Julius-Stursberg-Gymnasium Neukirchen-Vluyn
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Julius-Stursberg-Gymnasium Neukirchen-Vluyn Schuljahr 2006/2007 Leistungskurs Biologie Herr Rehwinkel „Wie wir lernen – eine experimentelle Untersuchung an Schulkindern zum menschlichen Lernprozess“ Facharbeit von Lisa Saemann Neukirchen-Vluyn März 2007 Inhaltsverzeichnis_____________________________________________________________2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung……………………………………………………..…………………….3 2. Definition „Lernen“…………………………...…………………………………..3 3. Das Gehirn („Hardware“)………………………………….…………….….……4 3.1 Großhirnrinde (Kortex)……………………………………………………………………..4 3.2 limbisches System………………………………………………………………………….5 3.2.1 Hippocampus……………………………………………………………………5 3.2.2 Amygdala (Mandelkern)………………………………………………………..6 3.2.3 mesolimbisches System………………………………………………………..6 3.2.4 neuromodulatorisches System………………………………………………...7 3.3 Kleinhirn…………………………………………………………………………………...…7 4. Lerntypen…………………………………………………………………..……..... 8 ... 4.1 Theorie nach Vester…….………………………………………………………………….8 4.1.1 auditiver Lerntyp………………………………………………….....................8 4.1.2 optischer/visueller Lerntyp………………….………………………………....9 4.1.3 haptischer Lerntyp………………………………………………....................10 4.1.4 intellektueller Lerntyp………………………………………………………….10 4.2 Test…………………………………………………………………………......................11 5. Gedächtnis („Software“)………………………………………………………..15 5.1 Speicherung im sensorischen Register / [Ultrakurzzeitgedächtnis (UKZG)]………..15 5.2 Speicherung im Arbeitsgedächtnis / [Kurzzeitgedächtnis (KZG)]…………………...16 5.3 Speicherung im Langzeitgedächtnis (LZG)…………………………………………….17 5.3.1 episodisches Gedächtnis………………...…………………………………...18 5.3.2 sematisches Gedächtnis…...…………………………………………………18 5.3.3 prozedurales Gedächtnis……………………………………………………..18 7. Versuche…………………………………………………………………………..19 7.1 Versuch 1…………………………………………………………………………………..19 7.2 Versuch 2…………………………………………………………………………………..20 8. Fazit………………………………………………………………………………...20 9. Literatur- und Quellenverzeichnis…………………………………………….21 10. Anhang…………………………………………………………………………...22 Selbstständigkeitserklärung…………………………………..………………………………22 verwendete Internetseiten…………………………………………………………………….23 Einleitung___________________________________________________________________3 1. Einleitung Es gibt etwas, das uns Menschen von einem Großteil anderer Lebewesen unterscheidet und uns auszeichnet. Es ist die Tatsache, dass wir lernen können. Das heißt also, dass wir die Fähigkeit besitzen, uns neue geistige Kenntnisse anzueignen, aber auch, dass wir körperliche Fähigkeiten und Fertigkeiten erlernen können. Doch was passiert aus neurobiologischer Sicht, wenn wir lernen? Welche Vorgänge finden in unserem Körper statt? Welche Rolle spielt unser Gehirn bei diesem Prozess? Das alles sind Fragen, die jeder normale Mensch mit einem Achselzucken beantworten würde, denn leider sind die meisten nur unzureichend über diese biologischen Vorgänge informiert. Deshalb möchte ich mich in dieser Facharbeit mit der Frage beschäftigen, was in unserem Körper geschieht, wenn wir lernen. Hierbei werde ich mich größtenteils auf Literatur von Manfred Spitzer stützen, die die neuesten Erkenntnisse der Gehirnforschung beinhaltet, denn gerade die bildgebenden Verfahren wie die Kernspintomographie ermöglichen es, die Leistungen unseres Körpers und vor allem unseres Gehirnes zu erforschen. Ebenso werde ich mich auf Informationen von Frederic Vester beziehen, der unser Gedächtnis untersucht hat, aber auch unterschiedliche Lerntypen unter uns Menschen festgestellt hat. Diese Theorien möchte ich dann mit Lernversuchen an Schülerinnen und Schülern unseres Gymnasiums überprüfen und stützen. Besonders gut dazu eignen sich der Lerntypentest nach Vester sowie weitere Tests in Bezug auf das Ultrakurzzeit- und das Kurzzeitgedächtnis, die nach den neuesten Theorien in sensorisches Register und Arbeitsgedächtnis umbenannt wurden. 2. Definition „lernen“ Der Begriff „lernen“ besitzt Ursprünge in der indogermanischen Sprache, die auch als Ursprache bezeichnet wird, weil sich aus ihr unter anderem das Slawische, das Germanische und das Lateinische entwickelten. Das indogermanische Wort „lais“ bedeutet „Spur/Bahn/ Furche“, ebenso lassen sich Spuren im Gotischen finden: „lais“ („ich habe nachgespürt“) und „laists“ („Spur“). 1 Das bedeutet also, dass „lernen“, schon von seiner Wortherkunft abgeleitet, etwas mit dem Hinterlassen von Spuren und ihrem Nachspüren zu tun hat. Der __________________ __-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------- 1 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Lernen Definition „lernen“ 4 Lernprozess hinterlässt Spuren in unserem Gedächtnis, die beim Erinnern wieder aufgespürt werden müssen. Manfred Spitzer definiert „lernen“ als „einen aktiven Vorgang, in dessen Verlauf sich Veränderungen im Gehirn des Lernenden abspielen“. 2 Daraus folgt, dass man „lernen“ als einen Prozess verstehen muss, bei dem Informationen beziehungsweise Erfahrungen aufgenommen, verarbeitet und schließlich gespeichert werden. Als Ergebnis dieses Prozesses verfügt der Lernende über einen Zuwachs an Kenntnissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten. 3 Die Grundbedingung dafür, dass wir lernen können, ist die Fähigkeit zur Erinnerung – unser Gedächtnis [5.Gedächtnis („Software“)]. Die Speicherung der Informationen erfolgt im Gehirn, welches die tragende Rolle im menschlichen Lernprozess übernimmt: „Was der Magen für die Verdauung, die Beine für die Bewegung oder die Augen für das Sehen sind, ist das Gehirn für das Lernen“. 4 Wichtig ist hierbei auch, dass „lernen“ keinen zeitweise auftretenden Prozess beschreibt, sondern unser Gehirn immer und unwiderruflich lernt. 5 3. Das Gehirn („Hardware“) Das Gehirn stellt folglich die „Hardware“ für unseren Lernprozess dar und damit bilden die Ergebnisse der Gehirnforschung eine wichtige Grundlage für meine Facharbeit. Hierbei hat sich herausgestellt, dass das Lernen in ganz bestimmten Regionen des Gehirns stattfindet und dass bestimmte Bereiche besonderen Einfluss auf unser Lernen und dessen Effizienz haben. Zu diesen Bereichen zählen: 3.1 Großhirnrinde (Kortex) Die Großhirnrinde ist der Teil des Gehirns, „ in dem sich Denken und Erkennen, Erinnerung, Kombination, Lernen und Vergessen abspielen“. 6 Sie wird auch „graue Substanz“ genannt und bildet die äußere Nervenzellschicht des Gehirns, welche wiederum aus sechs Schichten besteht, die insgesamt etwa 50 Milliarden Gehirnzellen (Neuronen) enthalten. Diese sind über ungefähr 100 Milliarden Synapsen untereinander verbunden. Die aktuelle Ge________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________ 2 3 4 5 6 Spitzer (2002): „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens“, S.4 vgl. http://www.olev.de/l.htm (Anhang) Spitzer (2002): „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens“, Vorwort vgl. Spitzer (2002): „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens, S.11 vgl. Vester (1980): „Denken, Lernen, Vergessen“, S.22 Das Gehirn („Hardware“)_______________________________________________________5 hirnforschung geht nun davon aus, dass die zu lernenden Informationen über diese Synapsenverbindungen in den Neuronen gespeichert werden: Je stärker die Verbindungen sind, umso effektiver ist das Lernen. 7 Nähme man alle Nervenfasern unseres Gehirns zu einer Strecke zusammen, würde diese 500 000 Kilometer Länge betragen, was einer Entfernung größer als von der Erde bis zum Mond entspricht. 8 Auf Grund der Faltung der Großhirnrinde, welche durch die zahlreichen Furchen, Spalten und Windungen gut zu erkennen ist, vergrößert sich ihre Oberfläche beim Menschen auf eine Fläche von etwa 1800 cm². 9 3.2 limbisches System Das limbische System ist eine Ansammlung von Strukturen in der Mitte des menschlichen Gehirns. Sein Name leitet sich von dem lateinischen Wort „Limbus“ (Saum) ab, denn die limbischen Strukturen bilden einen doppelten ringförmigen Saum um den Hirnstamm. 10 Zudem steht es in enger Verbindung mit dem Kortex und kann dessen Funktionen beim Lernen beeinflussen. Das funktioniert dadurch, dass dieses System Gefühle und Motivation vermittelt und es somit zu einem der „Hauptkontrolleure des Lernerfolgs“ wird. 11 Folgende Strukturen des limbischen Systems sind nachhaltig an der Effektivität des Lernens beteiligt: 3.2.1 Hippocampus Der Hippocampus ist ein zentraler Bestandteil des limbischen Systems und befindet sich tief im Inneren des Gehirns. Dort liegt er an der linken und rechten Innenseite des Schläfenlappens der Großhirnrinde [ Abb.1 / S.7].Auf Grund seiner Form hat er seinen griechischen Namen („Seepferdchen“) bekommen. 12 Die Funktion des Hippocampus ist es, das deklarative Gedächtnis (Fakten, Geschehnisse und Vertrautes) zu organisieren, denn es wird festgelegt, wo, auf welche Weise und in welchem Zusammenhang eine Information in der Großhirnrinde abgespeichert wird. 13 ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ 7 8 9 10 11 12 13 vgl. http://homepage.univie.ac.at/michael.trimmel/techpsych_ws2001-2002/eisenriegeler.pdf und http://home.arcor.de/eberhard.liss/erkenntnis+thesen/hirnanalogien.htm vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S.32 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Gro%C3%9Fhirnrinde vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Limbisches_System Spitzer (2002): „Lernen und Gehirn“, S. 58 vgl. „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens“, S.22 vgl. Roth (2006) in „Lernen und Gehirn“, S. 58 Strukturen des limbischen Systems 6 Besonders gut zeigt sich dies auch in dem Fall des Patienten H.M., dem auf Grund seiner Epilepsie der Hippocampus und angrenzende Gehirnteile auf beiden Seiten entfernt werden mussten. Nach diesem Eingriff war er unfähig, neue Ereignisse zu lernen. Seine behandelnden Ärzte mussten sich jeden Tag neu bei ihm vorstellen, sofern er sie nicht vor dem Eingriff kennen gelernt hatte. Er konnte immer wieder die selbe Tageszeitung lesen und jedes Mal erneut von bestimmten Nachrichten überrascht sein, als würde er diese zum ersten Mal lesen. Außerdem war es H.M. nicht möglich umzuziehen oder sich in fremden Umgebungen zurechtzufinden, da er die dort gewonnen Eindrücke nicht speichern konnte. Erstaunlich war jedoch, dass H.M. fähig war, neue Fertigkeiten zu erlernen. Nach dem Eingriff lernte er nämlich das Schreiben in Spiegelschrift. 14 3.2.2 Amygdala (Mandelkern) Die Amygdala hat Form und Größe einer Mandel, deshalb leitet sich ihr Name auch von dem griechischen Wort „Amygdale“ (Mandel) ab. Sie liegt unmittelbar vor dem vorderen Ende des Hippocampus und ist ebenfalls ein zentraler Bestandteil des limbischen Systems15 [Abb.1/ S.7], der den Lernerfolg beeinflusst. Die Amygdala ist nämlich der Ort, der unbewusst emotionale Zustände, wie Angst, Furcht oder auch Stress, erzeugt. 16 Ebenfalls geschieht hier „emotionale Konditionierung“, was heißt, dass die aufgenommenen Informationen mit Gefühlen verknüpft werden. 17 3.2.3 mesolimbisches System Das mesolimbische System ist ein weiterer Bestandteil des limbischen Systems. Es ist für die Belohnung zuständig, indem es die Ausschüttung der „hirneigenen Opiate“ steuert. (Opiate sind chemische Stoffe, die sich an Opiatrezeptoren anlagern und schmerzlindernde Wirkungen zeigen. Eine große Anzahl dieser Opiatrezeptoren befindet sich im limbischen System, dort hat das Opiat eine bewusstseinsverändernde Wirkung. 18) Darüber hinaus steuert das meso- limbische System die Ausschüttung des Neurotransmitters Dopamin und kann eine Belohnung „in Aussicht stellen“. 19 Durch Dopamin können wir besser lernen, denn die Ausschüttung dieses Neurotransmitters führt zu einer effektiveren ______ 14 15 16 17 18 19 vgl. Spitzer (2002): „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens“, S.22/23 vgl. http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/neuro/565 vgl. http://home.arcor.de/eberhard.liss/erkenntnis+thesen/hirnanalogien.htm#modell Roth (2006) in „Lernen und Gehirn“, S.59 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Opiat Roth (2006) in „Lernen und Gehirn“, S.59 Strukturen des limbischen Systems Speicherung im Langzeitgedächtnis. 7 20 3.2.4 neuromodulatorisches System Das neuromodulatorische System ist ebenfalls Bestandteil des limbischen Systems und steht unter der Kontrolle der bereits angeführten anderen Anteile: der Amygdala, des mesolimbischen Systems und des Hippocampus. Diese beeinflussen seine Funktion, nämlich die Regulation von Aufmerksamkeit, Motivation, Interesse und Lernfähigkeit durch Ausschüttung bestimmter Neurotransmitter: Noradrenalin (allgemeine Aufmerksamkeit, Erregung, Stress), Dopamin (Antrieb, Neugier, Belohnungserwartung), Serotonin (Dämpfung, Beruhigung, Wohlgefühl) und Acetylcholin (gezielte Aufmerksamkeit, Lernförderung). Abb.1: Lage und Struktur des limbischen Systems 21 22 3.3. Kleinhirn Das Kleinhirn ist der zweitgrößte Bereich unseres Gehirns und befindet sich unterhalb des Großhirns in der „hinteren Schädelgrube“. Seine wichtigste Aufgabe ist es, die Motorik zu steuern. Bewegungen werden von ihm geplant, koordiniert und abgestimmt. Außerdem ist das Kleinhirn an dem Prozess des „impliziten Lernens“ beteiligt. Das bedeutet, dass motorische Fertigkeiten im Kleinhirn gespeichert werden, wenn diese vorher gut trainiert werden. Als Beispiel lässt sich hier das Erlernen eines Klavierstückes anführen: Nach mehrmaligem Üben scheinen die Bewegungsabläufe der Finger automatisiert und sie erfolgen ohne Nachdenken. 23 __________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________ 20 21 22 23 vgl. http://www.wdr.de/tv/q21/1548.0.phtml vgl. Roth (2006) in „Lernen und Gehirn“, S.59 http://www.merian.fr.bw.schule.de/beck/Skripten/12/bs12-42.htm vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Kleinhirn Lerntypen___________________________________________________________________8 4. Lerntypen 4.1 Theorie nach Vester Frederic Vester unterscheidet bei uns Menschen zwischen verschiedenen Lerntypen, die sich durch ihre unterschiedlichen Wahrnehmungskanäle kennzeichnen: den auditiven, den optisch/visuellen, den haptischen und den durch den Intellekt lernenden. 24 Wird nun der bevorzugte Wahrnehmungskanal des jeweiligen Lerntypen angesprochen, kann dessen Lernaktivität gesteigert werden. Jedoch kennzeichnen sich nur die ersten drei der oben aufgeführten Lerntypen durch ihren jeweiligen Wahrnehmungskanal, der letzte hingegen durch seinen Verstehensprozess. Darüber hinaus kommt kein Lerntyp in Reinform vor, sondern es handelt sich viel mehr um Mischtypen, bei denen sich Präferenzen zu einem bestimmten Wahrnehmungskanal feststellen lassen. 25 Diese Präferenz wird bereits im Säuglingsalter festgelegt. Ein kleiner Teil der Grundmuster der Wahrnehmung ist genetisch festgelegt, wohingegen der größte Teil unter Einfluss der äußeren Eindrücke in den ersten drei Lebensmonaten gebildet wird. Unter diesen auf den Säugling einwirkenden Eindrücken formt sich die Grundstruktur seines Gehirns. Daraus lässt sich schließen, dass jeder Mensch durch die unterschiedlichen Eindrücke in seiner Säuglingszeit ein individuelles Grundmuster ausbildet. Unter diesem Grundmuster versteht man die Vernetzungen der einzelnen Gehirnzellen, der „Hardware“. In diesem Gerüst werden dann beim Lernprozess die neu aufgenommen Informationen aufgehängt, eingeordnet und später gegebenenfalls wieder abgerufen. 26 Anhand eines Beispiels, bei dem die Formel „Druck = Kraft : Fläche“ gelernt werden soll, werde ich nun die vier unterschiedlichen Lerntypen vorstellen: 4.1.1 auditiver Lerntyp Der auditive Lerntyp versucht dieses physikalische Gesetz durch Kommunikation zu verstehen, also durch Hören und Sprechen. Sein bevorzugter Wahrnehmungskanal ist folglich das Hören und somit sein Ohr. Das heißt, dass das Problem durch ein Gespräch mit dem Lehrer oder am besten mit dem Mitschüler geklärt wird, da dieser über ähnliche Denkmuster verfügt und sich beide in ihrer __________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ______________ vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S.51 25 vgl. http://www.familienhandbuch.de/cmain/f_Aktuelles/a_Kindliche_Entwicklung/s_1178.html 26 vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S.45 ff. 24 Lerntypen___________________________________________________________________9 gewohnten Sprache, der Umgangssprache, verständigen können. So können Missverständnisse beseitigt werden und die Gesetzmäßigkeit kann durch selbst entwickelte Beispiele oder Zeichnungen verstanden werden. 27 Abb.2: Der auditive Lerntyp lernt und versteht das Gesetz durch Kommunikation. Anmerken muss ich hier jedoch, dass das Finden und Anfertigen von Beispielen sowie Zeichnungen nach Vesters Verständnis bereits haptischen Charakter hat. 4.1.2 optischer/visueller Lerntyp Der optische/visuelle Lerntyp lernt die Gesetzmäßigkeit über seinen bevorzugten Wahrnehmungskanal des Sehens, also durch seine Augen. Er veranschaulicht sich das Problem durch Beobachtung und Experimente. In diesem Fall kann dieser Lerntyp sich die Gesetzmäßigkeit dadurch verdeutlichen, indem er einen Nagel in eine Wand schlägt. Daraus kann er schließen, dass durch die geringe Aufsatzfläche des Nagels der Druck soweit erhöht wird, dass ein Eindringen des Nagels in die Wand möglich wird. Abb.3: Der optische/ visuelle Lerntyp lernt durch praktische Anwendung, die er beobachten kann. ____ vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“ S.51 Quelle der Abbildungen: „Denken, Lernen, Vergessen“ 27 Lerntypen__________________________________________________________________10 4.1.3 haptischer Lerntyp Der haptische Lerntyp lernt das Gesetz durch Anfassen und Fühlen. Er könnte also zwei Bleistifte nehmen, den einen mit der spitzen Seite nach oben und den anderen mit dem stumpfen Ende nach oben gerichtet. Drückt er nun mit dem Daumen auf die Bleistifte, erkennt er, dass bei gleichem Druck der Daumen auf dem spitzen Bleistift schmerzt und dies daran liegt, dass die geringe Fläche der Bleistiftspitze den Druck merklich erhöht. Abb.4: Der haptische Lerntyp lernt durch Anfassen und Fühlen. 4.1.4 intellektueller Lerntyp Der intellektuelle Lerntyp versteht die Gesetzmäßigkeit abstrakt durch die Formel, auch wenn diese nur aus Abkürzungen und Einheiten besteht. Dieser Lerntyp lernt „rein durch seinen Intellekt“. 28 Abb.5: Der intellektuelle Lerntyp lernt rein durch seinen Intellekt. Meiner Meinung nach sollte man diesen Lerntypen jedoch kritisch betrachten. Eine physikalische Formel oder Definition, wie hier im Beispiel gewählt, stützt sich meist auf eine praktische Anwendung. Das heißt, dass dieser durch Intellekt lernende Lerntyp sich diese Anwendungen und Beispiele vor Augen führt, um die Gesetzmäßigkeit zu verstehen. Dies hat nach Vester bereits den ____ 28 vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“ S.51 Lerntypentest_____________________________________________________________ __11 Charakter des optischen/visuellen Lerntypen, auch wenn dies nur vor dem „inneren Auge“ abläuft. Zudem unterscheidet sich dieser Lerntyp dadurch, dass er sich nicht durch einen bevorzugten Wahrnehmungskanal auszeichnet. 4.2 Lerntypentest Die meisten Lerntypentests erfolgen durch Fragebögen. Das heißt, dass die Auswertung der Tests nur auf Aussagen der Selbst- und Fremdeinschätzung basiert und somit keinen verlässlichen und aussagekräftigen Charakter hat. Deswegen wende ich die so genannte „Reproduktionsmethode“ 29 an, um festzustellen, über welchen der vier Eingangskanäle der Testpersonen (Biologie-LK der Jahrgangsstufe 12) die gegebenen Informationen am besten im Gedächtnis verankert werden können: Versuchsdurchführung: Zunächst wird das Lesegedächtnis getestet. Hierzu werden den Testpersonen 10 Wörter je zwei Sekunden lang auf einem DIN-A4Blatt dargeboten. Diese müssen still gelesen werden. Anschließend stelle ich 30 Sekunden lang Kopfrechenaufgaben zur Ablenkung, denn so kann verhindert werden, dass die Versuchspersonen die Wörter im Geiste wiederholen. Schließlich erhalten die Testpersonen eine Minute lang Zeit, um sich an die Wörter zu erinnern und diese in den Auswertungsbogen einzutragen. Dann wird das auditive Gedächtnis getestet (hören), indem den Testpersonen laut und deutlich 10 Wörter in einem Abstand von zwei Sekunden vorgelesen werden. Daraufhin erfolgt erneut eine 30 Sekunden lange Ablenkung durch Kopfrechenaufgaben und die Testpersonen erhalten wieder eine Minute Zeit, um sich an die Wörter zu erinnern und sie aufzuschreiben. Als nächstes folgt der Test des visuellen Gedächtnisses (sehen). Den Testpersonen werden im Abstand von je zwei Sekunden ein Bilder auf einem DIN-A4Blatt gezeigt, die nach der 30 Sekunden langen Ablenkung in einer Minute reproduziert werden müssen. Daraufhin erfolgt schließlich der Test des haptischen Gedächtnisses (anfassen/ tasten), indem die Testpersonen jeweils zwei Sekunden lang einen leicht erkennbaren Gegenstand in einem Karton ertasten müssen, in den sie nicht schauen können. Nach 30 Sekunden Kopfrechenaufgaben werden die behaltenen Gegenstände auf dem Auswertungsbogen notiert. 30 ____ 29 30 http://www.gbg.kbs-koeln.de/lerntyp/main.htm Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S.211 ff. Lerntypentest_______________________________________________________________12 Versuchsbeobachtung: Die Testpersonen waren sehr konzentriert und versuchten ein für sie bestmöglichstes Ergebnis zu erzielen. Sie achteten gut auf die ihnen dargebotenen Begriffe, Bilder, vorgelesenen Wörter und Gegenstände, um diese anschließend in den Auswertungsbogen einzutragen. Während der Durchführung wurde bereits deutlich, dass die Testpersonen bei dem Behalten und dem anschließenden Wiedergeben der ihnen vorgelesenen Wörter die meisten Probleme hatten. Versuchsauswertung: Bei der Auswertung dieses Tests wurde schnell deutlich, dass sich allgemeingültige Präferenzen für die bestimmten Wahrnehmungskanäle feststellen lassen. Die größte Anzahl der behaltenen Begriffe konnte durch eine Aufnahme über den Wahrnehmungskanal des Sehens erreicht werden. Mit einem Durchschnitt von 8,31 behaltenen Bildern liegt dieser Bereich knapp vor den Wahrnehmungskanälen des Tastens und des Lesens, wo jeweils ein Durchschnitt von 7,62 behaltenen Begriffen/Gegenständen erreicht wurde. Mit 5,37 behaltenen Begriffen zeichnet sich der Eingangskanal des Hörens klar als schlechtester und am geringfügigsten effektivster Wahrnehmungskanal für das Lernen aus. Abb.6: Verglichen zu Durchschnittswerten nach Vester zeigen die im Leistungskurs ermittelten Werte, dass hier im Durchschnitt mehr Begriffe behalten werden konnten. Deutlich wird auch, dass die Abweichung bei dem Lesegedächtnis größer ist als die bei den anderen Gedächtnisformen. Ich denke, dass dies dadurch zu erklären ist, dass die Versuchspersonen als Schüler besonders geschult in der Aufnahme über das Lesen sind, da sie den Unterrichtsstoff vornehmlich über Texte vermittelt bekommen. Auswertung des Lerntypentests_________________________________________________13 Abb.7: Die Auswertung des Schülers M.B. ergab folgendes Lernviereck . Die gleichmäßige Ausbreitung an allen Achsen des Diagrams zeigt, dass seine Eingangskanäle etwa gleichwertig sind. Bei ihm lassen sich also keine Präferenzen feststellen. Darüber hinaus verdeutlicht die große Fläche des Lernvierecks die gute Gedächtnisleistung der Testperson. Abb.8: Das Lernviereck der Schülerin L.H. zeigt durch die Abweichung vom Normalviereck in die Richtung des Sehens ihre Präferenz für diesen Wahrnehmungskanal. Das heißt, dass man diese Schülerin als visuellen Lerntyp bezeichnen könnte. Auswertung des Lerntypentests_________________________________________________14 Abb.9: Die Schülerin N.S. kann man als haptischen Lerntyp bezeichnen, denn die Spitze ihres Lernvierecks liegt mit der größtmöglichen Anzahl der behaltenen Begriffe bei der Aufnahme über den Wahrnehmungskanal des Tastens. Abb.10: Bei der Schülerin K.Z. lässt sich eine deutliche Präferenz für den Wahrnehmungskanal des Lesens feststellen. Zusammenfassend lässt sich also durchaus sagen, dass unter den Schülern des Leistungskurses die unterschiedlichen Lerntypen ausgemacht werden konnten. Jedoch zeigte kein Schüler das Merkmal des auditiven Lerntyps, der sich durch eine hohe Anzahl der behaltenen Begriffe im Hörgedächtnis auszeichnet. Gedächtnis („Software“)_______________________________________________________15 5. Gedächtnis („Software“) Unser Gedächtnis übernimmt einen großen Part im Lernen, denn: „Unter Gedächtnis versteht man die Fähigkeit des Nervensystems von Lebewesen, aufgenommene Informationen zu behalten, zu ordnen und wieder abzurufen. Die gespeicherten Informationen sind das Ergebnis von bewussten oder unbewussten Lernprozessen.“ 31 Ohne die Fähigkeit zur Gedächtnisbildung wären wir Menschen nicht in der Lage zu lernen und wir könnten nicht den Endstatus eines erfolgreichen Lernprozesses erreichen, nämlich die Speicherung des aufgenommenen Lernstoffs. Diese Informationen sind schließlich so geordnet und gesichert, dass wir sie jeder Zeit wieder abrufen können (Speicherung im Langzeitgedächtnis). Bis eine Information jedoch endgültig und wieder abrufbar gespeichert ist, laufen in unserem Köper und hauptsächlich in unserem Gehirn bestimmte Prozesse ab. Die Informationen durchlaufen unterschiedliche Gedächtnisstationen, die je nach der Dauer ihrer Speicherung unterschieden werden: sensorisches Register, früher Ultrakurzzeitgedächtnis genannt, Arbeitsgedächtnis, vorher Kurzzeitgedächtnis genannt, und schließlich das Langzeitgedächtnis. Zunächst wird der Lernstoff in Form eines Reizes über eines unserer Sinnesorgane aufgenommen. Dies kann visuell (sehen), auditiv (hören), haptisch (tasten), olfaktorisch (riechen) und gustatorisch (schmecken) geschehen. 5.1 Speicherung im sensorischen Register Das sensorische Register ist die erste Speicherstufe in unserem Gedächtnis: Die von den Sinneszellen ausgesendeten elektrischen Impulse werden über Nervenbahnen zu den Neuronen der Großhirnrinde weitergeleitet.33 Dort wird der „Originalreiz“ des jeweiligen Sinnesorgans für einen bestimmten Zeitraum (0,5 – 2 Sekunden) repräsentiert und für das Arbeitsgedächtnis aufgearbeitet. 34 Dies geschieht, indem dieser Impuls zwischen den Synapsen (den Verschaltungen zwischen den einzelnen Neuronen) umherkreist. Entspricht der Impuls nun einem bestimmten Reizmuster, das bereits im Langzeitgedächtnis gespeichert ist, so kann er bewertet und schließlich gefiltert werden. Vester nennt das sensorische Register deshalb auch einen „Filter“ für den Übergang in das Ar____ 31 http://de.wikipedia.org/wiki/Ged%C3%A4chtnis#Ged.C3.A4chtnisbildung vgl. http://www.merian.fr.bw.schule.de/beck/Skripten/12/bs12-42.htm 33 http://www.merian.fr.bw.schule.de/beck/Skripten/12/bs12-42.htmsensorische 34 http://www.panikattacken.at/gedaechtnis/gedaecht.htm 32 Gedächtnis („Software“)_______________________________________________________16 beitsgedächtnis, der uns davor schützt durch eine Flut von Informationen (Sinneseindrücken) belastet zu werden. 35 Abb.11: Umherkreisen des Reizes zwischen den Synapsen und dessen Aufrechterhaltung durch exitatorische (erregende) Neuronen 5.2 Speicherung im Arbeitsgedächtnis Die zweite Speicherstufe ist das Arbeitsgedächtnis, dessen Kapazität jedoch auf Lernblöcke beschränkt, die sieben plus/minus zwei Informationseinheiten enthalten. Diese werden in Form von sogenannten „chunks“ (Bündeln) etwa 20 Sekunden bis zu einer Minute lang gespeichert. Je nach Inhalten der Lernblöcke unterscheidet sich schließlich die Beschaffenheit der „chunks“, sodass jedes Bündel für eine andere Information steht. 36 Die Speicherung erfolgt in den meisten Fällen akustisch, auch wenn visuelle Inhalte vorliegen. (Sieht der Mensch nun einen Apfel, wird das Wort „Apfel“ und nicht die ein detailgetreues Abbild des Apfels gespeichert.) Darüber hinaus werden in dieser Gedächtnisstufe die Informationen nach ihrer zeitlichen Reihenfolge gespeichert. 37 Des Weiteren teilt sich das Arbeitsgedächtnis in drei Systeme: der räumlichvisuelle Notizblock, der bildhafte und räumliche Eindrücke speichert, die artikulatorische Schleife, die sprachliche Informationen, wie Zahlen und Ziffern, speichert und die zentrale Exekutive, die wiederum die beiden Systeme steuert und deren Inhalte an das LZG weitergibt.38 vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S.66 http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at/INTERNET/ARBEITSBLAETTERORD/ /Gedaechtnis2.html#Kurzzeitgedächtnis http://www.panikattacken.at/gedaechtnis/gedaecht.htm 38 http://de.wikipedia.org/wiki/Ged%C3%A4chtnis#Arbeitsged.C3.A4chtnis 35 36 37 Gedächtnis („Software“)_______________________________________________________17 Es gibt drei Möglichkeiten, die Überführung in das Langzeitgedächtnis zu beeinflussen: einfaches Wiederholen (Steigerung der Verweilzeit im Arbeitsgedächtnis), Analysieren und Inverbindungsetzen (=Assoziationen) mit bereits Gelerntem (Vorbereitung zur Speicherung im LZG) [Versuch 1, S.19], sowie Einteilen in sinnvolle Einheiten und Verkettung der Informationen. 39 Dass die Speicherung im Arbeitsgedächtnis und der Übergang in das Langzeitgedächtnis bereits auf bio-chemischer Basis abläuft, konnte durch Tierversuche an Ratten nachgewiesen werden, bei denen der Speichervorgang im Gehirn des Tieres nur durch einen Eingriff in den Stoffwechsel, nämlich der Störung der Eiweißsythesen, verhindert werden konnte. 40 Die Informationen werden also in Form von Proteinen gespeichert. 5.3 Speicherung im Langzeitgedächtnis Das Langzeitgedächtnis ist schließlich die dritte und letzte Speicherstufe. Hier sind Informationen über Zeiträume von Minuten bis zu Jahren gespeichert (sekundäres Gedächtnis), sie können aber auch dauerhaft, also „ein Leben lang“, gespeichert sein (tertiäres Gedächtnis). 41 Wie die Speicherung im LZG genau abläuft, ist momentan noch umstritten. Die neuesten Theorien gehen davon aus, dass die Informationen durch Proteinketten gespeichert werden. Durch den ankommenden Impuls wird die DNA eines Neurons angeregt, sich an bestimmten Stellen auseinanderzufalten. Von diesen Stellen werden Abdrücke angefertigt, die RNA. Diese RNA-Stücke werden schließlich in den Ribosomen mit Aminosäuren versehen, zu Proteinmolekülen verknüpft und zu einem Knäuel gefaltet. Dieses enthält schließlich die Informationen des LZG. 42 Diesem Prozess geht die Festigung neuronaler Bahnen voraus. Neuronale Bahnen, die oft gebraucht werden, besitzen gestärkte Synapsen, also gestärkte Kontaktstellen zwischen den einzelnen Hirnzellen. Deshalb ist für die Verankerung im LZG Üben und Wiederholen unumgänglich. Durch das bewusste Abrufen „zirkulieren“ die Informationen erneut durch die neuronalen Bahnen und der Lernstoff wird gefestigt. 43 Des Weiteren teilt sich das LZG in drei untergeordnete Gedächtnisbereiche auf: 39 40 41 42 43 vgl. http://www.panikattacken.at/gedaechtnis/gedaecht.htm vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S. 72 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Langzeitged%C3%A4chtnis vgl. Vester (2006): „Denken, Lernen, Vergessen“, S. 76f. vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Ged%C3%A4chtnis Gedächtnis („Software“)_______________________________________________________18 5.3.1 episodisches Gedächtnis Die Inhalte des episodischen Gedächtnisses sind prägende Ereignisse und Tatsachen aus dem eigenen Leben, wie zum Beispiel eine Reise nach Paris oder der Verlauf der Fußballweltmeisterschaft. 5.3.2 sematisches Gedächtnis Die Inhalte des sematischen Gedächtnisses bezeichnet man als „Welt- oder Allgemeinwissen“. Es sind Fakten, die keinen persönlichen Bezug zur Person haben, wie z. B. das Wissen, dass Berlin die Hauptstadt von Deutschland ist. 5.3.3 prozedurales Gedächtnis Im prozeduralen Gedächtnis sind Fertigkeiten, Erwartungen und Verhaltensweisen gespeichert. Hier sind beispielsweise die Informationen gespeichert, die ein Mensch benötigt, um ein Auto zu steuern, sofern er es vorher gelernt hat. Die ablaufenden Bewegungen können schließlich ohne Nachdenken erfolgen. 44 Abb.9: Speichervorgang im Gedächtnis _ 44 vgl. http://de.wikipedia.org/wiki/Ged%C3%A4chtnis und http://labor.uni-duisburg.de/typo3/quickstart/index.php?id=610 Lernversuche_______________________________________________________________19 6. Lernversuche 6.1 Test 1 Dieser Test soll überprüfen, ob mit Verknüpfungen mit bereits Gelerntem (Assoziationen) besser gelernt werden kann. Bei den Versuchspersonen handelte es sich hier um die Schüler und Schülerinnen der Klasse 6a. Versuchsdurchführung: Die Kinder werden gebeten, sich fünfzehn Wörter, die ich langsam und deutlich in einem Abstand von zwei Sekunden vorlese, konzentriert anzuhören und sich einzuprägen. Nach 30 Sekunden Kopfrechenaufgaben, die verhindern, dass die Kinder die Wörter im Geiste wiederholen, sollen die behaltenen Wörter innerhalb von einer Minute in den Auswertungsbogen eingetragen werden. Der zweite Durchgang wird genau wie der erste durchgeführt, nur mit anderen Wörtern. Diesmal werden die Kinder aufgefordert, sich Verbindungen zwischen den Wörtern zu überlegen. Das geschieht, indem sie sich aus den vorgelesenen Wörtern gedanklich eine Geschichte bilden. Versuchsbeobachtung: Die Kinder waren sehr engagiert und bemerkten bereits selbst, dass sie im zweiten Durchgang deutlich mehr Begriffe behalten konnten. Versuchsauswertung: Abb.10: Die Verschiebung des Graphen nach rechts verdeutlicht die größere Anzahl der behaltenen Begriffe bei vernetztem Speichern. Lernversuche_______________________________________________________________20 Die Hypothese, dass mit Assoziationen besser gelernt werden kann, bestätigte sich bei der Auswertung des Tests. Die Zahl der behaltenen Begriffe stieg im Durchschnitt von 8,27 um 3,76 auf 12,03 Begriffe. Jede Versuchsperson konnte im zweiten Durchgang eine höhere Anzahl an gemerkten Begriffen erzielen. Auffällig war zudem, dass die Kinder eine besonders hohe Anzahl an behaltenen Begriffen erzielten. Dies lässt sich aber dadurch erklären, dass keine reine Testatmosphäre geschaffen werden konnte. Durch die große Schülerzahl war es nicht möglich, die Schüler so weit auseinander zu setzten, dass ein Abschreiben vom Nachbarn auszuschließen war. 6.2 Test 2 Der zweite Test soll überprüfen, ob die Speicherung von Begriffen davon abhängig ist, wie sehr über den Begriff nachgedacht wird beziehungsweise, wie tief er verarbeitet wird. Auch dieser Test wurde in der Klasse 6a durchgeführt. Versuchsdurchführung: Den Versuchspersonen werden immer je acht Begriffe nacheinander für etwa 2 Sekunden auf einem DIN-A4-Blatt gezeigt. Während dieser Zeit sollen sie auf einem Blatt ankreuzen, ob dieser Begriff einem bestimmten Kriterium entspricht. Bei den ersten acht Begriffen soll geschaut werden, ob der Begriff in großen oder kleinen Buchstaben geschrieben ist. Die nächsten acht Begriffe sollen überprüft werden, ob sie ein Verb oder ein Nomen sind. Bei den letzten Begriffen soll schließlich geschaut werden, ob es sich um eine Tätigkeit handelt, die man in der Schule ausübt, oder ob sich um einen Gegenstand handelt, den es in der Schule gibt. Anschließend wird ein Auswertungsbogen ausgeteilt, auf dem die Versuchspersonen die Begriffe aufschreiben sollen, an die sie sich noch erinnern können. Versuchsauswertung: Die Begriffe, die im Hinblick auf ihre Wortart (Nomen oder Verb) geprüft werden sollten, wurden am schlechtesten behalten. Entgegen meiner Vermutung wurden die Wörter, die auf Groß- oder Kleinschreibung untersucht werden sollten, etwas besser behalten. Dies erkläre ich mir dadurch, dass diese Wörter den Kindern besser gefallen haben (z.B. Katze, Auto). Außerdem konnte das als erstes genannte Wort (Mensch) häufig behalten werden, weil das Gedächtnis hier noch besonders aufnahmefähig war. Eine deutliche Steigerung der behaltenen Begriffe folgt allerdings bei der Untersuchung auf das Vorkommen in der Schule. Durch die tiefere Verarbei- Lernversuche_______________________________________________________________21 tung konnte, das Wort besser aufgenommen und gespeichert werden. Dieses Ergebnis wird auch von Spitzer unterstützt: „Je tiefer ein Inhalt verarbeitet wird, desto besser bleibt er im Gedächtnis“. 45 Abb.11: Anzahl der behaltenen Begriffe in Abhängigkeit ihrer vorausgegangenen Untersuchung 16. Fazit Zusammenfassend kann ich sagen, dass Lernen einen sehr komplexen und bis heute noch nicht völlig erforschten Prozess darstellt. Viele Theorien haben sich bereits als falsch oder veraltet herausgestellt und es werden immer noch neue Erkenntnisse zum Phänomen Lernen gewonnen. Gerade deshalb habe ich versucht, die neueste Literatur in meine Arbeit einfließen zu lassen und mit Lernversuchen zu verdeutlichen. Diese haben meine Vermutungen bestätigt und der Lerntypentest hat gezeigt, dass jeder Mensch ein individuelles Lernprofil besitzt. Schulischer Unterricht, der größtenteils für den auditiven Lerntyp bestimmt ist, bietet keine Chancengleichheit für alle Lerntypen. Ein methodenreicher Unterricht, der auf alle Wahrnehmungskanäle abzielt, wäre dahingegen eine gute Voraussetzung für effektives Lernen. Abschließend lässt sich nur noch hinzufügen, dass mir der Umgang mit diesem facettenreichen Thema Spaß gemacht und mich sicherlich selbst in meinem Lernverhalten prägen wird. 45 vgl. Spitzer (2006): „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens“ Literaturverzeichnis__________________________________________________________22 9. Literaturverzeichnis Bücher - CASPARY, RALF (Hrsg.): „Lernen und Gehirn – Der Weg zu einer neuen Pädagogik“ (mit Beiträgen von Gerald Hüther, Gerhard Roth, Manfred Spitzer) 2. Auflage, Freiburg 2006. - SPITZER, MANFRED: „Lernen – Gehirnforschung und die Schule des Lebens“ Berlin 2002 (korrigierte Fassung 2003). - VESTER, FREDERIC: „Denken, Lernen und Vergessen“ 31. Auflage, München 2006. Internetseiten - http://de.wikipedia.org/wiki/Lernen - http://www.olev.de/l.htm - http://homepage.univie.ac.at/michael.trimmel/techpsych_ws20012002/eisenriegeler.pdf - http://home.arcor.de/eberhard.liss/erkenntnis+thesen/hirnanalogien.htm - http://de.wikipedia.org/wiki/Gro%C3% - http://de.wikipedia.org/wiki/Limbisches_System - http://www.sinnesphysiologie.de/hvsinne/schmerz/ziele.htm - http://www.wissenschaft-online.de/abo/lexikon/neuro/565 - http://de.wikipedia.org/wiki/Opiat - http://www.wdr.de/tv/q21/1548.0.phtml - http://www.merian.fr.bw.schule.de/beck/Skripten/12/bs12-42.htm - http://www.familienhandbuch.de/cmain/f_Aktuelles/a_Kindliche_Entwicklung/ s_1178.html - http://www.gbg.kbs-koeln.de/lerntyp/main.htm - http://www.merian.fr.bw.schule.de/beck/Skripten/12/bs12-42.htm - http://www.panikattacken.at/gedaechtnis/gedaecht.htm - http://de.wikipedia.org/wiki/Langzeitged%C3%A4chtnis - http://de.wikipedia.org/wiki/Ged%C3%A4chtnis - http://labor.uni-duisburg.de/typo3/quickstart/index.php?id=610 - http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at/INTERNET/ARBEITSBLAETTERORD/ /Gedaechtnis2.html#Kurzzeitgedächtnis Selbstständigkeitserklärung____________________________________________________23 Ich versichere, dass ich die vorliegende Facharbeit in allen Teilen selbstständig und ohne fremde ausschließlich im die Hilfe angefertigt Literaturverzeichnis habe angeführten und Quellen dabei und Hilfsmittel benutzt habe. Benutzte Internetseiten habe ich im Anhang beigefügt. ______________________________ Ort, Datum ______________________________ Unterschrift
