Dieser Artikel basiert auf einem Vortrag von Daniela Kaufer, Associate Professor am Department of Integrative Biology, für die Reihe How Students Learn des GSI Teaching & Research Center im Frühjahr 2011.
Auf dieser Seite:
Key Learning Principles
Research Fundamentals
Applications to Teaching
Weiterführende Literatur
Ebenfalls erhältlich:
Video und vollständige Zusammenfassung von Daniela Kaufers Vortrag „What Can Neuroscience Research Teach Us about Teaching?“
Wichtige Lernprinzipien
- Aus neurobiologischer Sicht bedeutet Lernen, das Gehirn zu verändern.
- Mäßiger Stress ist vorteilhaft für das Lernen, während leichter und extremer Stress dem Lernen abträglich ist.
- Ausreichender Schlaf, Ernährung und Bewegung fördern ein robustes Lernen.
- Aktives Lernen nutzt Prozesse, die mehrere neuronale Verbindungen im Gehirn stimulieren und das Gedächtnis fördern.
Forschungsgrundlagen
Das Gehirn verändern: Für ein optimales Lernen benötigt das Gehirn Bedingungen, unter denen es sich als Reaktion auf Reize verändern kann (Neuroplastizität) und neue Neuronen produzieren kann (Neurogenese).
Das effektivste Lernen besteht darin, mehrere Regionen des Gehirns für die Lernaufgabe zu rekrutieren. Diese Regionen sind mit Funktionen wie dem Gedächtnis, den verschiedenen Sinnen, der Willenskontrolle und höheren kognitiven Funktionen verbunden.
Mäßiger Stress: Stress und Leistung hängen in einer „umgekehrten U-Kurve“ zusammen (siehe rechts). Stimulation zu lernen erfordert eine moderate Menge an Stress (gemessen in der Höhe von Cortisol). Ein geringer Grad an Stress ist mit einer geringen Leistung verbunden, ebenso wie ein hoher Stress, der das System in den Kampf- oder Flugmodus versetzen kann, so dass in den kortikalen Bereichen, in denen übergeordnetes Lernen stattfindet, weniger Gehirnaktivität auftritt. Moderate Cortisolspiegel korrelieren tendenziell mit der höchsten Leistung bei Aufgaben jeglicher Art. Wir können daher den Schluss ziehen, dass mäßiger Stress dem Lernen zuträglich ist, während leichter und extremer Stress beide dem Lernen abträglich sind.
Mäßiger Stress kann auf viele Arten eingeführt werden: zum Beispiel durch das Spielen unbekannter Musik vor dem Unterricht oder durch die Änderung des Diskussionsformats oder durch die Einführung einer Lernaktivität, die eine individuelle Teilnahme oder Bewegung erfordert. Menschen reagieren jedoch nicht alle gleich auf ein Ereignis. Die Produktion von Cortisol als Reaktion auf ein Ereignis variiert signifikant zwischen Individuen; Was für eine Person „moderaten Stress“ darstellt, kann für eine andere Person leichten oder extremen Stress darstellen. Wenn Sie beispielsweise einzelne Schüler in einer großen Gruppe kalt anrufen, kann dies genau die richtige Menge an Stress verursachen, um die Leistung einiger Schüler zu steigern, aber es kann zu übermäßigem Stress und Angstzuständen für andere Schüler führen, sodass ihre Leistung unter dem Niveau liegt, von dem Sie wissen, dass sie dazu in der Lage sind. Jede Gruppendynamik, die dazu neigt, einige Schüler zu stereotypisieren oder auszuschließen, erhöht auch den Stress für sie.
Ausreichender Schlaf, gute Ernährung und regelmäßige Bewegung: Diese gesunden Gewohnheiten fördern auf zwei Arten eine optimale Lernleistung. Erstens fördern sie die Neuroplastizität und Neurogenese. Zweitens halten sie Cortisol und Dopamin (Stress- und Glückshormone) auf einem angemessenen Niveau. Nächtliche Pauksitzungen, ausgelassene Mahlzeiten und ausgelassene Übungen können die Kapazität des Gehirns für hohe akademische Leistungen tatsächlich verringern. (Dies gilt sowohl für Lehrer als auch für Studenten.)
Aktives Lernen: Kognitive Funktionen, die mit den unteren Ebenen von Blooms Taxonomie verbunden sind (siehe Diagramm links), wie Verstehen und Erinnern, sind mit dem Hippocampus (dem Bereich des Gehirns, der für Gedächtnis und räumliches Bewusstsein verantwortlich ist) verbunden. Die übergeordneten kognitiven Funktionen von Blooms Taxonomie, wie das Erstellen, Bewerten, Analysieren und Anwenden, betreffen die kortikalen Bereiche, die für Entscheidungsfindung, Assoziation und Motivation verantwortlich sind.
Komplexere Denkprozesse sind für das Lernen vorteilhafter, da sie eine größere Anzahl neuronaler Verbindungen und mehr neurologisches Übersprechen beinhalten. Aktives Lernen nutzt dieses Übersprechen, stimuliert eine Vielzahl von Bereichen des Gehirns und fördert das Gedächtnis.
Anwendungen für den Unterricht
Unterrichtsaktivitäten aus dem Lehrleitfaden für GSIs
Einige grundlegende aktive Lernstrategien aus dem Zentrum für Bildungsinnovation der Universität von Minnesota
Weiterführende Literatur
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Blakemore, Sarah-Jayne und Uta Frith (2005). Das lernende Gehirn: Lektionen für die Bildung. In: Blackwell.
Felder, Richard M. und Rebecca Brent (1996). „Navigieren auf dem holprigen Weg zum schülerzentrierten Unterricht.“ Eine gekürzte Version dieses Artikels wurde in College Teaching 44: 43-7 veröffentlicht.
Tokuhama-Espinosa, Tracey (2011). Geist, Gehirn und Bildungswissenschaft: Ein umfassender Leitfaden für den neuen gehirnbasierten Unterricht. New York: W. W. Norton.
Walker, J. D. et al. (2008). „Eine heikle Balance: Aktives Lernen in eine große Vorlesung integrieren.“ CBE Life Sciences Bildung 7.4: 361-67.
Winter, Dale et al. (2001). „Novice Instructors und schülerzentrierter Unterricht: Identifizierung und Beseitigung von Lernhindernissen im College Science Laboratory.“ Das Journal der Gelehrsamkeit des Lehrens und Lernens 2.1: 14-42.