Научить невозможному. Как помочь ученикам освоить любой предмет и не бояться экзаменов

Мы написали эту книгу втроем и сосредоточились на методиках преподавания, эффективность которых была доказана как результатами исследований по когнитивистике и нейронаукам, так и нашим личным опытом.

Работа учителя жизненно важна не только для учеников, но и для общества в целом. В конце концов, преподавать – значит учиться: как бы много вы ни знали, всегда можно узнать больше. Так что учитесь учить невозможному вместе с нами!

Барбара Оакли

Бет Роговски

Терренс Сейновски

1. Формирование памяти

Как ученики убеждают себя, что они учатся

Когда Катина видит свою оценку, у нее на глазах выступают слезы. Вы уже догадываетесь, почему она вот-вот расплачется: она еле сдала экзамен. «Я просто не понимаю, почему я все забываю, когда пора писать тест, – настаивает Катина. – Дома или в классе мне все ясно. Но стоит мне увидеть тест, как я цепенею. Мне кажется, моя проблема в экзаменационной тревожности. Или, может, математика мне не дается. Мама говорит, что я вся в нее: ничего не понимаю в математике».

По всему выходит, что Катина – хорошая ученица. Результаты тестирования не выявили очевидных трудностей вроде нарушенных способностей к освоению чтения или математики. И Катина очень старается сосредоточиться на изучаемом материале. Она делает домашнее задание, хотя и не всегда выполняет его идеально. К тому же у нее отлично получается создавать поделки и заводить друзей. Другими словами, она творческий и приятный в общении человек.

Но не только у Катины математика вызывает стресс. Бен тоже страдает от этого. Федерико с трудом справляется с письмом, Джаред – с испанским, а Алекс – с таблицей химических элементов. В действительности примерно треть ваших учеников уже опустили руки и оставили попытки учить тот или иной предмет, ведь он им просто «не дается». Вы беспокоитесь, что, когда начнутся государственные экзамены, Катина и ее одноклассники со схожими проблемами понизят средний балл по школе. Вместе с общим средним баллом падает и общее настроение. А значит, падает и ваше настроение.

Что же все-таки происходит? Сможете ли вы помочь Катине, Джареду и остальным лучше освоить предметы, в которых они, казалось бы, слабее всего?

Обучение создает связи в долговременной памяти

Чтобы понять, что происходит, стоит сделать шаг назад и взглянуть на основные структурные единицы мозга – клетки под названием нейроны. В каждом из нас живет приблизительно 86 миллиардов нейронов. Нейронов у всех предостаточно – даже у самых трудных учеников их полно! Когда вы или ваши ученики знакомятся с новым фактом, концепцией или методом, в вашем мозге образуются новые связи между небольшими группами нейронов.

Если рассматривать только основные составные части нейронов, они покажутся довольно простыми. У них есть ножки, называющиеся дендриты. У ножек есть множество шипов, почти как колючек у кактуса (строго говоря, они называются дендритные шипики). А еще у них есть ручка под названием аксон.

Когда ученики упорно концентрируются на обучении, они запускают процесс, создающий связи между нейронами. Такие связи начинают формироваться, когда ученики сидят перед вами в классе, читают дома книжку, впервые пытаются совершить бросок из-под баскетбольного кольца или овладевают азами новой компьютерной игры. Другими словами, дети побуждают свои аксоны (ручки нейронов) вытянуться и почти дотронуться до дендритных шипиков.

Когда вовлеченный в процесс обучения нейрон оказывается поблизости от соседнего нейрона, через небольшое расстояние (синапс) между ними проскакивает сигнал. Двигаясь от нейрона к нейрону, такой сигнал формирует наши мысли. Именно на этом процессе завязано обучение.

Основные части нейрона легко запомнить – у него есть шипастые ножки и ручка. На этой иллюстрации некоторые особенности нейрона значительно увеличены для наглядности – теперь аксон, дендриты и дендритные шипики отчетливо видны.

Когда ученики узнают что-то новое, между нейронами формируются связи. Шипик одного нейрона приближается к аксону другого.

Группу связанных нейронов можно упрощенно изобразить как набор соединенных между собой точек. Более сильные связи обозначены толстыми линиями, более слабые – тонкими. Вокруг цепочки связей очерчен закрашенный кружок. Этот кружок и заключенные в него «точки нейронов» со связями представляют собой только что освоенную концепцию или идею.

Новые знания, новые связи

Когда ученики учатся, нейронные связи формируются и укрепляются. Мы называем этот процесс «новые знания, новые связи». Термин основан на теории обучения Хебба – процессе, в ходе которого возбуждающиеся практически одновременно нейроны связываются вместе. (Канадский психолог Дональд Хебб впервые описал этот процесс.) Иными словами, когда несколько нейронов начинают чаще действовать сообща, они превращаются в слаженный хор. На самом деле именно посредством «совместного пения» нейроны формируют последовательности связей друг с другом, как демонстрирует иллюстрация выше.

Новые знания, новые связи: на первой картинке слева видно, как нейроны обнаруживают друг друга, когда ученица знакомится с новой концепцией – например, во время краткого объяснения учителя, за прочтением учебника или просмотром видео. Связи зарождаются, пока ученица осваивает материал на практике (вторая картинка). Ученица активно прорабатывает новую идею, концепцию или методику, и связи закрепляются в долговременной памяти, формируя основы навыка (третья картинка). Применение материала по-новому распространяет процесс обучения дальше (четвертая картинка), что позволяет нейронам связаться с другими нейронами, относящимися к близким концепциям.

Чтобы разобраться, как нейроны связываются друг с другом, взгляните на изображения выше («Новые знания, новые связи»). Когда ученица только начинает изучать что-то, нейроны потихоньку находят друг друга и образуют связи, как показано на первой и второй картинке. Мы называем эту фазу новые знания. (Настоящие нейроны организованы более сложным образом в новой коре [неокортексе] – области головного мозга, которая по меркам эволюции сформировалась недавно и которая ответственна за мышление высшего порядка. Но здесь мы расположение нейронов упростим.)

Когда ученица закрепляет выученный материал, она создает более сильные связи, как видно на третьем изображении. К этому моменту она овладевает навыком. Практикуя то, чему она научилась, в новых стимулирующих условиях, ученица укрепляет базовые связи и распространяет их дальше, как продемонстрировано на четвертом рисунке. Мы обозначаем эту фазу укрепления и распространения как новые связи. Такую расширенную нейронную сеть символизируют крупные связующие звенья, включающие в себя больше нейронов.

Иногда люди думают, что место в долговременной памяти может закончиться. Это не так. Информационная емкость мозга составляет приблизительно квадриллион байтов. (Квадриллион равен единице с пятнадцатью нулями: представьте себе количество долларов на счетах у миллиона миллиардеров.) То есть в мозге может храниться гораздо больше информации, чем песчинок на всех пляжах и во всех пустынях мира.

Настоящая проблема памяти не в недостатке места. Трудность в том, чтобы запомнить информацию или извлечь ее из памяти. Немного похоже на подписку на музыкальный стриминговый сервис с почти бесконечным количеством песен: главное испытание заключается в том, чтобы найти песню, которая вам нужна. В жизни человека примерно 10

секунд, а в мозге – 1014 синапсов, так что мы можем себе позволить выделить 105 синапсов в секунду на восприятие мира.

Нейронные связи, о которых мы говорим, формируются в долговременной памяти. Образовывать такие связи бывает непросто. Представьте-ка вот что: ученица должна вытянуть дендритный шипик одного нейрона, чтобы аксон другого нейрона как-то с ним связался. И нейроны вовсе не обязаны соединяться только в одном месте. В целом кластеры нейронов должны установить десятки, сотни тысяч, иногда миллионы таких связей даже при изучении чего-то относительно простого – например, как произнести слово на иностранном языке или решить задачку на умножение наподобие 5 ? 5.

Проблема вот в чем. Катина и Джаред не формируют связи в долговременной памяти, когда учатся. Вместо этого они помещают информацию в совсем другое место – во временное хранилище под названием рабочая память. Вообразите полку, висящую слегка под наклоном. Держать на ней вещи не очень удобно. Когда вы кладете на нее мячики (единицы информации), они падают, стоит вам убрать руку.

Но прежде чем углубиться в работу памяти, давайте пройдем короткий опрос – предварительную оценку[1 - Предварительная оценка включает методы, которые учителя используют в начале урока, чтобы собрать информацию о познаниях, настроении и интересах учеников. Результаты, как правило, становятся отправной точкой для составления плана занятия: они помогают учителям выявлять сильные и слабые стороны, избегать повторений и выдавать необходимые указания, а также определить исходный уровень детей и их прогресс.] материала, который мы скоро рассмотрим.

Отметьте один из последующих пунктов, чтобы обозначить, какая методика помогает вам учиться эффективнее всего:

• перечитать

• выделить маркером или подчеркнуть

• активно запомнить (выполнить упражнения на повторение)

• нарисовать концептуальную карту, похожую на эту:

(Чтобы узнать ответ, проверьте сноску[2 - «Активно запомнить (выполнить упражнения на повторение) лучше других подходов» (Карпик и Блант, 2011).].)

Долговременная память и рабочая память

«Падающие с полки мячики», о которых мы упомянули в предыдущем разделе, подводят нас к рассмотрению различий между долговременной и рабочей памятью[3 - Возможно, вы спросите себя, почему мы говорим «рабочая память», а не «кратковременная». На самом деле в кратковременной памяти хранится только то, о чем вы сейчас думаете, – например, когда вы смотрите на короткое предложение и представляете его визуальный облик или мысленно проговариваете его. Рабочая память включает в себя кратковременную, а также способность удерживать в уме информацию и настраивать ее. Так что, если вы произнесете предложение задом наперед, то перенастроите его в рабочей памяти соответствующим образом и будете удерживать его в кратковременной памяти в таком виде.].

Долговременная память – говорящее название: в ней содержится информация, которую мы туда поместили несколько недель, месяцев или даже лет назад, и мы помним ее до сих пор. Как было продемонстрировано ранее, долговременную память можно представить в виде цепочек нейронных связей, которые образуются у детей при закреплении материала. Мы также установили, что нейронные связи накапливаются в новой коре – тонком слое нервной ткани, обволакивающем выступы и углубления в поверхности мозга. Укрепляя связи долговременного обучения посредством разнообразных видов практики, мы приводим механизмы обучения в хорошую форму. (Под разнообразными видами практики мы имеем в виду не только отработку одного и того же материала. Например, изучая иностранный язык, нет смысла просто сидеть и решать тесты на знание новых слов. Следует также использовать эти слова в разных предложениях и контекстах.)

Но рабочая память – временное хранилище идей – отличается от долговременной памяти. В отличие от нейронных связей, счастливо живущих в новой коре, рабочая память похожа скорее на осьминога, кидающего мячики. Такие мячики обозначают мысли, снова и снова скачущие из передней части мозга в заднюю, пока вы удерживаете идеи в рабочей памяти. Среднестатистическая рабочая память может удерживать до четырех «мячиков», не роняя их; при превышении этого числа идеи начинают вылетать из головы, как видно на картинке с четвероногом на странице 18. (К слову, ученики не могут заставить своих осьминогов отрастить дополнительные конечности. Но чем дольше ученик отрабатывает материал, тем крупнее становятся сами мячики информации. Мы скоро вернемся к этому.)

Сперва вам стоит узнать о любопытном нюансе рабочей памяти. Когда осьминог отвлекается от жонглирования мячиками, они могут испариться. Этим обусловливается один из самых занимательных аспектов рабочей памяти – ее коварная способность обманывать учеников, убеждая их, что они точно поместили что-то в долговременную память. Например, ученица внимательно разглядывает список с десятью новыми иностранными словами и думает: «Я все запомнила!» И она действительно помнит эти слова – до тех пор, пока смотрит на список.

Подобная проблема также возникает, когда ученица бросает взгляд на решение сложной математической задачи. «Зачем тратить время и решать все самой? – возможно, подумает она. – Я уже все запомнила». И она и правда помнит какую-то часть. Но лишь временно. Ученики попадают на фокус с исчезновением, когда приходит время сдавать экзамен. («Мне кажется, я слишком тревожусь насчет экзаменов» иногда означает «Я впадаю в панику, когда пытаюсь извлечь информацию из долговременной памяти, а ее там нет».)

Большинство людей способны удерживать в рабочей памяти не больше четырех единиц информации за раз. Но если отвлечься или попытаться держать в уме слишком много мячиков, все мысли до единой могут испариться!

Именно из-за такого «предательства» рабочей памяти ученики сами склоняются к перечитыванию материала и подчеркиванию основных мыслей. Что может быть удобнее и полезнее, чем лишний раз пробежаться глазами по тексту и выделить главное?

Но поместить информацию в долговременную память не так просто. Мы раскроем эту тему подробнее в третьей главе. Однако основная идея заключается в том, что упражнения на повторение – одна из лучших методик для закрепления новых знаний в долговременной памяти. Упражнения на повторение основаны на том, что вы сами вспоминаете выученный материал, а не подглядываете в ответы. Для повторения полезно использовать флеш-карточки для запоминания или попытаться вспомнить ключевые идеи параграфа, не глядя в учебник.

Как мы скоро увидим, упражнения на повторение – вовсе не простая методика бездумного заучивания. Они также способствуют формированию понимания на концептуальном уровне. Но обычно учеников нужно сначала научить, как пользоваться упражнениями на повторение. Им бывает сложно самостоятельно осознать, что эта – на первый взгляд занудная – методика приносит пользу.

Упражнения на повторение – один из лучших способов закрепить нейронные связи в долговременной памяти.

Рабочая память: мастерица обмана

Таким образом, мы подошли к главной мысли: невзирая на то, что разные виды памяти работают по-разному, ученики редко могут понять, хранится ли нужная информация у них в рабочей или долговременной памяти. Глядя в раскрытую книгу, Катина думает: «Я все запомнила!» Но ее знания на поверку хранятся в рабочей памяти, а не в долговременной.

Почему Катине и другим детям с похожими проблемами не удается хорошо сдать экзамены? Возможно, вы уже догадались. Когда Катина осваивает новую тему, она активирует свою рабочую память (отличный способ начать обучение). Но когда приходит пора отвечать на экзамене, в долговременной памяти у Катины почти нет нужной информации. Девочка впадает в панику.