Einführung in die Pädagogik 26. April 2008

ERGEBNISSE NEUROWISSENSCHAFTLICHER FORSCHUNG – Auswirkungen auf die Pädagogik

Drei neurobiologische Argumente Frühe Kindheit Entstehung von neuronalen Verbindungen Kritische Phasen in der Hirnentwicklung Anregende, fördernde oder komplexe Umwelten  Annahme: die ersten drei Lebensjahre sind von einzigartiger Bedeutung für eine optimale Entwicklung  Auswirkungen auf die Pädagogik

Drei neurobiologische Argumente In den ersten drei Lebensjahren der Menschen gibt es einen Zeitraum schneller Synapsenbildung, die Nervenzellen zu funktionierenden Regelkreisen verbinden. Dieser Zeitraum ist die kritische Phase in der Entwicklung des Gehirns. Zwar entwickelt sich das Gehirn weiter, doch tut es dies nur noch, indem es Synapsen verliert oder eliminiert, nicht indem es neue bildet. In dieser wichtigen Zeitspanne können anregende Umwelten und vermehrte Stimulation die größte Wirkung auf die Entwicklung des Gehirns haben.

Neuronale Verbindungen Neurowissenschaftler entdeckten eine rasche Zunahme der Vernetzungsaktivitäten (Kortex) beim Menschen (Tier) in der frühen Kindheit  synaptische Dichte nimmt enorm zu. Verlässliche Dichten zu errechnen wirft eine Reihe methodologischer Probleme auf.

Struktur: NEURON

Neuronale Verbindungen Neurowissenschaftler entdeckten (vor ca. 25 Jahren) die Phase der schnellen, postnatalen Synapsenbildung. Beispiel: visueller Bereich – Katzenhirn Annahme: 1. Phase: Frühe Entwicklungsphase, in der die Zahl der Synapsenbildung die der Synapseneliminierung übertrifft. 2. Phase: umgekehrt

Neuronale Verbindungen Die Kurve der synaptischen Dichten über unsere Lebensspanne gleicht einem umgedrehten U. (Untersuchungen von Rakic und Huttenlocher). Bei der Geburt haben wir ungefähr die gleichen synaptischen Dichten wie später im erwachsenen Alter. Die schnelle Synapsenbildung nach der Geburt führt zu einer Plateauphase. Die Synapseneliminierung (Pubertät) senkt die Dichten auf das Erwachsenenniveau.

Phänomen frühe, schnelle Synpasenbildung Drei Behauptungen Frühe Entwicklungsphase ist von entscheidender Bedeutung, da in dieser Zeit die meisten Synapsen entstehen. Je mehr Synapsen wir hätten, umso intelligenter seien wir. Frühe Stimulation durch die Umwelt löst Synapsenbildung aus. Phase rascher Synapsenbildung ist die Zeit, in der grundlegende Lernbefähigungen stabil vernetzt werden. Prozess endet, wenn die Zeit der schnellen Synapsenbildung zu Ende ist.

Hirnleistung und synaptische Dichte Annahme: Es gibt einen linearen Zusammenhang zwischen der Zahl der Synapsen im Gehirn und dessen Leistungsfähigkeit. Daten von Rakic, Huttenlocher, Chugani sagen nichts über dieses Thema aus! Bezüglich der Synapsen ist die normale Hirnentwicklung möglicherweise eher ein regressiver als ein progressiver Prozess.

Hirnleistung und synaptische Dichte Die Behauptung, je mehr Hirnverbindungen man hat, umso intelligenter ist man, wird von neurowissenschaftlichen Forschungsergebnissen nicht bestätigt.

Stimulation und frühe Hirnentwicklung Annahme: Frühe Stimulation oder Erfahrungen mit der Umwelt verursacht die Bildung von Synapsen. Neurowissenschaftliche Forschung: Genetische und der Entwicklung inhärente Programme steuern die frühe Synapsenbildung. Huttenlocher: Synapsenbildung beginnt in manchen Hirnregionen vor der Geburt.

Stimulation und frühe Hirnentwicklung Experimente zeigen, dass die Geschwindigkeit der Synapsenbildung und die synaptische Dichte von der Quantität der Stimulation unabhängig ist. Frühe und rasche Synapsenbildung ist von genetischen Faktoren und nicht von Umwelteinflüssen abhängig.

Rasche Synapsenbildung und die Festvernetzung des Gehirns Annahme: Nach der Zeit rascher Synapsenbildung (ca. 3. bis 3 ½ Jahre) sind die Lernmechanismen etabliert und Hirnregelkreise vernetzt. Forschungsergebnisse legen den Schluss nahe, dass sich das vorstellende Gedächtnis in annähernd der gleichen Geschwindigkeit entwickelt, unabhängig von Übung sowie von schichtspezifischen Unterschieden in den frühkindlichen Erfahrungen.

Rasche Synapsenbildung und die Festvernetzung des Gehirns Die Vernetzung ist nach der frühen Entwicklung nicht abgeschlossen, „fest vernetzt“ oder für immer fixiert. Sie ist nicht auf die Zeit beschränkt, in der sich die Synapsen am schnellsten bilden.

Kritische Phasen (Entwicklungsfenster) Kritische Phasen gibt es. Nur für spezifische und beschränkte Aspekte des Lernens und der Entwicklung. Die Quantität an Erfahrung und Stimulation sind nicht die entscheidende Variable in der Hirnentwicklung. Kritische Phasen sind sehr komplex und erstrecken sich über beträchtliche Zeiträume (ins zweite Lebensjahrzehnt). Kritische Phasen passen keineswegs in das Schema der ersten drei Lebensjahre.

Kritische Phasen (Entwicklungsfenster) Kritische Phasen sind Zeitspannen in der Entwicklung, in denen Tiere wie auch Menschen spezifische Eigenschaften, Verhaltensweisen und Fertigkeiten erwerben können (sensible Phasen). Evolution: Das Gehirn ist plastisch, d.h. durch Erfahrung prägbar, die Feinabstimmung des neuronalen Netzwerkes beruht auf dieser Plastizität.

Kritische Phasen (Entwicklungsfenster) Bill Greenough nennt die Hirnplastizität, die den kritischen Phasen zugrunde liegt, erfahrungsheischende Hirnplastizität. Kritische Phasen ermöglichen die Aneignung speziestypischer Merkmale – sensorische Fähigkeiten, motorische Fertigkeiten, Sprache…

Kritische Phasen (Entwicklungsfenster) Kritische Phasen existieren eher nicht für Merkmale und Verhaltensweisen, die den Erfahrungen von Individuen, sozialen Gruppen oder Kulturen zugehören. Greenough nennt den neuronalen Mechanismus, welcher der Fähigkeit des Individuums zugrunde liegt, aus seinen persönlichen Erfahrungen zu lernen, erfahrungsabhängige Hirnplastizität.

Kritische Phasen (Entwicklungsfenster) Kritische Phasen sind evolutionär sinnvoll, weil sie von Stimuli abhängen, die in normalen menschlichen Umwelten überall zu finden sind.  Die Stimulation, die Kinder in den kritischen Phasen für die Feinvernetzung des Hirns brauchen, ist überall um sie herum.

Bedeutung anregender Umwelten Annahme: Die Stimulierung von Synapsen ist zwar das ganze Leben über wichtig, besonders aber in der frühen Entwicklung.  „Frühe Erfahrungen einen dramatischen Einfluss auf den Prozess der Hirnvernetzung haben können, in dem sie die endgültige Anzahl der Synapsen im Hirn um bis zu 25 Prozent vermehren oder vermindern“ (Starting Smart).

Bedeutung anregender Umwelten Untersuchungen belegen, dass während des größten Teils des Lebens (Tieren, Menschen) Erfahrungen die Hirnstruktur beeinflussen. dass wir nicht erwarten können, dass eine immer größer werdende Umweltkomplexität eine immer größere synaptische Dichte zur Folge hat. dass das Gehirn während der ganzen späteren Entwicklung bis ins Erwachsenenalter hinein plastisch, das heißt durch Erfahrung modifizierbar bleibt.

Neurodidaktik Neurodidaktik geht von der Lernfähigkeit des Menschen aus und sucht nach den Bedingungen, unter denen sich Lernen am besten entfaltet. Schlüsselidee: Plastizität des Gehirns und die Lernfähigkeit in unauflöslicher Beziehung zueinander stehen. Aufgabe: Neurobiologische Erkenntnisse für die Didaktik aufzuarbeiten, um sie auf den Prozess menschlicher Erziehung und Bildung anzuwenden.

Was wissen wir über das lernende Gehirn – und was nicht? Wie dasjenige, was wir Lernen nennen, in den Hirnzellen und ihren Verknüpfungen funktioniert, wissen wir nicht. Nur dass es funktioniert und wann. Wie Informationen abrufbar gespeichert werden, ist ebenso unbekannt wie der Prozess ihrer Verknüpfung zu „Sinnstrukturen“ (neuronale Repräsentationen). Wie höhere kognitive Leistungen des Gehirns (Begriffe, Sprache) zustande kommen, ist unbekannt.

Was wissen wir über das lernende Gehirn – und was nicht? In Ansätzen überprüft, dass (auch zum Teil wodurch) Informationsaufnahme und –Informationsverarbeitung durch bestimmte Umstände unterbunden, erschwert oder begünstigt werden kann. Natürliches Lernen geht sehr langsam (viele Wiederholungen), ist in der Regel aber sehr erfolgreich. Details ohne Bedeutungskontexte vergisst das Gehirn sehr rasch.

Was wissen wir über das lernende Gehirn – und was nicht? Das unterrichtlich-organisierte Lernen geht wie das natürlich langsam vor sich und ist in der individuellen und kaum beeinflussbaren Informationsverarbeitung und Bedeutungsgenerierung hinsichtlich einer normierten Zielerreichung höchst störanfällig.

Neurodidaktische Impulse – Merkmale erfolgreichen Lernens Das limbische System Sollen neue Informationen aufgenommen werden, dann sollten diese wichtig, wünschenswert (nützlich) und von angenehmen Gefühlen begleitet sein. Neugierverhalten Suche nach bedeutungsvollen Erfahrungen ist angeboren und erlahmt bei bedeutungslosen oder nicht erklärungsbedürftigen Sachverhalten.

Neurodidaktische Impulse – Merkmale erfolgreichen Lernens Entspannte Atmosphäre, Spiel, Vertrauen Erwartung auf Erfolg stärken, Angst vor Misserfolg schwächen, Selbstbewusstsein stärken Entspannung für Gedächtniskonsolidierung Gehirn braucht die notwendige Zeit für die Speicherung von Informationen und die Verknüpfung zu Bedeutungszusammenhängen. Optimale Rhythmus von Anspannung und Entspannung.

Neurodidaktische Impulse – Merkmale erfolgreichen Lernens Emotion und Kognition Ein Erlebnis als bleibende Erfahrung ist durch eine besondere emotionale Weise gekennzeichnet. Starke innere, aktive Beteiligung der Lernenden Belohnung und Spaß Das Gehirn funktioniert umso besser, je attraktiver die Lernsituation empfunden wird, die sich am Erfolg misst.

Neurodidaktische Impulse – Merkmale erfolgreichen Lernens Kommunikatives Handeln Für Lernen und Leisten sind sozial-emotionale Beziehungen notwendig. Beziehungsgestaltung. Nichtbeachtung schwächt das Motivationssystem und erhöht das Aggressionspotenzial.

Neue Herausforderungen für die Pädagogik Neue Herausforderungen für die Pädagogik?! Erfolgreiches Lernen braucht Bedingungen Eine praktische Herausforderung stellen, die bewältigbar und subjektiv sinnvoll ist. Nicht entmutigen beim Versuch, etwas zu vollbringen oder ein Problem zu lösen. Wissbegierde und Neugier nicht behindern, das Individuum (Kind) seine eigenen Lernwege gehen lassen. Viele Gelegenheiten zum Wiederholen und Üben bieten (Sicherheit und Erfolg). Individuelle zugemessene Anforderungen stellen (keine Unter- oder Überforderung).

Neurodidaktik – Kritikpunkte (PädagogInnen) Alles schon bekannt Die Neurodidaktiker hätten keine Ergebnisse vorgelegt, die PädagogInnen zwingen würden, ihren Unterricht irgendwie anders zu gestalten (Stern). Keine Praxisrelevanz Die neurowissenschaftlichen Erkenntnisse bzgl. des Lernens beziehen sich auf einfache (implizite) Lernvorgänge. Unzulässige Umkehrschlüsse Z.B. Entwicklung besser bei anregender Umwelt

Neurodidaktik – Kritikpunkte (PädagogInnen) Emotionen sind kein automatischer Lernfaktor Aus Sicht der Kritiker ist kein klarer Beweis erbracht, das positive Gefühle pauschal das Lernen unterstützen. Und eine ganz andere Frage sei, wie sich ein positives Gefühl bei Individuen (Schülern) hervorrufen lasse. Lernphasen gelten nicht verallgemeinernd Kritiker weisen darauf hin, dass es enorme individuelle Unterschiede bei Lernenden gibt.

Positive Versprechen der Neurowissenschaft „Time on task“ – die mit den Aufgaben verbrachte Zeit ist wichtig. Kinder, die vor der Schule nicht mit dieser Kultur vertraut gemacht wurden, sind bei Schuleintritt stark benachteiligt  Kinder diese akulturierende Erfahrung früh zugänglich machen.

Literaturhinweise: SPITZER, M.: Lernen. Gehirnforschung und die Schule des Lebens. Heidelberg 2007. BRUER, J. T.: Der Mythos der ersten drei Jahre. Warum wir lebenslang lernen. Weinheim 2000. STADELMANN, W.: „Frühe Förderung und lebensbegleitendes Lernen im Lichte neuropsychologischer Erkenntnisse.“ OECD, 2005. SINGER, W.: Was kann ein Mensch wann lernen? Ein Beitrag aus der Hirnforschung. In: FTHENAKIS, W. E. (Hrsg.): Elementarpädagogik nach PISA. 2. Auflage. Freiburg im Breisgau 2003, S. 67-77. ROTH, G.: Das Gehirn und seine Wirklichkeit. Frankfurt am Main 2000.