Мотивовані дії включають вибір завдань, зусилля (фізичні та розумові), наполегливість та досягнення. У розділі 8 також обговорюються різні процеси, які, за гіпотезою, впливають на мотивацію, такі як цілі, самоефективність, потреби, цінності та сприйняття контролю.
Сучасні теорії зображують мотивацію переважно в когнітивних термінах. Більшість мотиваційних процесів мають когнітивні компоненти. Самоефективність, наприклад, відноситься до усвідомлених можливостей навчатися або виконувати поведінку на визначених рівнях. Самоефективність є когнітивним переконанням. Як така, вона, ймовірно, має нейронне представлення, подібне до того, що обговорювалося в цьому розділі. Хоча дослідження в цій галузі бракує, ми можемо очікувати, що переконання в самоефективності представлені в мозку як нейронна мережа, яка пов'язує досліджувану область (наприклад, дроби, читання романів) з поточним сенсорним введенням. Інші мотиваційні процеси також можуть бути представлені в синаптичних мережах, як і процеси, пов'язані з саморегуляцією, такі як метапізнання та цілі. Більше нейрофізіологічних досліджень змінних мотивації та саморегуляції допомогло б подолати розрив між освітою та нейронаукою (Byrnes & Fox, 1998).
З точки зору когнітивної нейронауки, існує принаймні два види нейронних відповідників мотивації. Вони включають винагороди та мотиваційні стани.
Винагороди
Винагороди мають довгу історію в дослідженнях мотивації. Вони є ключовими компонентами теорій обумовлення, які стверджують, що поведінка, яка підкріплюється (винагороджується), має тенденцію повторюватися в майбутньому. Мотивація представляє собою збільшення швидкості, інтенсивності або тривалості поведінки.
Когнітивні та конструктивістські теорії мотивації постулюють, що саме очікування винагороди, а не сама винагорода, мотивує поведінку. Винагороди можуть підтримувати мотивацію, коли їх дають залежно від компетентного виконання або прогресу в навчанні. Мотивація може з часом знижуватися, коли люди розглядають винагороди як контроль над їхньою поведінкою (тобто вони виконують завдання, щоб отримати винагороду).
Здається, що мозок має систему для обробки винагород (Jensen, 2005), але, як і інші функції мозку, ця також є складною. Задіяно багато структур мозку, включаючи гіпоталамус, префронтальну кору та мигдалеподібне тіло. Мозок виробляє власні винагороди у вигляді опіатів, які призводять до природного піднесення. Цей ефект свідчить про те, що мозок може бути схильний до переживання та підтримки приємних результатів. Очікування того, що можна отримати винагороду за компетентне або покращене виконання, може активувати цю мережу задоволення, яка виробляє нейромедіатор дофамін. Можливо, мозок зберігає, як частину нейронної мережі, очікування винагороди за виконання дії. Насправді, дофамін може вироблятися очікуванням задоволення (передчуттям винагороди), а також самим задоволенням. Дофамін збільшується, коли є розбіжність між очікуваними та реалізованими винагородами (наприклад, люди очікують велику винагороду, але отримують невелику). Дофамінова система може допомогти людям скоригувати свої очікування, що є типом навчання (Varma et al., 2008).
Але мозок також може насититися винагородами, так що очікування винагороди або отримання винагороди не приносить стільки задоволення, як раніше. Можливо, для виробництва дофаміну потрібне очікування більшої винагороди, і якщо цього не відбувається, то ефект може згаснути. Цей момент може допомогти пояснити, чому певні винагороди з часом втрачають свою силу мотивувати.
Необхідні дослідження щодо того, чи інші когнітивні мотиватори—такі як цілі та сприйняття прогресу в навчанні—також викликають дофамінові реакції і, таким чином, мають нейрофізіологічні референти. Слід зазначити, однак, що виробництво дофаміну є індивідуальним. Той самий рівень винагороди або очікування винагороди не буде мотивувати всіх студентів однаково, що свідчить про те, що в мотивації задіяні додаткові процеси мозку. Цей момент має практичне значення для навчання, оскільки свідчить про те, що вчителі, які планують використовувати винагороди, повинні дізнатися, що мотивує кожного учня, і встановити систему винагород, яка може враховувати зміни в уподобаннях учнів.
Мотиваційні стани
З точки зору когнітивної нейронауки, мотиваційні стани є складними нейронними зв'язками, які включають емоції, пізнання та поведінку (Jensen, 2005). Стани змінюються в залежності від умов. Якщо минуло кілька годин з тих пір, як ми їли, то, ймовірно, ми перебуваємо в стані голоду. Ми можемо перебувати в стані занепокоєння, якщо нас турбують проблеми. Якщо все йде добре, ми можемо бути в щасливому стані. Подібним чином, мотиваційний стан може включати емоції, пізнання та поведінку, спрямовані на навчання. Як і інші стани, мотиваційний стан є інтегрованою комбінацією розуму, тіла та поведінки, яка в кінцевому підсумку пов'язується з павутиноподібною мережею синаптичних зв'язків.
Стани плинні; вони постійно змінюються на основі внутрішніх (наприклад, думки) і зовнішніх (наприклад, навколишнє середовище) подій. Будь-який даний мотиваційний стан може посилитися, послабитися або змінитися на інший тип стану. Ця мінлива природа синаптичних зв'язків відповідає природі мотивації (обговорюється в розділі 8), що мотивація є процесом, а не річчю. Як процес, він зазвичай не є стабільним, а скоріше зростає і згасає. Ключем до освіти та навчання є підтримка мотивації в оптимальному діапазоні.
Вчителі інтуїтивно розуміють ідею мотиваційних станів. Їхня мета - щоб учні перебували в мотиваційному стані для навчання. У будь-який момент часу деякі учні будуть перебувати в цьому стані, але інші будуть відчувати різні стани, включаючи апатію, смуток, гіперактивність і відволікання уваги. Щоб змінити ці стани, вчителям, можливо, доведеться спочатку звернути увагу на поточні стани (наприклад, звернути увагу на те, чому Кіра сумна), а потім спробувати зосередити увагу учнів на поточному завданні.
Інтеграція пізнання, емоцій і поведінки, запропонована нейронаукою, є важливою. Окремі компоненти не призведуть до бажаного навчання. Наприклад, учні, які вважають, що хочуть вчитися, і емоційно готові до цього, тим не менш, мало чого навчаться, якщо не будуть займатися жодною поведінкою. Так само, мотивована поведінка без чіткого когнітивного зосередження на навчанні буде марною діяльністю. Учні, які відчувають емоційний стрес, але хочуть вчитися і брати участь у навчальній діяльності, швидше за все, виявлять, що їхнє навчання менш ніж максимальне, оскільки емоції перешкоджають формуванню та закріпленню синаптичних зв'язків.
Емоції
Подібно до нейрофізіологічних доказів мотивації, функціонування емоцій у ЦНС не повністю зрозуміле. Існують різні теорії, що пояснюють людські емоції (Byrnes, 2001).
Однією з теорій, що узгоджується з попереднім поглядом на мотивацію, є мережева теорія (Halgren & Marinkovic, 1995). Згідно з цим поглядом, емоційні реакції складаються з чотирьох перекриваючихся етапів: орієнтовний комплекс, інтеграція емоційної події, вибір реакції та стійкий емоційний контекст. Орієнтовний комплекс — це автоматична реакція, під час якої люди спрямовують свою увагу на стимул або подію та мобілізують ресурси для боротьби з ним. Орієнтовний комплекс створює нейронну відповідь, яка надсилається на інші етапи. На етапі інтеграції емоційної події цей стимул або подія інтегруються з інформацією в робочій пам’яті та довготривалій пам’яті, як-от інформація про визначення або значення стимулу чи події та контекст.
На третьому етапі (вибір реакції) людина приписує когнітивне значення стимулу або події, інтегрує це значення з афективним компонентом, визначає можливі дії та вибирає одну з них. Нарешті, під час етапу стійкого емоційного контексту настрій людини пов’язується з результатами попередніх етапів. Кожен етап пов’язаний з певними ділянками мозку. Наприклад, стійкий емоційний контекст, здається, пов’язаний з нейронними розрядами в ділянках лобової частки (Halgren & Marinkovic, 1995).
Але емоції, здається, складніші, ніж цей аналіз, оскільки одна й та сама подія може викликати різні емоції. Англійська мова відображає цей потенційний множинний запуск, як, наприклад, коли хтось каже, почувши новину: «Я не знав, сміятися мені чи плакати». Також можливо, що емоційна активність у мозку відрізняється для первинних і культурно обумовлених емоцій (Byrnes, 2001). Первинні емоції (наприклад, страх, гнів, здивування) можуть мати вроджену нейронну основу, зосереджену в правій півкулі (яка регулює більшу частину функціонування АНС), тоді як емоції, які включають культурні значення (наприклад, висловлювання людей, які можна інтерпретувати по-різному), можуть більше регулюватися лівою півкулею з її мовними функціями.
Емоції можуть допомогти спрямувати увагу, що необхідно для навчання (Phelps, 2006). Інформація з навколишнього середовища надходить у таламус, де передається в мигдалеподібне тіло та лобову кору. Мигдалеподібне тіло визначає емоційну значущість стимулу (Wolfe, 2001). Це визначення є полегшуючим, оскільки воно говорить нам, чи слід тікати, шукати притулок, атакувати чи залишатися нейтральним. Лобова кора забезпечує когнітивну інтерпретацію стимулу, але це потребує додаткового часу. Частина того, що мається на увазі під «емоційним контролем», полягає не в тому, щоб просто реагувати на емоційну значущість (хоча, коли йдеться про безпеку, це бажано), а скоріше затримати дію, поки не буде зроблено належну когнітивну інтерпретацію.
На додаток до своєї ролі в увазі, емоції також впливають на навчання та пам’ять (Phelps, 2006). Здається, що гормони адреналін і норадреналін, які виділяються корою надниркових залоз для створення автономних реакцій, пов’язаних з емоціями, також покращують пам’ять про стимул або подію, що їх викликала, у скроневій частці мозку (Wolfe, 2001). Свідома пам’ять про емоційні ситуації консолідується краще завдяки дії цих гормонів.
Те, що емоції можуть покращити навчання, не слід інтерпретувати як рекомендацію, щоб педагоги робили навчання якомога більш стресовим. Як ми бачили раніше, надмірний стрес перешкоджає формуванню та консолідації нейронних мереж. Швидше, це свідчить про те, що мотивацію та емоції можна використовувати конструктивно для покращення навчання. Вчителі, які багато читають лекцій, викликають у студентів мало емоційного залучення. Але емоційний інтерес має зростати, коли вчителі залучають студентів до навчання. Такі види діяльності, як рольові ігри, дискусії та демонстрації, швидше за все, викличуть більшу мотивацію та емоції та призведуть до кращого навчання, ніж лекції вчителів.
Залучення емоцій до навчання
Кеті Стоун хоче, щоб її учні отримували задоволення від школи, і вона знає, як важливо викликати дитячі емоції для навчання. Вона завжди намагається пов’язати академічний зміст із досвідом учнів, щоб їхні позитивні емоції, пов’язані з цим досвідом, асоціювалися з навчанням. Коли її діти читають історію про дитину, яка поїхала в подорож, вона просить їх розповісти про те, коли вони поїхали в подорож, щоб відвідати родича, поїхати у відпустку тощо. Працюючи над математичним діленням, вона просить дітей подумати про щось, що було розділене на частини (наприклад, пиріг, торт), щоб кілька людей могли насолодитися ним.
Джим Маршалл хоче, щоб його учні не лише вивчали історію США, а й переживали емоції, пов’язані з ключовими подіями. Читання про такі події, як Громадянська війна та Велика депресія, може позбавити їх емоцій, але ці та інші події викликали сильні емоції у тих, хто жив тоді. Джим активно використовує фільми, що зображують події, та рольові ігри зі своїми учнями. Він працює з учнями, щоб переконатися, що вони виражають емоції, які вони, ймовірно, відчували б. Для однієї рольової гри про Велику депресію один учень був людиною, яка шукала роботу, а інші грали ролі роботодавців, яких він відвідував, просячи роботу. Коли кожен роботодавець відмовляв йому, шукач роботи ставав дедалі більш розчарованим і, нарешті, почав ридати та говорити: «Все, що я хочу, — це робота, щоб я міг забезпечити свою сім’ю. Я сподіваюся, що мої діти ніколи більше цього не побачать!»
Джина Браун розуміє, як деякі студенти можуть вважати зміст освітньої психології сухим і нудним. Щоб викликати емоції у своїх студентів, щотижня вона пропонує їм зосередитися на одній-двох концепціях, які потрібно розглянути під час їх стажування в школі (див. Застосування 2.1). Наприклад, читати про навчання може бути нудно, але бачити, як навчається дитина, — це захоплююче. Таким чином, коли студенти працюють зі школярами, вони ведуть журнал про поведінку та реакції дітей під час уроку, коли вони навчаються. Студенти Джини повідомляють, як вони радіють, коли навчають дітей, і діти починають показувати, що вони навчаються. Як повідомив один зі студентів Джини: «Я так зрадів, працюючи з Кінаном, коли він сказав: «О, я зрозумів», і він справді зрозумів!»
Підвищення емоцій під час навчання ефективне лише до певної міри. Надмірні емоції (наприклад, високий рівень стресу) протягом тривалих періодів часу небажані через усі негативні побічні ефекти (наприклад, підвищення артеріального тиску, ослаблення імунної системи). Студенти в тривалих стресових ситуаціях також надмірно хвилюються, і думки, пов’язані з хвилюванням, перешкоджають навчанню.
Ці негативні наслідки, викликані стресом або загрозами, частково виникають через гормон кортизол, який, як і адреналін і норадреналін, виділяється наднирковими залозами (Lemonick, 2007). Адреналін і норадреналін діють швидко, а кортизол є типом довготривалої резервної копії. Висока кількість кортизолу в організмі протягом тривалого часу може призвести до погіршення стану гіпокампу та зниження когнітивних функцій (Wolfe, 2001).
Кортизол також має вирішальне значення під час розвитку мозку. Немовлята емоційно прив’язуються до батьків або опікунів. Коли немовлята відчувають стрес, рівень кортизолу в їхньому організмі підвищується. Кортизол уповільнює розвиток мозку, оскільки зменшує кількість синапсів і робить нейрони вразливими до пошкоджень (Trawick-Smith, 2003). Навпаки, коли немовлята формують прив’язаності та підтримують їх з часом, рівень кортизолу не підвищується (Gunnar, 1996). Коли прив’язаності є надійними, рівень кортизолу не піднімається до небезпечного рівня навіть у стресових умовах. Таким чином, дуже важливо, щоб маленькі діти вірили, що їхні батьки або опікуни люблять їх і є надійними опікунами.
Підсумовуючи, ми бачимо, що мотивація та емоції нерозривно пов’язані з когнітивною обробкою та нейронною активністю. Крім того, докази, підсумовані в цьому розділі, дають зрозуміти, що коли мотивація та емоції належним чином регулюються, вони можуть позитивно впливати на увагу, навчання та пам’ять. Тепер перейдемо до інструктивних застосувань нейронауки для навчання та викладання.