Академик Н. П. Бехтерева > Основные вопросы дидактики к нейрологии
|
|
Скачать 484.5 Kb.
|
|
5. Модель пофазового усвоения знаний Модель пофазового усвоения знаний 6. Фундаментальные проблемы когнитивной нейрологии |
|
^
Механизмы, описываемые предлагаемой когнитивной моделью, можно использовать практически, построив систему (модель) пофазового усвоения знаний (автор – проф. М.П. Карпенко), которая определяет взаимосвязь нейрофизиологических механизмов и принципов построения учебного процесса (табл. 2). Первая фаза усвоения знаний – импрессинг (от англ. impression – впечатление). На нейрофизиологическом уровне первой фазе усвоения знаний соответствует процесс генерализованной активации мозга – формируется «эскизная» нейросеть, объединяющая избыточное количество нейронов. Происходит формирование доминирующей познавательной мотивации, определяющей готовность к усвоению учебного материала. Таблица 2 ^
На психологическом уровне новое знание записывается в долговременной памяти в виде некой обобщенной мыслеобразной конструкции. В дидактическом плане можно говорить о формировании у обучаемого понимания нового явления, круга понятий, их полезности для будущей профессиональной деятельности. В образовательной технологии СГА на фазе импрессинга используются учебные мероприятия, цель которых сформировать яркие обобщенные представления, включить их в логическую схему базы знаний, для установления ассоциативных связей. Вторая фаза усвоения знаний – меморайзинг (от англ. to memorize – выучивать) – характеризуется многократными повторами новой информации (стимула). Повторяющиеся предъявления стимула способствуют формированию новой нейросети – образованию новых синапсов на разных уровнях мозга. На этом этапе происходит детализация мыслеобразной конструкции знаний, формирование алгоритмов умений и перевод их из общих отделов долговременной памяти в оперативную. Обучаемый конкретизирует свое понимание первоначальных представлений, полученных на фазе импрессинга, выделяет и запоминает детали явления, овладевает алгоритмами умений. В образовательной технологии СГА к этой фазе отнесены мероприятия, которые традиционно называют «зубрежкой», – изучение рабочих учебников, выполнение заданий по глоссарному и алгоритмическому обучению, индивидуальная работа со слайдлекциями и компьютерный тренинг с помощью обучающих компьютерных программ, подготовка к экзаменам и зачетам. Третий этап обучения – фаза авторизации. Под авторизацией понимается «присвоение» знаний, наполнение их личностным смыслом, включение их в собственный опыт. Суть авторизации в том, что обучаемый демонстрирует вновь прибретенные знания в социуме, наблюдает реакцию слушателей, воспринимает критику и т.п. Затем следует фаза инициации: официального признания достигнутого обучаемым уровня знаний и умений (экзаменация, защита диплома и пр.). Нейрофизиологические и психологические процессы в фазах авторизации и инициации схожи. В обеих фазах происходит «редактирование» нейросети за счет удаления избыточных синаптических контактов, тренировка магистральных каналов передачи нервных импульсов, упрочение вновь созданной нейросети за счет мозговых механизмов подкрепления (положительных эмоций). Все это способствует возрастанию автоматизма и скорости работы с мыслеобразной конструкцией, т.е. быстрому извлечению нужных знаний и умений из долговременной памяти. Дидактический процесс для рассматриваемых фаз един – это предъявление обучаемым усвоенных знаний и умений в социуме, однако содержание учебного процесса несколько отличается: фаза авторизации включает учебные мероприятия, которые позволяют обучаемому демонстрировать и применять полученные знания (деловые игры, курсовые и контрольные работы, практики и т.п.) и предусматривают их оценку для информирования студента об успешности его обучения, т.е. обеспечивают обратную связь, необходимую для управления процессом обучения, – своевременное обнаружение «пробелов», «отставаний» и других «дефектов» полученных знаний, возникающих вследствие искажений при восприятии учебной информации, недопонимания, недобросовестности в подготовке и т.д. Фаза инициации предполагает только те мероприятия, которые специально направлены на оценку результата обучения, фиксируемую документально. Этот документ (экзаменационная ведомость, диплом, сертификат и пр.) является официальным свидетельством признания обществом (в лице экзаменационной комиссии или другого уполномоченного органа) уровня знаний и умений (квалификации) обучаемого. Сокращение времени усвоения нового учебного материала за счет «перескакивания» фазы меморайзинга или авторизации является целью многих педагогических (и не только) инноваций: гипнопедии, использование «эффекта 25-го кадра», проблемного обучения, погружения в среду, обучения через обучение других, обучения в процессе работы и др. Наиболее изученными с точки зрения психологии являются тренинговые методы обучения, в основе которых лежит последовательное прохождение фаз с многократными повторениями. Наиболее активно они изучались в 30–40-е годы XX века. Были построены и исследованы кривые обучения, проведены эксперименты с количеством повторов, с целостным заучиванием и заучиванием по частям. Исследования альтернативных вариантов обучения (предусматривающих изменение последовательности фаз обучения либо их замещение) дают спорные результаты в виду несогласованности в объяснении природы наблюдаемых явлений и различия методических подходов к оценке обучающего эффекта. Знание закономерной последовательности усвоения знаний позволяет точно рассчитать дидактические приемы, способствующие оптимизации обучения. ^ Когнитивные функции мозга – самая сложная область нейронауки, где осталось очень много загадок и нерешенных вопросов. Тем не менее, уже сегодня по итогам исследований ИКН СГА можно перечислить идеи и факты, способные обосновать развитие научной дидактики.
Можно выделить целый список фундаментальных проблем, заслуживающих особого внимания и специальных исследований. Прежде всего, это проблема мозговых механизмов памяти. В последние годы проблема накопления информации (научения) и ее хранения (памяти) в нервной системе изучалась значительно интенсивнее вопросов ее воспроизведения (вспоминания). Механизмы первых двух процессов начинают в самых общих чертах проясняться. Тем не менее остается неясным самый важный вопрос: что можно считать в мозге «носителем памяти»? Что касается «вспоминания», его нейрофизиологические основы до сих пор остаются загадкой. Открытие структурных изменений нейронов при обучении позволило предположить, что главную роль в формировании долговременной памяти играет синтез белков. В настоящее время эта гипотеза подкреплена убедительными данными, и можно считать, что для записи следа памяти используется сложная цепочка биохимических превращений, необходимая для образования новых синаптических контактов. Но как происходит поиск вновь образовавшихся синапсов при воспроизведении следа памяти? Не исключено, что, выполняя операции записи и воспроизведения, мозг использует свои биохимические и электрические свойства в разной пропорции. Точнее, если запись следов памяти происходит «биохимически», то их поиск и воспроизведение – «электрически». Согласно этой гипотезе (автор – проф. М.П. Карпенко), новые понятия записываются в виде мыслеобразов, объединяющих конкретную (образную) и абстрактную стороны нового понятия или явления. Прежде всего, следует подчеркнуть, что мозг человека записывает информацию принципиально иначе, чем компьютер. Мозг не дробит информацию на элементарные единицы, превращая ее в двоичный код. Мозг записывает не отдельные элементы, а мыслеобраз в целом. Так же и при воспроизведении: мозг не собирает нужную информацию из разрозненных фрагментов, мыслеобраз извлекается сразу целиком. Иначе говоря, единицей записи в мозге можно считать мыслеобраз. Дополнительное подтверждение тому дает ряд известных нейрофизиологических механизмов, отражающих интегративный принцип работы мозга. Среди них: 1) настройка анализатора – сенсорные системы (зрение, слух, тактильная чувствительность и т.д.) не работают пассивно, подобно фотоэлементу, их роль заключается в активной локации, отборе важных для текущей деятельности сигналов; 2) взаимодействие сенсорных систем – например, неожиданный звук вызывает рефлекторный поворот головы: так достигается фокусировка зрительной и слуховой систем, позволяющая получить целостную картину окружающего мира; 3) обстановочная афферентация – воздействие на организм всей совокупности внешних факторов, конкретной обстановки, на фоне которой происходит деятельность; в данном случае важно, что для воспроизведения заученного бывает достаточно знакомой обстановки; 4) опережающее отражение – влияние на восприятие предшествующего опыта: образно говоря, мы ощущаем то, что ожидаем; пример – знакомое многим чувство неуверенности и неустойчивости при попытке идти по остановившемуся эскалатору в метро: эскалатор всегда движется! – это и сбивает с толку наш мышечный аппарат; 5) мультисенсорная конвергенция – встреча на одном нейроне импульсов от разных сенсорных систем – один из важных нейронных механизмов обучения. Итак, если единицей записи в мозге является мыслеобраз, следующий вопрос – где и как он записывается. В отличие от компьютера мозг человека не имеет «процессора». Невозможно выделить структуру мозга, которая занималась бы исключительно «обработкой». Точно так же обстоит дело с «носителем памяти» – в мозге человека нет «жесткого диска». Известный исследователь памяти С. Роуз признал, что память – это свойство всего мозга и даже целого организма.1 В нейрофизиологии эта мысль трактуется как участие в запоминании и воспроизведении распределенных нейронных сетей. Учитывая, что любая нейронная сеть формируется за счет образования новых синапсов и изменения структуры уже имеющихся синапсов, носителем памяти можно считать именно синапс. Запись мыслеобраза в синапсе происходит химически: каждый мыслеобраз кодируется уникальным сочетанием и концентрацией нейромедиаторов. Классический принцип Дейла, согласно которому в одном синапсе может выделяться только один медиатор, теперь пересмотрен. Оказалось, что в синаптических окончаниях действуют различные сочетания медиаторов и пептидов. В этом контексте «нейросеть» следует понимать как формирование на разных уровнях мозга «синапсов-близнецов», их синхронная активация приводит к извлечению из памяти нужного мыслеобраза. Соответственно, важно представить, за счет каких физиологических механизмов это происходит. В классическом понимании нейросеть, по-видимому, нельзя считать достаточно надежной. Если нейросеть устроена как иерархическая электропроводка, достаточно гибели нескольких промежуточных нейронов – и оставшиеся клетки тоже должны погибнуть либо переключиться в другие нейронные цепи и сети. Отсюда возникает необходимость пересмотреть принципы связи между нейронами, обеспечивающими их синхронную активацию. Согласно гипотезе проф. М.П. Карпенко, воспроизведение мыслеобраза основано не на «облегчении проведения» в сети, а на резонансных явлениях, позволяющих мгновенно и надежно активировать распределенные «синапсы-близнецы». Преимущества этого механизма можно оценить в аналогии с сотовой и проводной телефонной связью. При записи мыслеобраза нейрон получает уникальный код-адрес, например узкополосный диапазон электрической активности. При этом распространяющиеся волны суммарной электрической активности мозга могут выполнять роль «сканера», считывающего и фильтрующего адреса нейронов и синапсов. Механизм синхронного возбуждения может быть также связан с резонансными явлениями в белковых молекулах мембран нервных, рецепторных и других клеток, образующих единую функциональную систему. В связи с этим исследователи не должны пренебрегать никакими биологически значимыми сигналами, которые удается регистрировать в головном мозге. Например, до настоящего времени не изучены составляющие электромагнитных сигналов, а также сигналов, генерируемых в мега-герцовом и гига-герцовом диапазонах ЭЭГ. Один из возможных путей исследования этого вопроса открывает метод статистического анализа ЭЭГ, примененный в совместном исследовании ИКН СГА и лаборатории академика Н.П. Бехтеревой (Институт мозга человека РАН). В эксперименте сравнивали параметры ЭЭГ, записанной в двух ситуациях: при заучивании и при воспроизведении вербальной информации (пар слов на русском и латинском языках, модификация методики ТУЗ). Как и следовало ожидать, мощность альфа-ритма ЭЭГ заметно снижалась как при запоминании, так и при воспроизведении слов. Но с другими, более быстрыми ритмами мозга происходило обратное: мощность их возрастала, причем особенно сильно именно при воспроизведении заученных слов. Таким образом, был найден нейрофизиологический маркер процесса извлечения информации из памяти – высокочастотная электрическая активность мозга. В тех же самых условиях был проанализирован другой показатель ЭЭГ – когерентность (показатель синхронности работы разных зон коры головного мозга). Оказалось, что при извлечении информации из памяти разные области коры работают гораздо более синхронно, чем при ее запоминании. Функциональные связи устанавливаются не только между различными областями коры в одном полушарии, но и между полушариями мозга (рис. 11). Вспоминая, мозг работает как единое целое – синхронизируются ритмы его различных областей.  Достоверные различия когерентности ЭЭГ в частотных диапазонах: тета (Т), альфа1 (А1), альфа2 (А2), бета1 (В1), бета2 (В2), гамма (G). Сравнения: запоминание – фон (ЗП-Ф), извлечение из памяти – фон (ИП-Ф). Рис. 11. При извлечении из памяти синхронизация процессов в различных отделах коры мозга достоверно выше, чем при запоминании Итак, можно предположить, что запись следов памяти осуществляется преимущественно «биохимически», а для их поиска мозг использует свои электрические и резонансные свойства. Такая гипотеза явно имеет право на существование, но для ее проверки потребуются детальные исследования на всех уровнях организации мозга – молекулярном, нейронном, системном. Такие же комплексные исследования понадобятся для разработки приемов оптимального усвоения информации. На сегодняшний день очень мало известно об индивидуальных различиях. Гораздо легче преуспеть в изучении разного вида отклонений – болезней мозга либо, напротив, выдающихся способностей и различного вида «сверхвозможностей». Мозг «в норме» пока во многом остается неприступным объектом для нейроисследований, и что именно определяет успех обучения вообще и у конкретного человека в частности – пока неизвестно. Весьма перспективным в этом контексте выглядит продолжение исследований неспецифических систем мозга. Уже сейчас на основе разработок ИКН СГА можно использовать ЭЭГ-маркеры неспецифической активации как инструмент прогноза успеваемости. Какой должна быть среда обучения и как она влияет на обучающийся мозг? Давно доказано, что синаптические соединения формируются в течение всей жизни, а рост синаптических контактов во многом зависит от информационной насыщенности среды. Но означает ли это, что «чем больше синапсов – тем лучше?» Пока еще не получено прямых доказательств, что способность к обучению как-то зависит от плотности синапсов в ткани мозга. Мало того, есть данные, что на определенном этапе обучения происходит «редактирование» нейросети, а именно удаление «избыточных» синаптических контактов. Размышляя о пользе информационно обогащенной среды, необходимо помнить, что все хорошо в меру. Поэтому весьма полезными были бы исследования, позволяющие выяснить последствия информационной нагрузки на разных структурных уровнях мозга. Такие сведения не только важны для дозирования учебного материала, они приближают к почти фантастической на данный момент идее – судить по морфологии мозга об уровне образованности человека. Явно требуют вмешательства теории обучения, опирающиеся на принцип функциональной асимметрии мозга (различие правого и левого полушарий). Мозг – высокоинтегрированная система, ни одна из ее частей не работает изолированно, поэтому доминантность – это, скорее, вариант взаимодействия полушарий. Вместе с тем правша и левша все-таки должны учиться по-разному. Но не так, что одному будут предлагать в основном образное, а другому – абстрактное изложение материала. Речь идет, скорее, об особенностях восприятия, работы сенсорных и моторных систем. Надеемся, что уже в ближайшее время мы сможем предложить мультимедийные учебные продукты, выполненные, как минимум, в двух вариантах: для «правшей» и «левшей». Очень важно понять природу переучивания, особенно в контексте проблем последипломного образования и обучения старших возрастных групп. Переучивание – это разрушение устоявшихся нейронных сетей. Надо ли доводить это разрушение «до основания», либо можно воспользоваться фрагментами старых межнейронных объединений? Где следует остановиться? Что происходит с мозгом при естественном старении? Принято считать, что с возрастом мозг несет неизбежные потери – нейронов, межнейронных связей, снижается скорость мыслительных операций. Но никто еще не ставил вопрос о возрастных приобретениях мозга – во всяком случае, трудно оспаривать преимущества, которые дает человеку богатый жизненный опыт. Поэтому морфологам и физиологам стоит обратить внимание на возрастные перестройки мозга – и не только для оценки последствий нейродегенеративных заболеваний. Необходимо продолжить исследования индивидуальных и типологических различий в организации мозга. Чем отличается мозг мужчины и женщины? Ведь не зря же существовало раздельное обучение мальчиков и девочек? Или чем отличается мозг людей различных рас? Обычно поиск подобных различий автоматически сводится к дискуссии «кто умней и способней». Наверное, стоит начать с признания, что различия – это не повод к соревнованию, а отработанный эволюцией инструмент адаптации, которым надо уметь пользоваться. И именно для этого нужно их изучать. Ждет исследований проблема эмоционально-мотивационного компонента обучения. Эмоциональный контекст обучения – это не только «приятный фон», на котором преподносятся знания, это мощный вход управления во взаимодействие двух основополагающих систем: когнитивного и эмотивного мозга. Необходимы исследования, которые позволят найти «инструмент дозирования» эмоций в учебном процессе. Кроме того, почему только приятные эмоции? Ведь известно, что негативный эмоциональный фон способен создать практически нестираемый след в памяти. Таким образом, решение и такой проблемы способно обогатить практику обучения – насколько, безусловно, позволит этическая сторона вопроса. Конечно, это не исчерпывающий список проблем. Анализируя потребности сферы образования, можно найти проблемы, которые еще долго (а может быть, и никогда) не были бы сформулированы в нейронауке, останься она только медико-биологической дисциплиной. Совершенно очевидно, что нейрологи и специалисты образования должны поддерживать диалог, искать общий и понятный для обеих сторон язык, совместно проверять гипотезы и утверждения. Именно в этом случае можно надеяться, что будут разгаданы тайны мозга, прояснится природа памяти и интеллекта, и дидактика получит надежную научную основу. По материалам монографии “Телеобучение” (гл.4). 1 Лурия А.Р. Функциональная организация мозга. В кн.: Естественнонаучные основы психологии. М., 1978/ 1 Bloom B.S. All our children learning: a primer for parents, teachers and other educators. N.Y.,1981. 1 Роуз С. Устройство памяти. М., 1995. |
|||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям