Lernen und Kognition

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1 Studienseminar Koblenz Pflichtmodul 22 Lernen und Kognition Konsequenzen neurobiologischer Forschung für den Unterricht Struktur und Ablauf der Sitzung Neurobiologische Fakten zur Aussage 1 Neurobiologische Fakten zur Aussage 2 Neurobiologische Fakten zur Aussage 3 Neurobiologische Fakten zur Aussage 4 Lernbiologisch relevante Aussage 1 Lernbiologisch relevante Aussage 2 Lernbiologisch relevante Aussage 3 Lernbiologisch relevante Aussage 4 Lerntheoretische Folgerungen aus Aussage 1 Lerntheoretische Folgerungen aus Aussage 2 Lerntheoretische Folgerungen aus Aussage 3 Lerntheoretische Folgerungen aus Aussage 4 Unterrichtliche Konsequenzen aus Aussage 1 Unterrichtliche Konsequenzen aus Aussage 2 Unterrichtliche Konsequenzen aus Aussage 3 Unterrichtliche Konsequenzen aus Aussage 4 1

2 Lernen aus neurobiologischer Sicht Information wird nicht eins zu eins gespeichert, sondern verarbeitet Gelernt werden komplexe Muster und Strukturen Das Gehirn lernt nicht alles, es sucht nach Sinn und braucht Zeit Das Gehirn entwickelt sich und es bleibt plastisch Eigenaktivität und Interaktion Strukturierung und Vernetzung Interesse und Durchhaltevermögen Es gibt kein Nichtlernen passende Aufgaben stellen und den Diskurs fördern informieren und Strukturen bewusst machen begeistern und ermutigen wiederholen, üben und benutzen Information wird nicht einfach eins zu eins gespeichert, sondern verarbeitet Ein bestimmtes Reizmuster veranlasst entsprechende Neurone zu feuern. Neurone, die gleichzeitig feuern, schließen sich zu einem Cluster zusammen und verstärken ihre Kontakte untereinander umso mehr, je häufiger sie gemeinsam erregt werden. Dadurch werden sie schneller und stabiler. Ein Neuron kann einer Vielzahl verschiedener Cluster angehören und unterschiedlich stark feuern. In Form der Cluster ist die Information gespeichert. Sie ändert sich mit jedem Abrufen. 2

3 Gelernt werden komplexe Muster und Strukturen. Gemeinsam mit dem aktuell sich herausbildenden Cluster feuern einzelne Neurone ähnlicher Cluster, sog. Detektoren (z.b. bei Apfel wird auch Obst aktiviert). Diese übergeordneten Cluster repräsentieren Strukturen; sie ermöglichen es, den neuen Lerninhalt mit vorhandenem Wissen zu vernetzen. Das Gehirn lernt nicht alles, es sucht nach Sinn und braucht Zeit Das Gehirn filtert aus der Vielzahl der Informationseinheiten die heraus, die das Überleben begünstigen: das limbische System bewertet alle eingehenden Informationen, indem es ihnen ein Gefühl zuordnet. Das Gehirn hat mehrere Filter hintereinander geschaltet, um zu vermeiden zugemüllt zu werden: Ultrakurzzeitgedächtnis (3 sec), Kurzzeitgedächtnis (3-4 Min.), mittelfristiges Gedächtnis (20 Min.), Langzeitgedächtnis (3 Tage Jahre). Nachhaltigkeit beim Lernen erfordert also viel Zeit und häufigen Kontakt. 3

4 Das Gehirn entwickelt sich und es bleibt plastisch. Bei Gebrauch werden neuronale Kontakte vermehrt und intensiviert, bei Nichtgebrauch eingeschmolzen. Man kann also nicht Nichtlernen; das Gehirn verändert sich zu jeder Zeit. Damit verändert sich auch die eingespeicherte Information. Auch das Vergessen ist ein Lernprozess. Dauerstress und Angst lassen Hirnstrukturen schrumpfen, die dem Abspeichern dienen. Abspeichern und Abrufen/ Erinnern sind unterschiedliche Lernprozesse Der Zugriff auf abgespeicherte Informationen erfolgt für das deklarative Gedächtnis auf einem anderen Wege als wie diese ins Gehirn hineingelangt ist. Beide Lernprozesse müssen stattgefunden haben, um Wissen aktiv zu erinnern und zu nutzen. 4

5 Konsequenzen für den Unterricht Arbeitsauftrag Stellen Sie in Gruppenarbeit unterrichtsbezogene Konkretionen zu den unterrichtlichen Konsequenzen der Lerntheoretischen Folgerungen zusammen Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4 Eigenaktivität und Interaktion Strukturierung und Vernetzung Interesse und Durchhaltevermögen Es gibt kein Nichtlernen passende Aufgaben stellen und den Diskurs fördern informieren und Strukturen bewusst machen begeistern und ermutigen wiederholen, üben und benutzen 5

6 Eigenaktivität und Interaktion passende Aufgaben stellen und den Diskurs fördern Verstärken Sie die aktive Beteiligung von Schüler/innen, indem Sie Lernumgebungen vielfältig gestalten (Lernaufgaben, Materialien) interessante Themen in einem Diskurs bearbeiten Schüler/innen selbst in Entscheidungszwänge bringen (Schüler/innen setzen sich Ziele, entscheiden über Wege und Inhalte des Lernens) in lebensnahen Kontexten lernen lassen Antworten immer auch begründen lassen durch Hausaufgaben die Lerngelegenheiten erweitern Strukturierung und Vernetzung Informieren und Strukturen bewusst machen Machen Sie Zusammenhänge sichtbar und den Schüler/innen bewusst: Orientieren Sie die Schüler/innen über den Lehrstoff, seinen Aufbau und seine Beziehung zu früheren Inhalten Geben Sie zu Beginn des Unterrichts einen Überblick über die Stunde Erinnern Sie an die Zielrichtung der Stunde Fassen Sie Ergebnisse zusammen Setzen Sie Impulse um Muster, Kategorien u.a.m. zu entdecken 6

7 Interesse und Durchhaltevermögen begeistern und ermutigen Machen Sie die Bedeutung der Inhalte transparent Bereiten Sie die Schüler/innen auf die Aufgabenbearbeitung vor (Mit den Schüler/innen erst ein Beispiel durchgehen, bevor sie allein zu arbeiten beginnen) Unterstützen Sie die Verstehensprozesse, indem Sie Beispiele, Erklärungen, Skizzen, Modelle, etc. einsetzen selbst Begeisterung zeigen das Anforderungsniveau schrittweise steigern passend Feedback geben Sorgen sie für einen lernförderlichen Unterrichtskontext (Offenheit, Fehlertoleranz, Lernatmosphäre) Es gibt kein Nichtlernen wiederholen, üben und benutzen Zeigen Sie den Schüler/innen, wie sie mit Hilfe von Strategien ihr Lernen organisieren und verbessern können: den Lernprozess zu planen und zu strukturieren den eigenen Lernprozess zu reflektieren sich selbst einen Überblick über das Gelernte zu verschaffen mit eigenen Worten zusammenfassen, Bericht über die Ergebnisse des Gelernten abfassen lassen mentale Landkarten erstellen: Was habe ich schon erreicht, wo stehe ich, was kommt als nächstes? wöchentliche oder monatliche Rückblicke durchführen häufig Gelegenheit geben, das Gelernte zu üben und anzuwenden Übungen in variierender Form wiederholen 7

8 Abspeichern und Abrufen/ Erinnern sind unterschiedliche Lernprozesse Abspeichern bedarf der Wiederholung des Stoffes innerhalb bestimmter Zeitabstände; Hausaufgaben sind daher unentbehrlich Geben Sie sinnstiftende Hausaufgaben auf, die Anreize bieten, den Lernstoff mit der eigenen Lebenswelt zu vernetzen Machen Sie Hausaufgaben für den Unterricht nutzbar 8

9 Gedächtnissysteme Autobiografisches Gedächtnis Wissenssystem semantisches G. Prozedurales Gedächtnis Priming S. d. Wiss. 9/96, S. 54 Priming erleichtertes Erinnern ähnlich erlebter Situationen und bekannter Reizmuster vgl. Fotosammlung 9

10 Prozedurales Gedächtnis speichert mechanische und motorische Bewegungs- und Handlungsabläufe Wissenssystem = semantisches G. Weltkenntnisse Schulwissen Semantik + Syntax Zusammenhänge 10

11 Episodisches oder autobiografisches Gedächtnis singuläre Ereignisse autobiografische Inhalte nach Ort und Zeit bestimmte Fakten vgl. Filme semantisches episodisches prozedurales Priming 11

12 Die Funktion der beiden Gehirnhälften Hypothalamus (nach Spektrum der Wissenschaft, verändert) Limbisches System 12

13 Das Limbische System vermittelt Affekte, Gefühle und Motivation ist der eigentliche Kontrolleur des Lernerfolgs bewertet alles, was durch uns und mit uns geschieht, danach, ob es gut/ vorteilhaft/ lustvoll war und wiederholt werden sollte oder ob es schlecht/ nachteilig/ schmerzhaft war und vermieden werden sollte Das Limbische System fragt unbewusst: Was spricht dafür, dass sich Hinhören, Lernen, Üben etc lohnen? kommt es zu einem positiven Ergebnis, werden über neuromodulatorische Systeme in der Großhirnrinde Wissens-Netzwerke so umgestaltet, dass neues Wissen entsteht 13

14 Entscheidende Faktoren beim Lehren und Lernen 1. Die Motiviertheit und Glaubhaftigkeit des Lehrenden 2. Die individuellen kognitiven und emotionalen Lernvoraussetzungen der Schüler 3. Die allgemeine Motiviertheit und Lernbereitschaft der Schüler 4. Die spezielle Motiviertheit der Schüler für einen bestimmten Stoff, Vorwissen und der aktuelle emotionale Zustand 5. Der spezifische Lehr- und Lernkontext Was bringt die Hirnforschung? Lernen unter der Dopamindusche (Scheich, ZEIT 2003) die interne Belohnung durch Dopamin ist ein fundamentaler Motivationsmechanismus beim Lernen und Problemlösen und führt zur Sicherung von Erfahrungen im Gedächtnis. Man kann daraus wahrscheinlich mehrere Schlüsse für die Pädagogik ziehen, von denen mir zwei betonenswert vorkommen: Erstens sollten Kinder individuell zu Erfolgserlebnissen gebracht werden, wobei zeitweilige Misserfolge nicht schaden. Zweitens scheinen klare Forderungen an die Leistung, inklusive der Kenntnis von negativen Konsequenzen fürs Nichtstun, wichtig zu sein, um überhaupt Erfolgserlebnisse zu haben. 14

15 Was bringt die Hirnforschung? Streitgespräch zwischen Frau Stern (Lernforscherin) und Herrn Spitzer (Hirnforscher) in ZEIT 28 (2004) Frau Stern, hat Ihnen die Hirnforschung irgendetwas Neues beigebracht, was Ihnen als Lernforscherin weiterhilft? Stern: Bis jetzt jedenfalls noch keine Ergebnisse, die uns zwingen, Erkenntnisse der Unterrichtsforschung anders zu sehen. Spitzer: Der Lernforscher sollte sich zur Hirnforschung verhalten wie ein Autokonstrukteur zur Physik. Man kann nur ein gutes Auto konstruieren, wenn man die Prinzipien der Physik zur Kenntnis genommen hast. Wir wissen heute um die Prinzipien vom Lernen, und deswegen können wir sagen, was besser gelingt und was schlechter. Wenn man sagt, die Physik sei irrelevant, liegt man mit Sicherheit falsch. Stern: Die Hirnforschung ist nicht die Grundlagenwissenschaft des Lernens. Sie hat bisher gezeigt, dass Lernen im Gehirn stattfindet. Was bringt die Hirnforschung? Herr Spitzer, was hilft es denn einem Lehrer, wenn er über den so genannten Mandelkern im Gehirn Bescheid weiß? Spitzer: Wenn ich weiß, dass die Aktivierung des Mandelkerns dafür sorgt, dass der Schüler nicht mehr kreativ ist, sondern ängstlich und nur noch auswendig lernt, dann unterrichte ich anders. Wir Hirnforscher weisen nach, dass in einer angstvollen Umgebung der Mandelkern für die Repräsentation des Wissens zumindest mitverantwortlich ist. Deshalb muss die Unterrichtsatmosphäre positiv sein, sonst landet der Kram im Mandelkern, und die Kreativität ist dahin. Stern: Das weiß die Psychologie seit den dreißiger Jahren. Spitzer: Nein, das weiß man erst durch die Forschung am Mandelkern. Stern: Es gibt viele Lehrer, die wissen, dass man eine angenehme Atmosphäre braucht, die es aber trotzdem nicht schaffen, dies umzusetzen. 15