Мозг и образование

Мы узнали о мозге в течение последних 40 лет больше, чем за предыдущие 400 лет. Тем не менее, до недавнего времени, актуальность исследований нейронауки в образовании была довольно ограниченной. Исследователи, преподаватели и другие люди, занятые в области образования, интуитивно считают, что существует глубокая и значимая связь между мозгом и обучением. Однако, поскольку эта связь не была ни ясной, ни основанной на достоверных научных знаниях, полезность исследований мозга для образовательного процесса была незначительной. Сегодня, однако, из-за стремительного улучшения технологии визуализации мозга при поддержке блестящих исследований, ситуация существенно изменилась.

Ученые справедливо предупреждают, что мозг является очень сложным и, в то время как исследования показали значительные результаты, нейронаука в одиночку не является той самой неуловимой «серебряной пулей», которую мы все искали в течение последних полутора столетий. Тем не менее, добавление даже некоторых из основных выводов исследований мозга в образовательную практику будет значительно более плодотворным, чем что-либо сделанное до настоящего времени.

Ни один будущий разговор об обучении не должен происходить без человеческого мозга в качестве ключевого момента этой дискуссии. Четкое понимание развития мозга, функций и стратегий обработки должны быть важной областью исследования для всех родителей, студентов и преподавателей во всем мире.

Как мозг учится

Мозг является основным органом обучения — если бы это было не так, мы, человеческие существа, вымерли бы как вид много, много лет назад. Все, что мы делаем, все, что мы из себя представляем, исходит из нашего мозга. Мозг эволюционировал, чтобы обучать и обучаться. Знание того, как мозг учится, имеет и будет иметь большое влияние на образование в предстоящие годы.

Вероятно, наиболее важным открытием нейронауки для области образования является понимание того, что мозг высоко адаптивен — это его свойство называется пластичностью. Мозги студентов непрерывно адаптируются к среде, где они живут и работают, в том числе к школе, дому, рабочему месту, общественным центрам и так далее.

Пока студенты учатся в этих местах, их опыт постепенно создает архитектуру мозга. Мозг состоит из сетей взаимосвязанных нервных клеток, называемых нейронами. Опыт познания преобразуется в электрические и химические сигналы, которые постепенно изменяют связи между нейронами в определенных областях мозга. Со временем эти изменения в нейронной связи могут привести к значительной реорганизации участков мозга, участвующих в некоторых видах обучения.

По сути это означает, что обучение является физическим процессом, на самом деле внося физические изменения в наш мозг.

Обучение, следовательно, означает модификацию, рост и сокращение наших нейронов, соединений — называемых синапсами — и нейронных сетей через получение нового опыта.

Выделяют четыре этапа обучения

  • Этап 1. У нас есть опыт,
  • Этап 2. Мы вспоминаем этот опыт и создаем связи с нашим предыдущим опытом,
  • Этап 3. Мы создаем возможности на основе тех воспоминаний,
  • Этап 4. После того мы пробуем или тестируем эти возможности и, следовательно, получаем новый опыт, и запускается новый цикл познания.

Из этого процесса мы можем увидеть, что существует четыре ключевых строительных блока обучения:

  • Сбор информации,
  • Анализ и понимание этой информации,
  • Создание возможностей на основе этой информации и Действие, направленное на использование этих возможностей

Все четыре этапа связаны с особыми частями мозга:

На Этапе 1, этап сбора информации вовлекает сенсорную кору — наружный слой нашей коры головного мозга, который получает входной сигнал как от самого индивидуума, так и от внешнего мира. У людей эти сигналы улавливаются органами чувств: глазами, ушами, кожей, ртом и носом. Эти сигналы поступают маленькими кусочками и не имеют никакого значения в первоначальном сыром виде. Это просто маленькие отдельные импульсы электрической энергии, поступающие из органов чувств к сенсорной коре.

На Этапе 2, все эти новые кусочки данных, полученных из сенсорного потока от коры головного мозга к регионам ассоциации в задней части мозга, где они начинают складываться воедино для получения осмысленной концепции. В общем, создание смысла из исходной информации с помощью понимания является основой этого процесса. Если мы можем найти смысл в изучаемой теме, информация может перейти в рабочую память. Для того, чтобы произошло понимание, нужно время и место. Без установления связи между новой концепцией и прошлым опытом обучающегося возможно лишь запоминание без понимания. Это та связь, которая обеспечивает понимание или реальный смысл. Этот этап гарантирует, что те отдельные сигналы, полученные сенсорной корой головного мозга, добавляются таким образом, что все, что в настоящее время ощущается, понимается как сумма всех этих сигналов.

На Этапе 3, возникает исполнительный процесс мозга в моменты, когда префронтальная кора головного мозга, связанная с ассоциациями, полностью занята. Маленькие кусочки, которые были добавлены на Этапе 2, теперь сливаются в более крупные шаблоны,которые становятся значимыми вещами, такими как изображения или язык. В человеческом мозге эти значения далее объединяются новыми способами и становятся идеями, мыслями и планами. В самом простом случае, эти интегрированные значения становятся планами действий. Например, они добавляются такими способами, что создают план того, какие меры нужно принять и где эти меры требуется принять. Таким образом, учащийся начинает создавать смысл своим собственным образом, переходя от того простого получателя знаний к их создателю.

На Этапе 4, происходит тестирование или проба того, что Вы узнали, и включает в себя двигательную область коры головного мозга. Это та часть мозга, которая переводит абстрактность (ментальные идеи) в действие (физические события). Это то место, где мысли превращаются в реальность, так сказать, становятся записанными, сказанными или приведенными в действие. В конечном счете, двигательные сигналы поступают к мышцам, которые сжимаются и расслабляются согласованными способами для создания сложных движений. Важно понимать, что даже речь и письмо являются таковыми, потому что они связаны с некоторыми из самых сложных форм мышечных сокращений, осуществляемых телом человека.

Переход сенсорных сигналов через мозг в двигательный результат является общим шаблоном для всех нервных систем, в том числе и человеческого мозга. Ощущения поступают от внешнего мира или от нашего собственного тела, но как только эти сигналы вошли в сенсорную часть коры, они проходят сначала через ассоциативную часть мозга, ближайшую к сенсорной части, а затем через ассоциативную часть, ближайшую к двигательной части коры мозга, а затем и в саму двигательную часть. Как только действие было начато, оно обнаруживается сенсорной корой головного мозга, таким образом исходящая информация мозга становится новой входящей информацией и цикл повторяется.

Когда сенсорный опыт поступает в мозг, он «деконструируется» и распространяется по всей коре головного мозга. Влияние (или эмоциональное содержание) хранится в миндалине, визуальные образы в затылочных долях, начальная память в лобных долях, и информация о месте, где Вы находились во время получения опыта, хранится в теменных долях. Когда Вы вспоминаете информацию, Ваш мозг должен собрать ее в единое целое. Поскольку воспоминания проходят реконструкцию, чем больше способов представления информации в головном мозге (через зрение, слух, будучи вовлеченным во что-либо и т.д.), чем больше у нас есть путей реконструирования, тем богаче память.

Эти четыре этапа показывают, как мозг позволяет нам учиться. Для облегчения понимания, приведенное выше описание процесса обучения, конечно, весьма упрощено.

Реальное обучение требует усилий и нашего выхода из зоны комфорта. Ключевым условием для обучения является самостоятельная мотивация, чувство собственности. Для того, чтобы чувствовать контроль над самим собой, чтобы чувствовать собственный прогресс, необходимо проявлять упорство на всем цикле обучения.

Мы знаем, что лобные доли мозга, которые пропорционально гораздо больше у людей, чем у любого другого млекопитающего, являются ключевыми для эмоциональной саморегуляции. Мы можем быть проактивными и определять те области, которые нас мотивируют, и опираться на них. Другими словами, суть обучения заключается в нахождении связи между новой информацией и задачами, о которых мы уже знаем и которыми озаботились.

Слишком много людей до сих пор считают, что образование представляет процесс, с помощью которого студенты пассивно впитывают информацию. Даже если многие педагоги хотели бы обеспечить более широкое участие и активный подход, мы по- прежнему используем структуры и приоритеты из другой эпохи. Например, мы по- прежнему уделяем слишком много внимания отнесению некоторых студентов к умным, а некоторых – к менее умным, вместо того чтобы сосредоточиться на том, как все они могли бы узнать больше.

Во-вторых, обучения и изменений не так легко достичь. Они требуют усилий, а также, по определению, выхода из нашей зоны комфорта. Нам нужно пробовать новые вещи и, в некоторых случаях, терпеть неудачу. Фаза действия на основе новых идей является критической, иногда наши идеи будут правильными, а иногда — нет. Страх неудачи, страх выглядеть глупо являются основными препятствиями для обучения, особенно для тех, кто хочет защитить воспринимаемую репутацию, до такой степени, что они даже не пробуют новые оригинальные циклы обучения.

Несмотря на то, что каждый мозг индивидуален, есть два фундаментальных типа студентов, с различными препятствиями на пути обучения и потому выигрывающие от использования различных стратегий.

  1. Студенты, которые имеют тенденцию к интроверсии, могут быть очень хороши на этапах 2 и 3, но не так хороши на этапе 4. Для того, чтобы изменить эту ситуацию, полезно создать небольшие группы, где они будут чувствовать себя безопаснее и смогут принимать на себя такие риски, как делиться своими мыслями вслух и задавать больше вопросов.
  2. Студенты, которые имеют тенденцию к экстраверсии, могут быть очень хороши на этапах 1 и 4, но могут извлечь пользу от повышенного внимания на этапе 3. Написание статей на тему, например, предсказания исхода некоторых экспериментов или даже текущих политических дел, помогает.

Важно, чтобы мы всегда провоцировали активную реакцию у учащихся, обеспечивая вовлеченность студента и его понимание связи между новой информацией и тем, что он или она уже знает. Вы можете этого добиться, задавая такие вопросы, как «О чем это заставляет Вас задуматься? Есть ли какая-то часть этого нового материала, которая что-то Вам напоминает?» Для того, чтобы обеспечить безопасную среду обучения, Вы должны убедиться, что принимаете их ответы и отталкиваетесь от них.

Обучение имеет решающее значение на всех этапах жизни, а не только в формальной образовательной среде. У нас есть мозг именно для того, чтобы иметь возможность учиться, адаптироваться к новым условиям и, в конечном счете, чтобы выжить. Это имеет важное значение на протяжении всей жизни, а не только в школе или колледже. Теперь мы знаем, что каждый мозг может измениться, в любом возрасте. Действительно, нет верхнего предела в обучении, так как нейроны мозга, как представляется, способны растить новые соединения всякий раз, когда они используются повторно. Нам всем нужно развивать способность к само-мотивированию. Один из способов это сделать заключается в поиске значимых точек контакта и мостов между тем, что мы хотим узнать и тем, что мы уже знаем. Когда мы так делаем, мы культивируем наши собственные новые нейронные сети.

Биология механизма обучения мозга

Наше восхищение мозгом не трудно понять. Мы, кажется, всегда имели естественное любопытство о том, как наш мозг функционирует, как мы учимся и как мы запоминаем.

В более широком смысле, мозг поддается разделению, в основном основываясь на его анатомии. Мозг делится на правую и левую стороны, известные как полушария. Он также примерно разделен между ушами, отделяя лобные доли от трех долей задней части головного мозга.

Все предлагаемые разделения головного мозга, однако, в высшей степени искусственны и создаются в ответ на потребность человека разделять вещи на аккуратные, легко понятные единицы. Ни одна часть мозга не делает только одну вещь, и никакая часть мозга не действует в одиночку. Все наши мысли, эмоции и действия являются результатом совместной работы многих частей мозга.

Важно подчеркнуть, что, хотя PRISM использует для объяснения функциональной активности мозга простую модель квадранта на основе упомянутых выше разделений, мозг представляет собой единую, взаимосвязанную и высокодинамичную электрохимическую систему.

К примеру, несмотря на то, что каждое полушарие действительно имеет специализированные функции, они работают совместно друг с другом в любой момент времени. Объяснение личности человека тем, что она обусловлена доминированием одного полушария над другим, неточно и вводит в заблуждение. Этот распространенный миф называется нейрологами «дихотомия».

Различные части головного мозга взаимодействуют друг с другом с помощью клеток, известных как нейроны. Каждый мозг имеет около 100 миллиардов нейронов, и каждый нейрон состоит из трех основных частей: дендритов, тел клеток и аксонов. Когда студент находится в процессе получения знаний, некоторые нейроны активируются. Дендриты каждого активированного нейрона получают химические сигналы в ответ на этот процесс обучения. Дендриты затем ретранслируют эти сигналы в тело клетки, и, если сигнал выше определенного порога, он запускает электрический сигнал, называемый потенциалом действия. Потенциал действия затем проходит вдоль аксона — длительный процесс, выполняемый жирной миелиновой оболочкой. Когда потенциал действия достигает конца аксона, он запрашивает выделение химических сигналов в синаптическую щель, небольшое пространство между нейронами. Эти сигналы затем связываются с рецепторами на дендритах ниже расположенных нейронов. Это приводит к ряду межклеточной сигнализации, описанной выше, в этих нейронах, которые, в свою очередь стимулируют другие нейроны, и так далее. Таким образом, процесс обучения вызывает каскад сигналов во множестве нейронов во многих областях мозга. На самом деле, простое чтение слов в этом предложении активирует миллионы нейронов головного мозга.

Процессы обучения изменяют связи между нейронами в определенных областях мозга, которые постепенно реорганизовывают эти области. Каждый нейрон имеет множество входов от других нейронов. Когда у студентов идет процесс обучения, некоторые соединения активируются, в то время как другие нет. Со временем, соединения, которые являются наиболее активными по сравнению с другими входами, усиливаются, в то время как являющиеся относительно менее активными ослаблены или устранены. Таким образом, соединения постепенно изменяются в ответ на получение опыта познания по принципу «используй или потеряешь».

Эти зависящие от опыта изменения в эффективности нейронных соединений считают биологическим субстратом памяти. Со временем они приводят к значительной реорганизации в определенных структурах головного мозга, которая отражает обучение в областях, связанных с этими структурами.

Мозг и память

Исследователи из Ирвайнс центра нейронауки в обучении и памяти Калифорнийского университета показали, что обучение и формирование памяти производятся усилением и ослаблением связей между клетками мозга.

Исследователи обнаружили, что когда два нейрона часто взаимодействуют между собой, они образуют связь, которая позволяет им производить передачу более легко и точно. Это приводит к более полным воспоминаниям и более легкому вспоминанию. И наоборот, когда два нейрона редко взаимодействовали, передача часто была неполной, что приводило либо к неверным воспоминаниям, либо вообще к их отсутствию.

В качестве примера, рассмотрите Вашу ежедневную поездку в колледж или школу. Вы действительно не должны сознательно думать о том, как туда добраться, потому что это путешествие Вы совершали столько раз, что память о том, как добираться, укоренилась. Контролирующие эту память нейроны общались так часто, что образовали плотную связь. Сравните Ваш ежедневный путь в колледж или школу с опытом поездки в место, которое Вы никогда не посещали прежде. Для того, чтобы совершить эту поездку, Ваш мозг должен работать намного интенсивнее. Вам нужно получить указания пути, записать их или распечатать, а затем обращать особое внимание на дорожные знаки. В этом случае, нейроны, участвующие в навигации к этому новому месту назначения, ранее часто не пользовались одними и теми же синапсами и, следовательно, общаются неполно или неэффективно. Требуется формирования новых связей в мозге, что приводит к большим сознательным усилиям и вниманию с Вашей стороны.

Данное исследование имеет важное значение для обучения, особенно относительно того, как мы приобретаем новые знания, сохраняем их в памяти и извлекаем в случае необходимости. При изучении новых вещей, память и воспоминания усиливаются относительно частоты и новизны. Чем больше мы практикуем и репетируем что-то новое и чем менее давно мы практиковали, тем легче для нашего мозга эффективно передавать этот опыт и сохранять его для свободного доступа позже. Этот процесс называется беглостью.

Другое исследование в Мартинос Центре Биомедицинской визуализации, отделения радиологии больницы общего профиля Массачусетса и Гарвардской медицинской школы обнаружило, что мозг получает сенсорную информацию из разных регионов, а затем собирает части данных в полную картину, которая становится памятью о событии. Эта память усиливается многочисленными сенсорными поступлениями. Например, если мы и видим, и слышим что-либо, то мы скорее запомним это, чем если бы мы только слышали.

Если мы испытываем эмоциональную реакцию на что-то — страх, гнев, радость — эта эмоция становится частью памяти и очень сильно ее укрепляет. Относительно воспоминаний, те, кто испытывали эмоциональную реакцию, гораздо более вероятно и с более высокой точностью вспоминали событие, чем те, кто просто становился свидетелем события без какой-либо эмоциональной привязанности. Это объясняет, почему весьма эмоциональные события становятся незабываемыми.

Что думает об обучении нейронаука? Мы должны обеспечить, чтобы обучение вовлекало все чувства и действовало на эмоциональные части мозга с помощью таких методов, как юмор и групповая деятельность. Акцент на рациональное и логичное в одиночку не производит мощных воспоминаний.

Третье открытие программы биопсихологии университета Мичигана подтвердило, что мозг ведет себя избирательно в том, как он обрабатывает события, которые поступают через наши пять органов чувств. Мозг запрограммирован обращать особое внимание на опыт, который является новым или необычным. Он делает это путем сравнения между новой информацией, доведенной посредством чувств, и существующей информацией, хранящейся в долговременной памяти нашего мозга. Когда мозг находит совпадение, он быстро устраняет новую память как избыточную.

Когда новая информация противоречит той, что уже хранится в памяти, однако, наш мозг идет в режим перегрузки, прилагая все усилия для объяснения несоответствия. Если новая информация оказывается полезной для нас, она становится постоянной памятью, доступ к которой может быть получен позже. Если эта новая информация не кажется полезной, или если мы не доверяем ее источнику, мы, вероятно, забудем или даже отклоним ее в целом, предпочитая придерживаться информации, которой уже обладаем.

Поскольку обучение по своей сути требует получения новой информации, склонность нашего мозга сосредотачиваться на новом и забывать лишнее делает его естественным помощником в обучении. На самом деле, наш мозг запрограммирован на обучение с самого нашего рождения. Нашим природным любопытством движет присущее мозгу желание поиска необычного в нашем окружении.

С другой стороны, прошлые воспоминания могут служить препятствием для дальнейшего обучения, что противоречит предыдущей информации. С возрастом и получением опыта, мы склонны слишком много полагаться на наших прошлые знания. Мы можем пропустить или даже отказаться от новой информации, которая не согласуется с предыдущими воспоминаниями.

Почему некоторые студенты хорошо успевают в некоторых предметах и хуже в других, тогда как остальные испытывают трудности?

Эти различия основаны на индивидуальных различиях в головном мозге. Генетические предрасположенности студентов взаимодействуют с опытом обучения, приводя к широкому спектру индивидуальных различий. Студенты рождаются с определенными генетическими тенденциями. По мере взаимодействия с окружающим их миром, этот опыт может усиливать или противодействовать их генетическим наклонностям. Например, студент может иметь генетическую предрасположенность к застенчивости, но, тем не менее, вырасти компанейским человеком из-за благоприятного социального опыта у себя дома, в школе или в обществе.

Так как генетика и опыт взаимодействуют для формирования мозга, мозг каждого студента уникален. Студенты имеют набор различных способностей, и студент может испытывать трудности в одной области, такой как математика, и все же преуспевать в другой, например, межличностном интеллекте. Кроме того, в рамках каждой из этих областей, студенты могут иметь как таланты, так и ограничения. Например, в музыкальной области, студенты, которые имеют абсолютный слух, как правило, борются с транспонированием, которое заключается в исполнении мелодии с высотой тона, отличной от той, в которой она была написана. Исследование не поддерживает упрощенного представления о том, что каждый студент либо умный, либо нет; скорее, оно указывает на более тонкую точку зрения, которая признает, что каждый студент имеет сложный профиль сильных сторон и ограничений.

Одна вещь, однако, является несомненной: мозг всех студентов демонстрирует пластичность. Трудности в обучении студентов не должны, следовательно, восприниматься как непреодолимые, а скорее как проблемы, которые следует преодолеть студентам, чей мозг может быть изменен и улучшен с помощью обучения. Еще одна несомненная вещь: учителя имеют важное значение. Посредством ежедневных образовательных выборов учителя могут помочь студентам развить нервные связи, которые позволят им читать, писать, считать, и решать все виды задач. Это более позитивное наблюдение сопровождается, однако, и большой ответственностью: преподаватели и системы образования должны стремиться обеспечить обучение, адаптированное для функционирования и архитектуры мозга студентов.

Чего хочет мозг

Сделать успешную карьеру — мечта каждого молодого человека. Для некоторых мечта сбывается, для других так и остается только мечтой. Разница между сном и реальностью часто заключается в образовательных выборах, в том, какой профилирующий предмет они выбирают на разных этапах обучения. Суть заключается в следующем: выбор программы на получение степени должен соответствовать Вашим внутренним возможностям и Вашему увлечению.

Исследования показали, что хорошие оценки на экзаменах связаны с выбором программы образования, которая отражает собственные поведенческие предпочтения студента и тематические интересы. То же самое верно, когда речь заходит о поиске подходящей профессии. Успех в программе обучения или успешная карьера начинается со знания того, что Вам нравится и что Вам не нравится. Для этого нужно использовать свой мозг!

Для большинства людей очевидно, что высокий уровень IQ в одиночку не предсказывает успех в программе образования или в профессии. Важной частью уравнения успеха является степень, в которой человек наслаждается выполняемой программой или работой. Это не означает, что IQ и способности не важны — они, конечно же, важны, но они являются лишь частью общего уравнения. В самом деле, говорят, что у людей, которым нравится более 70% их трудовой деятельности (и это включает их обучение), в три раза больше шансов на успех, чем у тех, кому нравится менее 70% их деятельности.

Наши инстинкты относительно того, что мы хотим и что мы не хотим, производятся с помощью физических структур в мозге, которые развивались на протяжении сотен миллионов лет и вовлекают наши эмоции. Наше общее происхождение в процессе эволюции означает, что мы все разделяем некоторые основные потребности. Прежде всего, мозг хочет выжить. Сенсорный, интеграционный и двигательный отделы мозга объединяются для создания механизма выживания. Мы ощущаем факты нашей окружающей среды, интегрируем эти факты, чтобы понять, кроют они в себе опасность или возможность, и принимаем меры, чтобы избежать опасности или воспользоваться возможностью.

Один из способов начать думать об эмоции — спросить себя, что мы хотим или чего мы не хотим. Когда мы пытаемся ответить на эти вопросы, мы понимаем, что важно для нас. Мы осознаем наши страхи и надежды, вещи, которые являются источником наших эмоций и которые тесно связаны с нашими основными потребностями, в частности выживанием.

Этот механизм выживания саморегулируется. Каждый мозг контролирует свое собственное тело. Для того, чтобы выжить, мы должны себя контролировать, или хотя бы считать, что контролируем. Желать выживания означает желать контроля.

Существуют две фундаментальные вещи, которых хочет мозг: быть в безопасности и быть счастливым. Мы используем две части нашего механизма выживания для достижения этих целей: нашу систему страха и нашу систему удовольствия.

Важно помнить, что механизмы страха и удовольствия в нашем мозгу работают все время. В общих словах, они управляют нашими жизнями, как и управляли на протяжении миллионов лет. Мы не можем до сих пор сознательно беспокоиться о выживании, но мы по-прежнему напрямую реагируем на системы страха и удовольствия. Наши эмоции до сих пор кажутся очень важными, и если мы хотим помочь людям учиться, мы должны ожидать встречи с эмоциями и отнестись к этому серьезно.

Эти основные эмоции в значительной степени подвержены влиянию частей мозга, находящихся глубоко внутри долей каждого полушария головного мозга. Новое исследование продолжает указывать на сильную связь между лимбической корой и эмоциями, и, в частности, на две основные области лимбической коры, которые становятся более активными при эмоциональных состояниях: передняя часть поясной извилины и задняя часть поясной извилины, в частности, в районе под названием ретроспленальная кора.

Обучение является актуальным, рекуррентным процессом, который происходит внутри мозга. В нем нет ничего загадочного. На самом деле, если Вы понимаете основы того, как мозг учится, Вы можете значительно повысить эффективность процесса обучения.

Использование четырех стадий процесса обучения также приносит большую пользу в ходе самооценки, которая является первым и наиболее важным шагом в выборе специализации, планировании карьеры или начале поиска работы. Коммуницирование и разъяснение своих интересов, навыков, достижений и ценностей работодателю имеет решающее значение в поиске профессии и успеха в карьере.

Добавить комментарий