Бегенева Е.И. Нейрофизиологические основы обучения // Дискуссия теоретиков и практиков, 2011. - № 1(4), с. 9-13.

Нейрофизиологические основы обучения

Бегенева Е.И.

Аннотация. Цель современного образования - развитие интеллекта учащихся - обусловливает нарастающую потребность в технологиях эффективного управления ассиметрией индивидуального сознания. Подобные технологии должны создаваться с учетом данных клинических диагностик.

Ключевые слова. Правое и левое полушария головного мозга, мышление, «полушарные» технологии обучения, «полушарная» модель учащегося, мультимедиа.

Несовершенство настоящей системы образования не вызывает сомнения. К примеру, многие десятилетия ее продолжает охватывать эпидемия «полоумного», однобокого левополушарного мышления, что, по мысли проф. Сперри (о нем далее), выражается в пренебрежении невербальными формами интеллекта. Большинство современных учебных разработок, к сожалению,  ориентировано на полушарную модель (т.е. на тип кодировки информации) их автора. Эта модель часто не совпадает с полушарной моделью читателя (пользователя), что приводит к конфликту автора и читателя 1) по типу доминирующего канала восприятия (ухо, глаз, рука), 2) по типу хранения информации человеческим мозгом (текст, картинка, схема) и 3) по форме мышления (образы, смыслы, сценарии) [1, http]. Согласно закону нейропсихологического взаимодействия, учителя завышают оценки себе подобным учащимся и занижают оценки учащимся с другой мозговой организацией. Более того, есть несколько факторов, представляющих риск для учащихся с отличающимися от основной массы учебными предпочтениями. Это неспособность к обучению, негибкость учебного стиля и ограниченность набора стратегий обучения. Успехи клинических диагностик в настоящее время отчасти уже смогли удовлетворить интерес к проблеме мозга как обрабатывающей информацию динамической машины. Решение ряда вопросов о функциональной специализации мозговых полушарий позволяет создавать технологии обучения с широким эвристическим спектром, а именно технологии, в основу которых заложены "полушарные" склонности учащихся.

Процесс восприятия и обработки информации имеет глубокую нейрофизиологическую обусловленность. Значительные достижения одной из самых динамичных и быстро развивающихся медицинских нейронаук – нейрохирургии – связаны с обнаружением фундаментального свойства мозга, заключающегося в неравной роли (асимметрии) его полушарий в обеспечении психической деятельности человека.

Говорить о «двойственности» (duality) мозга стали на стыке двух веков. Уже в первые десятилетия существования Института нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко описывались различия психических нарушений при поражении правого и левого полушарий и разных отрезков срединных структур мозга. Сохранность способностей к музыке при афазии, описанная В.М. Бехтеревым в 1907 г., натолкнула на мысль о «словесном» и «музыкальном» центрах мозга [2, http]. Пониманию несходной роли полушарий и срединных структур мозга в формировании психики человека способствовали также данные изучения больных, подвергшихся операциям на головном мозге. Это были операции по перерезке путей между лобными отделами полушарий и подкорковыми образованиями (проводились в 1935 г. Е. Moniz больным шизофренией и аффективными психозами), а также операции по расщеплению мозга в лечении больных эпилепсией. В 60-90-х годах были составлены две картины психических нарушений, соответствующих поражению правого и левого полушарий мозга (там же). Открытие феномена расщепленного мозга было высоко отмечено Комитетом по Нобелевским премиям, что засвидетельствовано  в решении Каролинского медико-хирургического центра от 9 октября 1981 г.: «Присудить Нобелевскую премию по физиологии и медицине в равных долях Роджеру Сперри (одна половина) за открытие функциональной специализации полушарий мозга и Дэвиду Хьюбелу и Торстену Визелу (другая половина) за открытия, касающиеся обработки информации в зрительной системе» (там же).

Было установлено, что парность мозга как материального органа обусловливает поляризацию мыслительного аппарата человека. Эта поляризация отчетливо проявляется в познавательных функциях левого и правого полушарий живого органа. Несмотря на то, что мозговые полушария анатомически одинаковы и по своей пространственной локализации противоположны друг другу (фактически обладают свойством отзеркаливания), каждое из них в функциональном плане имеет свою специализацию и отличается собственной долей активности в мыслительном процессе. Если прибегнуть к умышленно контрастному описанию, то правое полушарие мозга специализируется на так называемом образном мышлении, тогда как левое ответственно за последовательно-логические операции.

Левое полушарие (его считают доминирующим) обрабатывает информацию аналитически и последовательно, правое -  интуитивно и одновременно. Левое полушарие прекрасно справляется с обработкой временных взаимоотношений, правое – пространственных, поскольку более эффективно распознает всякого рода сложные взаимосвязи. Левое полушарие отвечает за вербальные операции, например, обладает высокоразвитой способностью к формированию речевых функций; правое интерпретирует зрительные (распознавание лиц etc.) и звуковые образы (интерпретация голоса и интонации, «понимание» музыки). И наконец, левое полушарие прекрасно справляется с математическими расчетами, интерпретацией символических понятий, а также с разным видом задач по абстрактному мышлению [3, http].

Межполушарное взаимодействие хорошо налажено (через мозолистое тело и комиссуры, так называемые межполушарные перемычки). При необходимости такого взаимодействия происходят «перехваты функций и разные компенсационные чудеса» [Миллер]. Самыми выразительными иллюстрациями мобилизационных возможностей человека служат переориентации манер письма некоторых художников после односторонних инсультов их доминантных полушарий (болгарин Злато Бояджиев, нижегородец Михаил Виденский (там же)). Более того, многие задачи допускают право- и левополушарные подходы. Отмечая, что практически в любом человеческом занятии участвуют «думатели» всех категории, М.А.  Миллер  в качестве впечатляющего примера приводит факт одновременного и независимого открытия дифференциального и интегрального исчисления И. Ньютоном (он диагностируется как «правополушарник») и Г. Лейбницем (человеком с предпочтительно логическим - педантично рассудительным - мышлением) (там же).

Функциональное различие полушарий головного мозга закреплено в терминах «левополушарный» и «правополушарный», вошедших в научный обиход с подачи Роджера Сперри. Люди по характеру своего мышления сочетают специализации обоих полушарий в разных врожденно-приобретенных (плюс подправленных воспитанием и жизнью) пропорциях: доминантно-логические, «левополушарники»; доминантно-образные, «правополушарники» и так называемые амбидекстры с приблизительно сбалансированными свойствами. К первой группе относятся Пифагор, Аристотель, Галилей, Лейбниц, Паскаль, Бойяи, Вейерштрасс, Грасман; ко второй -  Фалас, Платон, Кеплер, Ньютон, Гюйгенс, Лобачевский, Риман, Гамильтон, к равнополушарным гениям причисляют Леонардо да Винчи и Михаила Ломоносова. Люди с одинаковыми специализациями мозга легче приспосабливаются друг к другу, ибо обладают более или менее эквивалентными внутренними понятийными языками [4, http].

Кстати, по утверждению социолога Малкольма Гладуэлла, автора недавно вышедшей монографии «Гении и аутсайдеры», талант есть лишь результат труда, сложного переплетения способностей и благоприятных возможностей. Это подтверждается данными научного эксперимента, проведенного среди студентов Академии музыки в Берлине. Было установлено, что отличие потенциальных солистов мирового класса от перспективных и «рядовых» студентов (группы были определены преподавателями Академии) заключается в количестве часов, посвященных ими практическим занятиям музыкой. У одаренных к 20-ти годам набиралось до 10000 часов занятий, у перспективных - 8000 часов, у «аутсайдеров» - не более 4000 часов. Волшебное число, ведущее к мастерству, по мнению ученых, составляет 10000 часов, т.е. три часа ежедневной практики  (20 часов в неделю в течение 20 лет). Именно столько времени требуется мозгу для усвоения информации во всей ее полноте [5, http].

Безусловно, современное образование не ставит своей целью массовое воспитание амбидекстров. По мысли А.В. Гидлевского, оно нацелено, в  первую очередь, на развитие интеллекта учащихся [6, С. 31]. Именно этим объясняется нарастающая востребованность в сфере образования технологий эффективного управления ассиметрией индивидуального сознания, в каждом синхронном состоянии которого, по убеждению Ю.М.Лотмана, наблюдается «конфликтное напряжение и компромисс разнонаправленных тенденций» [7, http].

Согласно гипотезе «нейронной» эффективности, высокие интеллектуальные способности обусловлены точностью переработки информации в мозге из-за точной локализации активированных при ментальных нагрузках корковых областей в соответствии с их когнитивной специализацией [8, С.787]. Для некреативных лиц в ситуации креативного мышления характерно регионарно диффузное (как бы «размазанное») усиление взаимодействия между многочисленными корковыми областями (там же).

Электроэнцефалография (ЭЭГ) – один из самых распространенных методов исследования мозга. Другими техниками сканирования мозга являются ядерно-магнитный резонанс и позитрон-эмиссионная  томография. Эти методы позволяют исследователям, наблюдая за притоком крови к определенным областям мозга во время мыслительных процессов испытуемых, устанавливать зоны ответственности участков коры за те или иные мыслительные операции. Поскольку речь и сознание – это филогенетические наиболее молодые функции мозга, речевые центры имеют большое число рассеянных элементов и наименее локализованы. У любого человека они асимметричны, являются непарными и связаны с рабочей рукой, поскольку сформировались на основе трудовой деятельности.

Фактически речевые и мыслительные функции выполняются при участии всей коры головного мозга. Опытным путем установлены центр чтения (контролирует восприятие написанного текста), слуховой центр речи (центр Вернике), слуховой центр пения, двигательный центр устной речи (центр Брока, контролирует произвольные сокращения мышц, участвующих в речеобразовании), двигательный центр письменной речи (обеспечивает произвольные движения, связанные с написанием букв и других знаков), зрительный центр речи (контролирует движение губ и мимику говорящего оппонента, тесно связан с другими сенсорными и моторными речевыми центрами). Местонахождение большинства из этих центров отличается у левшей и правшей – если у первых один из таких центров локализуется в правом полушарии, то у вторых он будет располагаться в левом, и наоборот.

Это обстоятельство следует учитывать при обучении языку: тренируя у тех и у других одну и ту же речевую способность, следует предъявлять им несхожие по типу задачи. Справедливо и обратное утверждение: ставя перед разными учащимися одни и те же задачи, можно адресоваться к разным полушариям. Это подтверждено интересными результатами французских исследователей, изучавших асимметрию мозга у профессиональных музыкантов и у людей без музыкального образования при восприятии мелодий. Полученные данные свидетельствовали о том, что немузыканты воспринимали исполнение правым (эмоциональным) полушарием, а музыканты левым (логическим), т.е. немузыканты наслаждались, в то время как музыканты анализировали услышанное.

Затраты правополушарных людей на творческий процесс, который происходит при менее высоком, чем у левополушарных, уровне активации мозга, незначительны. Этим определяется основное отличие творческой деятельности от рутинной работы. Творчество обычно не сопровождается чувством утомления. Мозаика функциональной активности разных полушарий определяется содержанием психической деятельности, выполняемой сейчас его «хозяином». Психика есть не только высшее выражение парной работы полушарий мозга, но и самый естественный его стимулятор; изменяя содержание психической деятельности человека, можно добиться активизации «нужных» отделов разных полушарий его мозга. [2, http]. Некоторую закономерность сознания, по наблюдению Ю.М. Лотмана, отражает (правда, в несколько утрированном виде) наблюдаемый при унилатеральных припадках реципрокный эффект. Суть его состоит в том, что при одновременной (т. е. нормальной) работе обоих полушарий головного мозга имеет место известное взаимное торможение активности каждого из них, между тем как выключение одного из полушарий стимулирует активность другого, как бы выходящего временно из-под контроля. Состояние, именуемое вдохновением, равно как и некоторые другие психологические аффекты, свойственные творческому мышлению и творческой деятельности, Лотман связывает с целенаправленной дестабилизацией полушарной активности [7, http].

Развитие межполушарного взаимодействия при любой асимметрии полушарий является необходимым условием высокой интеллектуальной активности индивида и его успешного обучения [2, http]. В последние годы появился ряд работ по изучению ЭЭГ-коррелятов творческой (креативной) деятельности. Общим эффектом, обнаруженным в разных экспериментальных моделях, было увеличение когерентности между дистантно расположенными участками коры. Установлено также, что у высококреативных персон межполушарная асимметрия выражена в меньшей степени, чем у низкокреативных  [8, С.793]. Исследования по билингвизму (выполнены группой Л. Я. Балонова) позволили обнаружить еще один любопытный эффект, эффект при введении в сознание второго языка. Оно приводит к биполяризации одного из полушарий головного мозга, т.е. вторичному перераспределению функций [7, http].

Эффективность «полушарного» обучения второму языку на современном этапе обеспечивается средствами мультимедия, благодаря которым создаются множественные виды контента. Мультимедиа добавляет ясности, демонстрируя процессы с разных сторон, показывая их в движении. Можно добавить глубины, используя дополнительные информационные каналы и ресурсы. Можно добавить смыслового и красочного богатства, используя видео, одновременно рассказывая и показывая [9, http]. Мао Нео и Кен Т.К. Нео с факультета мультимедиа Малазийского университета определяют мультимедиа как соединение различных типов цифрового контента, таких как текст, изображение, звук и видео, в интегрированное мультисенсорное интерактивное приложение или представление для доставки сообщений или информации аудитории (цит. по [9, http]). Мультимедиа помогает в обучении благодаря своей способности обеспечивать большую готовность к различным предпочтениям в обучении. Использование различных потоков дает преимущество потому, что по существу наш мозг осуществляет доступ к информации нелинейно (там же).

Максимальная отдача от каждого используемого носителя зависит от того, насколько аккуратно и обоснованно скомбинированы различные средства информации в языковом тренинге. Р.Е.Мейер формулирует принцип использования мультимедиа как «пространственный принцип смежности», разъясняя его тем, что для повышения успешности обучения, корреспондирующие, к примеру,  текст и изображение должны располагаться рядом друг с другом (там же). Другими принципами эффективности мультимедиа, согласно Мейеру, являются 1) принцип собственно мультимедиа (обучение с использованием текста и графики лучше, чем с использованием только текста), 2) принцип временной связи (при обучении, сопровождающимся текстом и графикой, лучше, когда корреспондирующие текст и графика появляются одновременно, а не друг за другом), 3) принцип логичности (при обучении лучше, если текст, графика или звук не избыточны), 4) принцип модальности (при обучении лучше, если анимация сопровождается дикторским голосом, чем если анимация сопровождается экранным текстом), 5) принцип избыточности (при обучении лучше, если анимация сопровождается дикторским голосом, чем если анимация сопровождается и дикторским голосом и экранным текстом), 6) принцип индивидуальных отличий (эффект этих принципов более сильно выражен при обучении начальным знаниям, чем знаниям высокого уровня, и для сильно территориально удаленных учеников, чем для малоудаленных территориально) (там же).

П. Шанк перечисляет различные медиаинструменты, каждым из которых решаются свои педагогические задачи, как то: навигация (кнопки, ссылки, имиджмапы, карты страниц, таблицы содержимого, дерево навигации, поиск, помощь), разъяснение, документ, замечание (текст, или объяснение, детализация, руководство по использованию, текст комментария), показ моделей, примеров, презентация (фото, диаграмма, снимок экрана, схема, модель процесса), демонстрация качественных и количественных соотношений (карта концепции, диаграмма, график), показ изменений во времени (анимация, апплет (примером апплета являются часы-календарь или языковая панель Windows)), показ абстрактных скрытых концепций, которые трудны в простом объяснении (графические аналогии, анимация), прямая практическая работа (симуляция) (там же). Примеры можно увидеть в уроках (в том числе, в демонстрационном уроке) авторского курса русского языка для иностранных учащихся «Русская газета к утреннему кофе» по адресу www.lclass.org.

Литература

1.  Алексеева Е.Н., Фельдман Я. А. Модель предметного образования, 2005: http://jfeldman.narod.ru/school.files/frame.htm;

2.  Доброхотова Т.Д., Брагина Н.Н., Зайцев О.С. Значение нейрохирургии в изучении соотношений "мозг-психика" // Журнал неврологии и психиатрии. 1998. №5: http://marks.on.ufanet.ru;

3.  Сперри Р.У. // Люди. Peoples.ru.  04.11.2010. http://www.peoples.ru

4.  Миллер М.А. О согласованности функциональных специализаций мозга // Всякая и не всякая всячина, Н.-Новгород, 2005 г.; эл. изд.: ИнтелТех.;

5.  Кузина С. Гения распознают еще в утробе // Комсомольская правда, 25 ноября – 2 декабря, 2010 г.: http://kp.by/daily/24597.3/763830/;

6.  Гидлевский А.В. Концептуальные основы современного образования // Сб. науч. ст. по мат-лам Межд. н.-пр. конф. «Проблемы внедрения психолого-педагогических исследований в систему образования». Моск. гор. псих._- пед. унив., Психологический институт Рос. акад. обр., Москва,  2004, стр. 31-35;

7.  Лотман Ю.М. Мозг — текст — культура — искусственный интеллект // Избр. ст. в трех томах, Т. I – Таллин: Александра, 1992: http://genderland.ru;

8.  Разумникова О.М., Е.Н. Ларина. Полушарные взаимодействия при поиске оригинальных вербальных ассоциаций: особенности когерентности вербальных ассоциаций  биопотенциалов коры у креативных мужчин и женщин // Журнал Высшей нервной деятельности, 2005, т.55, №6, стр. 785-795;

9.  Шанк П. Значение мультимедиа в обучении: http://www.websoft.ru.