Erkenntnisse aus der Gehirnforschung für das Lernen

1. Einleitung
Das einstimmige Echo der Publizisten hört sich meist wie folgt an: Zu wenig sei der
praktische Unterricht an den Ergebnissen der Gehirnforschung orientiert, zu oft der
Schulalltag von sturem Eintrichtern und wenig Abwechslung geprägt. Und das, obwohl es seit
Jahren kein Geheimnis mehr ist, dass das Gehirn sich nicht wie ein Eimer portionenweise mit
Sand bzw. Wissen füllen lässt (vgl. Ingendahl 1997, S.1).
Warum sich der Schulalltag nur schleichend verändert, kann an dieser Stelle kaum erörtert
werden. Deshalb setzt sich diese Arbeit mit den Erkenntnissen der Hirnforschung und den
daraus folgenden Forderungen für einen zeitgemäßen Unterricht auseinander, deren
Umsetzung nur praktisch vollzogen werden kann.
2. Erkenntnisse aus der Gehirnforschung für das Lernen
2.1 Grundlegendes
Was ist eigentlich Lernen? Lernen ist kein – wie häufig angenommen – passiver Prozess. Das
Wissen und die Inhalte rieseln nicht wie durch einen Trichter automatisch in unseren Kopf,
sondern müssen aktiv in unser Gehirn integriert werden. Dies gelingt wiederum nur, wenn
dafür geeignete Bedingungen geschaffen werden. Dazu gehören beispielsweise die
Beschaffenheit der Inhalte, der Umgang zwischen agierenden Personen oder die Kompetenz
der Lehrkraft (vgl. Spitzer 2006, S. 2-4). Das Gehirn ist Voraussetzung für das Lernen, aber
die Umgebung steuert den Lernvorgang (vgl. Blakemore 2006, S. 9).
Manfred Spitzer betrachtet Wissen als „geistige Nahrung“ (Spitzer 2006, S. 3), die nur dann
gut verdaulich ist, wenn die Art der Zusammenstellung der einzelnen Teilaspekte gelingt.
Dabei ist es wichtig, dass diese sich an Vorwissen und Vorlieben orientieren.
Weiterhin kann Lernen als Entstehung und/oder Veränderung von Repräsentationen der
Außenwelt verstanden werden. Diese Repräsentation sind nicht nur Wahrnehmungen, sondern
auch Werte, Ziele, Zusammenhänge und innere Zustände wie Ekel oder Angst. Im Gehirn
stehen die Neuronen (Nervenzellen) stellvertretend für diese Repräsentationen, die sich dann
zu einer Art Netz ausbilden, das mehrere Milliarden Neuronen umfassen kann (vgl. Spitzer
2006, S. 12-13).
Lernen ist ein Prozess, der nie ausgeschaltet werden kann. Menschen lernen das, was sie
müssen (beispielsweise in der Schule) – wenn auch möglicherweise ohne wirkliche Lust –
und das, was ihnen in alltäglichen Situationen und Gesprächen widerfährt (vgl. Spitzer 2006,
S. 10-11). Ersteres wird als deklaratives Lernen bezeichnet, weil es bewusstes Lernen
darstellt, in dessen Verlauf explizit Kenntnisse erworben werden. Das implizite, unbewusste
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Verinnerlichen von Verhaltensweisen und Fertigkeiten nennt man prozedurales Lernen (vgl.
Ingendahl 1997, S. 3).
2.2 Neuronale Repräsentation
Die Neuronen stellen ein stark verzweigtes System dar, welches die eingehenden
Informationen verarbeitet. Über die Dendriten gelangen Informationen in eine Nervenzelle.
Nach der Verarbeitung innerhalb werden sie über Axone zur nächsten Zelle weitergeleitet.
Jede einzelne Zelle verfügt über eine große Zahl an „Ausgängen“ und Synapsen und muss
sich entscheiden, wie sie die Informationen weiterleitet – „das Grundprinzip von Lernen und
Gedächtnis“ (vgl. Schulz, S. 1-2). Die Neuronen werden also bei einem bestimmten Reiz oder
einer bestimmten Umgebung aktiv und ermöglichen eine passende Reaktion, die von der
Synapsenstärke zwischen den Inputneuronen und den Outputneuronen abhängt.
Dabei
spielen
keine
Einzelheiten
eine
Rolle,
sondern
allgemeine
Regeln
und
Verhaltensmuster. Wenn zwei Personen beispielsweise miteinander reden, reden sie, „wie
ihnen der Schnabel gewachsen ist“ – ohne sich über grammatische Regeln den Kopf zu
zerbrechen oder sie überhaupt zu kennen. Daher spielt das Neuronensystem gerade bei
Fertigkeiten und Fähigkeiten eine zentrale Rolle (vgl. Spitzer 2006, S. 44-49, S. 77-78).
Je nach der Menge von bestimmten Signalen und Reizen, die unserem Gehirn zugeführt
werden, bildet sich ein individuelles Repräsentationsnetz mit stärkeren und schwächeren
Arealen, ähnlich einer Landkarte (vgl. Spitzer 2006, S. 119). Somit kann auch vorhandenes
Wissen immer wieder umstrukturiert werden, Lernen verändert demnach stark unsere
Hirnstrukturen (vgl. Ingendahl 1997, S. 1).
Zusammengefasst ist Lernen also eine „Veränderung von Synapsenstärken“ (Hepting 2008, S.
42). Wiederholen wir die Aktivierung bestimmter Synapsen, fällt uns der Umgang mit den
eintreffenden Informationen leichter (vgl. Ingendahl 1997, S. 7).
Das Gedächtnis stellt eine Erweiterung des Lernens dar. Ist das Lernen die erwähnte
Veränderung der Hirnstrukturen, kann das Gedächtnis als Überdauern dieser Strukturen
bezeichnet werden. Dadurch kann das integrierte Wissen zu einem späteren Zeitpunkt
abgefragt werden (vgl. Ingendahl 1997, S. 8).
2.3 Wichtige Einflussfaktoren
An erfolgreiches Lernen sind wichtige Bedingungen geknüpft. Nur, wenn alle drei
Voraussetzungen des Lernens – nämlich Aufmerksamkeit, Emotionen und Motivation – eine
förderliche Rolle einnehmen, ist Lernen effektiv und ohne Abstriche möglich.
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2.3.1 Aufmerksamkeit
Bei der Aufmerksamkeit müssen zwei Arten unterschiedenen werden: Zum Einen die
Vigilanz, also der Grad der Wachheit eines Menschen (und damit ein Indiz für die
Gehirnaktivität), und zum Anderen die selektive Aufmerksamkeit, die bestimmten
Sachverhalten mehr Zuwendung schenkt als anderen. Die selektive Aufmerksamkeit ist das
Resultat einer Kapazitätenverteilung – während einer Aufgabe eine hohe Kapazität zur
Verfügung gestellt wird, leidet eine andere (gleichzeitige) Aufgabe darunter. Dies lässt sich
durch
die
Aktivierung
unterschiedlicher
Hirnareale
erklären.
Beide
Arten
der
Aufmerksamkeit agieren allerdings unabhängig voneinander (vgl. Spitzer 2006, S. 141-144).
Vereinfacht gesagt ist es also von zentraler Bedeutung, wie stark wir auf einen
Lerngegenstand achten – je mehr, desto erfolgreicher der Lernvorgang. Für den Unterricht
wirft das die Frage auf, wie Aufmerksamkeit erzeugt und gelenkt werden kann (vgl. Spitzer
2006, S. 155-156).
2.3.2 Emotionen
Emotionale Beteiligung optimiert den Lernvorgang. Dazu gehört zum Beispiel die „Spannung
des Dabei-Seins“ (Spitzer 2006, S. 160), die das Lernen von Fakten und Daten ermöglicht,
weil wir wissen, dass dieses Wissen uns später praktisch nützt und in unsere eigene Welt
eingearbeitet werden kann. Prinzipiell sind es aber nicht Fakten, sondern Gefühle, Ereignisse
und andere Personen, die faszinierend wirken und deshalb leichter speicherbar sind (vgl.
Spitzer 2006, S. 160). Spitzer schlägt zum Beispiel vor, im Kunstunterricht zu malen, zu
zeichnen, zu gestalten und auszuprobieren anstatt Kunstepochen auswendig zu lernen.
Wahrnehmung und Kritikfähigkeit würden dadurch geschärft (vgl. Spitzer 2006, S. 161).
Weiterhin können Emotionen den Lernprozess aber auch stören. Dazu gehören zum Beispiel
Angst, die der verknüpfenden Speicherung von Inhalten und der späteren Anwendung
entgegenwirkt oder chronischer Stress, der unter anderem zu anhaltender Müdigkeit führt
(vgl. Spitzer 2006, S. 161, S. 170). Akuter Stress dagegen hat kurzfristig nützliche Folgen wie
eine erhöhte Energiebereitstellung. Unsere Emotionen verstärken also unser Verhalten positiv
oder negativ, was sich unübersehbar auf unsere Lernleistung auswirkt (vgl. Spitzer 2006, S.
171).
2.3.3 Motivation
Menschen sind von sich aus motiviert. Erkennbar ist dies vor allem bei Kindern, die bei jeder
Kleinigkeit nachfragen und wissbegierig sind. Diese Motivation kann aber nicht künstlich
erzeugt werden, sondern tritt automatisch unser ganzes Leben lang auf (oder nicht). Eine
große Rolle spielen dabei die Belohnungen – ein Schüler, der gelobt wird, wird in Zukunft
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seine Leistung eher wiederholen. Für alle anderen wirkt dieses Lob aber wiederum
demotivierend (vgl. Spitzer 2006, S. 192-194).
Der Botenstoff Dopamin steuert unsere Motivation und damit unser Lernen. Werden wir
belohnt, ist ein Ergebnis besser als erwartet oder machen wir gute Erfahrungen, ist Dopamin
der „Türöffner“ zum langfristigen Lernen (vgl. Spitzer 2006, S. 180-181), da er den
sogenannten „Aha-Effekt“ ermöglicht.
3. Schulalltag
3.1 Rückschlüsse aus den Ergebnissen der Hirnforschung
Stumpfsinniges Auswendiglernen sollte prinzipiell vermieden werden. Das bezieht sich zum
Beispiel auf Regeln. Hier sind Beispiele die Zauberformel – nur durch anschauliche Beispiele
können Regeln verständlich aufgezeigt werden, ohne sie überhaupt namentlich nennen zu
müssen. Durch diese Anwendbarkeit können auch komplexe Regeln gespeichert werden (vgl.
Spitzer 2006, S. 78). Damit geht auch eine Verringerung des Lerntempos einher, um
Gelerntes mit Übungen und Beispielen zu vertiefen, anstatt von einem Thema in das Nächste
zu huschen, ohne den wirklichen Lernerfolg zu berücksichtigen (vgl. Hepting 2008, S. 45).
Ingendahl fordert gar eine Auflösung der starren Stundenordnung und Zeit für kreativeverarbeitende Übungen (vgl. Ingendahl 1997, S. 12). Ein Modell für Ganztagesschulen wäre
es etwa, den Nachmittag ausschließlich für Wiederholungen und Hausaufgaben zu
verwenden, anstatt den Schülern neuen Stoff zu präsentieren (vgl. Schulz, S. 2). Allgemein
sollte auf eine ausgewogene Reihenfolge der Elemente „Stoffpräsentation, Pausen und
Rekapitulation“ (Schulz, S. 2) geachtet werden.
Die Lehrperson sollte versuchen, Fakten in Geschichten unterzubringen. Fakten allein stehen
außerhalb des Gesamten, und nur im Gesamten ist ein Sachverhalt interessant und merkbar
(vgl. Spitzer 2006, S. 35). Ähnlich, wie sich die Neuronen verknüpfen, sollten auch die
Lerninhalte derart zusammenhängend präsentiert werden. Zusätzlich ist es enorm wichtig,
dass die Inhalte mit „der individuellen Lebenserfahrung“ eines jeden Schülers verknüpfbar
sind – nur dann bleibt langfristig etwas hängen (vgl. Spitzer 2006, S. 416).
Wie schon erwähnt, sollte jeglicher Stoff an Vorwissen und (Vor-)Erfahrungen der Schüler
gekoppelt sein, um den Zugang und das Speichern zu erleichtern. Das neue Wissen wird dabei
mit dem vorhandenen Wissen abgeglichen. Gelingt dies, können mit den erhaltenen
Strukturen Sachverhalte aufgeklärt und Probleme gelöst werden, die vorher als schwer
empfunden wurden (vgl. Ingendahl 1997, S.2, 4).
Nur wenn der Input strukturiert ist, kann auch das Lernergebnis im Gehirn strukturiert und
damit erfolgreich gespeichert werden. Wichtig ist dabei schon die Gestaltung der
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Klassenräume, das Klassenklima, günstige Beziehungen der Schüler untereinander und zu den
Lehrpersonen und dass die Kinder einen roten Faden an die Hand bekommen, der die
Lerninhalte vorstrukturiert (vgl. Hepting 2008, S. 44). Denn auch unser Gehirn speichert
Wissen strukturiert – als ein Netz aus Begriffen, Bildern u.ä., dass später zur leichteren
Auffindung von Problemlösungen aktiviert werden kann („erzeugendens Denken“, vgl.
Ingendahl 1997, S. 2).
Um die Motivation der Schüler zu fördern, sollte die Lehrperson Begeisterung für das
vertretene Fach ausstrahlen, um diese möglicherweise sogar auf die Lerner zu übertragen.
Schüler erkennen sofort, wenn die Begeisterung eines Lehrers für sein Fach nur gespielt ist.
Die Lehrperson ist das Sprachrohr des Faches. Nicht die Mediennutzung, sondern die
Fähigkeit, den Stoff pointiert zu verpacken, sollte das Augenmerk eines jeden Lehrers
darstellen – denn er selbst fungiert als Medium (vgl. Spitzer 2006, S. 194). Dabei sollte er
auch seine eigenen Gefühle zu Thematiken äußern (Stichwort Emotionen), ohne sich jedoch
angreifbar zu machen, und jederzeit Platz für Kritik und Verbesserungsvorschläge lassen (vgl.
Ingendahl 1997, S. 12).
Wenn das Verhältnis zwischen Lehrer und Schülern von Beginn an nicht stimmt, der Lehrer
aus welchen Gründen auch immer nicht gemocht wird, werden auch die Lernergebnisse nicht
überzeugen (vgl. Spitzer 2006, S. 412).
Auch sollte sich die Rolle des Lehrers vom
„Eintrichterer“ zu einem Lernbegleiter entwickeln, der eine günstige Umgebung für die
Lerner organisiert (vgl. Ingendahl 1997, S. 12).
Ein Element für den Unterricht (und auch im Alltag), welches im Bedeutungsfeld des Lernens
häufig als zweitrangig angesehen wird, ist das spielerische. Zu selten kommt dieses zum
Tragen und die positive Rolle von Gesellschaftsspielen durch die Verknüpfung von Spaß,
sozialem Umgang und Gedächtnis wird unterschätzt (vgl. Hepting 2008, S. 44).
Nützlich ist ebenso, bestimmte Lerninhalte, die möglicherweise mäßig spannend sind, anhand
von „Ereignissen“ (wie sie Spitzer nennt) diese Spannung zu kreieren. Ausgegangen wird hier
von Ausflügen, Museumsbesuchen oder Wanderungen im Wald, die einen Sachverhalt mit
mehreren Sinnen erfahrbar und daher interessant machen. Hier wird nicht zwingend mit
Fakten, sondern mit Allgemeinem gearbeitet, was eine Thematik leichter verdaulich
erscheinen lässt, auch wenn der Aufwand, solche Unternehmungen zu vollführen, hoch ist
(vgl. Spitzer 2006, S. 416-417). Dennoch lassen sich dadurch „ansprechende Reize“
ausbilden, die grundlegend für das Lernen sind (vgl. Ingendahl 1997, S. 1).
Eine andere Art, schülerfreundlich einem Thema zu begegnen, ist, dieses zu visualisieren.
Visualisiertes kann viel leichter gelernt und in Beziehung zu anderen Begriffen gesetzt
werden als Abstraktes. Gerade die Möglichkeit, sich eigene, witzige Zusammenhänge
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zwischen Wörtern vor dem „geistigen Auge“ vorzustellen, erhöht die Gedächtnisleistung (vgl.
Blakemore 2006, S. 217-218).
Es sollte möglich sein, mit den Schülern handlungsorientiert an neue Themen heranzutreten:
So kann sich jeder Lerner individuell-kreativ mit ihnen vertraut machen, es kann diskutiert,
Teilaspekte in unterschiedlichen Schreibprozessen von verschiedenen Seiten betrachtet und
mit Hilfe von Medien eigenständig erklärt und reflektiert werden. Jeder Lerner hat danach
zusätzlich das Gefühl, etwas verstanden, gemacht und jemand anderem beigebracht zu haben
(vgl. Ingendahl 1997, S. 13).
Weiterhin sollte Wert darauf gelegt werden, nicht nur den Klassenbesten zu loben, sondern
auch kleinste Teilerfolge aller Schüler zeitnah zu honorieren. Zuviel Lob darf aber auch nicht
geäußert werden – das wirkt wieder kontraproduktiv (vgl. Spitzer 2006, S. 193).
3.2 Wie sieht die wirkliche Umsetzung aus?
Noch immer wird das typische Unterrichtsbild vom klassischen Frontalunterricht geprägt, bei
dem die Lehrkraft die dominante Rolle einnimmt. Ohne dies zu verteufeln, werden offene und
an den gewonnenen Erkenntnissen orientierte Unterrichtsformen noch zu selten umgesetzt,
und wenn, dann nur von einem Bruchteil von Lehrkräften an einer Schule (vgl. Hepting 2008,
S. 17).
Ebenso allgegenwärtig, obwohl stetig als falsch betont, ist das stumpfe (Auswendig-)Lernen
ausschließlich für Klassenarbeiten, d.h. ein Inhalt wird „gelernt“, abgeprüft und anschließend
vergessen. Diese Machart, die übrigens auch an Hochschulen praktiziert wird, widerspricht
dem Ziel des oben beschriebenen stetigen und dauerhaften Lernens (vgl. Spitzer 2006, S.
410). Bei diesem Auswendiglernen spielt die Bedeutung eines Inhalts meist keine Rolle –
man wiederholt beispielsweise nur Wörter, bis sie hängen bleiben. Finden Schüler aber eine
Bedeutung vor, können sich Sachverhalte um einiges einfacher gemerkt werden. So
verhindert das Auswendiglernen eines Gedichtes möglicherweise den Zugang zu dessen
Inhalt (vgl. Blakemore 2006, S. 213-215).
Was die Umsetzung bzw. das Ausprobieren eines neuen Unterrichtssystems zusätzlich
erschwert, ist die steigende Heterogenität innerhalb einzelner Klassen. Unterschiedliche
Voraussetzungen jedes einzelnen Schülers machen den Schulalltag schwieriger, obwohl
besonders in der heutigen Zeit individuelles Lernen und frühkindliches Lernen vonnöten
wären (vgl. Spitzer 2006, S. 402). Man könnte dies aber auch als „Steilvorlage“ für eine neue
Unterrichtskultur empfinden.
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4. Fazit
Die Forderung, dass sich Lehrpersonen mit den Ergebnissen der Gehirnforschung
auseinandersetzen (müssen), steht seit einiger Zeit (sogar in populärwissenschaftlichen
Beiträgen) im Raum. Die Frage der effektiven, praktischen Umsetzung scheint aber noch
immer unbeantwortet. Nur in wenigen Ausnahmefällen nutzen Schulen die neuen
Erkenntnisse und bauen darauf ihr Unterrichtssystem auf. Gerade im gymnasialen Bereich
sperrt man sich vehement gegen neue Lehr- und Lernformen. Dennoch ist in den letzten
Jahren die zunehmende Bedeutung neuer Methoden und Einstellungen – basierend auf den
Erkenntnissen der Hirnforschung – unverkennbar und wird sich weiter herausbilden.
Den Schülern sollte es erlaubt sein, neugierig zu sein, und das Lernen sollte Spaß machen.
Mit allen Sinnen ausprobieren, üben, handeln, darüber reden, anderen etwas beibringen – das
sind ein paar der Schlagworte, wie der Unterricht der Zukunft aussehen sollte.
Literatur:
Blakemore, S.-J., Frith, U. (2006): Wie wir lernen – Was die Hirnforschung darüber weiß.
München.
Hepting, R. (2008): Zeitgemäße Methodenkompetenz im Unterricht: Eine praxisnahe
Einführung in neue Formen des Lehrens und Lernens. 2. Auflage. Bad Heilbrunn.
Spitzer, M. (2006): Lernen. Gehirnforschung und die Schule des Lebens. Heidelberg.
Internetquellen:
Ingendahl, W. (1997): Lernen in der Hirnforschung. Online: URL:
http://www2.uni-wuppertal.de/FBA/ingendahl/Texte/pdf/LERNEN~1.pdf
Schulze, H.: Lehren und Lernen aus Sicht der Hirnforschung. Online: URL:
http://www.holger-schulze.info/neuro_fortbildung/lehren_und_lernen_aus_sicht_der_hirnforschung.doc
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