Станислас Деан - Как мы учимся. Почему мозг учится лучше, чем любая машина… пока

Этот классический эксперимент с каруселью, проведенный Ричардом Хелдом (1922–2016) и Аланом Хейном в 1963 году, когда этика экспериментирования на животных была далеко не так развита, как сегодня, привел к важному открытию: активное исследование мира необходимо для формирования зрительной системы. Эксперимент длился несколько недель. Каждый день котят на три часа помещали в большой цилиндр с полосатыми стенками. Хотя оба получали практически одинаковую визуальную информацию, их зрительные системы оказались различны 252. Несмотря на обедненную среду, содержащую только вертикальные полосы, у активного котенка развилось нормальное зрение. Пассивный котенок, напротив, утратил свои зрительные способности и в конце эксперимента не справился даже с базовыми тестами на зрительное восприятие. Например, в тесте «Обрыв» животное ставили на мост, который оно могло покинуть либо со стороны «высокого обрыва», либо со стороны «пологого склона». Нормальное животное не медлило ни секунды и прыгало в сторону последнего. Пассивное животное, напротив, выбирало наугад. Другие тесты показали, что пассивное животное не обладало надлежащей моделью зрительного пространства и не прощупывало поверхность лапами, как это обычно делают кошки.

Эксперимент с каруселью, проведенный Хелдом и Хейном, – отличная метафора для нашего второго столпа научения: активного вовлечения. Результаты различных исследований показывают, что пассивный организм учится мало или не учится вообще. Эффективное научение, наоборот, предполагает отказ от пассивности, вовлеченность, исследование, активное генерирование гипотез и их проверку во внешнем мире.

Чтобы учиться, наш мозг должен построить гипотетическую ментальную модель внешнего мира. Затем он проецирует ее на свое окружение и подвергает проверке, сравнивая свои предсказания с данными, поступающими от органов чувств. Этот алгоритм требует активности, заинтересованности и внимания. Мотивация очень важна: мы хорошо учимся только в том случае, если у нас есть четкая цель и мы всеми силами стремимся к ее достижению.

Не поймите меня неправильно: активное вовлечение не означает, что дети должны ерзать за партой весь день! Однажды я побывал в школе, директор которой с гордостью продемонстрировал мне, как он реализовал мой призыв к активности: парты в математическом классе были оборудованы педалями! К несчастью, он упустил суть (и показал, что метафора карусельного эксперимента имеет свои границы). Быть активным и вовлеченным не означает, что тело должно беспрерывно двигаться. Активное вовлечение подразумевает вовлеченность мозга, а не ног. Мозг эффективно учится только в том случае, если он внимателен, сосредоточен и активен в генерировании ментальных моделей. Чтобы лучше усвоить новые понятия, активные ученики постоянно перефразируют их в слова или мысли. Пассивные или, что еще хуже, рассеянные дети не извлекут пользы из урока: в таком состоянии их мозг не обновляет уже существующие ментальные модели. Это не имеет никакого отношения к физическому движению. Два ученика могут практически не шевелиться, но при этом отличаться внутренним движением своих мыслей: один активно следует за учителем, в то время как другой отвлекается и становится пассивным.

Эксперименты показывают, что мы редко учимся, пассивно накапливая сенсорную статистику. Конечно, иногда такое происходит, но преимущественно на низших уровнях сенсорной и моторной систем. Помните эксперименты, когда ребенок слышит сотни слогов, вычисляет вероятности перехода между слогами (например, [bo] и [təl]) и в конечном счете распознает слово (bottle)? Данный тип имплицитного научения, по всей видимости, сохраняется даже тогда, когда младенцы спят 253. Однако это исключение, которое лишь подтверждает правило: в подавляющем большинстве случаев, когда речь идет о когнитивных способностях высокого уровня, таких как эксплицитное запоминание значений слов, а не просто их формы, научение происходит только тогда, когда учащийся думает, предвосхищает и выдвигает гипотезы, рискуя ошибиться. В отсутствие внимания, усилий и глубоких размышлений новый материал «выветривается» из памяти, практически не оставляя следа.

Рассмотрим классический пример из когнитивной психологии: эффект глубины обработки слов. Представьте, что я даю список из шестидесяти слов трем группам студентов. Первую группу я прошу определить, какими буквами написаны эти слова, прописными или строчными; вторую группу – рифмуются ли эти слова со словом «стул»; третью – являются ли эти слова названиями животных. Когда студенты заканчивают, я предлагаю им тест на запоминание. Какая группа покажет лучший результат? Выясняется, что студенты из третьей группы, которые обрабатывали слова на уровне смысла, запоминают их гораздо больше (75%), чем студенты из двух других групп, которые обрабатывали слова более поверхностно, на уровне букв (33%) или рифмы (52%) 254. Разумеется, слабый имплицитный, бессознательный след слов – сублиминальный отпечаток в орфографической и фонологической системах – обнаруживается в памяти участников всех трех групп. Тем не менее эксплицитное запоминание гарантирует только глубинная семантическая обработка. То же самое наблюдается и на уровне предложений: наилучшее удержание материала отмечается у тех учащихся, которые пытаются понять предложения самостоятельно, без помощи учителя 255. Американский психолог Генри Редигер формулирует это общее правило следующим образом: «Усложнение условий научения, требующее от учащихся б ó льших когнитивных усилий, часто приводит к лучшему удержанию материала» 256.

Нейровизуализационные исследования позволили уточнить источник этого эффекта 257. Глубокая обработка оставляет более прочный след в памяти, потому что активирует области префронтальной коры, связанные с сознательной обработкой слов и образующие мощные петли с гиппокампом, который хранит информацию в форме эксплицитных эпизодических воспоминаний.

В культовом фильме «Взлетная полоса» (1962) французского режиссера Криса Маркера (1921–2012) голос за кадром говорит: «Памятные моменты ничем не отличаются от остальных – только позже мы их вспоминаем из-за шрамов, которые они оставляют». Прекрасное изречение… но ложное. Согласно исследованиям, уже в самом начале кодирования воспоминаний события, которые останутся в памяти надолго, можно отличить от тех, которые исчезнут без следа: первые обрабатываются на более глубинном уровне 258. Просканировав мозг человека, изучающего набор слов и образов, мы можем предсказать, какой из этих стимулов позже будет забыт, а какой сохранится. Ключевым предиктором служит активность в лобной доле, гиппокампе и соседних областях парагиппокампальной коры. Активное вовлечение этих отделов является прямым отражением глубины, на которую «опускаются» слова и образы в нашем мозге, и прогнозирует силу следа, который они оставят в памяти. Бессознательный образ поступает в сенсорные области, но порождает лишь умеренную волну активности в префронтальной коре. Внимание, сосредоточенность, глубина обработки и осознанность превращают эту маленькую волну в нейрональное цунами, которое охватывает префронтальную кору и максимизирует запоминание 259.