Образовательная нейронаука (или нейрообразование , [1] компонент Mind Brain and Education ) — это новая научная область, которая объединяет исследователей когнитивной нейронауки , когнитивной нейронауки развития , педагогической психологии , образовательных технологий , теории образования и других смежных дисциплин для изучения взаимодействия биологических процессов и образования. [2] [3] [4] [5] Исследователи в области образовательной нейронауки изучают нейронные механизмы чтения , [4] числового познания , [6] внимания и сопутствующие им трудности, включая дислексию , [7] [8] дискалькулию [9] и СДВГ , поскольку они связаны с образованием . Исследователи в этой области могут связать основные открытия в области когнитивной нейронауки с образовательными технологиями, чтобы помочь в реализации учебных программ для математического образования и обучения чтению . Целью образовательной нейронауки является создание фундаментальных и прикладных исследований , которые предоставят новый трансдисциплинарный отчет об обучении и преподавании , который способен информировать образование. Основная цель образовательной нейронауки — преодолеть разрыв между двумя областями посредством прямого диалога между исследователями и педагогами, избегая «посредников в индустрии обучения на основе мозга». Эти посредники имеют корыстный коммерческий интерес в продаже «нейромифов» и их предполагаемых средств. [4]
Потенциал образовательной нейронауки получил различную степень поддержки как со стороны когнитивных нейробиологов, так и со стороны педагогов. Дэвис [10] утверждает, что медицинские модели познания «... играют лишь очень ограниченную роль в более широкой области образования и обучения, главным образом потому, что намеренные состояния, связанные с обучением, не являются внутренними для людей таким образом, чтобы их можно было изучить с помощью мозговой активности». Петтито и Данбар [11] с другой стороны, предполагают, что образовательная нейронаука «обеспечивает наиболее релевантный уровень анализа для решения основных проблем образования на сегодняшний день». Ховард-Джонс и Пикеринг [12] опросили мнения учителей и педагогов по этой теме и обнаружили, что они в целом с энтузиазмом относятся к использованию результатов нейробиологии в области образования и что они считают, что эти результаты с большей вероятностью повлияют на их методологию обучения, чем на содержание учебной программы. Некоторые исследователи придерживаются промежуточной точки зрения и считают, что прямая связь между нейронаукой и образованием — это «слишком далекий мост» [13], но что связующая дисциплина, такая как когнитивная психология или педагогическая психология [14], может обеспечить нейронаучную основу для образовательной практики. Однако преобладающее мнение, по-видимому, заключается в том, что связь между образованием и нейронаукой еще не реализовала свой полный потенциал, и либо через третью исследовательскую дисциплину, либо через разработку новых парадигм и проектов исследований нейронауки, настало время применить результаты нейронаучных исследований к образованию практически значимым образом. [2] [4] [5]
Ученые, такие как Герберт Вальберг и Женева Хертель, относят начало образовательной нейронауки к эпохе между 1800 и 1850 годами, когда научное изучение органов чувств начало делать успехи. [15] Именно в это время получило признание изречение Галена , гласившее, что разум находится в мозге. Изучение рефлекторного действия в эту эпоху вызвало дебаты о сознательных и бессознательных состояниях. Ментальная хронометрия , изучавшая скорость обработки или время реакции мозга, также началась в этот период и использовалась для вывода вопросов о временной последовательности умственных операций. К концу 1800-х годов все эти разработки были отнесены к категории «новой психологии». [15]
Ранней вехой в развитии образовательной нейронауки стало предложение курса по образовательной психологии в 1839 году в Университете Небраски . [15] [16] К 1886 году аналогичные курсы предлагались в Университете штата Нью-Йорк в Освего , на факультете педагогики Университета Айовы и на факультете педагогики Университета Индианы . [15] В 1895 году Университет Небраски продолжил учреждать профессорскую должность по образовательной психологии. [15] [16] К 1900-м годам разногласия между школами образования обострились по поводу содержания курсов бакалавриата по образовательной психологии. (Разногласия между профессионалами по поводу определения образовательной нейронауки всегда были частью этой области и продолжаются по сей день.) [15] Несмотря на споры о том, как следует определять эту область, широко распространено мнение, что американские психологи Уильям Джеймс , Эдвард Торндайк и Джеймс МакКин Кеттелл являются важными фигурами в ее развитии в первые десятилетия 1900-х годов. [15] Еще одной вехой для области образовательной нейронауки стала публикация в 1910 году первого выпуска журнала « Психология образования» . [15] С тех пор философские и научные движения (такие как когнитивная теория ) оказали влияние на развитие этой области. По мере того, как область развивалась, она играла роль в формировании политики в периоды реформ образования. [15]
Появление образовательной нейронауки родилось из потребности в новой дисциплине, которая делает научные исследования практически применимыми в образовательном контексте. Обращаясь к более широкой области «разума, мозга и образования», Курт Фишер утверждает: «Традиционная модель не будет работать. Исследователям недостаточно собирать данные в школах и предоставлять эти данные и полученные исследовательские работы педагогам» [17] , поскольку этот метод исключает учителей и учащихся из участия в формировании соответствующих исследовательских методов и вопросов.
Обучение в когнитивной психологии и нейронауке было сосредоточено на том, как отдельные люди и другие виды эволюционировали, чтобы извлекать полезную информацию из окружающего их природного и социального мира. [18] Напротив, образование, и особенно современное формальное образование, фокусируется на описаниях и объяснениях мира, которые учащиеся не могут усвоить самостоятельно. Таким образом, обучение в научном смысле и обучение в образовательном смысле можно рассматривать как взаимодополняющие концепции. Это создает новую проблему для когнитивной нейронауки, чтобы адаптироваться к практическим требованиям реального мира образовательного обучения. И наоборот, нейронаука создает новую проблему для образования, поскольку она предоставляет новые характеристики текущего состояния учащегося, включая состояние мозга, генетическое состояние и гормональное состояние, которые могут быть актуальны для обучения и преподавания. Предоставляя новые меры эффектов обучения и преподавания, включая структуру и активность мозга, можно различать различные типы методов обучения и достижений. Например, исследования нейронауки уже могут различать обучение наизусть от обучения через концептуальное понимание в математике. [19]
Национальная академия наук США опубликовала важный отчет, в котором подчеркивается, что «Нейронаука достигла точки, когда пришло время критически подумать о форме, в которой исследовательская информация предоставляется педагогам, чтобы ее можно было интерпретировать соответствующим образом для практики, определяя, какие результаты исследований готовы к внедрению, а какие нет» [20] .
В своей книге «Обучающийся мозг » исследователи из лондонского «Центра образовательной нейронауки» Блейкмор и Фрит описывают нейрофизиологию развития человеческого мозга, которая дала начало многим теориям относительно образовательной нейронауки. [21] Одним из фундаментальных столпов, поддерживающих связь между образованием и нейронаукой, является способность мозга учиться. Нейронауки развивают и расширяют наше понимание раннего развития мозга и того, как эти изменения мозга могут быть связаны с процессами обучения.
Почти все нейроны в мозге формируются до рождения, в течение первых трех месяцев беременности, и мозг новорожденного ребенка имеет такое же количество нейронов, как и у взрослого. Формируется гораздо больше нейронов, чем необходимо, и выживают только те, которые образуют активные связи с другими нейронами. В первый год после рождения мозг младенца проходит интенсивную фазу развития, во время которой формируется избыточное количество связей между нейронами, и многие из этих избыточных связей должны быть сокращены посредством последующего процесса синаптической обрезки . Этот процесс обрезки является таким же важным этапом развития, как и ранний быстрый рост связей между клетками мозга. Процесс, во время которого формируется большое количество связей между нейронами, называется синаптогенезом . Для зрения и слуха (зрительной и слуховой коры) наблюдается обширный ранний синаптогенез. Плотность связей достигает пика примерно в 150% от взрослого уровня между четырьмя и 12 месяцами, а затем связи интенсивно обрезаются. Синаптическая плотность возвращается к взрослому уровню между двумя и четырьмя годами в зрительной коре. Для других областей, таких как префронтальная кора (считается, что она лежит в основе планирования и рассуждения), плотность увеличивается медленнее и достигает пика после первого года. Снижение плотности до взрослого уровня занимает по крайней мере еще 10–20 лет; следовательно, значительное развитие мозга в лобных областях происходит даже в подростковом возрасте. Метаболизм мозга (поглощение глюкозы, которое является приблизительным показателем синаптического функционирования) также превышает уровень взрослого в ранние годы. Поглощение глюкозы достигает пика примерно на 150% от уровня взрослого где-то около четырех-пяти лет. К возрасту около десяти лет метаболизм мозга снижается до уровня взрослого для большинства областей коры. Развитие мозга состоит из всплесков синаптогенеза, пиков плотности, а затем перестройки и стабилизации синапсов. Это происходит в разное время и с разной скоростью для разных областей мозга, что подразумевает, что могут быть разные чувствительные периоды для развития разных типов знаний. Нейробиологические исследования раннего развития мозга послужили основой для государственной политики в области образования для детей до трех лет во многих странах, включая США и Соединенное Королевство. Эти меры направлены на обогащение среды обитания детей в яслях и дошкольных учреждениях, предоставление им стимулов и опыта, которые, как считается, максимально увеличивают образовательный потенциал молодого мозга.
Хотя все больше исследователей стремятся сделать образовательную нейронауку продуктивной областью исследований, продолжаются споры относительно потенциала практического сотрудничества между областями нейронауки и образования, а также относительно того, могут ли нейробиологические исследования действительно что-то предложить педагогам.
Дэниел Уиллингем [22] утверждает, что «не подлежит сомнению, может ли нейронаука быть информативной для образовательной теории и практики — это уже было». Он обращает внимание на тот факт, что поведенческие исследования сами по себе не были решающими в определении того, является ли дислексия развития расстройством преимущественно визуального или фонологического происхождения. Нейровизуализационные исследования смогли выявить сниженную активацию у детей с дислексией в областях мозга, которые, как известно, поддерживают фонологическую обработку, [23] тем самым поддерживая поведенческие доказательства фонологической теории дислексии.
В то время как Джон Бруэр [13] предполагает, что связь между нейронаукой и образованием по сути невозможна без третьей области исследований, связывающей их, другие исследователи считают, что эта точка зрения слишком пессимистична. Признавая, что необходимо построить больше мостов между базовой нейронаукой и образованием и что так называемые нейромифы (см. ниже) должны быть деконструированы, Уша Госвами [24] предполагает, что когнитивная нейробиология развития уже сделала несколько открытий, полезных для образования, а также привела к открытию «нейронных маркеров», которые можно использовать для оценки развития. Другими словами, устанавливаются вехи нейронной активности или структуры, с которыми можно сравнивать человека, чтобы оценить его развитие.
Например, исследование потенциала, связанного с событиями (ERP), выявило несколько нейронных сигнатур языковой обработки, включая маркеры семантической обработки (например, N400), фонетической обработки (например, несоответствие негативности) и синтаксической обработки (например, P600). Госвами [24] указывает, что эти параметры теперь можно исследовать лонгитюдно у детей, и что определенные закономерности изменений могут указывать на определенные нарушения развития. Кроме того, реакция этих нейронных маркеров на целенаправленные образовательные вмешательства может использоваться в качестве меры эффективности вмешательства. Такие исследователи, как Госвами, утверждают, что когнитивная нейронаука может предложить различные захватывающие возможности для образования. Для специального образования они включают раннюю диагностику особых образовательных потребностей; мониторинг и сравнение эффектов различных видов образовательного воздействия на обучение; и более глубокое понимание индивидуальных различий в обучении и наилучших способов адаптации воздействия к обучающемуся. [24]
Потенциальное применение нейровизуализации, отмеченное Госвами [24] , заключается в дифференциации между задержкой развития и атипичным развитием при расстройствах обучения. Например, развивается ли у данного ребенка с дислексией функции чтения совершенно иначе, чем у типичных читателей, или он/она развивается по той же траектории, но просто дольше? Действительно, уже существуют доказательства, позволяющие предположить, что у детей с определенными языковыми нарушениями и дислексией развитие языковой системы задерживается, а не принципиально отличается по своей природе. [25] [26] Однако при таких расстройствах, как аутизм, развитие мозга может быть качественно иным, показывая отсутствие развития в областях мозга, связанных с «теорией разума». [27]
Госвами [24] также предполагает, что нейровизуализация может быть использована для оценки воздействия конкретных программ обучения, таких как Dore, программа упражнений, основанная на гипотезе дефицита мозжечка, которая направлена на улучшение чтения с помощью серии упражнений на равновесие. Некоторые исследования визуализации мозга начинают показывать, что у детей с дислексией, которые получают целевые образовательные вмешательства, их паттерны активации мозга начинают больше походить на паттерны людей без расстройств чтения, и, кроме того, что другие области мозга действуют как компенсаторные механизмы. [28] [29] Такие результаты могут помочь педагогам понять, что, даже если дети с дислексией демонстрируют улучшение поведения, нейронные и когнитивные механизмы, с помощью которых они обрабатывают письменную информацию, все еще могут отличаться, и это может иметь практические последствия для текущего обучения этих детей. [30]
Исследования нейронауки доказали ее способность выявлять «нейронные маркеры» нарушений обучения, особенно в случае дислексии. Исследования ЭЭГ показали, что у младенцев, подверженных риску дислексии (т. е. имеющих ближайших родственников с дислексией), наблюдаются нетипичные нейронные реакции на изменения звуков речи, даже до того, как они смогут понять семантическое содержание языка. [31] Такие исследования не только позволяют на ранней стадии выявлять потенциальные нарушения обучения, но и дополнительно подтверждают фонологическую гипотезу дислексии способом, недоступным для поведенческих исследований.
Многие исследователи выступают за осторожный оптимизм в отношении союза между образованием и нейронаукой и считают, что для преодоления разрыва между ними необходима разработка новых экспериментальных парадигм, и что эти новые парадигмы должны быть разработаны для того, чтобы охватить взаимосвязи между нейронаукой и образованием на разных уровнях анализа (нейронном, когнитивном, поведенческом). [30]
Человеческий язык — уникальная способность ума [32] , а способность понимать и воспроизводить устную и письменную речь имеет основополагающее значение для академических достижений и достижений. [33] Дети, испытывающие трудности с устной речью, создают значительные проблемы для образовательной политики и практики; [34] Национальные стратегии, Каждый ребенок — говорящий (2008). Трудности, вероятно, сохранятся в течение начальных школьных лет [35] , где, в дополнение к основным недостаткам устной речи, дети испытывают проблемы с грамотностью, [36] счетом [37] , а также поведением и отношениями со сверстниками. [38] Раннее выявление и вмешательство для решения этих трудностей, а также определение способов, с помощью которых учебная среда может поддерживать нетипичное развитие языка, имеют важное значение. [34] Неудовлетворенные потребности в речи и языке приводят к значительным издержкам как для отдельного человека, так и для национальной экономики (ICAN, 2006).
За последнее десятилетие значительно возросло количество исследований в области нейронауки, изучающих обработку языка маленькими детьми на фонетическом, словесном и фразовом уровнях. [39] Имеются четкие указания на то, что нейронные субстраты для всех уровней языка могут быть идентифицированы на ранних этапах развития. В то же время исследования вмешательства продемонстрировали способы, с помощью которых мозг сохраняет свою пластичность для обработки языка. Интенсивная коррекция с помощью программы обработки слухового языка сопровождалась функциональными изменениями в левой височно-теменной коре и нижней лобной извилине. [29] Однако степень, в которой эти результаты обобщаются на устную и письменную речь, является предметом споров. [40]
Связь между удовлетворением образовательных потребностей детей с языковыми трудностями и результатами исследований нейронауки еще не установлена. Одним из конкретных путей прогресса является использование нейронаучных методов для решения вопросов, которые имеют значение для практики в учебных средах. Например, степень, в которой языковые навыки можно отнести к одной общей черте, и последовательность такой черты в ходе развития, являются предметом дискуссий. [41] Однако прямые оценки мозговой активности могут информировать об этих дебатах. [42] Детальное понимание подкомпонентов языковой системы и того, как они меняются с течением времени, может неизбежно иметь последствия для образовательной практики.
Математические навыки важны не только для национальной экономики, но и для жизненных возможностей человека: низкий уровень арифметических навыков увеличивает вероятность ареста, депрессии, физических заболеваний, безработицы. [43] Одной из основных причин низкого уровня арифметических навыков является врожденное состояние, называемое дискалькулией. Как говорится в отчете Foresight по ментальному капиталу и благополучию, «развивающаяся дискалькулия — из-за ее малозаметности, но большого воздействия ее приоритет должен быть повышен. Дискалькулия связана с арифметическими навыками и затрагивает от 4 до 7% детей. Она имеет гораздо более низкий уровень, чем дислексия, но также может иметь существенное воздействие: она может сократить пожизненный заработок на 114 000 фунтов стерлингов и снизить вероятность получения пяти или более GCSE (A*-C) на 7–20 процентных пунктов. Проект снова выявил домашние и школьные вмешательства. Кроме того, технологические вмешательства чрезвычайно многообещающи, предлагая индивидуальное обучение и помощь, хотя они требуют большего развития». (Резюме, Раздел 5.3) Понимание типичного и нетипичного математического развития является важнейшей основой для разработки как основной программы обучения математике, так и для помощи тем, кто не успевает. [44] За последние десять лет была идентифицирована система мозга для простой обработки чисел [45] [46] и проведено несколько исследований детского мозга, которые проливают свет на ее развитие. [9]
Растущая конвергенция доказательств предполагает, что дискалькулия может быть вызвана дефицитом в унаследованной базовой системе для представления количества объектов в наборе и того, как операции с наборами влияют на число [47], а также в нейронных системах, которые поддерживают эти способности. [9] Этот дефицит ядра влияет на способность учащегося перечислять наборы и упорядочивать их по величине, что, в свою очередь, сильно затрудняет понимание арифметики и очень затрудняет предоставление осмысленной структуры для арифметических фактов. Исследования близнецов [48] и семей [49] показывают, что дискалькулия в высокой степени наследуется, а генетические аномалии, такие как синдром Тернера, указывают на важную роль генов в Х-хромосоме. [50]
Это предположение о том, что дискалькулия вызвана дефицитом в основном дефиците в чувстве числа, аналогично теории о том, что дислексия вызвана основным дефицитом в фонологической обработке. Несмотря на эти сходства с точки зрения научного прогресса, осведомленность общественности о дискалькулии намного ниже, чем о дислексии. Главный научный консультант Великобритании Джон Беддингтон отмечает , что «дискалькулия развития в настоящее время является бедным родственником дислексии, с гораздо более низким общественным признанием. Но последствия дискалькулии по крайней мере столь же серьезны, как и последствия дислексии». [51]
Применение нейронауки к пониманию математической обработки уже привело к пониманию, выходящему за рамки ранних когнитивных теорий. Исследования когнитивной нейронауки выявили существование врожденной системы «чувства чисел», присутствующей как у животных и младенцев, так и у взрослых, которая отвечает за базовые знания о числах и их отношениях. Эта система расположена в теменной доле мозга в каждом полушарии. [45] [52] Эта теменная система активна у детей и взрослых во время выполнения базовых числовых задач, [53] [54], но в ходе развития она, по-видимому, становится более специализированной. Кроме того, дети с математическими трудностями в обучении (дискалькулия) демонстрируют более слабую активацию в этой области, чем типично развивающиеся дети во время выполнения базовых числовых задач. [9] Эти результаты показывают, как нейровизуализация может предоставить важную информацию о связях между базовыми когнитивными функциями и обучением более высокого уровня, например, между сравнением двух чисел и обучением арифметике.
В дополнение к этому базовому чувству числа числовая информация может храниться вербально в языковой системе, системе, которую нейробиологические исследования начинают раскрывать как качественно отличную на уровне мозга от системы чувства числа. [55] Эта система также хранит информацию о других хорошо изученных словесных последовательностях, таких как дни недели, месяцы года и даже поэзия, а для числовой обработки она поддерживает счет и изучение таблиц умножения. В то время как многие арифметические задачи настолько переучены, что они хранятся как вербальные факты, другие более сложные задачи требуют некоторой формы визуально-пространственного ментального образа. [56] Демонстрация того, что эти подмножества арифметических навыков поддерживаются различными мозговыми механизмами, дает возможность для более глубокого понимания процессов обучения, необходимых для приобретения арифметического мастерства.
Нейровизуализационные исследования математических расстройств обучения все еще редки, но дискалькулия является областью все большего интереса для исследователей нейронауки. Поскольку различные нейронные механизмы способствуют различным элементам математической успеваемости, возможно, что дети с дискалькулией демонстрируют различные паттерны аномалий на уровне мозга. Например, многие дети с дискалькулией также страдают дислексией, и те, у кого она есть, могут показывать различную активацию вербальных сетей, которые поддерживают математику, в то время как те, у кого есть только дискалькулия, могут показывать нарушения теменной системы чувства чисел. Действительно, несколько исследований, проведенных на детях с дискалькулией, указывают только на нарушение системы чувства чисел на уровне мозга. [9] [57]
Такие доказательства начинают способствовать теоретическим дебатам между исследователями, которые считают, что дискалькулия вызвана дефицитом на уровне мозга чувства числа, и теми, кто считает, что расстройство возникает из-за проблемы использования числовых символов для доступа к информации чувства числа. С продолжением разработки теоретических моделей дискалькулии, которые генерируют явные проверяемые гипотезы, прогресс должен быть быстрым в разработке исследований, которые изучают связь между математическими расстройствами обучения и их нейронными коррелятами. [22]
За последние 10 лет произошел взрыв интереса к роли эмоциональных способностей и характеристик в содействии успеху во всех аспектах жизни. Концепция эмоционального интеллекта (ЭИ) [58] получила широкое признание и представлена в отчете Foresight по ментальному капиталу и благополучию. Некоторые сделали влиятельные заявления о том, что ЭИ важнее обычного когнитивного интеллекта, и что его легче улучшить. [59] Систематические исследования еще не предоставили значительной поддержки этим заявлениям, хотя было обнаружено, что ЭИ связан с академической успеваемостью [4] [60] , и есть некоторые доказательства того, что он может иметь особое значение для групп, подверженных риску академической неудачи и социальной изоляции. Несмотря на слабую доказательную базу, основное внимание уделяется развитию социальной и эмоциональной компетентности, психического здоровья и психологического благополучия детей и молодежи [61] , 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 распознавания эмоций у типично развивающихся детей [62] была исследована, хотя мало работ по нейровизуализации детей с нетипичным развитием, которые обрабатывают эмоции по-другому. [4] Мужчины обычно перепредставлены в этих нетипично развивающихся популяциях, и преимущество женщин обычно сообщается как по показателям ЭИ, так и по большинству областей обработки эмоций. При обработке выражений лица преимущество женщин, по-видимому, лучше всего объясняется интегрированным отчетом, учитывающим как созревание мозга, так и социальное взаимодействие. [63]
Повреждение префронтальной коры головного мозга у детей влияет на социальное поведение, вызывая нечувствительность к социальному принятию, одобрению или отвержению. [64] Эти области мозга обрабатывают социальные эмоции, такие как смущение, сострадание и зависть. Более того, такое повреждение ухудшает когнитивные и социальные решения в реальных контекстах [57] [65], поддерживая точку зрения Выготского о том, что социальные и культурные факторы важны для когнитивного обучения и принятия решений. Эта точка зрения подчеркивает важность объединения нейробиологических и социальных конструктивистских перспектив, в данном случае при изучении влияния эмоций на переносимое обучение. [66]
Однако в настоящее время существует множество пробелов в попытках объединить науку о развитии и нейронауку для получения более полного понимания развития осознанности и эмпатии. [67] Образовательные исследования опираются на точный самоотчет учеников об эмоциях, что может быть невозможным для некоторых учеников, например, тех, кто страдает алекситимией — трудностью в определении и описании чувств, которая встречается у 10% типичных взрослых. Эмоциональную осведомленность можно измерить с помощью методов нейровизуализации [68] , которые показывают, что различные уровни эмоциональной осведомленности связаны с дифференциальной активностью в миндалевидном теле, передней островковой коре и медиальной префронтальной коре. Исследования развития мозга в детстве и подростковом возрасте показывают, что эти области претерпевают масштабные структурные изменения. [69] Следовательно, степень, в которой дети школьного возраста и молодые люди осознают свои эмоции, может варьироваться в течение этого периода времени, что может иметь важное влияние на поведение в классе и на степень, в которой определенные стили обучения и подходы к учебной программе могут быть эффективными.
Работа по нейровизуализации также начинает помогать в понимании расстройств социального поведения у детей. Например, бессердечно-неэмоциональные черты у детей являются особенно сложной проблемой для учителей и представляют собой особенно серьезную форму нарушения поведения. Джонс и др. (2009) [70] показали, что дети с бессердечно-неэмоциональными чертами демонстрируют меньшую активацию мозга в правой миндалине в ответ на испуганные лица, что позволяет предположить, что нейронные корреляты этого типа эмоционального нарушения присутствуют на ранних стадиях развития.
Исследователи из Центра образовательной нейронауки в Лондоне сыграли важную роль в разработке исследовательского органа, который изучает, как социальное познание развивается в мозге. В частности, Сара-Джейн Блейкмор, соавтор книги «The Learning Brain», опубликовала влиятельное исследование развития мозга, связанного с социальным познанием в подростковом возрасте. Ее исследование предполагает, что активность в областях мозга, связанных с эмоциональной обработкой, претерпевает значительные функциональные изменения в подростковом возрасте. [71]
Внимание относится к мозговым механизмам, которые позволяют нам сосредотачиваться на определенных аспектах сенсорной среды при относительном исключении других. Внимание модулирует сенсорную обработку в режиме «сверху вниз». Поддержание избирательного внимания к определенному предмету или человеку в течение длительного периода времени, несомненно, является критически важным базовым навыком для класса. Внимание является ключевым когнитивным навыком, нарушенным при СДВГ, что приводит к трудностям в выполнении заданий или внимании к деталям. [72] Аспекты внимания также могут быть нетипичными у детей, демонстрирующих антисоциальное поведение и расстройства поведения. С точки зрения базовой нейронауки, последние данные свидетельствуют о том, что навыки внимания могут быть одной из функций человеческого мозга, которые лучше всего реагируют на раннее вмешательство и обучение (например, [73] ).
Кроме того, с точки зрения нейроконструктивизма внимание является жизненно важным механизмом, с помощью которого ребенок может активно выбирать определенные аспекты своей среды для дальнейшего обучения. Исполнительные функции включают в себя способности подавлять нежелательную информацию или реакции, заранее планировать последовательность умственных шагов или действий и сохранять важную для задачи и изменяющуюся информацию в течение коротких периодов времени (рабочая память). [74] Как и внимание, способности исполнительных функций обеспечивают критически важную платформу для приобретения знаний и навыков в образовательном контексте. Кроме того, недавние исследования показывают, что дошкольное обучение исполнительным навыкам может предотвратить раннюю школьную неудачу. [75] [76] Дети с СДВГ, антисоциальным поведением, расстройствами поведения и аутизмом могут демонстрировать нетипичные модели исполнительной функции. Базовые исследования нейронауки выявили основные структуры мозга и контуры, участвующие в исполнительных функциях, включая префронтальную кору, у взрослых. Однако еще предстоит провести много исследований, чтобы понять развитие этой схемы, а также генетические и нейронные основы индивидуальных различий в исполнительной функции. [77] Проект «Форсайт ментального капитала и благополучия» специально определяет и подчеркивает важность внимания и навыков исполнительных функций в будущих проблемах, связанных с трудностями в обучении (разделы 2.2.4 и 2.4 в «Трудности обучения: будущие проблемы»).
Несмотря на оптимизм многих, кто верит, что нейронаука может внести значимый вклад в образование и что существует потенциал для создания исследовательской области образовательной нейронауки, некоторые исследователи полагают, что различия между двумя дисциплинами слишком велики, чтобы их когда-либо можно было напрямую связать практически значимым образом. В 1997 году Джон Бруэр опубликовал серьезную критику того, что он назвал «аргументом нейронауки и образования». [13]
«Аргумент нейронауки и образования», как его определяет Брюэр, вытекает из трех основных открытий в области нейробиологии развития.
Знания о раннем развитии мозга, предоставляемые нейробиологией, использовались для поддержки различных аргументов в отношении образования. Например, идея о том, что любой предмет можно преподавать маленьким детям в некоторой интеллектуально честной форме из-за большой адаптивности и потенциала обучения молодого мозга. [78] В качестве альтернативы, идея о том, что существуют критические периоды для обучения определенным навыкам или наборам знаний, апеллирует к тому факту, что в исследованиях на животных, если развивающийся мозг лишен определенных сенсорных входов, области мозга, ответственные за обработку этих входов, не могут полностью развиться позже в развитии, и, таким образом, «если вы пропустили окно, вы играете с гандикапом». [79]
Одним из главных пунктов разногласий Бруэра с отчетами в пользу нейронауки и образования является отсутствие фактических доказательств нейронауки. Такие отчеты, как Years of Promise: A Comprehensive Learning Strategy for America's Children (Carnegie Corporation of New York, 1996), ссылаются на множество исследований когнитивной и поведенческой психологии, но не более чем на горстку исследований, основанных на мозге, и тем не менее делают драматические выводы относительно роли мозга в обучении.
Брюэр утверждает, что поведенческая наука может стать основой для информирования образовательной политики, но связь с нейронаукой — это «слишком далекий мост», а ограничения применения нейронауки в образовании вытекают из ограничений самого знания нейронауки. Брюэр подкрепляет свою критику, утверждая об ограничениях современных знаний относительно трех ключевых принципов аргумента нейронауки и образования. См. Neuromyths.
Другая проблема — несоответствие между пространственным разрешением методов визуализации и пространственным разрешением синаптических изменений, которые, как предполагается, лежат в основе процессов обучения. Подобная проблема справедлива и в отношении временного разрешения. Это затрудняет связь подкомпонентов когнитивных навыков с функцией мозга. Однако, по мнению Брюэра, основной недостаток аргумента в пользу образовательной нейронауки заключается в том, что он пытается связать то, что происходит на синаптическом уровне, с обучением и инструкцией более высокого порядка. Терминология «Разум, мозг и образование» намекает на идею о том, что если мы не можем напрямую соединить образование и нейронауку, то мы можем использовать две существующие связи для информирования образования. Это связь между когнитивной психологией и образованием, а также между когнитивной психологией и нейронаукой.
Брюэр утверждает, что нейронаука 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 образования. Другие исследователи предложили альтернативные мосты к когнитивной психологии, предложенной Брюэром. [13] Мейсон [14] предполагает, что разрыв между образованием и нейронаукой может быть наилучшим образом преодолен педагогической психологией, которую она описывает как занимающуюся «разработкой описательных, интерпретативных и предписывающих моделей обучения студентов и других образовательных явлений».
Несмотря на утверждение Уиллингема [22] о том, что потенциал нейронауки в плане внесения вклада в образовательную практику и теорию уже не вызывает сомнений, он выделяет три проблемы, которые необходимо преодолеть для эффективного объединения двух дисциплин.
Проблема целей : Уиллингем предполагает, что образование — это так называемая «искусственная наука», которая стремится создать «артефакт», в данном случае набор педагогических стратегий и материалов. Нейронаука, с другой стороны, — это так называемая «естественная наука», занимающаяся открытием естественных принципов, описывающих нейронную структуру и функцию. Это различие означает, что некоторые цели, поставленные образованием, просто невозможно достичь с помощью исследований нейронауки, например, формирование характера или эстетического чувства у детей.
Вертикальная проблема : Уровни анализа: Уиллингем предполагает, что наивысший уровень анализа, используемый нейробиологами, — это отображение структуры и активности мозга на когнитивную функцию или даже взаимодействие когнитивных функций (т. е. влияние эмоций на обучение). В нейробиологических исследованиях эти функции изучаются изолированно ради простоты, а нервная система в целом, функционирующая в своей целостности со всем своим огромным составом функциональных взаимодействий, не рассматривается. Для педагогов, с другой стороны, самым низким уровнем анализа будет разум одного ребенка, с уровнями, увеличивающимися для включения класса, района, страны и т. д.
Таким образом, импортирование исследований об одном когнитивном факторе в изоляции в область, в которой контекст имеет принципиально важное значение, создает неотъемлемую трудность. Например, хотя может быть показано, что механическое заучивание улучшает обучение в исследовательской лаборатории, учитель не может реализовать эту стратегию, не учитывая влияние на мотивацию ребенка. В свою очередь, нейробиологам трудно охарактеризовать такие взаимодействия в исследовательской обстановке.
Горизонтальная проблема : перевод результатов исследований: в то время как теория и данные образования являются почти исключительно поведенческими, результаты исследований нейронауки могут принимать множество форм (например, электрические, химические, пространственные, временные и т. д.). Наиболее распространенной формой данных, взятых из нейронауки для образования, является пространственное отображение активации мозга на когнитивную функцию. Уиллингем (2009) подчеркивает сложность применения такой пространственной информации к 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 богатый массив поведенческих данных и теорий, [80] и указывает, что такие методы уже оказались успешными в выявлении подтипов дислексии (например, [81] [82] ).
Уиллингем предполагает, что для успешного союза нейронауки и образования важно, чтобы обе области имели реалистичные ожидания друг от друга. Например, преподаватели не должны ожидать, что нейронаука предоставит предписывающие ответы для образовательной практики, ответы для образовательных целей, которые несовместимы с нейробиологическими методами (например, эстетическое обучение), или уровни анализа за пределами индивидуального уровня. Наконец, Уиллингем предполагает, что нейронаука будет полезна для преподавателей только тогда, когда она будет нацелена на конкретную проблему на тонкозернистом 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 [30], указали, что методология нейровизуализации в ее нынешнем виде может не подходить для исследования когнитивных функций более высокого уровня, поскольку она в первую очередь опирается на «метод вычитания». С помощью этого метода активность мозга во время простой контрольной задачи вычитается из активности когнитивной задачи «более высокого порядка», таким образом оставляя активацию, которая связана конкретно с интересующей функцией. Кацир и Пареблагоев предполагают, что, хотя этот метод может быть очень хорош для исследования обработки низкого уровня, такой как восприятие, зрение и осязание, очень сложно разработать эффективную контрольную задачу для обработки более высокого порядка, такой как понимание при чтении и вывод. Таким образом, некоторые исследователи [83] [84] утверждают, что технологии функциональной визуализации могут не подходить наилучшим образом для измерения обработки более высокого порядка. Кацир и Пареблагоев предполагают, что это может быть не недостатком самой технологии, а скорее недостатком дизайна экспериментов и способности интерпретировать результаты. Авторы выступают за использование экспериментальных измерений в сканере, поведенческие данные которого уже хорошо изучены и для которого существует прочная теоретическая основа.
Другой недавний обзор дебатов по вопросам образовательной нейронауки, проведенный Вармой, МакКэндлиссом и Шварцем [85], фокусируется на восьми основных проблемах, разделенных на научные и практические проблемы, с которыми сталкивается данная область, и пытается превратить эти проблемы в возможности.
Методы : Методы нейронауки создают искусственную среду и, таким образом, не могут предоставить полезную информацию о контекстах в классе. Кроме того, существует опасение, что если нейронаука начнет слишком сильно влиять на образовательную практику, может произойти деакцент на контекстных переменных, и решения образовательных проблем могут стать в первую очередь биологическими, а не учебными. Однако Варма и др. утверждают, что новые экспериментальные парадигмы создают возможность исследовать контекст, такой как активация мозга после различных процедур обучения [86] , и что нейровизуализация также может позволить исследовать стратегические/механистические изменения в развитии, которые не могут быть выявлены только с помощью времени реакции и поведенческих мер. Кроме того, Варма и др. ссылаются на недавние исследования, которые показывают, что эффекты культурных переменных можно исследовать с помощью визуализации мозга (например, [87] ), и результаты используются для вывода выводов для практики в классе.
Данные : Знание области мозга, которая поддерживает элементарную когнитивную функцию, ничего не говорит нам о том, как разрабатывать инструкции для этой функции. Однако Варма и др. предполагают, что нейронаука предоставляет возможность для нового анализа познания, разбивая поведение на элементы, невидимые на поведенческом уровне. Например, вопрос о том, показывают ли различные арифметические операции разные профили скорости и точности, является результатом разных уровней эффективности в одной когнитивной системе по сравнению с использованием разных когнитивных систем.
Редукционистские теории : применение терминологии и теории нейронауки к образовательной практике является редукционизмом и не имеет практической пользы для педагогов. Ничего не достигается путем переописания поведенческого дефицита в терминах нейронауки. Варма и др. отмечают, что редукционизм — это способ объединения наук, и что кооптация терминологии нейронауки не требует устранения терминологии образования, она просто предоставляет возможность для междисциплинарного общения и понимания.
Философия : Образование и нейронаука принципиально несовместимы, поскольку попытка описать поведенческие явления в классе путем описания физических механизмов индивидуального мозга логически неверна. Однако нейронаука может помочь разрешить внутренние конфликты в образовании, возникающие из-за различных теоретических конструкций и терминологии, используемых в подобластях образования, путем предоставления меры единообразия в отношении отчетности о результатах.
Затраты : Методы нейронауки очень дороги, а ожидаемые результаты не оправдывают затраты. Однако Варма и др. отмечают, что образовательно-релевантная нейронаука может привлечь дополнительное финансирование к образовательным исследованиям, а не узурпировать ресурсы. Основное утверждение образовательной нейронауки заключается в том, что эти две области взаимозависимы и что часть финансирования, совместно выделяемого двум областям, должна быть направлена на общие вопросы.
Сроки : Нейробиология, хотя и быстро развивается, все еще находится в относительной зачаточности в отношении неинвазивного изучения здорового мозга, и поэтому исследователям в области образования следует подождать, пока не будет собрано больше данных и преобразовано в краткие теории. В противоположность этому, Варма и др. утверждают, что некоторый успех уже очевиден. Например, исследования, изучающие успешность программ по исправлению дислексии [88], смогли выявить влияние этих программ на мозговые сети, поддерживающие чтение. Это, в свою очередь, приводит к возникновению новых исследовательских вопросов.
Контроль : Если образование позволит нейронауке войти, теории будут все больше формироваться в терминах нейронных механизмов, а дебаты будут все больше опираться на данные нейровизуализации. Нейронаука поглотит ресурсы, а образовательные исследования потеряют свою независимость. Варма и др. утверждают, что предположение об асимметричных отношениях между двумя областями не является необходимым. Образование имеет потенциал влиять на нейронауку, направляя будущие исследования в сложные формы познания, а исследователи в области образования могут помочь образовательной нейронауке избежать наивных экспериментов и повторения предыдущих ошибок.
Нейромифы : До сих пор большинство результатов нейронауки, примененных к образованию, оказались нейромифами, безответственными экстраполяциями фундаментальных исследований на вопросы образования. Более того, такие нейромифы вышли за рамки академической среды и продаются напрямую учителям, администраторам и общественности. Варма и др. отвечают, что существование нейромифов показывает популярное увлечение функцией мозга. Соответствующий перевод результатов образовательной нейронауки и хорошо налаженные совместные исследования могут снизить вероятность нейромифов.
Такие исследователи, как Кацир и Пареблагоев [30] и Качиоппо и Бернтсон (1992) [89], утверждают, что, помимо информирования нейронауки об образовании, подход к образовательным исследованиям может способствовать разработке новых экспериментальных парадигм в исследованиях нейронауки. Кацир и Пареблагоев (2006) предлагают пример исследования дислексии в качестве модели того, как может быть достигнуто это двунаправленное сотрудничество. В этом случае теории процессов чтения направляли как дизайн, так и интерпретацию исследований нейронауки, но существующие теории были разработаны в основном из поведенческой работы. Авторы предполагают, что создание теорий, которые описывают требуемые навыки и субнавыки для задач, имеющих отношение к образованию, является существенным требованием для того, чтобы исследования в области образовательной нейронауки были продуктивными. Кроме того, такие теории должны предлагать эмпирически проверяемые связи между образовательно значимым поведением и функцией мозга.
Курт Фишер, директор аспирантской программы Гарвардского университета «Разум, мозг и образование», утверждает: «Одна из причин, по которой существует так много хлама, заключается в том, что так мало людей, которые достаточно хорошо разбираются в образовании и нейронауке, чтобы сложить все воедино». [90] Преподаватели полагались на чужой опыт в интерпретациях нейронауки, поэтому не могли различить, являются ли сделанные заявления обоснованными или необоснованными представлениями исследований. Без прямого доступа к основным исследованиям преподаватели могут подвергаться риску неправильного использования результатов исследований нейронауки. [91] Потребность в так называемых «посредниках» при переводе исследований на практику привела к ситуации, когда применение результатов исследований когнитивной нейронауки опережает само исследование.
Чтобы исключить необходимость в посредниках, некоторые исследователи предложили создать группу нейропедагогов , специально обученный класс профессионалов, чья роль будет заключаться в руководстве внедрением когнитивной нейронауки в образовательную практику разумным и этичным образом . Нейропедагоги будут играть ключевую роль в оценке качества доказательств, которые, как предполагается, имеют отношение к образованию, оценке того, кто лучше всего подходит для использования недавно разработанных знаний, и с какими мерами предосторожности, и как справляться с неожиданными последствиями внедренных результатов исследований. [92]
Бирнс и Фокс (1998) [93] предположили, что психологи развития, педагоги-психологи и учителя обычно попадают в одну из четырех ориентаций в отношении нейробиологических исследований: «(1) те, кто с готовностью принимает (а иногда и переоценивает) результаты нейробиологических исследований; (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 нейробиологические открытия как проактивную часть общей картины открытий, которые появились в разных уголках когнитивных и нейронных наук». Гринвуд (2009) [85] предполагает, что по мере того, как объем знаний, доступных педагогам, увеличивается, а способность быть экспертом во всех областях уменьшается, наиболее продуктивной будет четвертая позиция, изложенная [87] , а именно осторожное принятие нейробиологических открытий и проактивное сотрудничество.
Беннетт и Ролхайзер-Беннетт (2001) [94] отмечают, что «учителя должны знать и действовать на основе науки в искусстве преподавания». Они предлагают, чтобы педагоги узнали о других методах и включили их в свою практику. Кроме того, Беннетт и Ролхайзер-Беннетт предполагают, что определенные области знаний будут играть важную роль в информировании педагогов при принятии важных решений относительно «проектирования среды обучения». Обсуждаемые области знаний включают множественный интеллект, эмоциональный интеллект , стили обучения, человеческий мозг, детей из группы риска и пол. Как объясняют авторы, эти и другие области являются всего лишь «линзами, предназначенными для расширения понимания учителями того, как учатся ученики, и на основе этого понимания принимать решения о том, как и когда выбирать, интегрировать и применять элементы в ... списке». [88]
Мейсон [14] поддерживает призывы к двустороннему конструктивному сотрудничеству между нейронаукой и образованием, в рамках которого вместо того, чтобы просто применять исследования нейронауки к образованию, результаты исследований нейронауки будут использоваться для ограничения образовательного теоретизирования. В свою очередь, образование будет влиять на типы исследовательских вопросов и экспериментальных парадигм, используемых в исследованиях нейронауки. Мейсон также приводит пример того, что в то время как педагогическая практика в классе может порождать образовательные вопросы относительно эмоциональных основ выполнения школьных заданий, нейронаука имеет потенциал для выявления мозговой основы мыслительных процессов более высокого порядка и, таким образом, может помочь понять роль, которую эмоции играют в обучении, и открыть новые области изучения эмоционального мышления в классе.
Термин «нейромифы» был впервые введен в докладе ОЭСР о понимании мозга. [95] Термин относится к переводу научных открытий в дезинформацию относительно образования. В докладе ОЭСР особое внимание уделяется трем нейромифам, хотя исследователи, такие как Уша Госвами, выявили и несколько других.
Идея о том, что два полушария мозга могут обучаться по-разному, фактически не имеет под собой никаких оснований в исследованиях нейронауки. [4] Эта идея возникла из знания того, что некоторые когнитивные навыки кажутся по-разному локализованными в определенном полушарии (например, языковые функции обычно поддерживаются областями мозга левого полушария у здоровых правшей). Однако огромное количество волоконных соединений связывают два полушария мозга у неврологически здоровых людей. Каждый когнитивный навык, который был исследован с помощью нейровизуализации на сегодняшний день, использует сеть областей мозга, распределенных по обоим полушариям мозга, включая язык и чтение, и, таким образом, не существует никаких доказательств для какого-либо типа обучения, специфичного для одной стороны мозга.
Критический период — это временной интервал в течение ранней жизни животного, в течение которого развитие некоторого свойства или навыка происходит быстро и наиболее подвержено изменениям. В течение критического периода навык или характеристика приобретаются наиболее легко. В это время пластичность больше всего зависит от опыта или влияния окружающей среды. Двумя примерами критического периода являются развитие бинокулярного зрения и языковых навыков у детей. Нейромиф о критических периодах — это чрезмерное расширение некоторых результатов исследований нейронауки (см. выше), в первую очередь из исследований зрительной системы, а не познания и обучения. Хотя сенсорная депривация в определенные периоды времени может явно препятствовать развитию зрительных навыков, эти периоды являются скорее чувствительными, чем критическими, и возможность для обучения не обязательно теряется навсегда, как подразумевает термин «критический». Хотя дети могут извлекать пользу из определенных типов входных данных окружающей среды, например, обучаясь второму языку в течение сенситивного периода для усвоения языка, это не означает, что взрослые не могут приобретать навыки иностранного языка в более позднем возрасте.
Идея критических периодов в первую очередь исходит из работы Хьюбела и Визеля. [96] Критические периоды обычно совпадают с периодами избыточного образования синапсов и заканчиваются примерно в то же время, когда стабилизируются синаптические уровни. Во время этих периодов синаптического образования некоторые области мозга особенно чувствительны к присутствию или отсутствию определенных общих типов стимулов. Существуют различные критические периоды в пределах определенных систем, например, зрительная система имеет различные критические периоды для доминирования глаза, остроты зрения и бинокулярной функции [97] , а также различные критические периоды между системами, например, критический период для зрительной системы, по-видимому, заканчивается около 12 лет, в то время как критический 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. Первая — быстрое изменение, за которым следует непрерывное развитие с потенциалом потери или ухудшения, и, наконец, фаза непрерывного развития, в течение которой система может восстановиться после депривации.
Хотя есть доказательства сенситивных периодов, мы не знаем, существуют ли они для систем знаний, передаваемых культурой, таких как образовательные области, такие как чтение и арифметика. Кроме того, мы не знаем, какую роль играет синаптогенез в приобретении этих навыков.
Аргумент об обогащенной среде основан на доказательствах того, что крысы, выращенные в сложных условиях, лучше справляются с задачами лабиринта и имеют на 20–25% больше синаптических связей, чем те, которые выращены в суровых условиях. [98] 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, формирование этих дополнительных связей в ответ на новые стимулы окружающей среды происходит на протяжении всей жизни, а не только в критический или чувствительный период. Например, у опытных пианистов наблюдаются увеличенные представления в слуховой коре, относящиеся конкретно к тонам фортепиано, [99] в то время как у скрипачей увеличены нейронные представления для их левых пальцев. [100] Даже у лондонских таксистов, которые изучают карту улиц Лондона в мельчайших подробностях, развиваются увеличенные образования в части мозга, отвечающей за пространственное представление и навигацию. [101] Эти результаты показывают, что мозг может формировать обширные новые связи в результате целенаправленного образовательного ввода, даже если этот ввод получен исключительно во взрослом возрасте. Работа Гриноу предполагает второй тип пластичности мозга. В то время как синаптогенез и критические периоды относятся к пластичности, ожидающей опыта, синаптический рост в сложных средах относится к пластичности, «зависящей от опыта». Этот тип пластичности касается обучения, специфичного для среды, а не особенностей среды, которые являются повсеместными и общими для всех представителей вида, таких как словарный запас.
Пластичность, зависящая от опыта, важна, поскольку она потенциально связывает конкретное обучение и пластичность мозга, но она актуальна на протяжении всей жизни, а не только в критические периоды. «Пластичность, зависящая от опыта», [98] предполагает, что характеристики окружающей среды, необходимые для тонкой настройки сенсорных систем , повсеместны и имеют очень общую природу. Эти виды стимулов в изобилии присутствуют в любой типичной детской среде. Таким образом, пластичность, зависящая от опыта, не зависит от конкретного опыта в определенной среде и, следовательно, не может дать большого руководства при выборе игрушек, дошкольных учреждений или политики раннего ухода за детьми. Связь между опытом и пластичностью мозга интригует. Несомненно, обучение влияет на мозг, но эта связь не дает руководства о том, как нам следует разрабатывать обучение.
Брюэр также предупреждает об опасностях обогащения среды на основе социально-экономических систем ценностей и предупреждает о тенденции оценивать типичные для среднего класса занятия как более обогащающие, чем те, которые связаны с образом жизни рабочего класса, хотя для этого нет никаких нейробиологических обоснований.
Кроме того, некоторые критики подхода образовательной нейронауки подчеркивают ограничения в применении понимания раннего физиологического развития мозга, в частности синаптогенеза, к образовательной теории.
Исследования синаптогенеза в основном проводились на животных (например, обезьянах и кошках). Меры синаптической плотности являются совокупными мерами, и известно, что разные типы нейронов в одной и той же области мозга различаются по скорости роста синапсов [70]. Во-вторых, предполагаемый «критический период» от рождения до трех лет получен из исследований на макаках-резусах, которые достигают половой зрелости в возрасте трех лет, и предполагает, что период синаптогенеза у людей в точности отражает период синаптогенеза у обезьян. Возможно, было бы более разумно предположить, что этот период роста нейронов на самом деле длится до полового созревания, что означало бы до раннего подросткового возраста у людей.
Периоды интенсивного синаптогенеза обычно коррелируют с возникновением определенных навыков и когнитивных функций, таких как зрительная фиксация, хватание, использование символов и рабочая память. Однако эти навыки продолжают развиваться и после того, как период, когда синаптогенез, как считается, заканчивается. Многие из этих навыков продолжают совершенствоваться даже после того, как плотность синапсов достигает уровня взрослого человека, и, таким образом, самое большее, что мы можем сказать, это то, что синаптогенез может быть необходим для возникновения этих навыков, но он не может полностью объяснить их постоянное совершенствование. [102] Какая-то другая форма изменения мозга должна способствовать постоянному обучению.
Кроме того, типы когнитивных изменений, которые обычно коррелируют с синаптогенезом, вращаются вокруг зрительной, тактильной, двигательной и рабочей памяти. Это не обучаемые навыки, а скорее навыки, которые обычно приобретаются независимо от обучения в школе, хотя они могут поддерживать будущее обучение. Однако неясно, как эти навыки связаны с более поздним обучением в школе. Мы знаем, что синаптогенез происходит, и что схема синаптогенеза важна для нормальной работы мозга. Однако не хватает способности нейронауки сообщать педагогам, какой опыт раннего детства может улучшить когнитивные способности детей или результаты обучения.
Идея о том, что у человека может быть «мужской» или «женский» мозг, является неверной интерпретацией терминов, используемых для описания когнитивных стилей [103] при попытке концептуализировать природу когнитивных моделей у людей с расстройством аутистического спектра. Барон-Коэн предположил, что в то время как мужчины были лучшими «систематорами» (хорошо понимали механические системы), женщины были лучшими «эмпатизаторами» (хорошо общались и понимали других), поэтому он предположил, что аутизм можно рассматривать как крайнюю форму «мужского мозга». Не было никаких предположений о том, что у мужчин и женщин были радикально разные мозги или что у женщин с аутизмом был мужской мозг.
Распространенный миф в сфере образования заключается в том, что у людей разные стили обучения , такие как «визуальный» или «кинестетический». Многие люди будут заявлять о своих предпочтениях относительно способа, которым они хотят учиться, но нет никаких доказательств того, что соответствие методики обучения предпочтительному стилю улучшит обучение, несмотря на то, что эта гипотеза была проверена многократно. [104] [105] Могут быть даже вред, связанный с использованием стилей обучения, когда учащиеся становятся «загнанными в угол», считая, что им не подходят типы обучения, которые не соответствуют их «стилю обучения» [106] (например, так называемые визуальные учащиеся могут не захотеть изучать музыку). Несмотря на отсутствие доказательств, исследование 2012 года показало, что вера в использование стилей обучения широко распространена среди учителей, [107] а исследование 2015 года показало, что большинство исследовательских работ в области исследований высшего образования ошибочно одобряют использование стилей обучения. [106]
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь ){{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
{{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )