Neurodydaktyka

u.p

l

Spis treści

Od Wydawcy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1

.ed

Wstęp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Neurobiologiczne podstawy procesu uczenia się

....

10

Dlaczego neurodydaktyka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.2

Jak działa mózg – fakty i liczby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.3

O głębokości przetwarzania informacji, czyli o tym, dlaczego ściągi są lepsze od zeszytów ćwiczeń . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

ys pa

1.1

Egoistyczny mózg, czyli o tym, dlaczego znaczenie ma tak duże znaczenie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

1.5

Czy nauka może być przyjemna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

1.6

Neuroplastyczność . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

1.7

Nauka wymaga aktywności, czyli o tym, dlaczego wiedzy nie można nikomu przekazać . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

1.8

Reguły w szkole i w życiu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

1.9

Uczenie się jawne i utajone . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71

1.10

Rola neuroprzekaźników w procesie uczenia się . . . . . . . . . . . . . . . . . 76

W

1.4

3

SPIS TREŚCI

2

l

Fascynujące neurony lustrzane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Co mogą neurony lustrzane . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

2.2

Mózg jako organ społeczny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

2.3

Odzwierciedlanie, współbrzmienie i dostrajanie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

2.4

Dlaczego tak trudno ukształtować dziecko na własną modłę lub zmusić je do nauki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

2.5

Wpływ relacji międzyludzkich na efektywność nauczania, czyli o skutkach braku empatii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102

2.6

Neurony lustrzane a zabawa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

2.7

Rozwijanie neuronów lustrzanych na przykładzie wiersza J. Tuwima Spóźniony słowik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

3

.ed

u.p

2.1

3.1

Czy Marc Prensky miał rację . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

3.2

Cyfrowi tubylcy, czyli o tym, co jest dla nas łatwe a co trudne . . . . . 123

3.3

Telewizja, komputery i internet a struktura mózgu . . . . . . . . . . . . . . . 128

3.4

Nowe technologie a ADHD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

3.5

Multitasking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

3.6

Cyfrowi tubylcy, imigranci i abnegaci a kompetencja medialna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142

3.7

Nowe technologie a kształcenie nauczycieli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146

3.8

Szkoła w erze Wikipedii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151

3.9

Mózg wobec nowych technologii: rachunek zysków i strat . . . . . . . . 158

W

4

ys pa

Cyfrowi tubylcy i cyfrowi imigranci. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

3.10

Jak uczą się mózgi cyfrowych tubylców i jakie płyną z tego wnioski . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164

SPIS TREŚCI

4

u.p

l

Szkoła przyjazna mózgowi, czyli poszukiwanie alternatywy dla edukacji transmisyjnej . . . . . . . . . . . . . . . 170 Fundamenty obecnego systemu edukacyjnego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

4.2

Dlaczego uczniowie nudzą się w szkole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

4.3

Ciekawość poznawcza umiera w szkole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

4.4

Dydaktyka konstruktywistyczna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

4.5

Czy przedszkola i szkoły wyrównują różnice między uczniami . . . . 196

4.6

System testocentryczny, czyli jak urosnąć od mierzenia . . . . . . . . . . . 201

4.7

Mózg zawsze pyta, dlaczego ma się czegoś uczyć . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

4.8

Cele edukacji . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212

Podsumowanie

.ed

4.1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215

ys pa

Ilustracje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Słownik terminów

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

W

Bibliografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

5

u.p

l

Od Wydawcy

W

6

ys pa

.ed

Neurodydaktyka, czyli nauczanie i uczenie się przyjazne mózgowi jest pierwszą w Polsce większą publikacją korzystającą z najnowszej wiedzy dotyczącej pracy mózgu. Pokazuje, jak może być ona zastosowana w pracy nauczyciela i rodzica z dzieckiem, jednocześnie podejmując próbę odpowiedzi na pytanie, dlaczego obecny system szkolnictwa tak dobrze się miewa, mimo tego, że zupełnie nie przystaje do realiów szybko zmieniającego się świata.

Książkę napisano przystępnym językiem zrozumiałym dla każdego czytelnika zainteresowanego optymalnym rozwojem własnego dziecka. Publikacja jest skierowana również, a może przede wszystkim, do nauczycieli, którzy dostrzegają konieczność zmian w sposobie nauczania i podejściu do ucznia.

Dzięki wskazaniom płynącym z neuronauk mamy szansę stworzyć taki system edukacyjny, o który od dawna zabiegali reformatorzy. Nauka może stać się przyjazna mózgowi uczącego się, a neurodydaktyka wskazuje, jak lepiej wykorzystać silne strony mózgu. Ewolucja wyposażyła nas w mechanizmy, dzięki którym ciekawość jest podstawowym motorem pozwalającym zrozumieć otaczający nas świat.

Dzięki tej książce dowiadujemy się, jak istotna jest zmiana podejścia do procesu uczenia się i nauczania, ponieważ – jak napisał Manferd Spitzer – „mózg ucznia jest miejscem pracy nauczyciela”.

Danuta i Marian Chwastniewscy

u.p

l

Wstęp

W przedwczorajszych szkołach wczorajsi nauczyciele przygotowują uczniów do rozwiązywania problemów, jakie przyniesie jutro.

W

ys pa

.ed

Badacze mózgu przekonują, że szkoła w obecnej formule nie wspiera naturalnych procesów uczenia się i nie jest miejscem umożliwiającym indywidualny rozwój każdego ucznia. Oparta została na naszych wyobrażeniach o tym, jak przebiegają procesy uczenia się, jednak wnioski, które płyną z badań nad mózgiem tych wyobrażeń nie potwierdzają. Mózg uczy się wprawdzie cały czas, ale inaczej niż dotychczas przyjmowaliśmy.

Wielu badaczy mózgu twierdzi, że szkołę trzeba wymyślić od nowa, ale najpierw trzeba wiedzieć, po co wysyłamy do niej dzieci, czego mają się uczyć, do czego chcemy je przygotować. Dzisiejsze podstawy programowe pełne są szczegółowych celów, ale próżno w nich szukać osi programowej, drogowskazu, który wytyczyłby kierunek i wyznaczył główny cel edukacji XXI wieku. Nie wiedząc, dokąd chcemy dojść, nie możemy mieć pewności, czy dobrze oceniamy osiągnięcia uczniów, a także pracę nauczycieli i szkół. Najpierw należałoby zadać kilka kluczowych pytań. Czy chcemy przygotowywać młodych Polaków do roli kreatywnych, innowacyjnie myślących twórców, czy raczej będziemy wspierać naukę „po śladzie” i nagradzać tych, którzy potrafią powielać znane schematy? Czy celem jest wychowanie ludzi umiejących wyrażać własne czy cudze myśli? Czy szkoła ma ograniczać się do przekazywania informacji, czy powinna również uwzględniać wartości, kwestie moralne i estetyczne? Czy chcemy rozwijać u uczniów jedynie tzw. twarde kompetencje, które łatwo sprawdzić za pomocą testów, czy również te miękkie, o które coraz głośniej dopominają się pracodawcy?

Ocena jakości obecnego systemu edukacyjnego nie jest sprawą prostą, właśnie dlatego, że ten wciąż jeszcze opiera się na przekonaniach, a nie na sprawdzonych i zweryfikowanych tezach. Problem jest tym trudniejszy, że mówiąc o szkole, wszyscy mamy przed oczami tę, którą znamy, ale to przecież nie znaczy, że szkoły nie mogą wyglądać i funkcjonować inaczej. Transmisyjny system edukacji, w którym nauczyciel przekazuje „ukrzesłowionym” uczniom wiedzę, wielu osobom wciąż jeszcze wydaje się jedynym możliwym. Jednak trzymając się owego tradycyjnego modelu stworzonego na potrzeby świata, którego już nie ma, zamykamy sobie – i co gorsza naszym dzieciom – drogę rozwoju. Trzymając się znanych wzorców, nigdy się nie dowiemy, czy inne rozwiązania

7

WSTĘP

W

8

ys pa

.ed

u.p

l

nie byłyby bardziej skuteczne. Powstrzymuje nas strach przed eksperymentowaniem na dzieciach, należy jednak zadać pytanie, czy obecny model oparty został na jakichkolwiek empirycznie zweryfikowanych tezach. Czy sprawdziliśmy, że jest skuteczniejszy i lepszy od innych? Nasze dzieci uczone są tak jak nasi dziadkowie. Problem w tym, że w ten sposób trudno przygotować je do rozwiązywania problemów, z którymi przyjdzie im się zmierzyć w przyszłości. Obecny model edukacji nie jest ani przyjemny, ani efektywny. Czyż nie powinniśmy traktować zgłaszanych przez nauczycieli problemów z motywacją, jak również licznych wyników badań jako wskaźnika skuteczności szkoły, a raczej jej braku? Dlaczego każe się nam wierzyć, że mamy dobre szkoły, jeśli tak wielu uczniów nie chce do nich chodzić i właśnie tam traci motywację i chęć do nauki?

Poruszając problem rozwijania kreatywności i innowacyjności, nie sposób się nie odnieść do roli sztuki w szkole i wychowaniu. Dzięki neuronaukom wiadomo, że ma ona ogromny wpływ na rozwój mózgu. Twórcze myślenie można rozwijać, choć wymaga to czasu. Ludzki mózg jest niezwykle plastyczny i rozwija te struktury, które są aktywnie wykorzystywane. To od rodziców, nauczycieli i wychowawców zależy, czy wychowamy nasze dzieci na kreatywnych i myślących innowacyjnie twórców, czy też na biernych odtwórców. Każda z tych postaw wymaga w mózgu innych połączeń neuronalnych.

Badacze mózgu dostarczają licznych przykładów na to, jak obecna formuła szkoły utrudnia mózgowi pracę. Jednym z celów niniejszej publikacji jest dotarcie z tą wiedzą do nauczycieli, wszak, jak mówi Manfred Spitzer, mózg ucznia to ich miejsce pracy.

W rozdziale pierwszym omówione zostały neurobiologiczne podstawy procesu uczenia się. Zebrane informacje pozwalają zrozumieć, od czego zależy jego efektywność. Rozdział drugi poświęcony został neuronom lustrzanym i roli, jaką w życiu i w procesie uczenia się odgrywają relacje międzyludzkie. Tematem rozdziału trzeciego są cyfrowi tubylcy i cyfrowi imigranci. Ta część książki dostarcza informacji na temat zmian, jakie zachodzą w mózgach naszych dzieci pod wpływem nowych technologii i omawia związane z tym niebezpieczeństwa. Przedstawione tu problemy dotyczą w równym stopniu nauczycieli i rodziców. Dzisiejsi uczniowie to cyfrowi tubylcy, którzy nie chcą i, co ważniejsze, nie potrafią się uczyć tak, jak robiły to poprzednie generacje. Szkoły powinny uwzględnić fakt, iż w ławkach siedzą osoby mające inaczej uformowane mózgi i inaczej przetwarzające informacje. Szkoły i uniwersytety trzeba przystosować nie tylko do wymogów XXI wieku, ale również do nieco inaczej pracujących mózgów dzisiejszych uczniów i studentów. Rozdział czwarty nosi tytuł Szkoła przyjazna mózgowi, czyli poszukiwanie alternatywy dla edukacji transmisyjnej. Podjęłam się tu zadania przeniesienia wniosków płynących z badań nad mózgiem na grunt systemu edukacyjnego. Jest ono jednocześnie próbą znalezienia odpowiedzi na pytanie, jakiej szkoły dziś potrzebujemy, jak mogłaby wyglądać szkoła przyjazna mózgowi i jak stworzyć środowisko edukacyjne wykorzystujące jego silne strony. Moją intencją nie było zaproponowanie nowego modelu edukacyjnego mającego zastąpić obecny, ale raczej pokazanie, w jaki sposób odchodzić od sztywnego gorsetu, w którym tkwią dziś

WSTĘP

W

ys pa

.ed

u.p

l

szkoły, gorsetu uniemożliwiającego pełne rozwijanie potencjału uczniów. Planowany rozdział piąty, pomyślany jako część praktyczna zawierająca przykłady lekcji z różnych przedmiotów, tak się rozrósł, że zostanie wydany jako oddzielna publikacja.

Aby czytelnik mógł sobie lepiej wyobrazić sposób funkcjonowania mózgu, jego najważniejsze struktury zostały przedstawione na ilustracjach, do których dołączone są opisy. Może warto właśnie od nich zacząć lekturę książki. Ponieważ w książce tego typu nie sposób uniknąć fachowego żargonu, wszystkie pojęcia, które mogłyby sprawiać trudność zostały zebrane i wyjaśnione w słowniku terminów. Być może po Neurodydaktykę sięgną nie tylko nauczyciele i studenci kierunków pedagogicznych, ale również rodzice zainteresowani wnioskami płynącymi z badań nad mózgiem.

Neurodydaktyka jest książką, w której zebrane zostały wnioski płynące z neuronauk.

Dzięki nim możemy dziś zweryfikować stosowane metody nauczania. Neurobiolodzy obalają wiele wygodnych dla rodziców i nauczycieli mitów i pokazują, jak wiele zależy od nas dorosłych. To my, tworząc w domach, przedszkolach i szkołach określone środowisko, decydujemy o tym, czym będą zajmować się dzieci. Ich aktywność znajduje odzwierciedlenie w sieci neuronalnej, można nawet powiedzieć, że rzeźbi ich mózgi.

Dlatego z wnioskami płynącymi z neuronauk powinni zapoznać się zarówno rodzice, jak również nauczyciele i studenci kierunków pedagogiczych, wszyscy, którzy chcą się dowiedzieć, jak lepiej wykorzystać potencjał dzieci. Jeśli szkoła ma być źródłem wiedzy i prawdy o świecie, nie powinna ignorować wiedzy o tym, jak przebiegają procesy uczenia się.

9

l

.ed

1

u.p

Neurobiologiczne podstawy procesu uczenia się

Mózg ucznia, to miejsce pracy nauczyciela.

Manfred Spitzer, Jak uczy się mózg

1.1. Dlaczego neurodydaktyka

1.1.1. Co wiemy dzięki możliwości zaglądania do uczącego się mózgu?

ys pa

W

10

Od mniej więcej 15 lat dzięki metodom neuroobrazowania możemy bezinwazyjnie zaglądać do wnętrza mózgu i podglądać zachodzące w nim procesy. Wcześniej było to niemożliwe, a informacje o sposobach jego funkcjonowania zdobywano na trzy sposoby: poprzez analizę skutków urazów lub zmian chorobowych; na podstawie badań na zwierzętach, które nie zawsze dawały się odnieść do ludzi; dzięki analizie niezwykle rzadkich przypadków, gdy możliwe było pobudzanie wybranych partii mózgowych u żywych osób.

Co dzieje się z poszczególnymi strukturami neuronalnymi w czasie uczenia się na pamięć definicji czy rozwiązywania zadań matematycznych, długo owiane było tajemnicą. Dziś, dzięki różnego typu urządzeniom umożliwiającym neuroobrazowanie, można badać procesy zachodzące w mózgach zdrowych ludzi w czasie, gdy wykonują określone czynności, np. gdy „surfują” po stronach internetowych, czytają książkę lub uczą się na pamięć słówek. Pozwala to na wizualizację procesów uczenia się na monitorach komputerów, dzięki czemu można obserwować, jakie skutki wywołują określone rodzaje aktywności1. Mimo ogromnych postępów, badaczom wciąż jeszcze daleko do pełnego zrozumienia wyższych procesów myślowych i dziś trudno powiedzieć, czy

1

Obraz, który podczas badania rezonansem magnetycznym pojawia się na monitorze komputera, nie jest zdjęciem mózgu, nie pokazuje nawet aktywności określonych struktur mózgowych, a jedynie ich skutki w postaci zwiększonego przepływu krwi.

1. NEUROBIOLOGICZNE PODSTAWY PROCESU UCZENIA SIĘ

W

ys pa

.ed

u.p

l

kiedykolwiek będzie to możliwe. Jednak to, co już wiemy, pokazuje, jak źle zorganizowane zostały szkoły i jak bardzo obecny system edukacyjny utrudnia mózgowi naukę.

Dlatego zasadne jest pytanie o naukowe podstawy neurodydaktyki – nowej dyscypliny, która, opierając się na badaniach nad mózgiem, stawia sobie za cel tworzenie nowych koncepcji Dlatego zasadne jest pytanie o naukopedagogicznych, a także inicjuje poszukiwanie we podstawy neurodydaktyki – nosystemu edukacyjnego przyjaznego mózgowi wej dyscypliny, która, opierając się na i lepiej wykorzystującego jego silne strony. badaniach nad mózgiem, stawia soPrzekonanie, że o procesach uczenia się bie za cel tworzenie nowych koncepwiemy już wystarczająco wiele, by oprzeć nacji pedagogicznych, a także inicjuje uczanie na wnioskach płynących z badań nad poszukiwanie systemu edukacyjnego mózgiem ma równie wielu zwolenników, co przyjaznego mózgowi i lepiej wykoprzeciwników. Zdaniem tych pierwszych, dzięrzystującego jego silne strony. ki przeprowadzanym badaniom i eksperymentom, dydaktyka ma wreszcie szansę stać się dziedziną opartą na falsyfikowalnych, tzn. poddających się empirycznej weryfikacji, tezach. Zdaniem przeciwników neurodydaktyki próby oparcia nauczania na wnioskach płynących z neuronauk są przedwczesne, ponieważ o procesach uczenia się wciąż jeszcze zbyt mało wiemy; zdaniem jeszcze innych, badania nad mózgiem nie wnoszą do pedagogiki i dydaktyki nic nowego, albowiem wnioski, które z nich płyną potwierdzają jedynie to, co od wielu lat twierdzą konstruktywiści, a wcześniej głosili liczni reformatorzy edukacji, np. Maria Montessori czy Rudolf Steiner. Z tym ostatnim stwierdzeniem wielu badaczy mózgu się zgadza, pytając jednocześnie, czy postulaty owych reformatorów zostały już w publicznych szkołach wprowadzone w życie2.

Problem rzeczywiście istnieje, ponieważ nigdy nie ma pewności, czy aktualny poziom wiedzy jest wystarczający, by na jego podstawie tworzyć nowe modele. Z podobnym dylematem spotykają się medycy. Jednak tu nie każe się nikomu czekać. Nowe leki i procedury medyczne weryfikowane są w praktyce. Jeśli się sprawdzą, zostają wdrożone na szeroką skalę. Zdaniem Manfreda Spitzera podobne procedury powinny obowiązywać również w edukacji. Lekarze wiedzą, że muszą dobrać terapię do pacjenta. Gdy ta jest nie11 skuteczna, nie szukają winy po stronie chorego, ale ordynują inne leki. W szkołach jest inaczej. W przypadku braku oczekiwanych efektów winą często obarcza się uczniów, a to zwalnia nauczycieli z szukania innych, lepiej doW przypadku braku oczekiwanych stosowanych do ich potrzeb rozwiązań. Na meefektów winą często obarcza się ucztodycznych seminariach nie przygotowuje się niów, a to zwalnia nauczycieli z szunauczycieli do zadawania fundamentalnego dla kania innych, lepiej dostosowanych każdego lekarza pytania: Może w tym przypadku do ich potrzeb rozwiązań. inna metoda byłaby bardziej skuteczna?

2

E. Brüser-Sommer, Hirnfreundlich lernen. Erkenntnisse der Neurowissenschaften für LehrLernprozesse nutzen, „Deutsche Lehrer im Ausland”, luty 2007, nr 1, s. 68.

1.1. Dlaczego neurodydaktyka

1.1.2. Co badać – efekty kształcenia czy przebieg procesu uczenia się i zapamiętywania

W

ys pa

.ed

u.p

l

Podobne postulaty formułuje Kurt W. Fischer z Uniwersytetu Harvarda, jeden z pionierów połączenia biologii, kognitywistyki i edukacji na rzecz stworzenia nowej, opartej na wiedzy o zasadach funkcjonowania mózgu pedagogiki. Z tą nową, interdyscyplinarną nauką wiąże on wielkie nadzieje. Fischer prowadzi badania nad kognitywnymi i emocjonalnymi aspektami nauczania i uczenia się, odnosząc je do biologicznych podstaw tych procesów. Być może jednak jeszcze ważniejsza jest jego aktywność na polu popularyzowania idei oparcia nauk pedagogicznych na wnioskach płynących z badań nad mózgiem. Stworzone przez niego pismo „Mind, Brain and Education” („Umysł, Mózg i Edukacja”) uznane zostało w 2007 roku przez Association of American Publishers (Stowarzyszenie Amerykańskich Wydawców) za najlepsze nowe pismo w dziedzinie nauk społecznych i humanistycznych (in the Social Sciences & Humanities). Celem osób, które powołały do życia International Mind, Brain and Education Society (Międzynarodowe Towarzystwo Umysłu, Mózgu i Edukacji) jest głęboka zmiana podejścia do nauczania i uczynienie z pedagogiki nauki, która opierać się będzie na sprawdzonych empirycznie badaniach3. Jednak w ocenie Kurta Fischera powinny one być prowadzone z gruntu inaczej, niż dzieje się to obecnie. Tak, jak konstruktorów samochodów nie zadowoliłyby testy przeprowadzone dwa razy w roku podczas wyścigów, tak osobom zajmującym się edukacją nie powinny wystarczać badania przeprowadzane w forDobre badania edukacyjne powinny mie testów sprawdzających nie przebieg prozajmować się etapem, na jakim wiecesu uczenia się, a jedynie jego efekty. Dobre dza powstaje i powinny być przeprobadania edukacyjne powinny zajmować się wadzane w naturalnym środowisku. etapem, na jakim wiedza powstaje i powinny Oznacza to, że uwagi nie należy skubyć przeprowadzane w naturalnym środowipiać w pierwszym rzędzie na pomiasku4. Oznacza to, że uwagi nie należy skupiać rze dydaktycznym, ale na przebiegu w pierwszym rzędzie na pomiarze dydaktyczi efektywności procesu uczenia się. nym, ale na przebiegu i efektywności procesu uczenia się.

Jeśli z powodu zbyt małej ilości czasu trzeba z czegoś zrezygnować, to nie 12 z fazy nauki, ale właśnie z ewaluacji. Dlaczego ewaluacja nie może być traktowana jako forma uczenia się, zostanie wyjaśnione w dalszej części książki.

Dzięki neuroobrazowaniu edukacja staje przed wielką szansą zweryfikowania stosowanych od wielu lat metod nauczania, dostosowania systemu edukacji do sposobu funkcjonowania mózgu i wprowadzenia nowej, uwzględniającej jego biologiczne możliwości i ograniczenia, kultury edukacyjnej5. Celem neurodydaktyki jest dostarczenie nauczycie3

4 5

K.W. Fischer, The Future of Educational Neuroscience [w:] Mind, Brain, & Education, pod red. D.A. Sousa, Bloomington 2010, s. 250.

Ibidem, s. 254.

M. Wellenreuther, Forschungsbasierte Schulpädagogik. Anleitungen zur Nutzung empirischer Forschung für die Schulpraxis, Baltmannsweiler 2009, s. 157.

1. NEUROBIOLOGICZNE PODSTAWY PROCESU UCZENIA SIĘ

u.p

l

lom, studentom, jak również rodzicom6 wieCelem neurodydaktyki jest dostardzy na temat przebiegu procesów uczenia się czenie nauczycielom, studentom, jak i zapamiętywania. Dzięki temu będą mogli tak również rodzicom wiedzy na temat organizować proces uczenia się, by unikać najprzebiegu procesów uczenia się i zatrudniejszych z punktu widzenia funkcjonowania pamiętywania. mózgu strategii i stosować metody wykorzystujące jego naturalny potencjał. Efektywna nauka zależy w dużej mierze od środowiska edukacyjnego, które może inicjować lub hamować naturalne procesy uczenia się. Organiczną potrzebą każdego człowieka jest chęć zrozumienia świata i podążanie za wrodzoną ciekawością poznawczą. Trudno zrozumieć, czemu nauczanie zorganizowane zostało w sposób ignorujący nie tylko ciekawość poznawczą uczniów, ale i inne wewnętrzne mechanizmy, w które natura wyposażyła wszystkich ludzi.

.ed

1.1.3. Naturalne sposoby uczenia się a wymagania systemu edukacyjnego

W

ys pa

Pojęcie neurodydaktyki zostało po raz pierwszy użyte pod koniec lat 80. przez zajmującego się dydaktyką matematyki Gerharda Preißa. W latach 90. tematem zajął się Gerhard Friedrich, który neurodydaktyce poświęcił pracę habilitacyjną. Interesowało go pytanie, na ile badania nad mózgiem mogą pomóc w zweryfikowaniu zasad i metod, na których opiera się praktyka edukacyjna.

W języku angielskim używa się terminów: brain based learning, brain compatible learning (uczenie się oparte na mózgu, uczenie się kompatybilne z mózgiem) lub brain friendly learning (teaching) (uczenie się / nauczanie przyjazne mózgowi). Niezależnie od tego, czy będziemy mówić o „neurodydaktyce”, czy też stosować pojęcie „nauczanie przyjazne mózgowi”, celem jest stworzenie koncepcji dydaktycznych, które opierając się na wnioskach płynących z neuronauk pozwolą lepiej wykorzystać potencjał uczniów, a przez to uczynią naukę nie tylko efektywniejszą, ale i przyjemniejszą.

Wiele wskazuje na to, że stosowane dziś na świecie modele edukacyjne nie są środowiskiem umożliwiającym optymalne wykorzystanie indywidualnego potencjału, z jakim dzieci przychodzą do szkół. Sposób, w jaki funkcjonuje nasza sieć neuronalna podlega pewnym wewnętrznym prawom. Przykładowo, natura wyposażyła wszyst13 kich ludzi w mechanizmy, które sterują naszym zainteresowaniem i uwagą. Do mózgu w każdej chwili dociera zbyt wiele bodźców, by wszystkie mogły zostać przetworzone. Większość z nich jest zresztą zupełnie nieistotna. Ów naturalny sposób reagowania na to, Wiele wskazuje na to, że stosowane co dzieje się wokół nas, nie jest świadomie podziś na świecie modele edukacyjne dejmowaną decyzją, ale wrodzonym sposobem nie są środowiskiem umożliwiającym postępowania. Pewne zdarzenia lub informacje optymalne wykorzystanie indywiduprzyciągają naszą uwagę i zostają bez żadnealnego potencjału, z jakim dzieci przygo wysiłku zapamiętane, a inne, mimo licznych chodzą do szkół.

6

Niestety w naszych realiach wielu rodziców jest dziś zmuszonych do regularnego pomagania dzieciom w nauce. Dlatego oni również powinni dysponować wiedzą na temat procesu uczenia się.

1.1. Dlaczego neurodydaktyka

.ed

u.p

l

powtórzeń, mózg ignoruje. Dzięki stopniowemu poznawaniu sposobu funkcjonowania układu limbiczngo wiadomo dziś, dlaczego tak się dzieje. Wszyscy mamy wbudowane wzorce uczenia się7. Pewnych rzeczy uczymy się niejako nieświadomie, szybko i bez trudu, opanowanie innych sprawia nam duże kłopoty i wiąże się z dużymi wyrzeczeniami. Jeśli ucząc się, możemy wykorzystać silne strony mózgu, to nauka przestaje być uciążliwym zajęciem. Dobrze zorganizowana jest przyjemna i prowadzi do uwalniania dopaminy, co stanowi silną motywcję do dalszej pracy.

Badania nad mózgiem prowadzone są obecnie w wielu ośrodkach badawczych na całym świecie i obejmują wszelkie możliwe aspekty uczenia się. Z punktu widzenia nauczycieli podstawowe zdaje się być pytanie, na ile informacje, którymi dziś dysponujemy, pozwalają na wyciągnięcie wniosków dotyczących organizacji szkolnej nauki. Czy mówią one, jak powinna wyglądać dobra lekcja biologii czy historii? Czy, opierając się na nich, nauczyciel będzie wiedział, jak reagować na błędy? Czy wyjaśniają problemy uczniów z matematyką lub fizyką? Choć odpowiedzi na te pytania są twierdzące, nauczyciele nie mogą przyjąć wygodnej pozycji odbiorcy informacji, ale muszą wykazać się aktywnością, przenosząc ogólne wnioski płynące z badań na konkretne sytuacje związane z nauczanym przedmiotem. Krótko mówiąc, neurodydaktyka wymaga intensywnej współpracy biologów, neuropsychologów i kognitywistów z jednej strony, a nauczycieli i pedagogów z drugiej.

Być może niedługo będzie już można mówić o neuropedagogach.

1.1.4. Aktywność rzeźbi mózg

ys pa

W

14

Neuronaukowcy obserwują zmiany zachodzące w mózgu pod wpływem procesów uczenia się, a te z neurologicznego punktu widzenia polegają na zmianie siły połączeń synaptycznych. Im częściej coś robimy, tym lepiej funkcjonują określone obwody neuronalne. Niezależnie od tego, czy będzie to jazda na łyżwach, gra na klarnecie, nauka języka obcego czy rozwiązywanie problemów matematycznych, pod wpływem podejmowanych aktywności zmieniają się określone struktury mózgowe. Badania przeprowadzone w roku 2000 przez Eleanor Maguire i jej współpracowników na londyńskich taksówkarzach pokazały, że mają oni znacznie większe hipokampy8 niż inni mężczyźni. Co ciekawe, im dłużej badany kierowca pracował w swoim zawodzie, tym bardziej rozbudowana była u niego tylna część badanej struktury. Sugerowało to, że intensywne wykorzystywanie pamięci przestrzennej prowadzi do powiększenia tylnej części hipokampa9. Jednocześnie jednak badacze stwierdzili, że dłuższe wykonywanie pracy taksówkarza prowadzi do zmniejszenia jego przedniej części. Wydaje się bardzo prawdopodobne, że rozwój jednej struktury mózgowej prowadzi do regresu innych10.

S. Aamondt, S. Wang, Welcome to your Brain, Taschenbuchverlag, München 2010, s. 119.

Struktura ta odpowiada m.in. za orientację przestrzenną.

9 K. Wodlett, E. A. Maguire, Acquiring `the knowledge’ of London’s L:ayout Drives Structural Brain Changes, http://download.cell/current-biology/pdf/PIIS096098221101267X.pdf?intermediate=true 10 S-J. Blakemore, U. Frith, Jak uczy się mózg, Wydawnictwo UJ, Kraków 2008, s. 129–130.

7 8

1. NEUROBIOLOGICZNE PODSTAWY PROCESU UCZENIA SIĘ

ys pa

.ed

u.p

l

Badanie przeprowadzone przez Katherine Woollett i Eleanor Maguire jest doskonałym przykładem plastyczności mózgu. Wszystko, co robimy i czemu poświęcamy dużo czasu, znajduje odbicie w sieci neuronalnej. Mózg wychodzi naprzeciw naszym potrzebom i odpowiada na wszelkie podejmowane próby, tworząc struktury potrzebne do wykonywania nowych zadań. Można powiedzieć, że aktywność rzeźbi nasze mózgi.

Dlatego tak ważne jest, co uczniowie robią w czasie wielu godzin spędzanych w szkole.

W zależności od rodzaju stymulacji mózg może się w tym czasie intensywnie uczyć lub przechodzić w tryb stand by i jedynie pozorować naukę.

Przykład londyńskich taksówkarzy pozwala na wyciągnięcie ważnych wniosków dotyczących procesów uczenia się. Zdawać by się mogło, że nie daje konkretnych wskazówek istotnych z punktu widzenia nauki w szkole. Można nawet powiedzieć, że badania dotyczące wielkości hipokampów nie wnoszą niczego nowego do nauczania, a jedynie potwierdzają znaną ludową mądrość, że ćwiczenie czyni mistrza. Czy opierając się na takim wniosku, można postulować wprowadzenie jakichkolwiek zmian? Wiele wskazuje na to, że jest to kluczowe zagadnienie dotykające istoty szkolnych problemów. Nauczyciele powinni umieć ocenić, jaką wartość mają konkretne zadania, co aktywizuje uczniów do pracy i wymusza aktywność neuronalną, a co jedynie odciąża ich umysły.

Dziś w szkole często wprowadza się nowe rozwiązania, które mają ułatwić uczniom pracę. Musimy zdawać sobie sprawę z tego, że skutkiem wykonywania określonych czynności są nowe połączenia neuronalne. Jeśli uczniowie czegoś nie robią, ponieważ używają kalkulatorów lub komputerów, to ich mózgi nie mogą wytworzyć owych połączeń.

1.1.5. Interdyscyplinarność neurodydaktyki, czyli o konieczności współpracy Neurodydaktyka jest nauką interdyscyplinarną11. Dydaktycy nie prowadzą badań z wykorzystaniem na przykład funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), nie potrafią dobierać parametrów, mierzyć poziomu sygnału BOLD12, ani wykonywać skomplikowanych obliczeń czy niezbędnych poprawek statystycznych. Tym zajmują się specjaliści, tacy jak neuroradiolodzy, neuropsycholodzy czy neurobiolodzy.

Ich narzędzia badawcze to różnego typu skanery i tomografy współpracujące z wysokiej klasy komputerami. Badania te pozwalają formułować ogólne wnioski dotyczące 11

W

12

Postęp neurodydaktyki możliwy jest dzięki współpracy przedstawicieli wielu różnych dyscyplin naukowych.

BOLD – skrót od ang. blood oxygen level dependent. Sygnał emitowany przez krew przepływającą przez określone struktury mózgowe. Przepływająca przez aktywne struktury utlenowana krew, określana jako oksyhemoglobina, emituje inny sygnał niż ta pozbawiona tlenu – deoksyhemoglobina. Różnica w poziomie sygnału BOLD jest podstawą do tworzenia map aktywności mózgu za pomocą funkcjonalnego rezonansu magnetycznego. Por. M. Żylińska, Martwy łosoś, czyli co pokazuje funkcjonalny rezonans magnetyczny, http://osswiata. pl/zylinska/2012/09/21/martwy-losos-czyli-co-pokazuje-funkcjonalny-rezonansmagnetyczny/#more-407, 30.10.2012.

15

1.1. Dlaczego neurodydaktyka

W

ys pa

.ed

u.p

l

procesów uczenia się, ponieważ dziś można zobaczyć ich skutki nawet na poziomie pojedynczych synaps. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu mikroskopów elektronowych.

Rolą neuropedagogów jest wypracowanie na Rolą neuropedagogów jest wypracopodstawie tych wniosków konkretnych rozwiąwanie na podstawie tych wniosków zań edukacyjnych i przetestowanie ich w szkolkonkretnych rozwiązań edukacyjnych realiach. nych i przetestowanie ich w szkolTak więc neurodydaktyka wymaga współnych realiach. działania badaczy mózgu z osobami zajmującymi się nauczaniem, np. z autorami podręczników czy nauczycielami, a przede wszystkim z osobami zarządzającymi edukacją. Powinny one nauczyć się interpretować wyniki badań, których dostarczają neuronauki. Aby ułatwić współpracę badaczy mózgu z nauczycielami, w niemieckim Ulm w 2004 r. powstało centrum współpracy świata neuronauk13 ze środowiskiem edukacji. Dyrektorem centrum został profesor Manfred Spitzer. W Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen (ZNL) pracują wspólnie przedstawiciele różnych dziedzin. Celem jest tworzenie materiałów, na których będą mogli w swojej pracy oprzeć się nauczyciele, a także popularyzowanie wiedzy o tym, jak uczy się mózg.

Dla unaocznienia tej współpracy warto posłużyć się przykładem. Z badań nad mózgiem wynika, że informacje o zabarwieniu emocjonalnym zostają łatwiej zapamiętane niż neutralne. Autor podręcznika do nauki języka obcego formułuje na tej podstawie hipotezę, że słówka zawarte w tekstach poruszających emocje uczących się osób zostaną przez nie łatwiej zapamiętane. Na podstawie tej tezy powstają nowe materiały dydaktyczne, które następnie zostają eksperymentalnie sprawdzone w szkolnych realiach na odpowiednio dużej próbie uczniów. Do tego celu wykorzystane zostają tradycyjne metody badawcze. Z kolei osoba przygotowująca materiały do nauki historii, opierając się na wnioskach badaczy mózgu, może przedstawić historię drugiej wojny światowej na przykładzie losów jednej rodziny i jej członków żyjących w kilku różnych krajach. „To nie fakty, a historie nas napędzają, sprawiają, że słuchamy, dotykają nas i nie wychodzą nam z głowy. Chętnie zapominamy o tym, że historie kierują nami w znacznie większym stopniu, niż byśmy tego chcieli”14. Wiedział o tym Carl Gustav 16 Jung, który mówił, że na błyskotliwych nauczycieli patrzymy z podziwem, ale naprawdę wdzięczni jesteśmy tym, którzy poruszą nasze serca. Trudno zrozumieć, dlaczego dziś utrudniamy uczniom naukę, podając szkolny materiał w najtrudniejszej dla mózgu formie.

Te same informacje wplecione w emoTe same informacje wplecione w emocjonalny cjonalny kontekst mogą być dużo łakontekst mogą być dużo łatwiej i lepiej zapatwiej i lepiej zapamiętane niż typowo miętane niż typowo podręcznikowe. podręcznikowe.

13

14

Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen, w skrócie ZNL http://www.znl-ulm.de/, 26.08.2012.

M. Spitzer, Jak uczy się mózg, PWN, Warszawa 2007, s. 313.

1. NEUROBIOLOGICZNE PODSTAWY PROCESU UCZENIA SIĘ

u.p

l

Dzięki metodom neuroobrazowania wiemy dziś, co wspiera, a co hamuje proces uczenia się, a to pozwala na formułowanie wniosków dotyczących środowiska i organizacji procesu dydaktycznego. Istnieje wiele przekonujących powodów, by sądzić, że szkolny system nauczania, pomijając silne strony mózgu, utrudnia proces uczenia się.

Dlatego nauka wymaga tak wiele wysiłku i jest odbierana jako męczące, nudne i mało efektywne zajęcie.

1.1.6. Edukacyjne mity

15

M. Spitzer, op.cit., s. 144.

G. Hüther, Was wir sind und was wir sein können: Ein neurobiologischer Mutmacher, Fischer Verlag, Berlin 2011.

G. Hüther, Die Ausbildung von Metakompetenzen und Ich-Funktionen während der Kindheit [w:] Neurodidaktik, Grundlagen und Vorschläge für gehirngerechtes Lehren und Lernen, Ulrich Herrmann Beltz Verlag, Weinheim und Basel 2009, s. 100. Small i Vorgan podają, że największa liczba połączeń w płacie czołowym przypada na drugi rok życia. Por. G. Small, G. Vorgan, iBrain.

Wie die neue Medienwelt das Gehirn und die Seele unserer Kinder verändert, Verlag Kreuz, Stuttgart 2009, s.19.

W

16

ys pa

.ed

Badania nad mózgiem obalają wiele edukacyjnych mitów. Zdaniem Manfreda Spitzera organizowanie seminariów poświęconych rozbudzaniu motywacji jest zupełnie bezcelowe, dlatego że nikogo do pracy motywować nie można15. Nie ma też takiej potrzeby, wystarczy, że system szkolny nie będzie niszczył motywacji, z jaką dzieci przychodzą do szkół i wykorzysta ich ciekawość poznawczą. Z kolei badania prowadzone przez neurobiologa Geralda Hüthera pokazują, że mózg jest przede wszystkim organem społecznym16. Pozwala to na formułowanie konkretnych wniosków dotyczących pierwszych lat życia dziecka, nauczania przedszkolnego, jak i wczesnoszkolnego. Od stworzonych w tym czasie struktur mózgowych zależy nie tylko przyszła kariera szkolna dzieci, ale i jakość nawiązywanych przez nie relacji. Rodzice i nauczyciele powinni wiedzieć, co wspiera, a co blokuje rozwój neuronów lustrzanych, ponieważ bez nich nie ma szans na dobre relacje i szczęśliwe życie. Osoby uczące maluchy muszą być świadome, że w wieku około 6 lat w ich płacie czołowym występuje największa liczba połączeń neuronalnych17. Jednak mózg, kierując się zasadą „używaj lub wyrzuć”, utrzymuje tylko te, które są wykorzystywane, pozostałe usuwa. Oznacza to, że od różnorodności podejmowanych przez dzieci aktywności zależy, w jakim stopniu ten dar natury zostanie wykorzystany.

Wiele z tych wniosków ma charakter ogólny i dotyczy wszystkich przedmiotów i uczniów, niezależnie od ich wieku. Każdy nauczyciel powinien wiedzieć, że mózg kieruje się subiektywnymi kryteriami i zanim podejmie trud nauki, zawsze zadaje pytanie o przydatność nowych informacji i sens ich przetwarzania. Praktyczne wnioski, które na podstawie tej tezy sformułują nauczyciele matematyki, mogą być zupełnie inne niż nauczycieli muzyki. Tych ostatnich, podobnie jak osoby uczące plastyki, wnioski badaczy powinny bardzo ucieszyć. Nic tak silnie nie stymuluje rozwoju mózgu, jak kreatywne zajmowanie się wszelkimi rodzajami sztuki.

17

17

ILUSTRACJE

.ed

ok o

p pa ale c l kc ec śro iu ws d k ka ko zu wy jąc y

biodro

tułów ja szy a w gło k rk ię te ba mię ć am ars ra kie dr g ło rze nad p ny ły z ka a ec rę ec m erd s l pa lec pa

u.p

l

Diagram Penfielda

kończyna dolna stopa palce stopy

narządy płciowe zewnętrzne

nos twarz wargi

zęby, dziąsł a i szczęki język

ys pa

gardło

reprezentacja narządów jamy brzusznej

Jeszcze lepsze wyobrażenie o reprezentacji poszczególnych części ciała w mózgu daje diagram Penfielda, czyli nałożenie poszczególnych części ciała na powierzchnię kory.

Tu również kanadyjski neurochirurg opracował dwa rysunki, jeden ilustrujący struktury mózgu odpowiedzialne za ruch, a drugi za odbiór i analizę bodźców. Co ciekawe, poszczególne narządy nie są umiejscowione w sposób ciągły. W rzeczywistości twarz zaczyna sie tam, gdzie kończy się szyja, ale w mózgu jej reprezentacja znajduje się obok reprezentacji rąk. Warto poświęcić tym rysunkom trochę czasu i spróbować odpowiedzieć na pytanie, dlaczego na przykład język ma większą reprezentację w korze ruchowej niż w czuciowej.

W

232

Rycina 10

ja szy

.ed

palce stopy

y w ko jący d k o u śr az kciu ec wsk l pa ec l pa

u.p

stawy skokowe

łok nad ieć gar r s tek ęk pa l e pa a c s le er c m de cz ały ny

bark

kolano biodro tułów

l

ILUSTRACJE

brew zna ka oc rz a, gał k wa t e i pow wargi szczęki wydawanie głosu

ys pa

język

połykanie wydzielanie śliny

W

Analiza wielkości reprezentacji poszczególnych części ciała powinna być obowiązkowym punktem w programach nauczania przyszłych nauczycieli. Diagram Penfielda pokazuje bowiem, jak aktywność poszczególnych narządów stymuluje pracę mózgu.

Przez ostatnich dwadzieścia lat w szkole dzieci coraz rzadziej używały rąk. Coraz mniej same robiły i coraz częściej korzystały z gotowych materiałów. Warto zastanowić się, czy lepiej, by uczniowie prowadzili własne zeszyty, czy żeby wpisywali pojedyncze słowa w okienka przygotowane przez autorów zeszytów ćwiczeń. Czy powinni uczyć się pisać w tradycyjny sposób ręką, czy klikając w klawisze klawiatury?

233