Kognition und Lernen: Wie kommt das Wissen in unseren Kopf?

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1 Studienseminar Koblenz Lernprozess III: Neurobiologische Lernvoraussetzungen beachten Kognition und Lernen: Wie kommt das Wissen in unseren Kopf?

2 Modell des Lehr-Lern-Prozesses Grundeinstellungen zum Lehren und Lernen Lehren Kompetenzen Lernumgebung Im Lernkontext ankommen Grundprinzipien des Lehrens und Lernens Lernen Aufgabenstellungen Vorstellungen entwickeln Moderation Lernprodukt erstellen Materialien/Methoden materiale Steuerung Lernprodukt verhandeln Lernzugewinn erproben Vernetzen und transferieren Kompetenzen Diagnose/Rückmeldung personale Steuerung Studienseminar Koblenz

3 Grundsätzliches Realität =/= Wirklichkeit Wissen wird individuell konstruiert. Lernen ist ein eigenaktiver und sich selbst organisierender Prozess.

4 Lernen im Unterricht: Neurobiologische Voraussetzungen Wissen kann nicht übertragen werden; es wird im Gehirn eines jeden Lernenden neu konstruiert. Wissensvermittlung wird durch Faktoren gesteuert, die unbewusst und deshalb nur schwer beeinflussbar sind. Lernen findet nur statt, wenn das Gehirn des Lernenden einen Gewinn bzw. Sinn im Lernen und im Erwerb des Lerninhalts sieht.

5 Lernen im Unterricht Konsequenzen Der Lehrer/die Lehrerin kann den Prozess des Lernens nur indirekt beeinflussen. Er/sie kann eine freundliche und konzentrierte Lern- und Arbeitsatmosphäre herstellen. Dazu gilt es die perzeptiven, die kognitiven und die emotionalen Rahmenbedingungen des Lernens zu beeinflussen.

6 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

7 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

8 Der Flaschenhals Das Limbische System (emotionale Gehirn) ist der Flaschenhals für das Lernen

9 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 fragt unbewusst: Was spricht dafür, dass sich Hinhören, Lernen, Üben etc lohnen?

10 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

11 Lernen erfolgt langsam! Das Gehirn hat mehrere Filter hintereinander geschaltet, um nicht zugemüllt zu werden: Arbeitsgedächtnis 3-4 Min mittelfristiges Gedächtnis 20 Min Langzeitgedächtnis 3 Tage bis Jahre Nachhaltigkeit beim Lernen erfordert also viel Zeit und häufigen Kontakt mit dem Lernstoff!

12 G-Filter Reichweite Lernschritt UKZ 3 sec wahrnehmen: aufmerksam werden KZG 3 4 Min. erkennen ( Flaschenhals ): Vorwissen assoziieren MFG 20 Min. verstehen: Neues von Vorhandenem abgrenzen, bewusst machen LZG LZG (nachhaltig) 1 3 Tage Hausaufgaben Wo. Mon. Jahre erinnern, wiederholen und im Tiefschlaf abspeichern abrufen und nutzen: üben, transferieren, Routine bilden

13 Gedächtnisstufen Ultrakurzzeit- Gedächtnis 3 sec Kurzzeit- Gedächtnis 20 Min. Langzeit- Gedächtnis 1 3 Tage Nachhaltiges Gedächtnis Die Sinneseindrücke von etwa 3 sec verschmelzen zu einem Sinneseindruck entspricht Gegenwart Innerhalb dieses Zeitraums müssen Inhalte erneut aufgerufen werden, um evt. abgespeichert zu werden Die hoffentlich - abgespeicherten Inhalte müssen innerhalb dieser Frist abgerufen werden Im Zeitabstand von 3 Wochen, Monaten und Jahren muss der Inhalt erneut erinnert/abgerufen worden sein

14 Forschungsergebnisse zu Hausaufgaben dass Lehrer, die häufig Hausaufgaben aufgeben, insgesamt erfolgreicher (sind) als Lehrer, die das nicht tun. dass in der Schule erledigte Hausaufgaben sich weniger positiv auf Leistung und Motivation der Schüler auswirken als jene Aufgaben, die zu Hause gemacht werden. dass der Umfang von Hausaufgaben unerheblich ist: Zehn Minuten je Fach reichen aus! (laut Angaben des Bildungsforschers Ulrich Trautwein, 2005).

15 Der Radierer Medienkonsum im Zeitraum einer Stunde nach den Hausaufgaben löscht die Information im Zwischenspeicher (Hippocampus). Selbst bereits Verstandenes geht verloren.

16 Der Knockout Medienkonsum im Zeitraum einer Stunde vor dem Einschlafen verdrängt das Schulwissen von seinem Platz in der Warteschlange. Folge: Das Wissen wird nicht abgespeichert! Medienkonsum vor dem Schlafengehen verändert die Architektur des Schlafes: Die erste Tiefschlafphase entfällt, stattdessen fällt man sofort in Traumschlaf. Die erste von insgesamt fünf Tiefschlafphasen ist besonders lang und tief und wird genutzt, um abstrakte und emotional wenig bewegende Inhalte wie Formeln, Vokabeln abzuspeichern.

17 Folgen auf neuronaler Ebene Digitale Spiele schwächen die neuronale Vernetzung der Hirnregionen. Aber: Je höher der IQ, umso effizienter ist das Netz neuronaler Verknüpfungen.

18 Gliazellen: Zellflüsterer Einsteins Gehirn unterschied sich von dem normaler Menschen durch eine besonders hohe Anzahl an Gliazellen. Gliazellen machen 90 % der Hirnsubstanz aus. befinden sich zwischen den Neuronen. modulieren die Aktivität der Neurone. arbeiten sehr langsam und mit etwa 1/10 der elektrischen Spannung von Neuronen. verstärken die synaptischen Kontakte. festigen so das Erlernte und sorgen für Nachhaltigkeit.

19 Gliazellen aus der Netzhaut Gliazellen

20 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

21 Der Weg heraus Abrufen und Erinnern Gedächtnisinhalte nehmen beim Abrufen/Erinnern einen anderen Weg als beim Einspeichern/Behalten. Der Weg heraus stellt einen eigenständigen Lernprozess dar. Dieser muss ebenso gebahnt, d.h. geübt werden wie der Weg hinein.

22 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

23 Lernen im Sprachbad sprachlich reichhaltig kognitiv anregend Sprachbad Sprachbewusstheit entwickeln

24 sprachfördern d sprachsensibel Lernen im unterrichtlichen sprachlich reichhaltig Sprachbad Bildungssprachliches- Sprachbad kognitiv anregend lernergerecht bewältigbar Sprachbewusstheit entwickeln

25 Lernen im unterrichtlichen sprachfördern d sprachsensibel sprachlich reichhaltig Sprachbad Bildungssprachliches- Sprachbad Sprachliche kognitiv anregend lernergerecht bewältigbar Standardsituationen Sprachbewusstheit entwickeln

26 Wissen ist an Sprache gebunden Neuro- und evolutionsbiologische Begründung

27 Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung) deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) Priming prozedurales Gedächtnis semantisches Gedächtnis episodisches Gedächtnis E = mc 2 unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke Erinnern von ähnlich erlebten Situationen Fertigkeitswissen erlernte Bewegungsabläufe Gewohnheiten Aussprache Gefühl der Sprachrichtigkeit Schul- und Bildungswissen Wissen um generelle Zusammenhänge Faktengedächtnis sprachlichgrammatikalische Kenntnisse Erinnerung an Lebensereignisse Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit

28 Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung) deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) Priming prozedurales Gedächtnis semantisches Gedächtnis episodisches Gedächtnis E = mc 2 unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke Erinnern von ähnlich erlebten Situationen Fertigkeitswissen erlernte Bewegungsabläufe Gewohnheiten Aussprache Gefühl der Sprachrichtigkeit Schul- und Bildungswissen Wissen um generelle Zusammenhänge Faktengedächtnis sprachlichgrammatikalische Kenntnisse Evolution der Gedächtnissysteme Erinnerung an Lebensereignisse Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit

29 Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung) deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) Priming prozedurales Gedächtnis semantisches Gedächtnis episodisches Gedächtnis E = mc 2 unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke Erinnern von ähnlich erlebten Situationen Fertigkeitswissen erlernte Bewegungsabläufe Gewohnheiten Aussprache Gefühl der Sprachrichtigkeit nicht an Sprache gebunden Schul- und Bildungswissen Wissen um generelle Zusammenhänge Faktengedächtnis sprachlichgrammatikalische Kenntnisse Erinnerung an Lebensereignisse Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit an Sprache gebunden Wissen wird über Begriffe abgespeichert

30 Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung) deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) Priming prozedurales Gedächtnis semantisches Gedächtnis episodisches Gedächtnis E = mc 2 unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke Erinnern von ähnlich erlebten Situationen Fertigkeitswissen erlernte Bewegungsabläufe Gewohnheiten Aussprache Gefühl der Sprachrichtigkeit nicht an Sprache gebunden Fachunterricht Schul- und Erinnerung an Bildungswissen Lebensereignisse Wissen um generelle Speicherung Zusammenhänge einzelner Ereignisse Faktengedächtnis geordnet nach Ort sprachlichgrammatikalische und Zeit Kenntnisse an Sprache gebunden Wissen wird über Begriffe abgespeichert

31 Kognitiver Anspruch und kontextuelle Stützung kognitiv herausfordernd kontextuell nicht eingebunden kontextuell eingebunden kognitiv nicht herausfordernd

32 Sprachbindung des Gedächtnisses An Sprache gebunden sind das semantisches Gedächtnis und das episodisches Gedächtnis Auf diesen Gedächtnisebenen findet Lernen nur vermittelt durch Sprache statt. Das kognitive Wissen wird über Begriffe gespeichert. Ohne Sprache keine Bewusstheit.

33 Neurobiologische Feststellung Wörter fungieren als Grundbausteine unseres bewussten Denkens! Kein Begriff, keine Aussage kann präziser verstanden werden, als es die individuelle Denkstruktur zulässt. (Muckenfuß)

34 Die Bedeutung von Begriffen Begriffe repräsentieren die Vorstellungen des Einzelnen zu einem Sachverhalt Begriffe bilden das Verstandene ab Begriffe richten den Blick der Schüler Begriffe präzisieren das Denken Begriffe ermöglichen den Austausch von Gedanken und Vorstellungen und beschleunigen den Gedankenaustausch

35 Sprechen fördert die Hirnaktivität Begriffe werden 7-fach besser behalten, wenn sie nicht nur gelesen, sondern auch laut ausgesprochen werden. Mündliche Aufgaben laut erledigen! Das Gehirn ist besonders aktiv und kreativ, wenn man einen Waldspaziergang macht und seine Gedanken eher beiläufig mit einem Gesprächspartner austauscht.

36 Lerner zum Sprechen anleiten Methoden-Werkzeuge: Worthilfen Wortfelder Wortgeländer Begriffe ableiten Begriffe definieren und abgleichen Text anreichern adressatengerecht formulieren Fachbegriffe mit Alltagsgebrauch abgleichen Synonyme nutzen

37 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

38 Lernschrittfolge Sicht der Antennen ausrichten! Rechner hochfahren! Neurobiologie Dateien öffnen! 1. Verwunderung, Interesse, Widerspruch, Fragen, kognitive Dissonanz 3. Erstes Verstehen: Verstehensinseln und - lücken erkunden! Knabberglück 5. Neues einordnen und dekontextualisieren, Fachbegriffe zuordnen sich rückversichern Vorwissen aktivieren Problemstellung entdecken Vorstellungen entwickeln Lernmaterial bearbeiten Lernprodukt diskutieren Lernzugewinn definieren Vernetzen Den Wissensbestand 2. aktivieren für Ideen und Vermutungen! Anspornen, um sich reinzuknien! Gemeinsamkeiten und 4. Unterschiede aufdecken! Fehler nutzen! Wissenszuwachs 6. bewusst machen! Mit Ideen vom Anfang der Stunde abgleichen! 7. Sein Können erproben! Hausaufgaben: Transfer und Routine erwerben! Schlafen! Speichern Abrufen Üben: Transferaufgaben 8. und Übungsaufgaben, um Routine zu erwerben. Vorwissen erweitern!

39 1. Limbisches System Verwunderung, Interesse, Widerspruch, kognitive Dissonanz Wahrnehmungsfelder Antennen ausrichten! Rechner hochfahren! Großhirnrinde Dateien öffnen! Vorwissen aktivieren Flaschenhals 2. Den Wissensbestand aktivieren für Ideen und Vermutungen! Anspornen, um sich reinzuknien! 3. Arbeitsgedächtnis Erstes Verstehen: Verstehensinseln und -lücken erkunden! Knabberglück Problemstellung entdecken Vorstellungen entwickeln Lernmaterial bearbeiten Arbeitsgedächtnis 4. Gemeinsamkeiten und Unterschiede in Lernprodukten aufdecken! Fehler nutzen! 5. Zwischenspeicher Hippocampus Neues einordnen und dekontextualisieren, Fachbegriffe zuordnen, sich rückversichern Lernprodukt diskutieren Lernzugewinn definieren Vernetzen Zwischenspeicher 6. Hippocampus Wissenszuwachs bewusst machen! Mit Ideen vom Anfang der Stunde Abgleichen! 7. Tiefschlafphasen Großhirnrinde Sein Können erproben! Hausaufgaben: Transfer und Routine erwerben! Schlafen! Speichern Abrufen Langzeitgedächtnis 8. Üben: Transferaufgaben und Übungsaufgaben, um Routine zu erwerben Vorwissen erweitern!

40 Die Lernschrittfolge im Unterricht Lehren Kompetenzen Lernumgebung Lernen Aufgabenstellungen Problemstellung entdecken Vorstellungen entwickeln Moderation Lernmaterial bearbeiten Materialien/Methoden materiale Steuerung Lernprodukt diskutieren Lernzugewinn definieren Vernetzen und transferieren Kompetenzen Diagnose/Rückmeldung personale Steuerung Studienseminar Koblenz

41 Gruppenarbeit der Referendare Leitgedanke: Die Neurobiologie bestätigt das LLM. Gruppe 1: Kollegengespräch Gruppe 2: Schülergespräch Gruppe 3: Elterngespräch

42 Modell des Lehr-Lern-Prozesses Lehren Kompetenzen Lernumgebung Lernen Aufgabenstellungen Problemstellung entdecken Vorstellungen entwickeln Moderation Lernmaterial bearbeiten Materialien/Methoden materiale Steuerung Lernprodukt diskutieren Lernzugewinn definieren Vernetzen und transferieren Kompetenzen Diagnose/Rückmeldung personale Steuerung Studienseminar Koblenz

43 Gliederung 1. Die Frage nach Sinn und Nutzen 2. Wie das Wissen in den Speicher gelangt 3. Der Weg heraus muss gebahnt werden 4. Sprache und Kognition 5. Schritt für Schritt im Lernprozess 6. Konsequenzen für den Unterricht

44 Lernen im Unterricht Konsequenzen, um den Lernprozess im Unterricht in Gang zu setzen: Bemüht sein um eine umfassende Kompetenz! Ob Lernende die pädagogische, die fachliche und die didaktisch-methodische Kompetenz der Lehrkraft zuschreiben, ist stark abhängig vom Selbstbild des Lehrenden. Eine freundliche Lernatmosphäre schaffen! Die Einstellung zum Lernen wird allerdings vor allem durch die Familie vermittelt.

45 Lernen aus neurobiologischer Sicht Dendriten Synapsen limbische System neuronale Kontakte 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

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