Uczenie się a mózg

Trochę o uczeniu się w kontekście neuronauki

W ostatnich kilkunastu latach, mniej więcej od końca pierwszej dekady XXI wieku, w nauce szczególne znaczenie zyskały badania nad ludzkim mózgiem, jego strukturami, uczeniem się człowieka i jego sposobami przetwarzania informacji. Dziś wiedza ta jest przedmiotem neuronauki, dyscypliny dotyczącej interakcji układu nerwowego i sposobów funkcjonowania poznawczego człowieka.

Mózg – najważniejszy organ

Mózg to najważniejsza część naszego ciała, choć stanowi zaledwie 2% jego masy u człowieka dorosłego i 10% masy u noworodka. Układ nerwowy rozwija się już od 13. dnia od poczęcia: tworzą się jego pierwsze zawiązki. Około 21. dnia tworzą się pierwsze komórki ośrodkowego układu nerwowego. Kształtujący się rdzeń kręgowy pełni rolę prymitywnego mózgu odpowiadając za najważniejszy przejaw życia, jakim jest ruch.

Oznacza to, że już od pierwszych tygodni u dziecka w łonie matki tworzą się struktury nerwowe, które oddziałują na siebie i na środowisko zewnętrzne, czyli na matkę i jej otoczenie. Dlatego również wszystkie reakcje matki i jej środowiska mają wpływ na jakość tworzącego się w płodzie mózgu. Odkrycie to pozwoliło rozwinąć namysł nad sposobami oddziaływania na dziecko w okresie prenatalnym, w tym nad procesami jego uczenia się.

Czym jest uczenie się

Mózg spełnia jedną, ale podstawową z ewolucyjnego punktu widzenia rolę, jaką jest uczenie się, bez której żaden człowiek nie przeżyłby nawet chwili. Uczenie się jest sprawnością polegającą na gromadzeniu, przetwarzaniu i organizowaniu bodźców docierających do mózgu z ciała i zewnętrznego świata. W każdym momencie, nawet jeśli sobie tego nie uświadamiamy, nasz mózg jest aktywny i nawet w nocy przetwarza nagromadzone w ciągu dnia dane. Nasz mózg nie śpi nigdy, choć wyróżnia się różne fazy jego aktywności.

Podczas przetwarzania danych w mózgu tworzą się nowe połączenia neuronalne, które w początkowym okresie życia najpierw się rozrastają, by następnie ulec koniecznemu zmniejszeniu. Również mózg dziecka w łonie matki tworzy takie połączenia. Gdy osiąga ono około trzeci miesiąc życia, ma już zdolność uczenia się i zapamiętywania, na przykład poprzez nowe doświadczenia pochodzące z tworzących się zmysłów.

Uczenie się to nieustanny proces, który można usprawniać już od początku życia dziecka, a później w okresie szkolnym. Odpowiada za to zjawisko nazwane neuroplastycznością, czyli zdolność mózgu do tworzenia nowych komórek nerwowych. Co więcej, mózg może jakby naprawiać pewne uszkodzenia, które doznał, ulegać, pod wpływem określonych działań, regeneracji.

Jak uczy się mózg: pamięć i modelowanie

Tak naprawdę to nie człowiek się uczy, ale uczy się mózg. I tak jak jest najważniejszym organem, tak również wymaga odpowiedniego przygotowania do treningu. Mózg żyje dzięki dostępowi do tlenu i wody, która jest jego głównym składnikiem. Ponadto wymaga odpowiedniego odżywiania. Najważniejszą jednak rolę odgrywa tlen. W momencie zatrzymania oddychania komórki mózgowe umierają już po 4 minucie i po tym czasie dochodzi do niemal nieodwracalnych zmian. Toteż wszelkie procesy umysłowe wymagają dotlenienia.

To istotna kwestia w uczeniu się. Zdobywanie nowych informacji oraz ich przetwarzanie przebiega o wiele sprawniej, jeśli stosuje się również ruch, zwłaszcza na świeżym powietrzu, i pije dostateczną ilość wody. Dlatego w edukacji tak bardzo podkreśla się wszelkie aktywności sportowe, przede wszystkim dzieci w wieku przedszkolnym i wczesnoszkolnym, kiedy ich mózgi wręcz domagają się ruchu.

Mózg uczy się wykorzystując głównie funkcję zwaną przez nas pamięcią, która jest zmagazynowana i przechowywana w szarych komórkach kory mózgowej. Odbiór, przekazywanie informacji odbywa się właśnie tam, ale nie tylko. Pamięć jest rozlokowana w całej strukturze mózgu, a zwłaszcza w grupie komórek, zwanej hipokampem, a główną rolę odgrywa tu płat czołowy: pamięć krótkotrwała i skroniowy: pamięć długotrwała, organizacja i magazynowanie informacji.

Pamięć krótkotrwała to pamięć robocza, najbardziej nietrwała, która jednak umożliwia nam uczenie się i prowadzi do powstawania pamięci długotrwałej. Ta druga zaś dzieli się na deklaratywną („wiem, że”) i proceduralną („wiem, jak”). Pamięć proceduralna w odróżnieniu od deklaratywnej odpowiada za zachowania zautomatyzowane, które jesteśmy sobie przypomnieć nawet po wielu latach, jak jazda na rowerze czy wiązanie butów. Zaś pamięć deklaratywna jest odpowiedzialna za informacje zapamiętane i odtworzone świadomie i z wysiłkiem, jak na przykład adres czy numer kodu do drzwi.

Uczenie się pewnych umiejętności leży zatem w zakresie zadań pamięci proceduralnej. Mimo to istnieją inne formy uczenia się, jak warunkowanie czy modelowanie. Zwłaszcza to drugie ma duże znaczenie w wychowaniu dzieci i młodzieży.

Modelowanie polega na naśladowaniu wzorców zachowań, których źródłem są inne osoby. Dzięki odkryciu neuronów lustrzanych możemy dziś stwierdzić, że empatia, współodczuwanie i dostrajanie się do emocji mają swoje neurobiologiczne podstawy. Modelowanie to jeden z najbardziej skutecznych metod uczenia się dzieci, które obserwując zachowania dorosłych, naśladują je. Co więcej, dziecko odczytuje dorosłego całościowo i nieświadomie, nie rozróżniając jeszcze wszystkich jego intencji i myśli. Dlatego nawet niewypowiedziane wobec dziecka oczekiwania i plany mogą być przez niego odczytane w sposób błędny i może ono nieświadomie dążyć do ich realizacji (tak zwana samospełniająca się przepowiednia).

Optymistyczną rolę modelowania można zaobserwować na przykład u dzieci w wieku 5-7 lat. W przedszkolu stosunkowo łatwo jest nauczyć podopiecznych określonych ruchów tanecznych czy technik sportowych właśnie dzięki modelowaniu. Jednak dotyczy to również działań w starszych klasach, na przykład ucząc określonych postaw moralnych wobec danego zjawiska.

Podstawowe cechy uczenia się mózgu

Skoro pamięć czy modelowanie odgrywają kluczowe role w uczeniu się, jakie można wyróżnić podstawowe cechy i formy tego procesu?

Nasz mózg jest przystosowany do nieustannej aktywności, do poznawania i przetwarzania różnych informacji, dlatego też odpowiedź na tak postawione pytanie nie musi nastręczać trudności.

Po pierwsze przygotowanie, o którym była mowa wyżej. Należy zadbać o sen, odpowiednie przerwy w nauce, ruch i dobre odżywanie. Tylko w zdrowym ciele nasz umysł zachowa sprawność i chęć do działania.
Po drugie, mózg lubi atrakcyjne, zaskakujące informacje, wszelkie nowości i niespodzianki. Nie zawsze czujemy się komfortowo będąc zaskakiwanym, ale w procesie edukacji możemy stworzyć dogodne warunki do tego, aby zminimalizować stres i przeprowadzić dziecko przez nowe doświadczenie. Jego mózg będzie wdzięczny za dawkę nowych wrażeń i odpłaci się kiedyś sprawnością i zdolnością szybszego przyswajania informacji.
Po trzecie, wykorzystanie wszystkich zmysłów. Im więcej zostanie ich zaangażowanych, tym głębsze będzie przetwarzanie treści i lepsze zapamiętywanie i odtwarzanie. Mózg bowiem uczy się tego, co wymaga przetworzenia. Warto robić eksperymenty edukacyjne, łącząc słuch, wzrok, dotyk a nawet zapach (lekcje chemii) i wykorzystując przy tym wiedzę z typologii uczniów w zależności od preferowanych kanałów sensorycznych. Gry edukacyjne, które opierają się na różnorodności bodźców, mogą usprawnić pracę mózgu i to w każdym wieku. Połączenie ich z emocjami jeszcze bardziej wzmocni efekt.
Odpowiednie wykorzystanie błędów i porażek. Potknięcia na drodze edukacyjnej same w sobie nie są ani dobre ani złe. Dopiero to, jak je zinterpretujemy, nadaje im takie znaczenie. Możemy więc zabić w dziecku ducha walki, gdy poniesie pierwszą porażkę, ale możemy też wykorzystać ją do wzmocnienia i zachęcić do dalszego działania. Metoda prób i błędów była jedyną metoda nauki u dziecka w łonie matki, dlatego mózg odpowiada na trudności ponowną chęcią działania i kreatywnością oraz aktywizuje tzw. układ nagrody. Przy wszelkiego typu pomyłkach warto zapytać dziecko, czy chce jeszcze raz spróbować, czy chce dowiedzieć się, dlaczego coś się nie udało. Stosując pytania, dopingujemy mózg do dalszej aktywności.
Uczenie się tego, co jest ważne i przydatne. Jeśli prezentując nowy materiał nauczyciel wzbudzi w uczniach ciekawość i poczucie ważności nowych treści, ma duże szanse na ich szybsze uczenie się i zapamiętywanie. Istotne jest stworzenie bezpiecznych warunków do nauki i budowanie bezpieczeństwa na przykład poprzez to samo miejsce w klasie, a w domu to samo biurko i regularny czas pracy. Mimo to mózg potrzebuje wiedzieć, że ma do czynienia z czymś nowym, czego jeszcze nie zna, a dodatkowo musi uznać to za istotne i przydatne. Są tacy uczniowie, którzy się nudzą na niektórych lekcjach i uznają, że materiał ten nie jest ważny. Interesują się czymś innym, a tę lekcję chcą tylko zdać. I nie ma w tym nic złego. Ich osobowość, ich mózg ma już bowiem swoje preferencje. Warto to uszanować.
Neurony lustrzane uczą nas, że człowiek uczy się najlepiej w bezpośrednim kontakcie z drugim człowiekiem. Metody pracy w grupach, dyskutowanie, wspólne analizowanie to te elementy, które warto wdrażać w codzienne nauczanie. Nie mniej ważne jest jednak odpowiednie przygotowanie uczniów, aby posiadali też wiedzę, którą będą się dzielić. Nic tak nie deprymuje niż spieranie się oparte na emocjach, a nie na posiadanych informacjach.

Podsumowanie

Nasz mózg jest jedyny w swoim rodzaju. Dzięki niemu potrafimy poznawać świat i uczyć się przez całe życie. Edukacja i wychowanie przybierają dziś coraz bardziej neuronalny charakter, a wiedza o funkcjonowaniu tego najważniejszego organu rośnie z roku na rok. Warto więc, aby rodzice i nauczyciele samodzielnie pogłębiali wiedzę w tym zakresie i wyciągali odpowiednie wnioski dla edukacji.

W artykule wykorzystano następujące źródła:

https://afazja.org.pl/jak-uczy-sie-mozg/
https://mws.pl/artykul/jak-uczy-sie-mozg/
https://www.pedagog.uw.edu.pl/sknrozwoj/2021/01/12/wez-mozg-na-silownie-poradnik-skutecznego-uczenia-sie/
Psychologia rozwoju człowieka. Charakterystyka okresów życia człowieka, red. B. Harwas-Napierała, J. Trempała, Wyd. Naukowe PWN, Warszawa 2011.
Żylińska M., Nauczanie i uczenie się przyjazne mózgowi, Wyd. Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2013.

Autor artykułu:

Seweryn Leszczyński – z wykształcenia doktor pedagogiki, historyk i nauczyciel języka polskiego jako obcego. Obecnie zajmuje się pisaniem tekstów o wychowaniu i nauczaniem języka ojczystego. W wolnych chwilach uprawia sport na świeżym powietrzu. Lubi też dzikie (i nie tylko dzikie) zwierzęta 🙂