Studienseminar Koblenz Lernprozess III: Neurobiologische Lernvoraussetzungen beachten
Kognition und Lernen: Wie kommt das Wissen in unseren Kopf? 02.09.2013
Modell des Lehr-Lern-Prozesses Grundeinstellungen zum Lehren und Lernen
Lehren
Kompetenzen
Grundprinzipien des Lehrens und Lernens
Lernen
Lernumgebung Im Lernkontext ankommen
Aufgabenstellungen
Vorstellungen entwickeln
Moderation
Lernprodukt erstellen Lernprodukt verhandeln
Materialien/Methoden
Diagnose/Rückmeldung Lernzugewinn erproben Vernetzen und transferieren
materiale Steuerung
Kompetenzen
personale Steuerung © Studienseminar Koblenz
Grundsätzliches • Realität =/= Wirklichkeit • Wissen wird individuell konstruiert. • Lernen ist ein eigenaktiver und sich selbst organisierender Prozess.
Lernen im Unterricht: Neurobiologische Voraussetzungen • Wissen kann nicht übertragen werden; es wird im Gehirn eines jeden Lernenden neu konstruiert. • Wissensvermittlung wird durch Faktoren gesteuert, die unbewusst und deshalb nur schwer beeinflussbar sind. • Lernen findet nur statt, wenn das Gehirn des Lernenden einen Gewinn bzw. Sinn im Lernen und im Erwerb des Lerninhalts sieht.
Lernen im Unterricht Konsequenzen • Der Lehrer/die Lehrerin kann den Prozess des Lernens nur indirekt beeinflussen. • Er/sie kann eine freundliche und konzentrierte Lern- und Arbeitsatmosphäre herstellen. • Dazu gilt es die perzeptiven, die kognitiven und die emotionalen Rahmenbedingungen des Lernens zu beeinflussen.
Gliederung 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Gliederung 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Der „Flaschenhals“ Das Limbische System (emotionale Gehirn) ist der Flaschenhals für das Lernen
Das Limbische System • vermittelt Affekte, Gefühle und Motivation • ist der eigentliche Kontrolleur des Lernerfolgs • bewertet alles, was durch uns und mit uns geschieht, danach, – ob es gut/ vorteilhaft/ lustvoll war und wiederholt werden sollte oder – ob es schlecht/ nachteilig/ schmerzhaft war und vermieden werden sollte
• fragt unbewusst: Was spricht dafür, dass sich Hinhören, Lernen, Üben etc lohnen?
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Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Lernen erfolgt langsam! • Das Gehirn hat mehrere Filter hintereinander geschaltet, um nicht „zugemüllt“ zu werden: – Arbeitsgedächtnis 3 - 4 Min – mittelfristiges Gedächtnis 20 Min – Langzeitgedächtnis 3 Tage bis Jahre
• Nachhaltigkeit beim Lernen erfordert also viel Zeit und häufigen Kontakt mit dem Lernstoff!
G-Filter
Reichweite
UKZ
3 sec
KZG
3 – 4 Min.
MFG
20 Min.
Lernschritt wahrnehmen: aufmerksam werden erkennen („Flaschenhals“): Vorwissen assoziieren verstehen: Neues von Vorhandenem abgrenzen, bewusst machen
erinnern, wiederholen und Hausaufgaben im Tiefschlaf abspeichern Wo. – Mon. abrufen und nutzen: LZG Jahre üben, transferieren, (nachhaltig) Routine bilden LZG
1 – 3 Tage
Gedächtnisstufen UltrakurzzeitGedächtnis 3 sec KurzzeitGedächtnis 20 Min. LangzeitGedächtnis 1 – 3 Tage
Die Sinneseindrücke von etwa 3 sec verschmelzen zu einem Sinneseindruck entspricht Gegenwart
Nachhaltiges Gedächtnis
Im Zeitabstand von 3 Wochen, Monaten und Jahren muss der Inhalt erneut erinnert/abgerufen worden sein
Innerhalb dieses Zeitraums müssen Inhalte erneut aufgerufen werden, um evt. abgespeichert zu werden Die –hoffentlich - abgespeicherten Inhalte müssen innerhalb dieser Frist abgerufen werden
Forschungsergebnisse zu Hausaufgaben • „… dass Lehrer, die häufig Hausaufgaben aufgeben, insgesamt erfolgreicher (sind) als Lehrer, die das nicht tun.“ • „… dass in der Schule erledigte Hausaufgaben sich weniger positiv auf Leistung und Motivation der Schüler auswirken als jene Aufgaben, die zu Hause gemacht werden.“ • „… dass der Umfang von Hausaufgaben unerheblich ist: Zehn Minuten je Fach reichen aus!“ (laut Angaben des Bildungsforschers Ulrich Trautwein, 2005).
Der „Radierer“ • Medienkonsum im Zeitraum einer Stunde nach den Hausaufgaben löscht die Information im Zwischenspeicher (Hippocampus). • Selbst bereits Verstandenes geht verloren.
Der „Knockout“ • Medienkonsum im Zeitraum einer Stunde vor dem Einschlafen verdrängt das Schulwissen von seinem Platz in der „Warteschlange.“ • Folge: Das Wissen wird nicht abgespeichert! • Medienkonsum vor dem Schlafengehen verändert die Architektur des Schlafes: Die erste Tiefschlafphase entfällt, stattdessen fällt man sofort in Traumschlaf. • Die erste von insgesamt fünf Tiefschlafphasen ist besonders lang und tief und wird genutzt, um abstrakte und emotional wenig bewegende Inhalte wie Formeln, Vokabeln … abzuspeichern.
Folgen auf neuronaler Ebene • Digitale Spiele schwächen die neuronale Vernetzung der Hirnregionen. • Aber: Je höher der IQ, umso effizienter ist das Netz neuronaler Verknüpfungen.
Gliazellen: „Zellflüsterer“ • Einsteins Gehirn unterschied sich von dem „normaler“ Menschen durch eine besonders hohe Anzahl an Gliazellen. • Gliazellen machen 90 % der Hirnsubstanz aus. • befinden sich zwischen den Neuronen. • modulieren die Aktivität der Neurone. • arbeiten sehr langsam und mit etwa 1/10 der elektrischen Spannung von Neuronen. • verstärken die synaptischen Kontakte. • festigen so das Erlernte und sorgen für Nachhaltigkeit.
Gliazellen aus der Netzhaut
Gliazellen
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Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Der Weg heraus – Abrufen und Erinnern • Gedächtnisinhalte nehmen beim Abrufen/Erinnern einen anderen Weg als beim Einspeichern/Behalten. • Der „Weg heraus“ stellt einen eigenständigen Lernprozess dar. • Dieser muss ebenso gebahnt, d.h. geübt werden wie der „Weg hinein“.
Gliederung 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Lernen im Sprachbad sprachlich reichhaltig
kognitiv anregend
Sprachbad
Sprachbewusstheit entwickeln
Lernen im unterrichtlichen Sprachbad sprachlich reichhaltig
sprachfördern d sprachsensibel
kognitiv anregend
BildungssprachlichesSprachbad
Sprachbewusstheit entwickeln
lernergerecht bewältigbar
Lernen im unterrichtlichen Sprachbad sprachlich reichhaltig
sprachfördern d sprachsensibel
kognitiv anregend
BildungssprachlichesSprachbad
lernergerecht bewältigbar
Sprachliche Standardsituationen Sprachbewusstheit entwickeln
Wissen ist an Sprache gebunden Neuro- und evolutionsbiologische Begründung
Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung)
Priming
prozedurales Gedächtnis
deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) semantisches Gedächtnis
episodisches Gedächtnis
E = mc2 •unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke •Erinnern von ähnlich erlebten Situationen
•Fertigkeitswissen •erlernte Bewegungsabläufe •Gewohnheiten •Aussprache •Gefühl der Sprachrichtigkeit
•Schul- und Bildungswissen •Wissen um generelle Zusammenhänge •Faktengedächtnis •sprachlichgrammatikalische Kenntnisse
•Erinnerung an Lebensereignisse •Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit
Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung)
Priming
prozedurales Gedächtnis
deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) semantisches Gedächtnis
episodisches Gedächtnis
E = mc2 •unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke •Erinnern von ähnlich erlebten Situationen
•Fertigkeitswissen •erlernte Bewegungsabläufe •Gewohnheiten •Aussprache •Gefühl der Sprachrichtigkeit
•Schul- und Bildungswissen •Wissen um generelle Zusammenhänge •Faktengedächtnis •sprachlichgrammatikalische Kenntnisse Evolution der Gedächtnissysteme
•Erinnerung an Lebensereignisse •Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit
Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung)
Priming
prozedurales Gedächtnis
deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) semantisches Gedächtnis
episodisches Gedächtnis
E = mc2 •unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke •Erinnern von ähnlich erlebten Situationen
•Fertigkeitswissen •erlernte Bewegungsabläufe •Gewohnheiten •Aussprache •Gefühl der Sprachrichtigkeit
nicht an Sprache gebunden
•Schul- und Bildungswissen •Wissen um generelle Zusammenhänge •Faktengedächtnis •sprachlichgrammatikalische Kenntnisse
•Erinnerung an Lebensereignisse •Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit
an Sprache gebunden Wissen wird über Begriffe abgespeichert
Gedächtnissysteme nicht-deklaratives Gedächtnis (unbewusste Wiedererkennung)
Priming
prozedurales Gedächtnis
deklaratives Gedächtnis (bewusste Wiedererkennung) semantisches Gedächtnis
episodisches Gedächtnis
Fachunterricht E = mc2
•unbewusstes Wiedererkennen von Reizen und Sinneseindrücke •Erinnern von ähnlich erlebten Situationen
•Fertigkeitswissen •erlernte Bewegungsabläufe •Gewohnheiten •Aussprache •Gefühl der Sprachrichtigkeit
nicht an Sprache gebunden
•Schul- und Bildungswissen •Wissen um generelle Zusammenhänge •Faktengedächtnis •sprachlichgrammatikalische Kenntnisse
•Erinnerung an Lebensereignisse •Speicherung einzelner Ereignisse geordnet nach Ort und Zeit
an Sprache gebunden Wissen wird über Begriffe abgespeichert
Kognitiver Anspruch und kontextuelle Stützung kognitiv herausfordernd
kontextuell nicht eingebunden
kontextuell eingebunden
kognitiv nicht herausfordernd
Sprachbindung des Gedächtnisses • An Sprache gebunden sind das semantisches Gedächtnis und das episodisches Gedächtnis • Auf diesen Gedächtnisebenen findet Lernen nur vermittelt durch Sprache statt. • Das kognitive Wissen wird über Begriffe gespeichert. • Ohne Sprache keine Bewusstheit.
Neurobiologische Feststellung • Wörter fungieren als Grundbausteine unseres bewussten Denkens! • „Kein Begriff, keine Aussage kann präziser verstanden werden, als es die individuelle Denkstruktur zulässt.“ (Muckenfuß)
Die Bedeutung von Begriffen • Begriffe repräsentieren die Vorstellungen des Einzelnen zu einem Sachverhalt • Begriffe bilden das Verstandene ab • Begriffe richten den Blick der Schüler • Begriffe präzisieren das Denken • Begriffe ermöglichen den Austausch von Gedanken und Vorstellungen und • beschleunigen den Gedankenaustausch
Sprechen fördert die Hirnaktivität • Begriffe werden 7-fach besser behalten, wenn sie nicht nur gelesen, sondern auch laut ausgesprochen werden. • Mündliche Aufgaben laut erledigen! • Das Gehirn ist besonders aktiv und kreativ, wenn man einen Waldspaziergang macht und seine Gedanken eher beiläufig mit einem Gesprächspartner austauscht.
Lerner zum Sprechen anleiten Methoden-Werkzeuge: • Worthilfen • Wortfelder • Wortgeländer • Begriffe ableiten • Begriffe definieren und abgleichen • Text anreichern • adressatengerecht formulieren • Fachbegriffe mit Alltagsgebrauch abgleichen • Synonyme nutzen • …
Gliederung 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Lernschrittfolge aus Sicht der „Antennen ausrichten!“ „Rechner hochfahren!“ „Dateien öffnen!“ Neurobiologie 1.
Verwunderung, Interesse, Widerspruch, Fragen, kognitive Dissonanz
Vorwissen aktivieren
Den Wissensbestand 2. aktivieren für Ideen und Vermutungen! Anspornen, um sich reinzuknien!
Problemstellung entdecken
3.
Erstes Verstehen: Verstehensinseln und lücken erkunden! „Knabberglück“
Vorstellungen entwickeln
Gemeinsamkeiten und 4. Unterschiede aufdecken! Fehler nutzen!
Lernmaterial bearbeiten Lernprodukt diskutieren
5.
7.
Neues einordnen und dekontextualisieren, Fachbegriffe zuordnen sich rückversichern Sein Können erproben! Hausaufgaben: Transfer und Routine erwerben! Schlafen!
Lernzugewinn definieren Vernetzen
Speichern Abrufen
Wissenszuwachs 6. bewusst machen! Mit Ideen vom Anfang der Stunde abgleichen! Üben: Transferaufgaben 8. und Übungsaufgaben, um Routine zu erwerben. Vorwissen erweitern!
Wahrnehmungsfelder „Antennen ausrichten!“ „Rechner hochfahren!“
Großhirnrinde „Dateien öffnen!“
1. Limbisches System Verwunderung, Interesse, Widerspruch, kognitive Dissonanz
„Flaschenhals“ Vorwissen aktivieren
2.
Den Wissensbestand aktivieren für Ideen und Vermutungen! Anspornen, um sich reinzuknien!
Problemstellung entdecken
3.
Arbeitsgedächtnis
Erstes Verstehen: Verstehensinseln und -lücken erkunden! „Knabberglück“
Arbeitsgedächtnis Vorstellungen entwickeln
4.
Gemeinsamkeiten und Unterschiede in Lernprodukten aufdecken! Fehler nutzen!
Lernmaterial bearbeiten Lernprodukt diskutieren
5.
Zwischenspeicher Hippocampus
Neues einordnen und dekontextualisieren, Fachbegriffe zuordnen, sich rückversichern
7.
Tiefschlafphasen Großhirnrinde
Sein Können erproben! Hausaufgaben: Transfer und Routine erwerben! Schlafen!
Lernzugewinn definieren Vernetzen
Speichern Abrufen
Zwischenspeicher Hippocampus
6.
Wissenszuwachs bewusst machen! Mit Ideen vom Anfang der Stunde Abgleichen!
Langzeitgedächtnis
8.
Üben: Transferaufgaben und Übungsaufgaben, um Routine zu erwerben Vorwissen erweitern!
Die Lernschrittfolge im Unterricht Lehren
Kompetenzen
Lernen
Lernumgebung Problemstellung entdecken
Aufgabenstellungen
Vorstellungen entwickeln
Moderation
Lernmaterial bearbeiten Lernprodukt diskutieren
Materialien/Methoden
Diagnose/Rückmeldung Lernzugewinn definieren Vernetzen und transferieren
materiale Steuerung
Kompetenzen
personale Steuerung © Studienseminar Koblenz
Gruppenarbeit der Referendare • Leitgedanke: Die Neurobiologie bestätigt das LLM. • Gruppe 1: Kollegengespräch • Gruppe 2: Schülergespräch • Gruppe 3: Elterngespräch
Modell des Lehr-Lern-Prozesses Lehren
Kompetenzen
Lernen
Lernumgebung Problemstellung entdecken
Aufgabenstellungen
Vorstellungen entwickeln
Moderation
Lernmaterial bearbeiten Lernprodukt diskutieren
Materialien/Methoden
Diagnose/Rückmeldung Lernzugewinn definieren Vernetzen und transferieren
materiale Steuerung
Kompetenzen
personale Steuerung © Studienseminar Koblenz
Gliederung 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Die Frage nach Sinn und Nutzen Wie das Wissen in den Speicher gelangt Der Weg heraus muss gebahnt werden Sprache und Kognition Schritt für Schritt im Lernprozess Konsequenzen für den Unterricht
Lernen im Unterricht • Konsequenzen, um den Lernprozess im Unterricht in Gang zu setzen: • Bemüht sein um eine „umfassende“ Kompetenz! • Ob Lernende die pädagogische, die fachliche und die didaktisch-methodische Kompetenz der Lehrkraft zuschreiben, ist stark abhängig vom Selbstbild des Lehrenden. • Eine freundliche Lernatmosphäre schaffen! • Die Einstellung zum Lernen wird allerdings vor allem durch die Familie vermittelt.
Lernen aus neurobiologischer Sicht
Dendriten
Synapsen
limbische System
neuronale Kontakte Das Gehirn entwickelt sich und es bleibt plastisch
Information wird nicht eins zu eins gespeichert, sondern verarbeitet
Gelernt werden komplexe Muster und Strukturen
Das Gehirn lernt nicht alles, es sucht nach Sinn und braucht Zeit
Eigenaktivität und Interaktion
Strukturierung und Vernetzung
Interesse und Durchhaltevermögen
Es gibt kein Nichtlernen
passende Aufgaben stellen und den Diskurs fördern
informieren und Strukturen bewusst machen
begeistern und ermutigen
wiederholen, üben und benutzen