Come i metodi di insegnamento innovativi possono ricablare il cervello e migliorare l'apprendimento

Il educazione Il sistema di insegnamento in tutto il mondo ha fatto diversi passi avanti in cui gli studenti e le scuole stanno cercando di allontanarsi dal precedente sistema di memorizzazione dei fatti e di sgocciolamento durante gli esami. Questo ha portato a diversi nuovi metodi interattivi di insegnamento, compresi i "metodi di apprendimento basati sul cervello", l'uso di video, quiz interattivi, problem solving e tecniche di apprendimento basate sulle attività. Migliaia di studi si sono concentrati sui percorsi neurali dell'apprendimento e della memoria, ma in questo articolo cercheremo di capire come questi metodi di insegnamento innovativi possano migliorare l'apprendimento.

Anita stava disfacendo lo zaino di scuola. Oggi le è stata insegnata la classificazione delle piante e degli animali. Il suo compito a casa è osservare gli animali intorno a lei e classificarli come vertebrati e invertebrati. Deve anche andare al giardino botanico della scuola e raccogliere piante in base al loro habitat (terra, acqua o acqua scarsa). Deve poi elencare quali caratteristiche sono visibilmente diverse nel loro aspetto. 

La neurogenesi o la nascita di nuovi neuroni contribuisce solo ~ 0.004% della popolazione totale dei neuroni. Così, la maggior parte dei "cambiamenti del cervello" durante l'apprendimento sono stati attribuiti ai cambiamenti nel numero e nella forza di queste connessioni o sinapsi tra i neuroni. I neuroni hanno lunghe e sottili proiezioni chiamate assoni e dendriti attraverso i quali parlano con altri neuroni. Gli assoni rilasciano sostanze chimiche o neurotrasmettitori che poi si legano ai recettori sulla superficie del dendrite ricevente. Non appena il neurotrasmettitore si lega ai recettori sul dendrite ricevente di un altro neurone, crea direttamente o indirettamente un segnale elettrico che provoca il "fuoco". Queste connessioni tra i neuroni sono 'plastica', Cioè, più una connessione è attivata, più forte diventa. Per esempio, il neurone che riceve il segnale può diventare più ricettivo al segnale (più neurotrasmettitori possono essere aggiunti al dendrite ricevente dal neurone che invia il segnale). Questo viene anche chiamato plasticità sinaptica. Se due neuroni sono attivati insieme per lunghi periodi di tempo, si forma la base di memoria a lungo termine. Questo ha portato a coniare il famoso adagio di Carla Shatz, I neuroni che sparano insieme, legano insieme". Gli studi hanno dimostrato che il blocco della plasticità sinaptica può ostacolare l'apprendimento comportamentale, indicando il suo ruolo cruciale.

Ora tornando al nostro punto iniziale di discussione, come diverse strategie di insegnamento migliorano questo processo di apprendimento e memoria? Prenderemo tre esempi di metodi di insegnamento innovativi: compiti a casa attivamente impegnati, mappe concettuali e apprendimento basato su problemi per capire i loro possibili effetti sul cervello.

Compiti a casa frequenti e attivi

Di solito si pensa che la fase di apprendimento sia quella in cui si studia, mentre i test e i compiti a casa sono semplicemente un rigurgito passivo dei fatti già appresi. Tuttavia, diversi studi hanno dimostrato che il processo di recupero delle informazioni (come avviene durante i test o i compiti) è fondamentale per l'apprendimento. Gli studenti che hanno recuperato le informazioni più volte hanno ottenuto risultati significativamente migliori degli studenti che hanno recuperato le informazioni solo una volta nel test finale condotto una settimana dopo. Lo studio ripetuto senza recupero non ha avuto alcun miglioramento significativo sulle prestazioni degli studenti. Anche gli intervalli di tempo tra i recuperi hanno un'influenza significativa. Se l'intervallo di tempo è troppo piccolo (~ 1 min), allora non ci sono benefici significativi, mentre intervalli di tempo più lunghi (~ 6 min) hanno avuto un effetto maggiore sulla ritenzione.

Questo solleva un'altra domanda: i test ripetuti migliorano semplicemente la memoria, quando gli studenti forniscono semplicemente una risposta fissa a una particolare domanda, e quindi migliorano effettivamente l'apprendimento o il "trasferimento della conoscenza". Questo è stato anche testato, dove dopo lo studio ripetuto o i test ripetuti i bambini sono stati sottoposti a un test finale che poneva domande a cui si poteva rispondere solo applicando i concetti dei passaggi di studio. Anche in questo caso, gli studenti con test ripetuti sono andati meglio, indicando una migliore ritenzione e apprendimento.

Che effetto possono avere i compiti frequenti e attivi sul nostro cervello? Uno dei fattori chiave per l'apprendimento e la memoria sono l'attenzione e la motivazione. Situazioni di ricompensa e la novità sono associati al rilascio di neurotrasmettitori, dopamina e acetilcolina. Una possibilità è che il frequente recupero di informazioni e i compiti attivi comportino una maggiore attenzione che porta al rilascio di dopamina e Ach, che può migliorare la plasticità sinaptica, formando la base di un migliore apprendimento.

Mappe concettuali

Anita ha studiato il sistema immunitario e il sistema digestivo degli esseri umani oggi. Il suo prossimo compito a casa consisteva nel tracciare connessioni tra i componenti del sistema digestivo che potrebbero influenzare il sistema immunitario e viceversa.

One of the critical problems which many children face is that they view each subject and concept in isolation. This is a math problem, this is a fisica problem…They have no idea how trigonometry they study in classrooms can deal with real-life situations.

Le mappe concettuali implicano lo studio e la codifica delle relazioni tra i diversi concetti che gli studenti studiano a scuola. Gli studi condotti su bambini che vanno dalla quarta elementare al livello secondario hanno mostrato una maggiore ritenzione delle conoscenze nei test eseguiti dopo l'uso delle mappe concettuali.

Come possono le mappe concettuali migliorare la conservazione della conoscenza? Per questo, dovremmo tornare a come recuperiamo i ricordi. I ricordi e le informazioni sono immagazzinati come reti sinaptiche. Quando alcuni nodi di una rete vengono attivati, l'intera rete viene attivata e l'informazione viene recuperata. Così, una rete che ha molti nodi che abbracciano diversi concetti e ricordi ha una maggiore possibilità di essere recuperata più velocemente e più facilmente. Questo principio potrebbe spiegare perché uno studente che ha passato del tempo a collegare diversi concetti potrebbe recuperarli significativamente meglio in un test.

Apprendimento basato sui problemi

Oggi a scuola, a Sneha è stata insegnata la fotosintesi - il processo con cui la clorofilla, il pigmento verde delle foglie, assorbe l'energia dalla luce. Le è stato fatto leggere il processo dal libro e scrivere più volte le equazioni della fotosintesi.

Anche Anita, che frequentava un'altra scuola, imparò il processo della fotosintesi. Come compito il suo insegnante le chiese di andare al giardino botanico, osservare e registrare le piante con foglie di colore diverso dal verde. Poi ha dovuto scrivere una relazione su come le piante con altri colori sono sopravvissute. Era possibile per quelle piante produrre il proprio cibo se non avevano il pigmento verde clorofilla? 

C'è una chiara differenza nel modo in cui a Sneha e Anita è stata insegnata la fotosintesi. Diversi studi hanno dimostrato che l'apprendimento basato su problemi porta a una migliore ritenzione e comprensione concettuale del testo. Una delle possibilità è che l'apprendimento basato su problemi potrebbe migliorare l'attenzione e la motivazione, fattori che hanno dimostrato di aumentare la secrezione di dopamina, nei bambini. La secrezione di questi neurotrasmettitori potrebbe creare nuove connessioni sinaptiche e quindi migliorare la ritenzione e l'apprendimento del bambino.

Così, i metodi d'insegnamento innovativi possono migliorare la composizione neurobiologica dei bambini portando a una migliore comprensione dei concetti e ritenzione rispetto alla semplice lettura e scrittura dei passaggi dai libri - modalità passive di insegnamento.

However, a pitfall is several educational systems are employing ‘brain-based’ teaching methods which have no scientific basis and thus, are ineffective teaching tools apart from promoting pseudoscience. In the end, let us look at few of the myths associated with neuroscienze and education.

Neuroscienze e istruzione - miti e verità

Uno dei più popolari 'mito del cervelloè il 'teoria del cervello sinistro e destro".che suggerisce che in ogni individuo sia dominante il lato destro o sinistro del cervello. Alcuni pedagoghi incoraggiano persino a determinare se uno studente è destro o sinistro del cervello e a tentare diverse strategie di insegnamento in base ai risultati. Anche se alcune funzioni del corpo possono essere attribuite al lato destro o sinistro del cervello, non ci sono state finora prove che suggeriscano che lati diversi possano dominare in individui diversi. Il mito continua ulteriormente suggerendo che le persone con il cervello sinistro sono più logiche e analitiche, mentre le persone con il cervello destro sono intuitive e oggettive. Così, un bambino che viene etichettato come mancino o destro può sentire di essere innatamente incapace di abilità creative o logiche. La separazione di logica e creatività è anche poco scientifica, poiché i problemi logici spesso comportano soluzioni creative.

Gli studi hanno dimostrato che quasi 50% degli educatori di diversi paesi, tra cui Regno Unito, Paesi Bassi, Grecia, Cina e Turchia credono nel neuromito che usiamo principalmente solo 10% del nostro cervello. I neuromiti nell'educazione di solito si diffondono quando educatori e neuroscienziati non comunicano. Molte delle spiegazioni o degli argomenti contro questi miti sono presenti in riviste di difficile accesso o in un linguaggio difficile da capire per i non specialisti. Quindi, c'è la necessità di aprire vie di comunicazione tra insegnanti e scienziati per chiarire queste idee sbagliate.

Cosa riserva il futuro?

Anche se diversi studi hanno testato come il cervello immagazzina e recupera i ricordi durante l'apprendimento, ci sono ancora molte cose che non sappiamo. Qual è l'esatta natura del legame tra l'apprendimento e le firme molecolari e cellulari nel cervello? Come organizziamo la conoscenza o le informazioni nel nostro cervello, e le basi della metacognizione - il processo di comprensione del nostro processo di pensiero?

Piuttosto che impiegare strategie che promuovono la pseudoscienza e i neuromiti, una comprensione delle teorie e dei miti attuali e una migliore comunicazione tra scienziati ed educatori possono aiutare a sviluppare strategie di insegnamento più efficaci e convertire gli appunti di laboratorio in insegnamento in classe.
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