Войти
Образовательная нейробиология (или нейрообразование, компонент Разум, мозг и образование ) - это развивающаяся научная область, объединяющая исследователей в областях когнитивной нейробиологии, когнитивной нейробиологии развития, педагогической психологии, образовательной технологии, теория образования и другие дополнительные дисциплины для изучения взаимодействия между биологическими процессами и образованием. Исследователи педагогической нейробиологии исследуют нейронные механизмы чтения, числового познания, внимания и сопутствующие им трудности, включая дислексию, дискалькулия и СДВГ в связи с образованием. Исследователи в этой области могут связать основные когнитивной нейробиологии образовательные технологии, чтобы помочь в реализации учебной программы для математического образования и обучения чтению. Целью образовательной нейробиологии является создание базовых и прикладных исследований, которые предоставляют новый трансдисциплинарный взгляд на обучение и обучение, то есть способны информировать образование. Основная цель образовательной нейробиологии - преодолеть разрыв между двумя областями прямого диалога между исследователями и преподавателями, избегая посредников в индустрии обучения на основе мозга. Эти посредники имеют личный коммерческий интерес к продаже «нейромифов» и предполагаемых средств от них.
Потенциал образовательной нейробиологии получил повышенную степень поддержки как со стороны когнитивных нейробиологов, так и со стороны преподавателей. Дэвис утверждает, что медицинские модели познания «... играют лишь очень ограниченную роль в более широкой сфере образования и обучения, главным образом, что интенциональные состояния, связанные с обучением, не являются внутренними для индивидов в смысле, что можно исследовать по активности мозга ». Петтито и Данбар, с другой стороны, предполагают, что образовательная нейробиология «обеспечивает наиболее подходящий уровень анализа для решения основных сегодняшних проблем в образовании». Ховард-Джонс и Пикеринг изучили мнения участников и преподавателей по этой теме и представили, что они в целом с энтузиазмом используют результаты нейробиологии в области образования и считают, что эти результаты с большей вероятностью повлияют на их методику обучения. чем содержание учебной программы. Исследователи используют промежуточную точку зрения и считают, что прямая связь между нейробиологией и образованием - это «слишком длинный мост», но что может обеспечить нейробиологическую основу для образовательной практики. Однако преобладающее мнение, однако, заключается в том, что связь между образованием и нейробиологией еще не реализовала свой полный потенциал, и через третью исследовательскую дисциплину или через условия новых исследовательских парадигм и проектов нейробиологии, самое время применить Результаты нейробиологических исследований для практического применения в образовании.
Появление образовательной нейробиологии возникло из-за потребности в новой дисциплине, что делает научные исследования практически применимы в образовательном контексте. Обращаясь к более широкой области «разум, мозг», Курт Фишер заявляет: «Традиционная модель не работает. Таким образом, эти методы исключают учителей и учащихся, участвующих в формировании методов исследования и вопросов, получают данные в результате исследования.
Изучение когнитивной психологии и нейробиологии было сосредоточено на том, как отдельные люди и другие виды эволюционировали, чтобы извлекать полезную информацию из окружающего их природного и социального мира. Напротив, и особенно современное формальное образование, фокус на описаниях и объяснениях мира, которые учащиеся могут усвоить сами. Таким образом, обучение в научном смысле и обучение в образовательном смысле можно рассматривать как взаимодействующие концепции. Это ставит перед когнитивной нейробиологией новую задачу - адаптироваться к реальным практическим требованиям образовательного обучения. И наоборот, нейробиология создает новую проблему для образования, поскольку дает новые характеристики состояния учащегося, включая состояние мозга, генетическое состояние и гормональное состояние, которые могут иметь отношение к обучению и преподаванию. Предоставляя новые меры обучения и преподавания, включая различные методы обучения и достижений. Например, исследования в области нейробиологии уже могут отличить обучение наизусть от обучения через концептуальное понимание в математике.
Национальная академия наук США опубликовала важный отчет, в котором подчеркивается, что «нейробиология продвинулась вперед. до такой степени, что пора критически подумать о форме, в которой исследовательская информация предоставляется преподавателям, чтобы она могла интерпретировать надлежащим образом на практике - определение, какие результаты исследования готовы к применению, а какие нет ».
В своей книге «Обучающийся мозг» исследователи из лондонского «Центра образовательной нейробиологии» Блейкмор и Фрит описывают нейрофизиологию развития человеческого мозга, создавшую совокупность теорий, образовательной нейробиологии. Одним из фундаментальных столпов, поддерживающих связь между образованием и нейробиологией, является способность мозга учиться. Нейробиология развивает и расширяет наше понимание раннего развития мозга и того, как эти изменения связаны с процессами обучения.
Почти все нейроны в головном мозге генерируются до рождения, в течение трех месяцев беременности, а в мозге новорожденного ребенка такое же количество нейронов, как и у взрослый. Формируется больше нейронов, чем они живут, и они выживают только те, которые образуют более активные связи с другими нейронами. В первый год после рождения мозг претерпевает интенсивное фазу развития, которое образует чрезмерное количество связей между нейронами, и многие из этих избыточных связей должны быть сокращены в процессе синаптического сокращения, которое следует. Этот процесс обрезки является таким же важным этапом развития, как ранний быстрый рост связей между клетками мозга. Процесс, во время которого образуется большое количество связей между нейронами, называется синаптогенезом. Для и слуха (зрительная и слуховая кора) существует обширный ранний синаптогенез. Плотность достижений достигает пика около 150% от взрослого уровня между четырьмя и 12 месяцевми, после чего связи резко сокращаются. Синаптическая плотность в зрительной коре головного мозга возвращается к взрослым уровням между двумя и четырьмя годами. Для других областей, таких как префронтальная кора (которая, как считается, лежит в основе планирования и рассуждений), плотность увеличивается медленнее и достигает пика после первого года. Снижение плотности до взрослого уровня займет еще как минимум 10–20 лет; Следовательно, даже в подростковом возрасте наблюдается значительное развитие мозга в лобных областях. Метаболизм головного мозга (поглощение глюкозы, которое является приблизительным показателем синаптического функционирования) в ранние годы также уровень взрослых. Пик рост глюкозы составляет около 150% от уровня взрослого человека примерно через четыре-пять лет. К десяти годам метаболизм в головном мозге снизился до взрослого уровня в большинстве корковых областей. Развитие мозга состоит из всплесков синаптогенеза, пиков плотности, а затем перестройки и стабилизации синапсов. Это происходит в разном периоде развития разных типов мозга. Нейробиологические исследования раннего развития мозга используются для государственной политики в области образования детей в возрасте до трех лет во многих странах, включая США и Соединенное Королевство. Эти стратегии были сосредоточены на обогащении окружающей среды детей в детском и дошкольном возрасте, подвергая их стимулам и опыту, которые, как считается, максимизируют обучающий потенциал молодого мозга.
Хотя все большее число исследователей стремятся сделать образовательные нейробиологические исследования продуктивной области исследований, все еще продолжаются споры о потенциале практического сотрудничества между областями нейробиологии и образования, а также о том, действительно ли нейробиологические исследования позволяют все, что можно предложить педагогам.
Дэниел Уиллингем утверждает, что «вопрос о том, может ли нейробиология информативной для теории и практики образования, не подлежит сомнению - это было так». Он обращает внимание на тот факт, что одно лишь поведенческое исследование не имело решающего значения для определения того, была ли дислексия развития расстройства преимущественно визуального или фонологического происхождения. Нейровизуализационное исследование выявить активацию активации у детей с дислексией областей, которые, как известно, используют мозг фонологическую обработку, таким образом поддерживая поведенческие доказательства фонологической теории дислексии.
Хотя Джон Брюер предполагает, что связь между нейробиологией и учением невозможна без третьей области исследований, связывающей эти две области, другие исследователи считают эту точку зрения слишком пессимистичной. Признавая, что необходимо навести больше мостов между существующими нейробиологией и образованием и что так называемые нейромифы (см. Ниже) необходимо деконструировать, Уша Госвами предполагает, что когнитивная нейробиология развития уже сделала открытие, используем в образовании, а также привела к открытию «нейронных маркеров». », Которые можно использовать для оценки развития. Другими словами, устанавливает вехи нейронную активность или структуру, с которой можно сравнивать человека, чтобы оценить его развитие.
Например, исследование дополнительного связанного с событием (ERP), выявило несколько нейронных сигнатур языковой обработки, включая маркеры семантической обработки (например, N400), фонетической обработки (например, отрицательное несоответствие) и синтаксическая обработка (например, P600). Госвами указывает, что теперь эти параметры могут быть исследовать на детях. Кроме того, реакция этих нейронных маркеров на целенаправленные учреждения вмешательства местная как мера эффективности вмешательства. Такие исследователи, как Госвами, утверждают, что когнитивная нейробиология может предложить интересные возможности для образования. Что касается специального образования, они включают раннюю диагностику особых образовательных потребностей; мониторинг и сравнение различных видов образовательного вклада на обучение; и более глубокое понимание индивидуальных различий в обучении и наилучших способов подбора информации учащемуся.
Потенциальное применение нейровизуализации, выделенное Госвами, заключается в различении задержки развития и атипичного развития при нарушении обучения. Например, развивает данный ребенок с дислексией функции чтения совершенно иначе, чем у обычных читателей, но для этого требуется больше времени? Действительно, уже существуют данные, позволяющие предположить, что у детей определенными языковыми нарушениями и дислексией развитие языковой системы задерживается, а не принципиально отличается по своей природе. Однако при таких расстройствах, как аутизм, развитие мозга может быть качественно другим, отсутствием развития мозга, связанных с «теорией раз».
Госвами также предполагает, что нейровизуализация может быть применена для воздействия эффекта тренировочные программы, такие как Доре, программа упражнений, основанная на гипотезе дефицита мозжечка, цель - улучшить чтение с помощью упражнений на равновесие. Некоторые модели активации мозга начинают походить на людей без нарушений чтения, и, кроме того, что другие области мозга как компенсаторные механизмы. Такие результаты могут помочьам понять, что даже если у детей с дислексией наблюдается улучшение поведения, нейронные и когнитивные механизмы, с помощью которых они обрабатывают письменную информацию, могут по-прежнему отличаться, и это может иметь практические последствия для обучения этих детей.
Исследования в области нейробиологии доказали его способность выявлять «нейронные маркеры» нарушения обучения, особенно в случае дислексии. Исследования ЭЭГ показали, что человеческие младенцы с риском дислексии демонстрируют атипичные нейронные реакции на звуках речи, даже до того, как они способны понять семантическое содержание языка. Такие исследования не только позволяют на раннем этапе выявить потенциальные нарушения обучения, но также подтверждают фонологическую гипотезу дислексии, недоступную для поведенческих исследований.
Многие исследователи проявляют осторожный оптимизм в отношении образования и нейробиологии и считают, что для преодоления разрыва между ними необходимы новые экспериментальные парадигмы и что эти новые парадигмы должны быть разработаны таким образом, чтобы зафиксировать взаимосвязь между нейробиологией и образованием. разных уровней анализа (нейронный, когнитивный, поведенческий).
Человеческий язык - это уникальные умственные способности и способность понимать и воспроизводить устную и письменную речь имеют основополагающее значение для академических достижений и достижений. Дети, испытывающие трудности с устной речью, серьезные проблемы для образовательной политики и практики; Национальные стратегии, Каждый ребенок болтует (2008). Трудности, вероятно, сохранятся в течение младшего школьного возраста, когда, помимо основных недостатков в речи, дети испытывают проблемы с грамотностью, счетом, поведением и отношениями со сверстниками. Важное значение имеют раннее выявление и вмешательство для решения этих трудностей, а также определение способов, способствующих развитию атипичной речи. Необработанная речь и языковые потребности к значительным расходам для человека, так и для национальной экономики (ICAN, 2006).
За последнее десятилетие значительно увеличилось количество исследований в области нейробиологии, изучающих обработку речи маленькими детьми на уровнеетики, слова и предложения. Есть четкие указания на то, что нейронные субстраты для всех уровней языка могут быть идентифицированы на ранних этапах развития. В то же время интервенционные исследования инструменты, которые хранят пластичность для обработки речи. Интенсивная реабилитация с помощью программы обработки слухового языка сопровождалась функциональными изменениями в левой височно-теменной коре и нижней лобной извилине. Тем не менее, степень, в которой эти результаты распространяются на устную и письменную речь, обсуждается.
Взаимосвязь между удовлетворением образовательных потребностей детей с языковыми трудностями и результатами исследований нейробиологии еще не установлена. Одним из конкретных путей прогресса является использование нейробиологических методов для решения вопросов, имеющих важное значение для практики в учебной среде. Например, степень, в которой языковые навыки связаны с одной общей чертой, и устойчивость такой черты к развитию, являются предметом споров. Однако прямые оценки мозговой активности могут помочь в этих спорах. Детальное понимание подкомпонентов языковой системы и того, как они меняются с течением времени, может неизбежно повлиять на образовательную практику.
Математические навыки важны не только для национальной экономики, но и для жизненных шансов человека: низкий уровень математической грамотности увеличивает вероятность ареста, депрессии, физических заболеваний, безработицы. Одной из основных причин плохой способности к счету является врожденное заболевание, называемое дискалькулией. Как говорится в отчете «Форсайт о психическом капитале и благополучии», «Дискалькулия развития - из-за ее низкого профиля, но сильного воздействия, ее приоритет должен быть повышен. Дискалькулия связана с навыками счета и затрагивает от 4 до 7% детей. Она гораздо ниже. профиль, чем дислексия, но также может иметь существенные последствия: он может снизить заработок на протяжении всей жизни на 114 000 фунтов стерлингов и снизить вероятность получения пяти или более экзаменов GCSE (A * -C) на 7–20 процентных пунктов. Дом и школа Проект снова определил меры вмешательства. Кроме того, технологические меры являются чрезвычайно многообещающими, предлагая индивидуальные инструкции и помощь, хотя они требуют дальнейшего развития ». (Краткое содержание, раздел 5.3) Понимание типичных и нетипичных математических разработок является важной основой для разработки как общепринятой учебной программы по математике, так и для помощи тем, кто не успевает за ними. За последние десять лет была выявлена система мозга для простой обработки чисел и проведено несколько исследований детского мозга, которые пролили свет на ее развитие.
Все больше данных свидетельствует о том, что дискалькулия может быть вызвана дефицит унаследованной базовой системы для представления количества объектов в наборе и того, как операции над наборами влияют на количество и на нейронные системы, которые поддерживают эти способности. Этот основной недостаток влияет на способность учащегося перечислять наборы и упорядочивать наборы по величине, что, в свою очередь, затрудняет понимание арифметики и очень затрудняет создание осмысленной структуры арифметических фактов. Исследования близнецов и семей предполагают, что дискалькулия в значительной степени наследуется, а генетические аномалии, такие как синдром Тернера, указывают на важную роль генов в Х-хромосоме.
Это предположение о том, что дискалькулия вызвана дефицитом ядра. в числовом смысле аналогично теории о том, что дислексия возникает из-за основного дефицита фонологической обработки. Несмотря на это сходство с точки зрения научного прогресса, общественная осведомленность о дискалькулии намного ниже, чем о дислексии. Главный научный советник Великобритании, Джон Беддингтон, отмечает, что «дискалькулия развития в настоящее время является плохой связью с дислексией и имеет гораздо более низкий общественный статус. Но последствия дискалькулии по крайней мере такие же серьезные, как и при дислексии ».
Применение нейробиологии для понимания математической обработки уже привело к пониманию, выходящему за рамки ранних когнитивных теорий. Исследования в области когнитивной нейробиологии выявили существование врожденной системы «чувства числа», присутствующей у животных и младенцев, а также у взрослых, которая отвечает за базовые знания о числах и их отношениях. Эта система расположена в теменной доле мозга каждого полушария. Эта теменная система активна у детей и взрослых при выполнении основных числовых задач, но по мере развития она, кажется, становится более специализированной. КромеДети с нарушениями математической обучаемости (дискалькулия) демонстрируют более слабую активацию в этой области, чем обычно развивающиеся дети, при выполнении задач числовых задач. Эти результаты показывают, как нейровизуальные функции могут предоставить информацию о связях между использованием когнитивными функциями и обучением более высокого уровня, например, между сравнением двух чисел и обучением арифике.
В дополнение к этому базовому чувству числа, числовая информация может храниться вербально в языковой системе, системе, в которой нейробиологические исследования начинают запускать как качественно отличную на уровне мозга системы ощущения чисел. Эта система также хранит информацию о других хорошо усвоенных словесных последовательностях, таких как дни недели, месяцы года и даже стихи, и для числовой обработки она поддерживает подсчет и изучение таблиц умножения. В то время как многие арифметические задачи настолько усвоены, что хранятся в виде словесных фактов, другие сложные задачи требуют некоторой формы зрительно-пространственных мысленных образов. Показ, что эти подмножества арифметических навыков поддерживаются различными механизмами, дает возможность для более глубокого понимания того, как процессы обучения, необходимые для приобретения навыков арифметики.
Нейровизуализационные исследования нарушений математической обучаемости все еще редки, но дискалькулия вызывает все больший интерес у исследователей нейробиологии. Возможны разные нейронные механизмы на разные элементы математической деятельности, возможно, что у детей с дискалькулией наблюдаются различные паттерны отклонений на уровне мозга. Например, многие дети с дискалькулией также демонстрируют дислексию, и те, которые они есть, могут демонстрировать различную активацию вербальных сетей, поддерживающую математику, в то время как те, у кого только дискалькулия, могут демонстрировать нарушения системы теменного числа. Действительно, несколько исследований, проведенных на детях с дискалькулией, указывают только на нарушение системы восприятия чисел на уровне мозга.
Такие данные начинают вводить свой вклад в теоретические дебаты между исследователями, которые считают, что дискалькулия вызывает дефицит чувствительности на уровне мозга и те, кто считает, что расстройство происходит из-за проблемы с использованием цифровых символов для доступа к информации о чувстве числа. С продолжающейся разработкой теоретических моделей дискалькулии, которые запускают явные проверяемые гипотезы, должны быть ускорены разработки в исследованиях, изучающих связь между математическими нарушениями обучения и их нейронными коррелятами.
За последние 10 лет произошел взрыв интереса к роли эмоциональных способностей и достижении успеха во всех аспектах жизни. Концепция эмоционального интеллекта (EI) получила широкое признание и представлена в отчете Предвидение о ментальном капитале и благополучии. Некоторые убедительно заявляют, что ЭИ важнее обычного когнитивного интеллекта и что его легче улучшить. Систематические исследования еще не подтвердили эти утверждения, хотя было обнаружено, что он ассоциирован с академическими успехами, и есть некоторые свидетельства, что он может иметь особое значение для групп, подверженных риску академической неуспеваемости и социальной изоляции. Несмотря на слабую доказательную базу, особое внимание уделяется развитию социальной и эмоциональной компетентности, психического здоровья и психологического благополучия детей и молодежи, особенно в школах, в результате инвестиций в универсальные услуги, профилактику и раннее вмешательство (например, проект «Социальные и эмоциональные аспекты обучения») (SEAL) в Великобритании [DfES, 2005, 2007]).
Нейронная основа эмоционального распознавания у типично здоровых детей были исследована, хотя нейровизуализационные работы с атипично развивающимися детьми, которые иначе обрабатывают эмоции, практически отсутствуют. В этих нетипичных случаях использования мужчин обычно слишком много, и некоторые из них обычно сообщают, как по показателям EI, так и по большинству области обработки эмоций. При обработке выражений лица женское преимущество, кажется, лучше всего объясняется интегрированной медицинской записью, учитывающей как созревание мозга, так и социальное взаимодействие.
Префронтальное повреждение мозга у детей влияет на социальное поведение, вызывая нечувствительность к социальному принятию, одобрению или отторжению. Эти области мозга влияют на социальные эмоции, такие как смущение, сострадание и зависть. Более того, такой ухудшает когнитивное обучение и социальные решения в реальном мире, поддерживая точку зрения на когнитивное обучение и принятие решений. Эта точка зрения важна укрепление нейробиологических и социальных конструкционистских точек зрения, в данном случае при изучении эмоций на переносимое обучение.
Однако в настоящее время существует много пробелов в попытках найти подход. Объединить представление о развитии и нейробиологию, чтобы получить более полное представление о развитии осознания и сочувствия. Образовательные исследования основаны на точных самоотчетах учеников об эмоциях, что может быть невозможно для некоторых учеников, например, для тех, кто страдает алекситимией - сложность в определении и описании, которая встречается у 10% типичных взрослых. Эмоциональную осведомленность можно измерить с помощью методов нейровизуализации, которые показывают, что уровни эмоциональной осведомленности связаны с различной активностью миндалины, передней части коры островка и медиальной префронтальной коры. Исследования развития мозга в детском и подростковом возрасте показывают, что эти области претерпевают масштабные структурные изменения. Следовательно, степень, в которой используются методы обучения и подходы к учебной программе, может действовать в этом периоде времени.
Нейровизуализация также начинает помогать в понимании социального поведения у детей. Например, черты черствости и бесчувственности у детей представляют собой особенно сложную проблему для учителей и представляют собой особенно серьезную форму нарушения поведения. Джонс и др. (2009) показывают, что у детей с чертами черствости и бесчувственности наблюдается меньшая активация мозга в правой миндалине в ответ на испуганные лица, предполагая, что нейронные корреляты этого типа эмоционального нарушения на раннем этапе развития.
Исследователи из Центра образовательной нейробиологии сыграли роль в создании исследовательской группы, которая изучает, как социальное познание в мозге. В частности, Сара-Джейн Блейкмор, соавтор книги «Обучающийся мозг», важные исследования развития мозга, связанные с социальным познанием в подростковом возрасте. Ее исследования показывают, что активность в области мозга, связанных с обработкой эмоций, претерпевает значительные изменения в области мозга в подростковом возрасте.
Внимание относится к механизмам мозга, которые позволяют нам определять определенные особенности сенсорной среды в относительном исключении других. Внимание модулирующий сенсорную обработку «сверху вниз». Сохранение избирательного внимания к конкретному предмету или человеку в течение длительного периода, несомненно, является критически важным навыком, поддерживающим класс. Внимание - это ключевой когнитивный навык, нарушенный при СДВГ, что приводит к трудностям в выполнении или задачании внимании к деталям. Аспекты внимания также могут быть нетипичными у детей с антиобщественным поведением и расстройствами поведения. С точки зрения нейробиологии недавние данные свидетельствуют о том, что навыки внимания могут быть одной из функций человеческого мозга, которая лучше всего реагирует на раннее вмешательство и обучение (например).
Кроме того, с точки зрения нейроконструктивистов внимание - это жизненно важный механизм, с помощью которого ребенок может активно улучшать аспекты своего окружения для дальнейшего обучения. Управляющие функции включают в себя способность оказывать нежелательную планировочную информацию или реакцию, заранее реагируя на актуальную и изменяющуюся информацию в течение коротких периодов времени (рабочая память). Как и внимание, управляющие блок-платформу для приобретения предметных знаний и навыков в образовательном контексте. Кроме того, недавние исследования показывают, что дошкольное обучение управленческим навыкам может предотвратить ранние школьные неудачи. Дети с СДВГ, антисоциальным поведением, расстройствами поведения и аутизмом могут демонстрировать нетипичные модели исполнительной функции. Базовые нейробиологические исследования выявили первичные структуры и цепи мозга, участвующие в исполнительных функциях, включая префронтальную кору, у взрослых. Однако предстоит еще много исследований, чтобы понять эти схемы, а также генетические и нейронные основы индивидуальных различных в управляющих функциях. Проект «Форсайт» «Умственный капитал и благополучие» специально определяет и подчеркивает важность навыков и навыков управляющими функциями для решения будущих проблем, связанных с трудностями в обучении (разделы 2.2.4 и 2.4 в «Трудности в обучении: будущие вызовы»).
Несмотря на то, что некоторые исследователи считают, что между этими двумя дисциплинами слишком велики, несмотря на оптимизм многих, кто считает, что нейробиология может внести значительный вклад в образование и существует потенциал для создания исследований в области образовательной нейробиологии. чтобы они когда-либо были связаны практически значимым образом. В 1997 году Джон Брюер опубликовал серьезную критику того, что он назвал «аргументом в области неврологии и образования».
«Аргумент неврологии и образования», как его определить Брюер, вытекающий из трех основных открытий в нейробиологии развития.
Знания о раннем развитии мозга, полученные с помощью нейробиологии, используются для поддержки различных аргументов в отношении образование. Например, идея о том, что любой предмет можно преподавать маленьким детям в некоторой интеллектуально честной форме, благодаря большой адаптивности и обучающему потенциалу молодого мозга. С другой стороны, идея о том, что существуют критические периоды для изучения определенных навыков или наборов знаний, апеллирует к тому факту, что в исследованиях на животных, если развивающийся мозг лишен определенных сенсорных входов, области мозга, ответственные за обработку этих входных данных, не могут полностью развиться на более позднем этапе развития, и, таким образом, «если вы пропустите окно, вы играете с гандикапом».
Одним из основных пунктов разногласий Брюера с сообщениями в пользу нейробиологии и образования является отсутствие реальных доказательств нейробиологии. В таких отчетах, как «Годы обещаний: комплексная стратегия обучения детей Америки» (Корпорация Карнеги, Нью-Йорк, 1996 г.) цитируются многие исследования когнитивной и поведенческой психологии, но не более чем несколько исследований, основанных на мозге, и все же приводятся драматические выводы в отношении роль мозга в обучении.
Брюер утверждает, что поведенческая наука может обеспечить основу для информирования образовательной политики, но связь с нейробиологией - это «слишком длинный мост», а ограничения применения нейробиологии в образовании проистекают из ограниченности знаний нейробиологии. сам. Брюер поддерживает свою критику, аргументируя ограниченность современных знаний о трех ключевых принципах аргументации нейробиологии и образования. См. Нейромифы.
Другая проблема - это несоответствие между пространственным разрешением методов визуализации и пространственным разрешением синаптических изменений, которые, как предполагается, лежат в основе процессов обучения. Аналогичная проблема существует и с временным разрешением. Это затрудняет связь подкомпонентов когнитивных навыков с функцией мозга. Однако основной недостаток аргумента в области образовательной нейробиологии, по мнению Брюера, заключается в том, что он пытается связать то, что происходит на синаптическом уровне, с обучением и обучением более высокого порядка. Терминология «Разум, мозг и образование» отсылает к идее, что если мы не можем напрямую связать образование и нейробиологию, то мы можем использовать две существующие связи для информирования образования. Это связь между когнитивной психологией и образованием, а также между когнитивной психологией и нейробиологией.
Брюер утверждает, что нейробиология в ее нынешнем виде мало что может предложить педагогам на практическом уровне. Когнитивная наука, с другой стороны, может служить основой для развития прикладной науки обучения и воспитания. Другие исследователи предложили альтернативные мосты к когнитивной психологии, предложенные Брюером. Мейсон предполагает, что разрыв между образованием и нейробиологами может быть лучше всего с помощью педагогической психологии, которая, по ее словам, занимается «разработкой описательных, интерпретирующих и предписывающих моделей обучения студентов и других образовательных явлений».
Признание на утверждение Уиллингема о том, что потенциал неврологии в сфере образовательной практики и теории уже вызывает сомнения, онет три уровня, которые необходимы преодолеть, чтобы эффективно объединить две дисциплины.
Задача целей : Уиллингем предполагает, что образование - это так называемая «искусственная наука», которая стремится создать «артефакт», в данном случае набор педагогических стратегий и материалов. С другой стороны, неврология - это так называемая «естественная наука», занимающаяся открытием естественных принципов, описываемых и функций нейронов. Это различие означает, что на некоторые цели, поставленное образование, просто невозможно ответить с помощью нейробиологических исследований, например, формирование характера или эстетического чутья у детей.
Вертикальная проблема : Уровни анализа: Уиллингем предполагает, что наивысший уровень анализа, использованные нейробиологами, - это преобразование активности мозга на когнитивные функции или даже взаимодействие когнитивных функций (то есть есть влияние эмоций на обучение). В рамках этих функций изучаются изолированно для простоты, нервная система в целом, функционирующая как единое целое, со всем ее набором функциональных функций. Самый низкий уровень анализа - это умение одного ребенка. Д.
Таким образом, импорт исследования по одному когнитивному фактору изолированно, в этом поле вводится внутренняя трудность. Например, в то время как механическое обучение может быть показано для улучшения обучения в исследовательской лаборатории, учитель не может реализовать эту стратегию, не во внимание на мотивацию ребенка. В свою очередь, нейробиологам трудно охарактеризовать такие встречи в условиях исследования.
Горизонтальная проблема : Перевод результатов исследований: хотя теория образования и данные почти всегда носят поведенческий характер, результаты нейробиологических исследований могут принимать разные формы (например, электрические, химические, пространственные, временные и т. Д.)). Наиболее распространенная форма данных, получаемых из неврологии в образование, - это пространственное отображение активации мозга и когнитивных функций. Уиллингем (2009) подчеркивает сложность применения такой пространственной информации в теории образования. Если известно, что определенная область мозга поддерживает когнитивную функцию, имеющую отношение к образованию, что на самом деле можно сделать с этой информацией? Уиллингем предполагает, что эта «горизонтальная проблема» может быть решена только тогда, когда уже существует обширный массив поведенческих данных и теорий, и указывает, что такие методы уже оказались успешными в идентификации подтипов дислексии (например,).
Уиллингем предполагает, что для успешного достижения нейробиологии и образования, чтобы обе области были эффективными друг от друга. Например, преподаватели не должны ожидать, что нейробиология предписывает предписывающие ответы для образовательных, ответы на образовательные цели, несовместимые с нейробиологическими методами (например, эстетическим) или уровнями анализа, выходящими за пределы индивидуального уровня. Наконец, Уиллингем предполагает, что нейробиология будет полезна педагогам только тогда, когда нацелена на конкретную проблему на мелкомасштабном уровне анализа, например, как люди читают, но что эти данные будут полезны только в контексте хорошо разработанных поведенческих теорий.
Другие исследователи, такие как Кацир и Пареблагоев, указали, методология нейровизуализации в ее нынешнем виде не подходить для исследования когнитивных функций более высокого уровня. С помощью этого метода активности мозга во время простых задач управления вычитается из активности когнитивной задачи «более высокого порядка». Кацир и Пареблагоев предполагают, что, хотя этот метод может быть очень хорош для изучения низкоуровневой обработки, такой как восприятие, з и осязание, очень сложно разработать эффективную контрольную задачу для более высокой обработки, такой как понимание прочитанного и создание выводов. Таким образом, некоторые исследователи утверждают, что технологии визу лучше всего для измерения обработки порядка. Кацир и Пареблагоев предполагают, что это может быть не недостаток самой технологии, а скорее дизайн экспериментов и способность интерпретировать результаты. Авторы выступают за использование экспериментальных показателей в сканере, поведенческие данные которого уже хорошо изучены и для которого существует прочная теоретическая основа.
Другой недавний обзор дебатов по образовательной неврологии Варма, МакКэндлисс и Шварц фокусируется на восьми основных проблемах, разделенных на научные и практические задачи, стоящие перед полем, и попытки превратить эти проблемы в возможности.
Методы : методы нейробиологии используют искусственную среду и могут предоставить полезную информацию о контекстах в классе. Более, есть опасения, что если нейробиология слишком сильно на образовательную практику, может произойти использование акцента на контекстные переменные, и решения образовательных проблем стать в основном биологическими, а не учебными. Однако Varma et al. утверждают, что новые экспериментальные парадигмы могут быть обнаружены как активация после различных процедур обучения, и что нейровизуализация может также изучить стратегические / механистические изменения в развитии, которые не могут быть обнаружены только временем реакции и поведенческими показателями. Кроме того, Varma et al. Результаты исследования показывают, что влияние на исследование мозга можно исследовать с помощью визуализации (например), использовать для вывода их на практику в классе.
Данные : Знание области мозга, которая поддерживает элементарную когнитивную функцию, не говорит нам о том, как инструкции для функции. Однако Varma et al. предполагают, что нейробиология возможность для нового анализа, разбивая поведение на элементы, невидимые на поведенческом уровне. Например, вопрос о том, демонстрируют ли разные арифметические разные профили скорости и точности, являются результатом разных уровней эффективности в рамках одной когнитивной системы сравнения с использованием разных когнитивных систем.
Редукционистские теории : Применение терминологии и теории неврологии в образовательной практике - это сокращение и бесполезно для преподавателей. Ничего не получается, если переписать поведенческий дефицит в нейробиологических терминах. Варма и др. Использование терминологии нейробиологии не требует устранения терминологии образования, а просто возможность для междисциплинарного общения и понимания.
Философия : Образование и нейробиология принципиально несовместимы, потому что попытки описать поведенческие явления в классе с помощью описания физических механизмов индивидуального мозга логически неверны. Используемые нейробиология может помочь разрешить внутренние конфликты в образовании, используемые из различных построений и терминологии, используемые в подсферах образования, некоторую единообразие в отношении отчетов о результатах.
Затраты : нейробиологии очень дороги, и ожидаемые результаты не оправдывают затрат. Однако Varma et al. Дополнительные исследования в области образования, что актуальная с точки зрения образования нейронаука может привлечь дополнительные исследования в области образования. Основное требование педагогической нейробиологии включает в себя том, что эти две области взаимозависимы и часть финансирования, совместно используемого в этих двух областях, должна быть направлена на решение общих вопросов.
Время : неврология, несмотря на быстрое развитие, все еще находится в относительном зачаточном состоянии в отношении неинвазивных исследований здорового мозга, и поэтому исследователи в области образования должны подождать, пока не будет собрано больше данных и превращено в краткие теории. В противоположность этому, Варма и др. утверждают, что некоторый успех уже очевиден. Например, исследования, посвященные успешности программ по исправлению дислексии, показали влияние этих программ на сети мозга, поддерживающие чтение. Это, в свою очередь, приводит к возникновению новых исследовательских вопросов.
Контроль : если образование допускает нейробиологию за дверью, теории все чаще будут основываться на нейронных механизмах, и дебаты будут все больше полагаться на данные нейровизуализации. Неврология поглотит ресурсы, а исследования в области образования потеряли свою независимость. Варма и др. утверждают, что предположение об асимметричной взаимосвязи между двумя полями не является необходимым. Образование может повлиять на нейробиологию, направляя будущие исследования сложных форм познания, а исследователи в области образования могут помочь образовательной нейробиологии избежать наивных экспериментов и повторения ранее совершенных ошибок.
Нейромифы : На данный момент большинства результатов нейробиологии примененных к образованию, оказались нейромифами, безответственной экстраполяцией фундаментальных исследований на вопросы образования. Более того, такие нейромифы вышли за пределы академических кругов и продаются непосредственно учителям, администраторам и общественности. Варма и др. ответим, что существует нейромифов свидетельствует о том, что многие люди увлекаются функцией мозга. Соответствующий перевод результатов образовательной нейробиологии и хорошо зарекомендовавшие себя совместные исследования могут снизить вероятность возникновения нейромифов.
Такие исследователи, как Кацир и Пареблагоев и Касиоппо и Бибсон (1992), утверждают, что, помимо нейробиологии, информируют образование, образовательный исследовательский подход может способствовать развитию новых экспериментальных парадигм. в исследованиях нейробиологии. Кацир и Пареблагоев (2006) представляет пример исследования дислексии в качестве модели того, как можно достичь этого двунаправленного сотрудничества. В данной теории процессов чтения, как и интерпретировать исследования в области нейробиологии, могут быть разработаны теории в основном на основе поведенческой работы. Авторы предполагают необходимые функции для исследований в области нейробиологии. Кроме того, такие теории могут предлагать эмпирически проверяемые связи между поведением, имеющим отношение к обучению и функциям мозга.
Курт Фишер, директор магистерской программы Гарвардского университета «Разум, мозг и образование» заявляет: «Одна из причин, по которой существует так много мусора, заключается в том, что людей так Педагоги полагались на чужой опыт для интерпретации из нейробиологии, поэтому не могли различить, являющиеся ли выполненными утвержденными или неверными представлениями, без прямого доступа к первичным исследованиям преподаватели могут подвергнуться риску. Использование результатов нейробиологических исследований. Потребность в так называемых «посредниках» в переводе исследований на практику привела к ситуации, когда применение результатов исследований когнитивной нейробиологии опережает сами исследования.
Чтобы исключить потребность в посредниках, некоторые исследователи предложили создать группу нейрообразователей, специально подготовленный класс п рофессионалов, роль которой будет заключаться в внедрении когнитивной нейробиологии в образовательную практику. разумным и этичным образом. Нейропедагоги будут играть ключевую роль в оценке качества доказательств, якобы имеющего отношение к образованию, в оценке того, кто лучше всего подходит для использования недавно полученных знаний, с какими гарантиями и как справляться с неожиданными последствиями проведенных исследований.
Бирнс и Фокс (1998) предположили, что психологи развития, педагогические психологи и учителя к одной из четырех ориентаций в отношении нейробиологических исследований: «(1), кто с готовностью принимает (а иногда и интерпретирует) результаты исследований. нейробиологические исследования; (2) те, кто полностью отвергает нейробиологический подход и считает результаты нейробиологических исследований бессмысленными; (3) те, кто не знаком с нейробиологическими исследованиями и безразличен к ним; и (4) те, кто осторожно принимает результаты нейробиологии как проактивная часть общей картины результатов, полученных из разных уголков когнитивных и нейронных наук ». Гринвуд (2009) предполагает, что по мере того, как объем знаний, доступных педагогам, увеличивает, а способность
Bennett Rolheiser-Bennett (2001) отмечают, что «учителя знать и действовать в соответствии с наукой», являются экспертом во всех областях. в искусстве преподавания ». «Обсуждаемые совокупные знания, включающие множественный интеллект, эмоциона». льный интеллект, стили обучения, человеческий мозг, детей из групп риска и пол. Как используют авторы, эти и другие области - всего лишь «линзы, предназначенные для того, чтобы расширить понимание учителями того, как учащиеся учиться, и на основе этого понимания, чтобы они могли принимать решения о том, как и когда выбирать, интегрировать и вводить в действие элементы из... списка »..
Мейсон поддерживает призывы к двустороннему конструктивному сотрудничеству между нейробиологией и образованием, в соответствии с которым вместо того, чтобы просто прикладывать исследования нейробиологии к образованию, результаты исследований нейробиологии будут для ограничения теоретических построений в сфере образования. В свою очередь, образование будет влиять на исследовательские вопросы и экспериментальные парадигмы, используемые в исследованиях нейробиологии. Мейсон также приводит пример того, что в классе может вызвать эмоциональные основы выполнения школьных заданий, нейробиология может раскрыть мозговую основу мышления более высокого порядка и таким образом, может помочь понять роль, которую эмоция играет в. обучении, и открывают новые области изучения эмоциональной мысли в классе.
Термин «нейромифы » был впервые введен в обращение в отчете ОЭСР по изучению мозга. Термин относится к переводу научных результатов в дезинформацию об образовании. В отчете ОЭСР особое внимание уделяется трем нейромифам, хотя некоторые другие были идентифицированы такими исследователями, как Уша Госвами.
Идея о том, что два полушария мозга могут учиться по-разному, практически не обоснована в исследованиях нейробиологии.. Идея возникла из знаний, что некоторые когнитивные навыки, по-видимому, по-разному локализованы в определенном полушарии (например, языковые функции обычно поддерживаются областями левого полушария мозга у здоровых правшей). Однако огромное количество волоконных соединений связывает два полушария мозга у неврологически здоровых людей. Каждый когнитивный навык, который до сих пор исследовался с помощью нейровизуализации, задействует сеть областей мозга, распределенных по обоим полушариям головного мозга, включая язык и чтение, и, таким образом, не существует никаких доказательств какого-либо типа обучения, специфичного для одной стороны мозга.
Критические периоды - это временные рамки на раннем этапе жизни животного, в течение которых развитие некоторых свойств или навыков происходит быстро и наиболее подвержено изменениям. В критический период легче всего приобретается навык или характеристика. В это время пластичность больше всего зависит от опыта или влияния окружающей среды. Два примера критического периода - это развитие у детей бинокулярного зрения и языковых навыков. Нейромиф критических периодов - это чрезмерное расширение результатов некоторых исследований в области нейробиологии (см. Выше), в первую очередь, за счет исследований зрительной системы, а не познания и обучения. Хотя сенсорная депривация в определенные периоды времени может явно препятствовать развитию визуальных навыков, эти периоды являются скорее чувствительными, чем критическими, и возможность обучения не обязательно теряется навсегда, как подразумевает термин «критический». Хотя детям могут быть полезны определенные виды воздействия окружающей среды, например, обучение второму языку в период чувствительности к овладению языком, это не означает, что взрослые не могут приобрести навыки иностранного языка в более позднем возрасте.
Идея критических периодов исходит в первую очередь из работ Хьюбеля и Визеля. Критические периоды обычно совпадают с периодами избыточного образования синапсов и заканчиваются примерно в то же время, когда синаптические уровни стабилизируются. В эти периоды синаптического образования некоторые области мозга особенно чувствительны к наличию или отсутствию определенных общих типов стимулов. В конкретных системах существуют разные критические периоды, например зрительная система имеет разные критические периоды для доминирования глаз, остроты зрения и бинокулярной функции, а также разные критические периоды между системами, например, критический период для зрительной системы, по-видимому, заканчивается примерно в возрасте 12 лет, а период для приобретения синтаксиса заканчивается около 16 лет.
Вместо того чтобы говорить об одном критическом периоде для общих когнитивных систем, нейробиологи теперь воспринимают чувствительные периоды времени, в течение которых мозг наиболее способен формироваться тонким и постепенным образом. Более того, сами критические периоды можно разделить на три фазы. Первое, быстрое изменение, за которым следует продолжающееся развитие с возможностью потери или ухудшения, и, наконец, фаза непрерывного развития, в течение которой система может оправиться от депривации.
Хотя есть свидетельства существования чувствительных периодов, мы не знаем, существуют ли они для культурно передаваемых систем знаний, таких как образовательные области, такие как чтение и арифметика. Кроме того, мы не знаем, какую роль синаптогенез играет в приобретении этих навыков.
Аргумент обогащенная среда основан на доказательствах того, что крысы, выращенные в сложных средах, лучше справляются с задачами лабиринта и имеют на 20-25% больше синаптических соединений, чем те выросли в суровых условиях. Однако эти обогащенные среды находились в лабораторных клетках и не приближались к воспроизведению интенсивно стимулирующей среды, которую крыса могла бы испытать в дикой природе. Более того, образование этих дополнительных связей в ответ на новые раздражители окружающей среды происходит на протяжении всей жизни, а не только в критический или чувствительный период. Например, опытные пианисты демонстрируют увеличенные представления в слуховой коре, относящиеся именно к тембрам фортепиано, в то время как скрипачи увеличивают нейронные представления для своих пальцев левой руки. Даже у водителей лондонских такси, которые детально изучают карту улиц Лондона, развиваются увеличенные образования в той части мозга, которая отвечает за пространственное представление и навигацию. Эти результаты показывают, что мозг может образовывать обширные новые связи в результате целенаправленного обучения, даже если эти данные получены только в зрелом возрасте. Работа Гриноу предполагает второй тип пластичности мозга. В то время как синаптогенез и критические периоды относятся к пластичности, ожидаемой от опыта, рост синапсов в сложных средах относится к пластичности, «зависимой от опыта». Этот тип пластичности связан с обучением, специфичным для среды, а не с особенностями среды, которые являются повсеместными и общими для всех представителей вида, такими как словарный запас.
Пластичность, зависящая от опыта, важна, потому что она потенциально связывает конкретное обучение и пластичность мозга, но актуальна на протяжении всей жизни, а не только в критические периоды. «Ожидаемая к опыту пластичность» предполагает, что особенности окружающей среды, необходимые для тонкой настройки сенсорных систем, являются повсеместными и носят очень общий характер. Такого рода раздражители изобилуют в любой типичной детской среде. Таким образом, пластичность ожидаемого опыта не зависит от конкретного опыта в конкретной среде и, следовательно, не может дать много рекомендаций при выборе игрушек, дошкольных учреждений или правил ухода за детьми младшего возраста. Связь между опытом и пластичностью мозга интригует. Несомненно, обучение влияет на мозг, но эта взаимосвязь не дает указаний относительно того, как нам следует разрабатывать инструкции.
Брюер также предупреждает об опасностях обогащения окружающей среды на основе социально-экономических систем ценностей и предупреждает о тенденции ценить типичные занятия среднего класса как более обогащающие, чем те, которые связаны с образом жизни рабочего класса, когда есть Это не нейробиологическое оправдание.
Кроме того, некоторые критики подхода «Образовательная нейробиология» подчеркнули ограничения в применении понимания раннего физиологического развития мозга, в частности синаптогенеза, в образовательной теории.
Исследования синаптогенеза в основном проводились на животных (например, на обезьянах и кошках). Показатели синаптической плотности являются совокупными показателями, и известно, что разные типы нейронов в одной и той же области мозга различаются по скорости их синаптического роста [70]. Во-вторых, предполагаемый «критический период» от рождения до трех лет основан на исследованиях на макаках-резусах, которые достигают половой зрелости в возрасте трех лет, и предполагает, что период синаптогенеза у людей в точности повторяет период синаптогенеза у обезьян. Возможно, более разумно предположить, что этот период нервного роста на самом деле длится до полового созревания, то есть до раннего подросткового возраста у людей.
Периоды интенсивного синаптогенеза обычно коррелируют с появлением определенных навыков и когнитивных функций, таких как зрительная фиксация, хватание, использование символов и рабочая память. Однако эти навыки продолжают развиваться и после периода, когда считается, что синаптогенез закончился. Многие из этих навыков продолжают улучшаться даже после того, как синаптическая плотность достигает взрослого уровня, и, таким образом, самое большее, что мы можем сказать, это то, что синаптогенез может быть необходим для появления этих навыков, но он не может полностью объяснить их дальнейшее совершенствование. Некоторые другие формы изменения мозга должны способствовать непрерывному обучению.
Кроме того, типы когнитивных изменений, которые обычно коррелируют с синаптогенезом, вращаются вокруг зрительной, тактильной, двигательной и рабочей памяти. Это не навыки, которым обучают, а скорее навыки, которые обычно приобретаются независимо от обучения в школе, даже если они могут помочь в обучении в будущем. Однако неясно, как эти навыки связаны с последующим школьным обучением. Мы знаем, что происходит синаптогенез и что его характер важен для нормальной работы мозга. Однако чего не хватает, так это способности нейробиологии указывать педагогам, какие переживания в раннем детстве могут улучшить когнитивные способности детей или результаты обучения.
Идея о том, что у человека может быть «мужской» мозг или «женский» мозг, является неправильным толкованием терминов, используемых для описания когнитивных стилей при попытке концептуализировать природу когнитивных паттернов у людей с расстройством аутистического спектра. Барон-Коэн предположил, что в то время как мужчины лучше «систематизируют» (хорошо разбираются в механических системах), женщины лучше «сопереживают» (умеют общаться и понимать других), поэтому он предположил, что аутизм можно рассматривать как крайнюю форму болезни. "мужской мозг". Не было никаких предположений, что у мужчин и женщин совершенно разные мозги или что у женщин с аутизмом есть мужской мозг.
Распространенным мифом в сфере образования является то, что люди имеют разные стили обучения, такие как «визуальный» или «кинестетический». Многие люди заявляют о своих предпочтениях в отношении того, как они хотят учиться, но нет никаких доказательств того, что соответствие методики обучения предпочтительному стилю улучшит обучение, несмотря на то, что эта гипотеза проверялась несколько раз. Может быть даже вред, связанный с использованием стилей обучения, когда учащиеся становятся `` классифицированными '', понимая, что они могут не подходить к типам обучения, которые не соответствуют их `` стилю обучения '' (например, так называемые визуальные учащиеся не могут желаю учиться музыке). Несмотря на это отсутствие доказательств, исследование 2012 года показало, что среди учителей широко распространена вера в использование стилей обучения, а исследование 2015 года показало, что большинство исследовательских работ в высшем образовании ошибочно одобряют использование стили обучения.
