Нейрооткрытия меняют педагогику

Недавно в исторический спор, кто отвечает за успех обучения: природа, родители, школа, культурно-социальная среда и т.д., – вступило мировое сообщество нейрологов. Институты тридцати стран вошли в крупнейший международный проект «Мозг и обучение». Его осуществляет Центр исследований и инноваций в обучении Организации экономического сотрудничества и развития (ОЕСD). Сформировалось собрание поистине междисциплинарное: нейробиологи, педагоги, психологи, медики, социологи.
Подобный «слепок» междисциплинарного исследования возник и в российской науке. Институт когнитивной нейрологии Современной гуманитарной академии стал первой площадкой нейропедагогики для специалистов смежных профилей.
– Мозг как объект изучения никогда не оставался без внимания ученых, – объясняет директор ИКН СГА кандидат биологических наук Лариса Качалова. – Нейроисследований, экспериментов, открытий, фундаментальных трудов и связанных с ними блестящих имен в мировой науке не перечислить. Но традиционно изучение мозга было направлено на то, чтобы его лечить. Наша цель – изучить, как эффективнее мозг учить. То есть проникнуть в те мозговые процессы и механизмы, которые формируют познавательную способность человека. А в итоге – предложить и педагогам, и ученикам тот «золотой ключик» к эффективному усвоению знаний, который предотвратит «отставание», «неуспех», «недоразвитость» обычного среднестатистического ученика. Как и в международном сообществе, у нас точно так же сформировалась кооперация из специалистов, причастных к исследованиям сознания, психики, обучения человека. Институт когнитивной нейрологии объединяет ученых из МГУ, Института мозга человека РАН, Института психологии РАН, научно-исследовательских коллективов РАО, НИИ нейрокибернетики Ростовского госуниверситета и других научных учреждений.
В чем же, на взгляд нейросообщества, основная причина «отставания», «неуспеха» и даже «недоразвитости» абсолютно нормальных и здоровых учеников? Ответ несколько шокирует: «Современная система образования не дружественна мозгу». Почему?
Сложившись за века и века как классно-урочная, основанная на заучивании со слуха и повторении усвоенного, эта система подразумевает класс единым целым, настроенным на одного педагога и общую для всех методику преподавания. Разумеется, в педагогических вузах изучаются основы индивидуальных особенностей, характеры и темпераменты учащихся для более личностного подхода. И каждый учитель охотно обрисует родителям морально-психологический портрет их отпрыска, хотя и давно отработанными шаблонами: «добросовестный», «ленивый», «усидчивый», «дерганый», «старательный», «невнимательный», «небрежный»…
И тут оказывается, что подогнать всех под единый шаблон «старательных», «внимательных» и «усидчивых» при восприятии единообразного объяснения тангенсов и котангенсов практически нереально. Да что там тангенсы, автор этих строк на своих собственных внуках наблюдал загадочную внутреннюю органику, которая лепит характер. Вот один спеленатый младенец просыпается после дневного сна и видит дедушкину умильную улыбку. Его реакция однозначна – негодующий вопль, сморщенное личико. Чем-то ему дедушка не потрафил. Вскоре точно такой же младший братишка на этом же месте после пробуждения на умиление дедушки отвечает приветливейшей улыбкой. Их еще ничему не учили и ничем не обременяли, «внешние раздражители» только ласкательные и кормительные, и на тебе – такое полярное различие. Что там за механизм нервных клеток у одного рождает неосознанный протест, у другого – неосознанное миролюбие? Хлопцы растут дальше, и сами не замечают некоторых своих смешных особенностей. Закончено, например, поедание обеденных пельменей. Оба, утершись, помчались к своим кубикам, а в тарелках – остатки. Один выел мясо, оставил тесто, другой с такой же тщательностью выел тесто, оставил мясо. Папа, мама и все предки у обоих одинаковы, генетика одна, а вкусовые рецепторы разные.
Наступает учеба. Принудить одного вписать букву а в клетку прописи – что загнать за решетку тигра. Бурные протесты: «Какая вам разница?!», «Зачем мне это надо?!» – бросание ручек и пинание ранца. Второй плавно вписывается в любую клеточку и линейку, так же приветливо щурясь. Надо так надо.
«Протестный электорат» тоже прошел свой образовательный путь, но с такими увещеваниями и притеснениями, лестью и подкупом, что хватило бы на семерых. И видно, что сам с собой борется, что эта «вредность» самому неподвластна.
Вот такие разные братья, и нужен какой-то ключик к каждому характеру. А может, не к характеру, а к особенности восприятия информации? Если бы удалось подобраться к ней «без нервов», а методами дифференцированной дидактики, теми самыми «дружественными мозгу», о которых хлопочет нейропедагогика.
– Нейропедагогике уже очевидно, что «двух одинаковых мозгов не бывает», – говорят пионеры этого направления в Институте когнитивной нейрологии СГА. – Если в дактилоскопии не повторяются дважды отпечатки пальцев, то что говорить о такой сверхсложной и перенасыщенной системе, как мозг!

Почему именно сейчас нейронаука «созрела» для такой проблемы? Веками, если не тысячелетиями, она осваивала тайны мозга на основе наблюдений за заболевшим органом и человеком. Увидеть мозг удавалось только у покойников или в крайнем случае у жертв черепно-мозговых повреждений. (Опыты на животных оставим в стороне.) Потому, например, Гиппократ считал мозг железой, предназначенной для удаления из организма лишней жидкости, выделяемой при ее избытке через нос, глаза, уши, гортань, а также через спинной мозг и поясницу. Когда-то нейроисследования начинались с «заглядывания» в живой мозг через глаз с помощью лупы и зеркальца. Представить такую картину в век рентгена, электроэнцефалографии, ангиографии уже занятно. Получив наконец возможность сравнить пленочные затемнения или сигналы биотоков у здорового и заболевшего мозга, исследователи хоть и косвенно, но заглянули в его рабочее состояние. Сложились представления об ответственности полушарий, о зонах «старого» и «нового» мозга, корковой и подкорковой функциях.
Последнюю революцию в изучение мозговой деятельности внесли современные технологии такого уровня, как компьютерная томография, позитронная томография, ядерно-магнитный резонанс. Видеть действующий мозг через волосы, кожу, кости черепа не представляет больше проблемы. Приборы, ловящие сигналы нервных клеток, узлов и цепочек, а также тонкости кровотока, химический состав клетки, взаимосвязь межклеточных электрических и химических процессов усложнились неимоверно.
И тут открылась подлинная Вселенная нашего «органа сознания». Регистрация точек и направлений мозговой активности требует ювелирной точности. Каждый действующий нейрон (их, напомним, порядка 100 миллиардов) обрастает несколькими тысячами отростков, аксонов и дендритов, для приема-передачи информации. Вообразить такую паутину зрительно невозможно. А иллюминацию вспышек и цепочек активности – тем более. Импульсы биотока движутся в этом микромире со скоростью 400 километров в час, практически молниеносно. Цветное картирование, трехмерное голографическое изображение и другие компьютерные ухищрения дают наглядную картину мыслительного процесса.
Увидев многоточечную феерию межнейронных гирлянд и вспышек, не сравнимую ни с какой цветовой рекламой, вы примете ее за решение мозгом доктора физ.-мат. наук сложнейшего многоэтажного уравнения с тьмой неизвестных. И сильно удивитесь, что это всего лишь первоклассник читает по слогам: «Мама моет раму». Вы просто проникнетесь к нему неимоверным уважением, увидев отчаянную перекличку мозговых маячков и электроцепочек при решении примера «1 + 1»…

Однако тут открываются скрытые от непрофессионала нюансы. Например, когда мальчуган видит буквенный текст про маму с рамой, вспыхивают «лампочки» – очаги распознания – в одном месте его маленького мозга, а когда он слышит те же слова, «лампочки вспыхивают» в других местах. Не только «рама» в разной подаче вызывает такое разногласие. Цитирую реферат, обобщающий первые шаги проекта «Мозг и обучение» на конференциях в Нью-Йорке, испанской Гранаде и в Токио:
«Когда мы видим цифру, например, «3», активизируется затылочная область головного мозга. Когда мы слышим или прочитываем цифру как слово «три», активизируется зона коры, прилегающая к сильвиевой борозде. И когда мы понимаем число как количество, например, «3 больше 1», участвуют теменные доли».
Казалось бы, какая разница, если человечек в конце концов схватывает смысл явления и, главное, приходит к ответу на предлагаемую задачу. Но разница есть, и нейропедагоги видят ее в том, что органическое (чаще всего наследственно-генетическое) преимущество того или иного внутримозгового «локатора» придает данной индивидуальности такую характеристику, как «стиль обучения».
Характерно, что даже вдали от нейрологических тонкостей истинно талантливый ученый и педагог может это подметить. Академик А.Н. Колмогоров, например, замечал оттенки математического интеллекта у своих, как правило, одаренных студентов или школьников знаменитой математической школы. «Различные стороны математических способностей встречаются в разных комбинациях». Это значит: различные типы мышления соответствуют даже различным областям математики. В одной, отмечал академик, наиболее плодотворны алгоритмические способности, в другой – комбинаторные, в третьей – геометрические. Отсюда вероятно, что при изучении разных математических разделов одни и те же (математически одаренные) учащиеся могут в разном темпе осваивать заданную тему и даже отставать от соседей.

Между тем, считают нейропедагоги, стоит найти «стиль обучения» каждого, учесть зоны активности мозга, которые диктуют характер способностей, и проблема «отстающих», «неспособных», преждевременно выбывших из сферы обучения благополучно разрешится. Только как эту идею реализовать? Современный учитель из психологии знает о «визуалах» и «аудиалах», то есть воспринимающих учебную информацию глазами или ушами. Но ему и этого хватает, чтобы впасть в дидактическое недоумение. Стандарт урока для тридцати учеников един, в учебниках и методиках двойной подачи материала для разных «уклонов» не предусмотрено. Успей вложиться в рамочные сорок минут.
– Выход – в развитии образовательных информационно-коммуникационных технологий, – переходят к практике пионеры нейропедагогики из Современной гуманитарной академии. – Компьютерная обучающая программа, интернетная сеть или видеолекция обеспечат не только передачу учебной информации на любое расстояние. В информационно-коммуникационных технологиях (ИКТ) заложен главный резерв «дифференцированной дидактики», индивидуального подхода к темпу и способам обучения. Даже эмпирическим способом, то есть опытным путем, уже имеющийся арсенал ИТК становится более «дружественным мозгу». Повторение наглядного урока, тестирующий диалог-загадка, сочетание текста с картинкой, конструирование молекул или пирамид, «лазание» внутри цветка или китового брюха – все это оживляет и дополняет ту «доиндустриальную» систему выслушивания и заучивания, которая исторически сложилась с прошедших веков. ИКТ позволяют каждому ученику собрать свой мультимедийный «портфель» из фотографий, рисунков, мультиков, текстов, учебных игр и упражнений, свойственных особенностям его восприятия.
Это подчеркивают и эксперты всемирной программы «Мозг и обучение». «Мы хотели бы видеть школу, методика которой ориентируется на механизмы органического восприятия ребенком, особенно в раннем возрасте, окружающей информации и построения из нее мира с ощущением самостоятельного участия в этом процессе». Здесь метко подмечено, что каждый ребенок – строитель (это докажет любая песочница), и задолго до парты дети изучают «повседневную физику» и «повседневную биологию» теми мозговыми радарчиками, которыми наиболее одарила их мать-природа. Воспользоваться этой эстафетой в полной мере и есть задача нейропедагогики. «Если взять физику и биологию, то школы могут начинать обучение детей исходя из их естественно возникших пониманий (или непониманий) реальности, чтобы дальше постичь те же закономерности на уровне уже научных концепций… Школы могут эффективно использовать условия игры, спонтанные импровизации, проектные идеи, обратную связь, соревновательность – все, что развивает инициативу. Предоставить даже маленьким детям шанс самим быть учеными, открывателями, а не только рассказывать им о науке – это и есть искусная стимуляция образовательного инстинкта, свойственного человеческому мозгу».
Более того, при действительных «недосмотрах» тех или иных органов восприятия нейропедагоги стремятся выявить и применить компенсаторные (обходные) возможности мозга. «Вероятно, что именно в области умения читать и писать наука о мозге может предложить больше всего информации, полезной преподавателям. Проблемы чтения могут возникнуть из-за ряда факторов: недостаточность зрения, слабость слуха, неподходящие стратегии (когнитивная дисфункция). Ни одно из этих обстоятельств не ставит ребенка в безвыходное положение. При совместной работе преподавателей и ученых мы рано или поздно сможем диагностировать такую особенность, а затем включить механизмы компенсации, выравнивающие восприятие и усвоение знаний теми, кто относится к группе риска по различным видам дислексии». Подчеркнем: при сохранении ребенка в нормальной образовательной среде.

Педагог-практик укажет на массу «прикладных» проблем усвоения знаний. Память, внимание, усидчивость, навыки самостоятельной работы – все это детали единой архитектурной конструкции, которую можно назвать Развитой Личностью. Фундаментальная нейронаука исследует те «рычажки и пружинки», на которые можно воздействовать методами современной ИКТ-дидактики. В Институте когнитивной нейрологии СГА, например, один из экспериментов – тестирование обучаемых в момент запоминания с регистрацией электроактивности мозга (ЭЭГ). Один из его главных показателей – альфа-ритм – оказался связанным своим поведением (усилением или ослаблением) с «памятливостью» тестируемого при заучивании незнакомых слов. Может это открытие помочь тем, у кого память «приторможена»?
– Рассудим вместе, – приглашает директор института Лариса Качалова. – Такое поведение альфа-ритма – не дефект собственно мышления, а реакция, характерная вообще для нас всех в моменты тревоги и стресса. Такая дисфункция активирующих систем мозга типична, кроме того, при неврозах, астенических состояниях, повышенной тревожности. Мы полагаем, что для полного усвоения задания бывает лучше снять у обучаемого стресс контрольного тестирования. Заменить его, например, самотестированием без жестких временных рамок. Положительный конечный результат в итоге ценнее, чем соблюдение формальных условий проверки…
Нейронаука своими наблюдениями может натолкнуть и педагогов, и родителей на полезные мысли и действия. Скажем, все более важным объектом экспериментов и исследований становится сейчас одна из структур глубинного мозга – гиппокамп. Установлено, что это основной диспетчер процессов запоминания, штаб нашей оперативной памяти. Специалисты Колумбийского университета утверждают, что с его дефектом вы, беседуя с человеком, лишь на секунду отведете взгляд и, сконцентрировав его вновь на лице, уже не узнаете, кто этот человек и зачем он рядом с вами. Не узнаете отца, жену, сына. Опасно? Еще как. А всего-то угасла нейронная активность на крохотном, с ноготок, участке гиппокампа.
Наблюдения показали, что у мышей, физически нагруженных во время беременности, рождаются мышата с большим числом нейронов в гиппокампе, чем у мышат от малоподвижных «мамаш». Не наводит ли это на некоторые размышления?
Еще нюанс к застарелому спору о расовом превосходстве того или иного интеллекта. Французские нейропсихологи, измеряя IQ (коэффициент интеллекта) африканских и французских трехлеток, к своему изумлению, обнаружили, что маленькие африканцы намного опережают своих европейских сверстников. Долго искали причину – избыток ли солнца, бананы и кокосы тут повинны. И нашли в поразительном факте. Африканские мамаши до трех лет носят своих малышей в торбочках на спине. Это и согревает детенышей, и приобщает к жизни их мам, и позволяет без страха познавать окружающий мир. Такое «соучастие» в жизненных процессах с самых пеленок, оказывается, заряжает детский мозг гибкостью, энергией и восприимчивостью. К сожалению, на более позднем этапе развития сказываются и бедные социально-бытовые условия юных африканцев, и бедная информационно-образовательная среда. Но это уже другая тема.