Í lok árs 2023 komu niðurstöður nýrrar alþjóðlegrar könnunar á þekkingu og færni skólabarna af stað áfallabylgju um heiminn.
Svokölluð PISA könnun mældi færni 15 ára nemenda í stærðfræði, lestri og náttúrufræði í 81 landi og nýju tölurnar leiddu í ljós að árangur þeirra hefur farið verulega niður á við undanfarin ár – einnig í Norður-Evrópu, þar með talið á Íslandi.
Ástæður þessa bakslags eru líklega margar. Einangrunin á tímum kórónufaraldursins og aukin notkun barna á samfélagsmiðlum gætu hafa haft neikvæð áhrif á nám nemenda. En það útskýrir ekki allt. Undanfarin ár hafa vísindamenn meðal annars frá Bandaríkjunum kortlagt námsleiðir heilans í sífellt meiri smáatriðum – og þeir hafa uppgötvað hvernig heilafrumurnar geyma nýja þekkingu best.
Niðurstöðurnar sýna að við nálgumst kennslu oft algerlega rangt en líka að nokkrar fremur einfaldar brellur geta bætt nám barnanna okkar verulega.
Ný þekking endurbyggir heilann
Þegar skólanemendur lesa kennslubók öðlast þeir nýja þekkingu sem er geymd í minni þeirra og hægt er að kalla hana fram síðar þegar kennarinn spyr þá út úr eða þegar þeir setjast við prófborðið. En minni er ekki bara skjalaskápur þar sem hin nýja þekking er geymd og hægt er að sækja hana aftur.
Allt sem við vitum er geymt í minninu sem net líkamlegra taugatenginga og í hvert einasta skipti sem við lærum eitthvað nýtt þarf því að skapa nýjar og bókstaflega að endurbyggja heilann.
1.000 billjónir – það er hversu margar tengingar eru á milli taugafrumna heilans.
Sterk taugamót tryggja nám
Heilinn geymir nýja þekkingu með því að mynda sterkar tengingar milli heilafrumna, þannig að taugaboðin ganga á leifturhraða – ferli sem kallast langtímastyrking. Því hraðar sem merkin berast, því betur festist hin nýja þekking í minni, svo þú gleymir henni ekki.
1. Heilafrumur tengjast
Snertiflötur tveggja heilafrumna er kallaður taugamót (synapse). Í taugamótum flytur ein fruma sem geymir boðefni (blátt) í litlum blöðrum, boðefni yfir í aðra frumu sem hefur viðtaka (rautt) á yfirborðinu sem geta tekið við boðefnunum.
2. Ný þekking býr til merki
Þegar þú lærir eitthvað nýtt býrðu til rafboð í heilanum. Fái heilafruma merki mun hún seyta merkjaefnum í taugamótin. Nágrannafruma tekur efnin upp í gegnum viðtaka sína og sendir síðan merkið áfram.
3. Nám styrkir taugatengingar
Ef þú þjálfar nýju þekkinguna er önnur taugafruman örvuð til að geyma fleiri boðefni en hin myndar fleiri viðtaka. Þannig er hægt að senda sterkara taugamerki, þannig að auðveldara verður að rifja upp hina nýju þekkingu.
Í grófum dráttum er hægt að tengja mynd sjónstöðvarinnar af til dæmis ákveðnu blómi við orðið anemóna í málstöðinni, með því að nýjar taugatengingar vaxa á milli þessara tveggja heilastöðva. Þar með lærir heilinn að þekkja anemónu.
Önnur aðferð er að stilla núverandi taugatengingar þannig að taugaboðin gangi hraðar og skilvirkar í gegnum þær. Þetta ferli er kallað langtímastyrking (long term potentiation) – eða einfaldlega LTP.
LTP skapar varanlega breytingu á snertiflötum tveggja heilafrumna sem styrkir samskipti þeirra á milli. Í dæminu um anemónuna er LTP ferlið ræst ef þú horfir ítrekað á myndina af anemónu og manst nafnið. Þannig styrkist tengingin sem gerir þér kleift að þekkja blómið og muna nafn þess þar eftir.
Hins vegar munu áhrif LTP dofna með tímanum ef þú þjálfar ekki taugatengingarnar. Með öðrum orðum, þú gleymir því sem þú hefur lært. Því er mikilvægt í alls kyns námi að viðhalda umferð merkjanna í hinni nýju taugatengingu.
Aðferð styrkir rétt svör
Nákvæmur skilningur á námsferlum í heilanum getur hjálpað bæði börnum og fullorðnum að nýta tímann betur þegar þau vilja læra eitthvað nýtt.
Þetta er það sem bandarískir og singapúrskir vísindamenn komust að árið 2022 eftir miklar rannsóknir á heilasvæðinu.
16-28 fleiri stig á stærðfræðiprófi fengu börn sem foreldrar ræddu oft við um skólagöngu þeirra.
Vísindamenn draga meðal annars fram bandaríska tilraun þar sem ungum læknanemum var skipt í hópa sem notuðu mismunandi námsaðferðir.
Einn hópanna þurfti aðeins að lesa námsefnið nokkrum sinnum. Annar hópur þurfti hins vegar að lesa námsefnið og spyrja sig spurninga um efnið og koma með ítarlegar skýringar á svörum sínum.
Hálfu ári síðar tóku allir nemendur próf og þá var munurinn á þessum tveimur hópum mikill. Hópurinn sem hafði aðeins lesið námsefnið svaraði 20 prósentum prófspurninganna rétt en hinn hópurinn sem hafði spurt sig spurninga og útskýrt efnið svaraði 36 prósentum rétt.
Rannsóknir sýna að nemendur muna nýja þekkingu betur ef þeir spyrja sig stöðugt spurninga um efnið og gefa ítarleg svör.
Hlutfall réttra svara hálfu ári eftir námið var því nær tvöfalt hærra, þegar nemendur höfðu ekki bara lesið sér til um nýju þekkinguna heldur nýtt sér hana á virkan hátt. Aðferðin þvingaði nemendurna til að nota taugatengingarnar meira þannig að LTP ferlið var virkara og upplýsingarnar geymdust betur.
Þessi námsaðferð er í mótsögn við þá aðferð að lesa námsefnið einu sinni eða tvisvar fyrir próf. Meirihluti nemenda telur þá aðferð vera bestu leiðina til að læra – það sýnir fjöldi rannsókna. En þessi meirihluti hefur rangt fyrir sér, því þó að ítrekaður lestur efnisins geti hjálpað til skamms tíma, þá gleyma nemendurnir fljótt því sem þeir hafa lært.
Kanadísk rannsókn frá 2021 skoðaði þannig háskólanema sem voru að undirbúa sig fyrir próf. Þeir stóðu sig almennt vel en ári síðar höfðu þeir gleymt 70 prósentum af því sem þeir höfðu lært.
Tímasetning skiptir öllu máli
Nánari upplýsingar um endurbyggingu heilans geta hjálpað okkur að bæta námsaðferðirnar enn frekar – og spara okkur og börnunum óþarfa fyrirhöfn.
Nokkrar rannsóknir benda meðal annars til þess að ekki sé hægt að örva heilann frekar þegar hann er upptekinn við að uppfæra taugatengingar sínar. Þess vegna er gagnslaust að fara í gegnum sama námsefnið tvisvar á einum degi. Eftir fyrsta yfirlestur er heilinn upptekinn við endurgerðina það sem eftir er dags og endurtekning flýtir ekki fyrir ferlinu.
Besta aðferðin er því að bíða í sólarhring áður en lesturinn er endurtekinn svo heilinn fái tíma til að búa sig undir frekari uppbyggingu á taugatengingum.
Heilinn þarf tíma til að læra
Ef nemendur lesa allt námsefnið í einu lagi er ólíklegt að þeir standi sig mjög vel á prófum – heilinn þarf hlé til að geta geymt hina nýju þekkingu.
Allt í einu gleymist fljótt
Ef nemandi velur að lesa allt námsefnið í einni lotu fyrir próf á einum degi getur heilinn ekki haldið öllum hinum nýju upplýsingum aðskildum og hann hefur ekki tíma til að geyma þær á mjög skilvirkan hátt. Þess vegna gleymist það sem lærðist auðveldlega.
Smáskammtar lærast betur
Nemandi nær betri árangri ef hann notar þess í stað einn dag til að einbeita sér að helmingi námsefnisis og geymir restina til næsta dags. Þetta gefur heilanum meiri tíma til að geyma upplýsingarnar þannig að þær gleymist síður.
Eitt viðfangsefni í einu er best
Áhrifaríkasta námsaðferðin er að dreifa efninu yfir marga daga, þannig að nemandinn einbeiti sér til dæmis að einu viðfangsefni á hverjum degi. Þannig getur heilinn byggt upp hina nýju þekkingu betur og geymt hana í minni á skilvirkari hátt.
Hlé í námi er ekki bara mikilvægt þegar endurlesa þarf sama námsefnið heldur á það einnig við ef barnið þarf að læra ýmislegt annað. Það hefur sálfræðingurinn Haley Vlach við Kaliforníuháskóla í Bandaríkjunum sýnt í rannsókn á grunnskólanemendum sem áttu að læra um vistkerfi í náttúrufræðitímum.
Sumir nemendanna fengu kennslu í efninu í fjórar klukkustundir á einum degi. Aðrir fengu tveggja tíma kennslu í helmingi námsefnisins fyrsta daginn en afganginn daginn eftir. Hjá þriðja hópnum var efninu dreift á fjóra daga með aðeins einni klukkustund af kennslu hvern dag.
Ef ég gæti fyllt heilann með tölvugögnum, hve mikið kæmist þar fyrir t.d. í samanburði við snjallsímann minn?
Viku eftir síðustu kennslustundina voru börnin prófuð í hvað þau hefðu lært um vistkerfi og hér kom skýr munur í ljós. Börnin sem höfðu lært þetta allt á einum degi svöruðu að meðaltali 44 prósent spurninganna rétt en þau sem höfðu fengið kennslu á tveimur dögum voru með 52 prósent rétt svör.
Þau sem höfðu aðeins fengið eina kennslustund á dag í fjóra daga komu þó best út. Þau svöruðu 77 prósentum spurninganna rétt.
Hægt er að sameina aðferðir
Margar rannsóknir styðja kosti svokallaðs dreifináms þar sem heimanámi eða kennslu er dreift yfir lengri tíma með hléum eða annarri starfsemi á milli. Hins vegar er líka hægt að sameina aðferðir sem þessar við aðrar aðferðir sem getur bætt námið enn frekar.
Áströlsk rannsókn frá 2020 sýnir meðal annars að nemendum í öðrum bekk gekk umtalsvert betur að læra margföldunartöfluna þegar stærðfræðitímarnir færðust út á leikvöll frekar en að fara fram í kennslustofunni.
Í ástralskri rannsókn áttu börn auðveldara með að læra stærðfræði ef kennslan fór fram á leikvellinum frekar en í kennslustofunni.
Jákvæð áhrif þess að sameina leik og nám geta stafað af því að nemendur taka virkari þátt í kennslustundum – og aðrar tilraunir benda einmitt til þess að líkamleg virkni ýti beint undir minni okkar með losun hormóna sem hafa áhrif á heilann.
Nokkrar rannsóknir sýna einnig að mataræði og svefn barna ætti að vera hluti af góðri námsstefnu. Hollur matur með réttum næringarefnum er nauðsynlegur fyrir heilastarfsemi og svefn stuðlar að því að styrkja minni og undirbúa heilann fyrir nýjar áskoranir.
Allt í allt getur vísindaleg innsýn í líffræði heilans hjálpað okkur að berjast gegn þeirri hnignun á akademískri færni sem PISA rannsóknin sýnir. Og þá öðlast börnin jafnvel ánægjulegra daglegt líf með grípandi kennslu – og þar sem tímanum er ekki sóað í árangurslausar námsaðferðir sem hjálpa heilafrumunum ekkert.
Staða okkar í fjölskyldunni skiptir meira máli en áður var talið. Nú hefur vísindamönnum í fyrsta sinn tekist að færa sönnur á að heilar þeirra sem engin systkini eiga séu öðruvísi en hinna.
