Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science Advances , традиционные тесты и оценки, которые преподаватели давно используют, могут измерять обучение менее точно, чем сканирование мозга. Статья, написанная группой исследователей из семи университетов под руководством нейробиологов из Джорджтауна, может не только изменить то, как педагоги составляют учебные программы, но и раскрыть скрытую связь в человеческом разуме.

«Долгое время психологи и философы спорили о том, действительно ли пространственное мышление , подобно мысленным образам объектов, скрывается за мышлением, которое кажется вербальным», — объясняет Адам Грин, старший автор исследования и почетный доцент Джорджтаунского колледжа искусств и искусств. наук на факультете психологии. «Если это правда, то обучение студентов улучшению навыков пространственного мышления должно повысить их способность к вербальному мышлению».

Исследователи изучили «пространственно обогащенный» курс естественных наук, предлагаемый в государственных средних школах Вирджинии, в котором особое внимание уделяется навыкам пространственного мышления, таким как построение карт и планирование того, как города могут быть реконфигурированы для снижения потребления энергии. Магнитно-резонансная томография (МРТ) показала изменения в мозгу студентов по мере того, как они усваивали учебный план курса, и эти изменения сравнивали с традиционными способами измерения обучения (например, изменения в результатах тестов ).

Изменения в мозге были гораздо лучшими предикторами обучения, особенно такого рода обучения, называемого «дальней передачей», которое настолько глубоко, что помогает учащимся преуспевать в задачах, которые их даже не учили выполнять. Дальний перевод — это что-то вроде Святого Грааля для педагогов, и, как известно, его трудно охватить традиционными тестами.

Создание моделей в уме

Выводы команды подтверждают теорию ментальных моделей, или MMT, которая утверждает, что, когда люди понимают устную или письменную речь, разум «пространствует» эту информацию, полагаясь на системы мозга, которые изначально развились, чтобы помочь нашим предкам-приматам ловко ориентироваться в сложной среде.

Когда исследователи проверили вербальные рассуждения о словах в предложениях, а не об объектах на картах, они обнаружили заметные улучшения у студентов, прошедших курс, в котором особое внимание уделялось пространственному мышлению. Более того, чем лучше ученики развивали пространственное мышление, тем больше улучшалось их вербальное мышление.

«Эти результаты показывают, что ментальное моделирование может быть важной основой для далекого переноса в реальном образовании, извлечения навыков из класса и их более широкого применения», — говорит ведущий автор и доктор психологических наук. студент Роберт Кортес (C’18, G’23). «Это исследование не только информирует нас о том, как образование меняет наш мозг, но также раскрывает ключевое понимание природы разума».

«Вербальное мышление — один из самых мощных инструментов, созданных человеческой эволюцией», — утверждает Кортес. «Невероятно интересно объединить нейронауку и образование, чтобы лучше понять, как человеческий мозг учится рассуждать. Надеюсь, мы сможем использовать эти открытия для более широкого улучшения человеческого мышления».

Демонстрируя новые доказательства ММТ в мозге, исследовательская группа обнаружила, что улучшение вербального мышления лучше всего можно предсказать по изменениям в центрах пространственной обработки в мозгу учащихся, особенно в задней теменной коре.

Создание учебной программы для черепа

Хотя споры о ментальных моделях имеют давнюю историю, одним из самых горячих споров в современном образовательном пространстве является вопрос о том, может ли нейронаука улучшить преподавание и обучение в школах. Теоретически многообещающие попытки интегрировать неврологию в образование оказались сложными в реальном мире. Одно из основных препятствий заключается в том, что нейрофизиологические инструменты, такие как МРТ, дороги и требуют много времени, что делает маловероятным их широкое применение в образовательной политике и практике.

«Мы не можем сканировать мозг каждого ребенка, и было бы очень плохой идеей делать это, даже если бы это было возможно», — говорит Грин, который также является преподавателем Междисциплинарной программы по неврологии.

Критики уже давно выражают озабоченность по поводу того, могут ли данные, которые предоставляет неврология, действительно сказать преподавателям что-либо, что они не могут узнать с помощью традиционных бумажных и карандашных или компьютерных тестов.

Новые результаты исследовательской группы указывают на новый способ интеграции нейронауки с образованием, который помогает преодолеть эти проблемы. Вместо того, чтобы сосредоточиться на мозге каждого отдельного ученика, исследование было сосредоточено на учебной программе, которую студенты изучили. Результаты показывают, что сканирование мозга может обнаруживать изменения, происходящие при изучении конкретной учебной программы в реальных классах, и что эти изменения мозга можно использовать для сравнения различных учебных программ.

«Разработка учебной программы может происходить и происходит в небольших масштабах, которые нейробиология может реально приспособить», — говорит Грин. «Итак, если мы сможем использовать инструменты нейровизуализации, чтобы помочь определить способы обучения, которые обеспечивают наиболее переносимое обучение, то эти учебные программы могут быть широко приняты учителями и школьными системами. Учебные программы могут расширяться, но нейровизуализация не обязательно .»

У студентов, обучавшихся по пространственно-обогащенной учебной программе, наблюдались более устойчивые изменения мозга по сравнению с аналогичными студентами, изучавшими другие программы углубленного изучения естественных наук. Эти изменения, по-видимому, указывают на глубокое изучение пространственных способностей, которые мозг может применять очень гибкими способами, которые не могут быть полностью охвачены традиционными тестами конкретных навыков. В частности, вывод исследования о том, что изменения в мозге могут предсказывать обучение лучше, чем традиционные тесты, является убедительным доказательством того, что взгляд изнутри, обеспечиваемый нейронаукой , может дать педагогам понимание того, что они давно искали, но что традиционные оценки обучения часто упускают из виду.

По словам Кортеса, «это исследование является прекрасным примером миссии нашего отдела по соединению« нейронов с соседями »с помощью науки. Мы надеемся использовать эти данные, чтобы убедить политиков расширить доступ к такого рода пространственно обогащенному образованию».