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Unterrichten

3.1 Das Lernen lehren

Lernbiologie

 

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Inhalt:
  1. Einführung
  2. Neuronale Grundlagen
  3. Hirnlateralität und Dominanz
  4. Die Gedächtnissysteme

1. Einführung

ReizaufnahmeDas Zentrale Nervensystem , das ZNS, besteht aus Gehirn und Rückenmark. Seine Aufgabe ist es den ganzen Organismus in seiner Funktionsfähigkeit zu erhalten. Dazu ist es notwendig, dass:

  • Umweltreize wahrgenommen und verarbeitet,
  • motorische Reaktionen z.B. für Angriff oder Flucht koordiniert.
  • und alle sonstigen inneren Reaktionen z.B. Atmung, Kreislauf, Verdauung, Hormonreaktionen abgestimmt werden.

Während früher gedacht wurde, dass das ZNS im Dienste der Lebenserhaltung vor allem zur Aufnahme und Verarbeitung von Umweltreizen dient, ist heute klar, dass mehr "innere Reize", denn "äußere" unser "Hirn beschäftigen".

Wenn sich ein Mensch entwickelt, entsteht in seinemHirn ein immer mehr differenziertes "Modell der Wirklichkeit", dass ihm hilft, schnell und sicher auf alle möglichen Lebenssituationen zu reagieren. Diese "Vorstellungen" sind also nicht wahr, sondern nur bewährt. Dies kann mit vielen optischen Täuschungen leicht demonstriert werden.
Wir sehen auf dem unteren Bild einen Stern, obwohl keiner vorhanden ist. Die regelmäßig verteilten Ecken lassen uns einen Stern wahrnehmen, der auf einem dunklen Hintergrund liegt, weil es ziemlich unwahrscheinlich ist, dass die 5 "Packmans" sich gerade zufällig so verteilt haben. Diese Tendenz, Reize zu interpretieren, ist bei optischen Täuschungen natürlich ziemlich unwichtig, bei Zeugenaussagen jedoch schon für den Betroffen sehr erheblich.

optikFassen wir kurz zusammen:

Innerhalb des Zentralen Nervensystems befinden sich viel mehr Nervenzellen, die sozusagen mit sich selbst beschäftigt sind, denn Zuleitungen zu den "äußeren Sinnesorganen" haben. Deshalb geht man heute davon aus, dass das Gehirn Reize der Umwelt aufnimmt, aber mit der Hilfe des Gedächtnises, den eigenen Modellen der Wirklichkeit, Informationen erzeugt. Diese innere Realität wird erst im Anschluss durch die Sinnesorgane an der äußeren Realität überprüft. Das Gehirn fragt sich sozusagen: "Ist da draußen ein Unterschied, zu dem was ich erwarte?" Diese Überprüfung ist aber nicht besonders kritisch. Sie genügt schon unseren Ansprüchen, wenn es einfach plausibel sein könnte und damit erliegen wir sehr leicht Selbsttäuschungen.

Trifft dieses Modell zu, hat dies zur Folge, dass wir uns primär gar nicht "objektiv" ein Bild von der äußeren Realität machen. Erinnerungen, Erfahrungen und die damit verbundenen Emotionen bewirken eine innere Realität, die erst im zweiten Schritt nach außen abgeglichen wird.

Nach dem Jahrzehnt des Gehirns, wird deutlich, dass wir noch sehr wenig über unser kompliziertestes Organ wissen. So wurde bisher nur der Nervenklumpen im Schädel untersucht. Inzwischen gerieten aber auch die Nervengeflechte ( z.B. Solarplexus) im Bauchraum in den Blickpunkt der wissenschaftlichen Auseinandersetzung. Untersuchung der Nervenkomplexe im Bauchraum führen zur Erkenntnis, dass diese Klumpen nicht nur die Tätigkeit der Eingeweide steuern. Viel mehr Nerven führen in das Gehirn zurück und deuten an, dass auch die Nervengeflechte im Bauchraum an der Bildung von "Wissen" und Stimmugen beteiligt sein könnte. Man spricht deshalb auch von einem "Bauchhirn". Dass man sich auf seinen Bauch verlassen kann (Schmetterlinge im Bauch, schmeckt mir nicht, ...), wußte der Volksmund schon sehr viel früher.

Trotz vieler herausfordernder Widersprüche ist es heute unumstritten, dass das Zentralnervensystem Sitz des Denkens und des Bewusstseins ist. Nerven- und Gliazellen sind die grundlegenden Elemente des ZNS's.

Und wieso sollten Sie davon eine Ahnung haben?

Die Verbindung von Hirnforschung, Lernen und Schule ist in Rundfunk und Fernsehen sehr populär. Grundsätzliche Kritik an der Schule und am Unterricht wird sehr häufig durch Aussagen der "Neueren Hirnforschung" begründet oder Unterrichtsreformprojekte sind als "hirngerecht" bezeichnet worden. Da Eltern diese Dinge aufnehmen und auch am Elternabend vertreten, sind Grundkenntnisse in diesem Bereich für Organisation des Unterrichts und für deren Begründung wichtig.

Zum Überlegen
überlegen

Haben sie nicht auch schon einmal gedacht:
"Das war so!"
"Ich bin mir ganz sicher!"

Wie lange dauerte es, bis sie erkannten, das sie nur das erlebten (wußten, sahen, hörten,...) was sie erfahren wollten bzw. was sie erwarteten?

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Literatur:

Bednorz, P./ Schuster, M. (3. Auflage; 2002): "Einführung in die Lernpsychologie. " Reinhardt UTB

Edelmann, W. (6. Auflage;2000): "Lernpsychologie." Beltz PVU

Roth, G.

Vester, F. (1973) : Denken - Lernen - Vergessen

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Grundkenntnisse biologischer Prinzipien über Aufbau und Funktion von Nerven- und Gliazellen sind für einen Pädagogen heute unverzichtbar. Auf die entsprechende biologische Literatur sei verwiesen.

Sehr vereinfacht können Nerven bzw. Gliazellen (früher wurden sie nur als Stütz- und Ernährungselemente für die Nervenzelle betrachtet) mit elektronischen Schaltelementen verglichen werden, die aufgenommene Reize als elektrische Impulse miteinander verrechnen.Verknuepfung


In den rund 1300 (Frauen) bis 1500 g (Männer) Hirnmasse sind bis zu 15 Millionen Nervenzellen vorhanden. Jedes einzelne Neuron ist durchschnittlich mit 1000 anderen Neuronen durch Synapsen verbunden. Die Vernetzung innerhalb des Gehirns ist so groß, dass damit die erstaunlichen Leistungen des Menschen und die Unterschiedlichkeit zwischen den Individuen im Denken erklärt werden können.

Ältere Autoren betonen stark, dass bei der Geburt mehr Nervenzellen im vergleich zu älteren Personen vorhanden sind. Durch eine anregende Umwelt, durch vielfältige Anreize, treten die noch wenig verknüpften Nervenzellen miteinander in Kontakt. Netze entstehen, das Individuum lernt.
"Feuern" zwei oder mehr sich berührende Nervenzellen gleichzeitig, entstehen mehr Verknüpfungsstellen - Synapsen (Hebb'sche Regel). Nicht gebrauchte bzw. wenig benutzte Verbindungen werden dagegen abgebaut. Dies geschieht alles unter dem Einfluss von Hormonen bzw. Transmittern.

 

Natürlich hat dieser nüchterne biologische Sachverhalt auch Konsequenzen für das Unterrichten:

Beispiel 1:

Spitzer geht z.B. davon aus, dass während der Umstellung in der Pubertät durch den Einfluss der Geschlechtshormone viele (kindlichen) Verknüpfungen abgebaut werden - der Pubertierende also in einer gewissen Weise gar nicht mehr "richtig denken" kannn. Während der Pubertät entstehen also neue Muster, die sich in dieser Entwicklungsphase konsolidieren sich. Die ursprünglich funktionierenden Bahnen, stehen aber mindestens zum Teil nicht mehr zur Verfügung.

 

Beispiel 2:

Sprachpädagogen berufen sich z.B. darauf, dass die "sensible Phase" zum Erwerb von Fremdsprachen vor der Pubertät liegt.

Neuere Autoren betonen,dass das Gehirn sehr plastisch ist und je nach Anforderungsgehalt der "gestalteten Umwelt" bis ins hohe Alter lernfähig bleiben kann. Im Alter sind zwar weniger Nervenzellen vorhanden, die Netze zeigen jedoch viel engere Maschen. Jetzt können Routineaufgaben schneller abgearbeitet werden.

Bei lernfähigen Menschen - bilden sich jedoch auch im hohen Alter noch neue Verknüpfungen - ja sogar Nervenzellen. "Auch alte Hunde lernen neue Tricks".

Wenn man das Verhältnis zwischen der Anzahl der Neuronen betrachtet, die äußere Reize aufnehmen und "ins Gehirn leiten" betrachtet, fällt auf, dass die "interene Verkabelung" die Zuleitungen um mehrere Potenzen überschreitet. Dies lässt heute nur noch den Schluss zu, dass das Gehirn aus den Daten die sogenannte "Wirklichkeit" konstruiert. Das Gehirn funktioniert nicht so wie ein Fotoapparat, der auf dem Film die Lichtquellen analog abbildet.
Das Gehirn dagegen verarbeitet Impulse und formt nach den bereits vorhandenen Erfahrungen eine "Wirklichkeit", die sein Überleben ermöglicht.
Dieser auf den ersten Blick etwas seltsam anmutende Sachverhalt hat natürlich auch seine Auswirkungen auf das Unterrichten.

 

Beispiel 3:

Wenn die Lehrkraft einen Sachverhalt vermeintlich objektiv vorträgt, macht jeder einzelner Schüler aus den verschiedenen ausgesendeten Botschaften sich seinen eigen Sinn. Ist er emotional dann noch in einer emotional belastenden bzw. angenehmen Situation (Scheidung der Eltern/ Treffen mit Freunden,...) verankert, erreichen u. U. die Botschaften gar nicht seine Aufmerksamkeit.

 

Vergleiche zum Hintergrund der Aussagen dazu die Aussagen des Konstruktivismus

Einfache Lebewesen wie etwa Zecken brauchen vieles nicht zu lernen; ihre Umwelt besteht nur aus einem winzigen Ausschnitt der Wirklichkeit, und hierfür lassen sich alle wesentlichen Verhaltensparameter genetisch festlegen. Sofern Lebewesen jedoch komplexere Muster aus ihrer Umgebung extrahieren, um dadurch auch mit komplexeren Verhaltensweisen reagieren zu können, wird Lernen notwendig.
Nach der Hebb'schen Regel werden Verbindungen zwischen aktiven Neuronen verstärkt. Netzwerke werden trainiert, indem man ihnen immer wieder Beispiele der zu lernenden Input-Output-Beziehungen darbietet, dann den Input verarbeiten lässt, die Abweichung des gewünschten Resultats der Verarbeitung mit dem gewünschten Resultat feststellt und danach das Synapsengewicht so ändert, dass sich der Output dem gewünschten Output annähert." Spitzer verwendet den Begriff der "neuronalen Netze" aus der AI-Forschung (Computertechnologie) in Analogie zu den nachgewiesenen Vorgängen im Gehirn ...

Überwachtes Lernen muss langsam vonstatten gehen, damit nicht nur Einzelnes gelernt wird, sondern allgemeine Strukturen des Input gelernt werden. Dies steht in gewissem Widerspruch zum Evolutionsdruck für jeden Organismus, so rasch wie möglich zu lernen. Die Lösung des Problems besteht darin, zunächst rasch zu lernen und dann immer langsamer. Auf diese Weise werden die wahren Werte der Umweltparameter rasch und exakt gelernt.

...

Wie neuronale Netzwerke lernen auch Kinder dadurch, dass sie allgemeine Strukturen aus Beispielen selbsttätig extrahieren. Regeln werden nicht durch Predigten sondern anhand von Beispielen gelernt. Kinder müssen spielen (Hervorhebung H.Beck) , um Verhaltensweisen ohne drastische Konsequenzen ausprobieren zu können. Komplexe Handlungen, Reaktionsmuster, Sozialverhalten und die verschiedensten Erfahrungen werden so immer wieder durchgespielt und dadurch gelernt."

M. Spitzer (1996): "Geist im Netz - Modelle für Lernen, Denken und Handeln." WBG; S. 67 f.

Wer mehr zur Funktion der Nervenzellen und ihrer Bedeutung für pädagogische Fragestellungen erfahren wil, sieht unter denHinweisen und Vertiefung nach.

Links zu Neurodiaktiken:

www.neurodidaktik.de
www.schule-bw.de/unterricht/paedagogik/

netschool.de/ler/delese

Inhalt 1

Die Gedächtnissysteme

Wenn wir uns zuerst einmal klar machen, weshalb Tiere eine Gedächtnis besitzen, wird deutlich, welche Besonderheiten das menschliche besitzt.

Der Besitzer eines Gedächtnisses hat den Vorteil, dass er sich in seiner Umgebung sehr leicht zurecht findet, Fremdes vom Bekanntem und Freund von Feind unterscheiden kann. Auch beim Essen bieten sich entscheidende Vorteile: wurde z.B. eine bestimmte Nahrung gegessen, die Übelkeit verursachte, ist es es besser, diese in Zukunft zu meiden.
Ein Gedächtnis lässt also das Individuum leichter überleben, sich fortpflanzen, ... Es ist also gut, dass Erfahrungen konserviert werden, damit positive Situationen wieder aufgesucht und negative gemieden werden.

Leider besitzt die konservative Eigenschaft des Gedächtnisses beim Menschen auch unliebsame Konsequenzen:
Schmerzhafte (traumatische) Erfahrungen können beim Menschen dazu führen, Lernen zu vermeiden und uralte Situationen immer wieder nachzuerleben. Vergessen zu können und Gedächtnisinhalte so zu verändern, dass "neues Leben" wieder möglich ist, gehört mit zu den positiven Eigenschaften des reflexiven menschlichen Geistes, auch wenn dazu manchmal Hilfe notwendig ist.

Beispiel :

Sie werden Beim Unterrichten feststellen können, dass einige Schüler in der Fortschreibung eines Lehrganges an die Stelle kommen, an der sie eine Problematik durch Rückgriff auf früher erlerntes zu lösen versuchen. Die neue Methode ist ihnen nur sehr schwer zu vermitteln, weil sie die alte so gut beherrschen.
Fritz Simon
spricht als systemischer Therapeut dann davon, dass diese Dinge dann zu "entlernen" seien, (Was in den Augen der Behavioristen natürlich ein Unsinn ist)..

 

 

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a. Speichern und Abrufen

Unter den beschriebenen Voraussetzungen führen neue Reize bei Tier und Mensch zu einer ersten Orientierungsreaktion.

Beispiel :

Bei einem lauten Knall drehen wird uns in dessen Richtung. Weisen wir dem Geräusch keinerlei Bedeutung zu, haben wir ihn nach ganz kurzer Zeit vergessen. Wir gewöhnten uns ganz einfach an ihn: "Wir lernten, dass das Geräusch nichts bedeutet (Habituation)" deshalb können wir es auch später kaum beschreiben (abrufen). Das Geräusch wurde nur kurzfristig gespeichert.

Der gleiche Vorfall erhält für uns jedoch eine ganz andere Bedeutung, wenn wir ihn mit etwas Besonderem verbinden: sei es eine Erinnerung oder, dass wir gleichzeitig gegen den Laternenpfahl laufen. Der gleiche Ausgangsreiz erhält jetzt eine Bedeutungszuweisung, so dass wir ihn längerfristig erinnern. Unter Umständen reagieren wir in Zukunft auf das Geräusch besonders sensibel (Sensitivierung).

Bedeutungszuweisung


Jedoch ist nicht immer gesagt, dass das was ihr gespeichert haben, auch abgerufen werden kann. Sie kennen sicher das Phänomen: "Es liegt mir auf der Zunge" bzw. "Ich weiß es doch, kann's jetzt aber nicht sagen." Hier wird besonders deutlich, dass zum Abrufen von Informationen Hinweisreize gehören, die das Abrufen erleichtern.


encode Beispiel:

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b. Zeitliche Einteilung

F. Vester teilte das Gedächtnis nach der Möglichkeit des Abrufes in verschiedenen Zeitspannen ein.

Er unterschied das Ultrakurzzeitgedächtnis (UKZG) Abruf bis Sekunden, das Kurzzeitgedächtnis (KZG) mit dem Abruf bis Minuten, einen mittelfristigen Speicher (Stunden bis Tage) und das Langzeitgedächtnis (LZG). UKZG
Im Langzeitgedächtnis sind die Informationen Jahre bis lebenslang abruffähig. Um Informationen vom UZKG ins Langzeitgedächtnis zu bekommen, sind entweder viele Wiederholungen nötig oder aber, die emotionale Beteiligung ist sehr hoch.
Als Mechanismus der Speicherung wird die langsame Vernetzung von Nervenzellen betrachtet: "Aus elektrischen Entladungen werden stabile neuronale Netze."

Beispiel:

 

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c. Gedächtnishierarchien

Nach Art der beteiligten Systeme lässt sich das Gedächtnis in ein Gedächtnis für Handlungsaläufe und für Wahrnehmung unterscheiden. Das Motorische sowie das Perzeptive Gedächtnis wird aus verschiedenen Quellen gespeist: Handlungen d.h. muskelaktivierende Tätigkeiten versorgen überwiegend das Motorische, Sinneseindrücke das Perzeptive Gedächtnis.

Sens_Ged.

Das Motorische Gedächtnis ist stark mit Kleinhirnstrukturen, das perzeptive Gedächtnis stark mit Großhirnstrukturen verbunden.

Begriffserklärungen:

Artgedächtnis: Im Artgedächtnis liegen die Gedächtnisspuren, die sich als erfolgreich bewährt haben. Dazu zählt z.B.: die Furcht vor Schlangen.
Sensorisches Gedächtnis: Die Verarbeitung und der Abruf von Informationen erfolgt nach Sinneskanälen getrennt. Werden Sinneskanäle vermischt, spricht man von Synästhesien z.B.: Musik als Farben wahr nehmen.
Erinnerungen an Erlebnisse sind z.B.: als "Filme", "kinästhetische Wahrnehmungen" oder "Tonbänder, Selbstgespräche " im Episodischen Gedächtnis abrufbar.
Das Semantische Gedächtnis, speichert sprachliche und bedeutungsbezogene Inhalte, während das Konzeptuelle Gedächtnis abstrakte Begriffsgefüge bzw. Beziehungen zwischen Begriffen zur Verfügung stellt.

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d. Organigramm des Langzeitgedächtnis

Am häufigsten wird für den schulischen Zweck zwischen Deklarativem (Explizitem) und nicht Nicht-Deklarativem (Impliziten) Gedächtnis unterschieden. Ein genauere Darstellung erfolgt später im Kapitel "Wissen".

Gedächtnis

Wie krankheits- und unfallbedingte Ausfälle sowie die split-brain -Forschung zeigen, liefern beide Großhirnhälften spezifische Beiträge zum menschlichen Denken und Verhalten:

a. Lateralität - Steuerung

Mit wenigen Ausnahmen empfängt die linke Hirnhälfte vorwiegend Sinnesreize von der rechten Körperseite und steuert diese. Die rechte Hirnhälfte übernimmt vorwiegend die entsprechenden Aufgaben für die linke Körperhälfte. Verbindungbahnen zwischen beiden Hirnhälften ermöglichen eine Ganzkörperkoordination.

Ueberkreuzverdrahtung

Beispiel :

 

b. Hemisphärenspezialisierung - Lateralität

In vielen populären Darstellungen werden den Hirnhälften eindeutige Funktionen zugeordnet.
Sicher ist, dass viele Reize in beiden Hirnhälften gleichzeitig aber unterschiedlich verarbeitet werden. Für Höchstleistungen in Sprache, Mathematik, Musik, usw. ist zudem nachgewiesen, dass beide Hirnhälften gleichzeitig stark aktiviert sind.
Nach dem Modus der Verarbeitung (preferred cognitive modus) eingeteilt, verarbeitet die linke Hirnhälfte die Erregungen sequentiell (hintereinander) und ist auf Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge spezialisiert, während die rechte analog (gestalthaft, in Ähnlichkeitsbeziehungen) arbeitet.

Es besteht die Vermutung, dass Aufmerksamkeitsfaktoren bei der Entstehung von Asymmetrien eine wesentliche Rolle spielen. Deshalb kann sich die Lage der Funktionen durch eine unterschiedliche Lerngeschichte auch stark individuell unterscheiden.

Hirnhälften

Vermutungen:

  • "Die Ausprägung unterschiedlicher Talente könnte mit der Lateralisierung für bestimmte Verhaltensweisen zusammenhängen."
  • Bei Frauen ist die Sprachlateralisierung weniger ausgeprägt und gleichmäßiger auf beide Hemisphären verteilt. Dies führt zur größeren verbalen Flüssigkeit.
    Zudem ist die Balken bei Frauen stärker entwickelt (verbesserter Austausch zwischen beiden Gehirnhälften).
  • Bei männlichen Feten ist bereits mehr Bewegung im Uterus zu verzeichnen, deshalb entstehen später Vorteile bei räumlich-geometrischen Aufgaben. Gleichzeitig ist die Handdominanz geringer (mehr Linkshänder).
  • Weil männliche Feten häufiger mit dem rechten Ohr nach außen liegen, ist bei 2/3 der Männer die Sprache links lateralisiert.

 

Beipiel:

 

Literatur

Schmidt; Thews; Lang (28. Auflage, 2000): Physiologie des Menschen. S. 183 ff.

Das Dominanz-Konzept

Nach der gebräuchlichsten Hypothese entstand die Lateraliserung des Gehirns durch den spezialisierten Gebrauch der rechten Hand. Dies führte zu einer Dominanz der linken Hirnhälfte, d.h. die rechte Körperhälfte wird "sozusagen bevorzugt": Bei Rechtshändigkeit liegt die sprachliche Dominanz meist - aber nicht immer - jedoch in der linken Hirnhälfte.
Verschiedene, therapeutisch ausgerichtete Ansätze gehen davon aus, dass bei nicht entwickelter bzw. rechter Hirndominanz, spezifische Schul- und Lernproblematiken auftreten.

Dominaz

Fakten

  • Bis zum 4. Lebensjahr kann die linke bei Ausfall der rechten Hirnhälfte alle Aufgaben der rechten übernehmen.
  • Über die Entstehung der Lateralität gibt es keine gesicherten Erkenntnisse.
  • Die unterschiedlichen Funktionen - Händigkeit, Sprache und visuell - räumliche Darstellung - können weitgehend unabhängig voneinander sein.

Beispiel :