Verstehen, wie das Gehirn funktioniert

Um im 21. Jahrhundert erfolgreich zu sein, benötigen Schüler und Studenten heute mehr denn je Fähigkeiten, die weit über die derzeit vorgeschriebenen Standards hinausgehen, die in standardisierten Tests bewertet werden. Die Qualifikationen für den Erfolg in der sich ständig verändernden Welt von heute erfordern die Fähigkeit, kritisch zu denken, klar zu kommunizieren, die sich ständig verändernde Technologie zu nutzen, sich der kulturellen Gegebenheiten bewusst zu sein und sich anzupassen sowie das Urteilsvermögen und die Offenheit zu besitzen.Die lohnendsten Arbeitsplätze dieses Jahrhunderts werden diejenigen sein, die nicht von Computern erledigt werden können.

Damit Schüler am besten auf die Chancen und Herausforderungen vorbereitet sind, die sie erwarten, müssen sie ihre höchsten Denkfähigkeiten entwickeln - die Exekutivfunktionen des Gehirns. Diese neuronalen Netze höherer Ordnung entwickeln sich während der Schulzeit am schnellsten, und Lehrer sind in der besten Position, um die Aktivierung dieser Schaltkreise zu fördern. Mit Hilfe ihrer Lehrer können Schülerkönnen die Fähigkeiten entwickeln, die erforderlich sind, um noch nicht erkannte Probleme zu lösen, Informationen zu analysieren, die in den globalisierten Kommunikationssystemen schnell verfügbar werden, und die sich entwickelnden technologischen Fortschritte geschickt und kreativ zu nutzen, sobald sie verfügbar werden.

Fabrikmodell der Bildung bereitet auf "Fließband"-Jobs vor

Automatisierung und Computerisierung übersteigen die menschliche Fähigkeit, sich wiederholende Aufgaben und Berechnungen auszuführen, aber das Bildungsmodell hat sich nicht geändert. Das Fabrikmodell der Bildung, das auch heute noch gilt, war darauf ausgelegt, Fließbandarbeiter zu produzieren, die die ihnen zugewiesenen Aufgaben korrekt ausführen. Diese Arbeiter mussten nicht analysieren, kreieren oder hinterfragen.

Ironischerweise werden viele Pädagogen als Reaktion auf mehr Informationen dazu angehalten, mehr auswendig gelernte Fakten und Verfahren zu lehren, und die Schüler erhalten größere Bücher, in denen sie mehr auswendig lernen müssen. In allen Ländern, in denen ich Vorträge und Workshops gehalten habe, ist das Problem das gleiche: überfüllte Lehrpläne.

Selbst in Ländern, in denen standardisierte Tests mit hohen Anforderungen keine Rolle spielen, haben sich die Lehrpläne und Schwerpunkte der Schulen geändert, um mehr Zeit für dieses zusätzliche Auswendiglernen zur Verfügung zu stellen. Kreative Möglichkeiten - Kunst, Debatten, Sportunterricht, gemeinschaftliches Arbeiten und Erkundungen - werden auf dem Altar von mehr vorgefertigten Fakten geopfert, die passiv auswendig gelernt werden müssen. Diese Schüler haben weniger Möglichkeiten, die Verbindungen zwischen isolierten Fakten zu entdecken und neuronale Netze von Konzepten aufzubauen, die erforderlich sind, um das Gelernte auf Anwendungen zu übertragen, die über den Kontext hinausgehen, in dem die Informationen gelernt und geübt wurden.

Die hohen Kosten der Aufrechterhaltung des Fabrikmodells

Wenn Schülerinnen und Schüler keine Gelegenheit haben, ihre kognitiven Fähigkeiten höherer Ordnung zu entwickeln, werden sie nicht die Fähigkeiten des Verstandes, der Logik, des kreativen Problemlösens, der Konzeptentwicklung, der Medienkompetenz und der Kommunikation entwickeln, die für die Komplexität des täglichen Lebens oder die beruflichen Aufgaben ihrer Zukunft am besten geeignet sind.Schüler, die derzeit ihre exekutiven Funktionen entwickeln.

Stattdessen werden die besten Jobs an Bewerber gehen, die Informationen analysieren, sobald sie verfügbar sind, sich anpassen, wenn neue Informationen Fakten überflüssig machen, und mit anderen Experten auf einem globalen Spielfeld zusammenarbeiten. All diese Fähigkeiten erfordern Toleranz, die Bereitschaft, alternative Perspektiven in Betracht zu ziehen, und die Fähigkeit, die eigenen Ideen erfolgreich zu artikulieren.

Als Pädagogen ist es unsere Aufgabe, dafür zu sorgen, dass alle Schüler die Möglichkeit haben, ihre sich entwickelnden Netzwerke der Exekutivfunktionen zu stimulieren, damit sie beim Verlassen der Schule über die entscheidenden Fähigkeiten verfügen, um die Berufs- und Lebenswege zu wählen, die ihnen die größte Zufriedenheit bringen.

Exekutivfunktion = Kritisches Denken

Was mein Fachgebiet der Neurologie seit über 100 Jahren als "exekutive Funktionen" bezeichnet, sind diese höchsten kognitiven Prozesse. Diese exekutiven Funktionen haben in der Bildungsterminologie eine Vielzahl weniger spezifischer Bezeichnungen erhalten, wie z. B. "Denken höherer Ordnung" oder "kritisches Denken". Es handelt sich dabei um Fähigkeiten, die über die Möglichkeiten von Computern hinausgehen, weil sie flexible, interpretative, kreative und multidimensionaleDenken - geeignet für aktuelle und künftige Herausforderungen und Chancen. Exekutivfunktionen können als die Fähigkeiten betrachtet werden, die eine Führungskraft in einem Unternehmen erfolgreich machen. Dazu gehören Planung, Flexibilität, Toleranz, Risikobewertung, fundierte Entscheidungsfindung, Argumentation, Analyse und Aufschub der unmittelbaren Befriedigung, um langfristige Ziele zu erreichen. Diese Exekutivfunktionen ermöglichen außerdemOrganisieren, Sortieren, Verbinden, Prioritäten setzen, Selbstkontrolle, Selbstkorrektur, Selbsteinschätzung, Abstrahieren und Fokussieren.

Der präfrontale Kortex: Heimat des kritischen Denkens

Die Kontrollzentren der Exekutivfunktionen entwickeln sich im präfrontalen Kortex (PFC). Der PFC verleiht uns das Potenzial, unser Denken, unsere emotionalen Reaktionen und unser Verhalten zu überdenken und willentlich zu steuern. Er ist das reflektierende "höhere Gehirn" im Vergleich zum reaktiven "niedrigeren Gehirn". Diese erstklassige Immobilie des PFC macht beim Menschen im Vergleich zu allen anderen Tieren den größten Anteil des Gehirnvolumens aus,das sind etwa 20 % unseres Gehirns.

Tiere sind im Vergleich zum Menschen mehr auf ihr reaktives Unterhirn angewiesen, um in ihrer unberechenbaren Umwelt zu überleben, in der es angebracht ist, dass automatische Reaktionen nicht durch komplexe Analysen verzögert werden. Als der Mensch mehr Kontrolle über seine Umwelt entwickelte, korrelierte der Luxus eines größeren reflektierenden Gehirns mit der Entwicklung des PFC zu seinen heutigen Ausmaßen.

Der präfrontale Kortex ist der letzte Teil des Gehirns, der reift. Diese Reifung ist ein Prozess der Neuroplastizität, der 1) die Beschneidung ungenutzter Zellen, um den Stoffwechselbedarf der häufiger genutzten Neuronen besser zu decken, und 2) die Stärkung der Verbindungen in den am meisten genutzten Schaltkreisen umfasst. Ein weiterer Aspekt der Neuroplastizität ist das Wachstum stärkerer und zahlreicherer VerbindungenJedes der über eine Milliarde Neuronen des Gehirns speichert nur ein winziges Stückchen Information. Erst wenn sich mehrere Neuronen über ihre Verzweigungen (Axone und Dendriten) verbinden, wird eine Erinnerung gespeichert und abrufbar.

Diese Reifung des präfrontalen Kortex, der Prozess des Beschneidens und Verstärkens, setzt sich bis ins zwanzigste Lebensjahr fort, wobei die schnellsten Veränderungen im Alter von 8 bis 16 Jahren auftreten. Elektrizität fließt von Neuron zu Neuron durch die Axone und Dendriten. Dieser elektrische Fluss transportiert Informationen und liefert auch den Anreiz, der das Wachstum dieser Verbindungen fördert. Jedes Mal, wenn ein Netzwerk aktiviert wird - die Informationdie Verbindungen werden stärker und schneller (die Geschwindigkeit, mit der ein Schaltkreis durchlaufen wird, hängt weitgehend von den Myelinschichten ab, die um die Axone herum aufgebaut werden - dies ist auch eine Reaktion auf den Stromfluss beim Informationstransport, wenn der Schaltkreis aktiviert wird). Die Stimulierung dieser Netze in der Zeit ihrer rasanten Entwicklung ist starkbeeinflusst die Entwicklung der exekutiven Funktionen - die sozial-emotionale Kontrolle und die höchsten Denkfähigkeiten, die die Schüler von heute mitbringen werden, wenn sie die Schule verlassen und erwachsen werden.

Vorbereitung der Schüler auf die Herausforderungen und Chancen des 21. Jahrhunderts

Wir haben die Pflicht, unseren Schülern die Möglichkeit zu geben, die erforderlichen grundlegenden Informationen und Verfahren durch Erfahrungen zu erlernen, die ihre sich entwickelnden neuronalen Netze der Exekutivfunktionen stimulieren. Wir aktivieren diese Netze durch aktive Lernerfahrungen, die die präfrontalen Kortex-Schaltkreise der Schüler für Urteilsbildung, kritische Analyse, Induktion, Deduktion, relationaleDiese Erfahrungen fördern die kreative Informationsverarbeitung, da die Schüler Beziehungen zwischen dem, was sie lernen, und dem, was sie bereits wissen, erkennen. Dies ist der Moment, in dem die Neuroplastizität einsetzt und neue Verbindungen (Dendriten, Synapsen, myelinisierte Axone) zwischen ehemals getrennten Gedächtniskreisen physisch wachsen, wenn sie gemeinsam aktiviert werden. Diesist die physische Manifestation des Phänomens "Neuronen, die zusammen feuern, verdrahten zusammen".

Solange neue auswendig gelernte Erinnerungen nicht in größere, relationale Netzwerke eingebunden werden, bleiben sie isolierte Datenbits in kleinen, unverbundenen Schaltkreisen. Erst durch die aktive mentale Manipulation mit dem Vorwissen werden neue Informationen in das bereits etablierte neuronale Netzwerk des zuvor erworbenen, relationalen Gedächtnisses eingebunden.

Unterricht, der die Netzwerke der Exekutivfunktionen stärkt

Beim Übergang vom Auswendiglernen zur geistigen Verarbeitung geht es um die Anwendung, Vermittlung und Unterstützung von bereits vorhandenem Wissen. Die Einbindung des Auswendiglernens in die stabilen bestehenden Netzwerke des Langzeitgedächtnisses erfolgt, wenn die Schüler Beziehungen zu dem in diesen Netzwerken gespeicherten Vorwissen erkennen.

Wenn Sie den Schülern die Möglichkeit geben, das Gelernte anzuwenden, insbesondere durch authentische, persönlich bedeutsame Aktivitäten mit formativen Beurteilungen und korrigierendem Feedback während der gesamten Einheit, werden die Fakten aus dem Auswendiglernen in die entsprechenden Gedächtnisspeicher übernommen, anstatt durch Nichtgebrauch weggefegt zu werden.

Das "disuse pruning" ist ein weiterer Aspekt der Neuroplastizität des Gehirns: Um die häufig genutzten Netzwerke bestmöglich zu unterstützen, löst das Gehirn im Wesentlichen isolierte kleine neuronale Netzwerke mit "nicht integrierten" Fakten und Prozeduren auf, die selten über Übungen und Tests hinaus aktiviert werden.

Im Gegensatz dazu fördern Gelegenheiten, neues Lernen durch exekutive Funktionen zu verarbeiten, dessen Verknüpfung mit bestehenden verwandten Gedächtnisspeichern durch das Wachstum von verknüpfenden Dendriten und Synapsen.

Die Studenten müssen ausdrücklich gelehrt und Gelegenheiten zu üben, wie man exekutive Funktionen einsetzt, um zu organisieren, Prioritäten zu setzen, zu vergleichen, zu kontrastieren, eine Verbindung zu vorherigem Wissen herzustellen, neue Beispiele für ein Konzept zu geben und an offenen Diskussionen teilzunehmen, synthetisieren neue Erkenntnisse in prägnanten Zusammenfassungen und symbolisieren neues Lernen in neue mentale Konstrukte, z. B. durch Kunst oder Schreiben im Rahmen des Lehrplans.

Wie man die sich entwickelnden neuronalen Netze von Schülern zur Förderung der Exekutivfunktion anregt

Die hier gegebenen Empfehlungen sind einige der Möglichkeiten, die sich entwickelnden Netzwerke der Exekutivfunktionen von Schülern zu aktivieren, während sie während der Schulzeit ihre schnellste Reifungsphase durchlaufen. Teil 2 dieses Blogs wird sich eingehender mit den Strategien zur mentalen Manipulation befassen, die die Konsolidierung neuer Informationen in den bestehenden Gedächtniskreisen fördern.

Das Urteil: Diese Exekutivfunktion fördert, wenn sie entwickelt ist, die Fähigkeit eines Schülers, die Genauigkeit seiner Arbeit zu überwachen. Anleitung, Erfahrungen und Feedback bei der Einschätzung, die Bearbeitung und Überarbeitung der eigenen schriftlichen Arbeit und Klassendiskussionen zur Konfliktlösung können die Schaltkreise zum Aufbau von Urteilsvermögen aktivieren.

Prioritäten setzen: Diese Exekutivfunktion hilft den Schülern, Details von geringer Relevanz von den Hauptgedanken eines Textes, einer Vorlesung, einer mathematischen Aufgabe oder einer kompletten Lerneinheit zu trennen. Die Fähigkeit, Prioritäten zu setzen, kommt auch dann zum Einsatz, wenn die Schüler angeleitet werden, zu erkennen, wie neue Fakten in umfassendere Konzepte passen, langfristige Projekte/Berichte im Voraus zu planen und Aufzeichnungen über ihre erfolgreichsten Strategien zu führen, die am effizientesten sindNutzung ihrer Zeit.

Ziele setzen, Selbstfeedback geben, Fortschritte überwachen: Solange die Schüler diese Exekutivfunktion des PFC nicht voll entwickelt haben, sind sie nur begrenzt in der Lage, sich realistische und überschaubare Ziele zu setzen und diese auch einzuhalten. schrittweiser Fortschritt (siehe meine beiden vorherigen Blogs über das "Videospiel"-Modell: How to Plan Instruction Using the Video Game Model und A Neurologist Makes the Case for the Video Game Model as a Learning Tool).

Die Entwicklung der Metakognition selbst modellieren

Die Planung von Lernangeboten zur Aktivierung der exekutiven Funktionen bedeutet oft, dass man über den in den Lehrbüchern vorgesehenen Lehrplan hinausgeht. Das ist eine große Belastung, wenn man auch noch den Auftrag hat, eine Fülle von Informationen zu vermitteln, die den Zeitaufwand für eine erfolgreiche geistige Verarbeitung übersteigen.

Wenn Sie diese die exekutiven Funktionen aktivierenden Gelegenheiten anbieten, werden die Schüler ihre eigenen veränderten Einstellungen und Leistungen erkennen. Die Schüler werden anfangen, diese Einsichten zu erleben und zu kommentieren: "Ich dachte, ... wäre langweilig, aber es war ziemlich interessant" und "Das ist das erste Mal, dass ich wirklich verstanden habe ..." oder einfach "Danke" und "Das war cool".

Diese Schülerreaktionen sind lehrreiche Momente, um die Metakognition zu fördern. Überlegen Sie sich, wie Sie den Unterricht gestalten, auf den die Schüler positiv reagieren. Diese Diskussionen helfen den Schülern, ihre Fähigkeiten zu erkennen, ihren Horizont zu erweitern und sich nicht nur darauf zu konzentrieren, mit zufriedenstellenden Noten auszukommen. Sie können ihre exekutiven Funktionen für langfristiges, zielgerichtetes Verhalten aufbauen,Auf diese Weise können sie die Gelegenheit nutzen, ihre Arbeit zu überprüfen und zu überarbeiten - auch wenn sie bereits fertig ist -, anstatt sich damit zufrieden zu geben, dass sie "fertig" ist. Ihr Beitrag kann den Schülerinnen und Schülern helfen, den Zusammenhang zwischen der Übernahme von Verantwortung für die Teilnahme am Unterricht, der Zusammenarbeit und dem Setzen von hohen Ansprüchen an sich selbst bei allen Klassenarbeiten und Hausaufgaben zu erkennen,so dass sie sagen können: "Ich habe mein Bestes gegeben und bin stolz auf meine Bemühungen".

Die Botschaft, die wir unseren Studenten vermitteln können, steht auf dem Tor meiner Hochschule:

Hoch klettern, weit zielen.

Ihr Ziel ist die Sonne;

Ihr Ziel sind die Sterne.

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