Mózg to maszyna do uczenia się. Musimy się nauczyć lepiej z niej korzystać

Maria Hawranek: Szkolne oceny przyczyniają się do zniechęcenia, stygmatyzacji, poczucia bezradności, a nie postępów w nauce, ponieważ nie wyjaśniają, na czym polegają popełnione błędy, ani nie mówią, jak je poprawić – takie wnioski płyną z lektury Pana książki „Jak się uczymy?”. Dlaczego system edukacji się nie zmienia, mimo rozwoju naszej wiedzy o procesie uczenia się?

Stanislas Dehaene: Nauczycielom i edukatorom przedstawiono wiele różnych teorii, ale zbyt mało faktów. Naszym – naukowców – zadaniem jest pokazanie, że w szkolnictwie możliwe są eksperymenty. W niektórych obszarach takie eksperymenty trwają od dekad i dają stabilne rezultaty. Nauczyciele bywają sceptyczni, bo obciążono ich wieloma koncepcjami pedagogicznymi, ale kiedy widzą, że jakieś rozwiązanie działa, to je przyjmują. Moje doświadczenie z nauką czytania pokazuje, że edukacja naprawdę zmienia się w wielu krajach.

Jak i gdzie?

W moim laboratorium zajmujemy się mózgiem, obserwujemy obszary odpowiedzialne za naukę czytania, ich połączenie z obszarami odpowiedzialnymi za wzrok i nabywanie języka, a szczególnie – połączenie obszarów odpowiedzialnych za wzrok i słyszenie. Te obszary najbardziej zmieniają się w konsekwencji nauki czytania. Zaobserwowaliśmy też, co jest zbieżne z odkryciami neuronaukowymi, że w uczeniu czytania najlepsze wyniki dają podejścia pedagogiczne oparte na łączeniu grafemów (czyli najmniejszych jednostek pisma, np. litery „s”) z fonemami (czyli najmniejszymi jednostkami dźwiękowymi mowy, np. głoską „s”).

We Francji ogłoszono wyniki testów mierzących postępy dzieci poczynione w pierwszej klasie. Wyniki skorelowano z metodami i podręcznikami, jakimi posługiwali się nauczyciele. Po raz kolejny okazało się, że najlepiej sprawdziło się fonetyczne nauczanie czytania. Gdy nauczyciele prezentowali również inną technikę – wyrazów globalnych, polegającą na zapamiętywaniu w całości zapisu prostych, powszechnie używanych słów – to dzieci miały trochę gorsze wyniki, bo się tymi zadaniami rozpraszały.

Mamy zatem zbieżne dowody ze wszystkich poziomów – od neuronauki do klasy w szkole – na wysoką skuteczność fonetycznej metody uczenia czytania. Ta zbieżność jest kluczowa, bo sama neuronauka nie wystarcza – może się okazać, że jakaś koncepcja nie zadziała w klasie. Fonetyczne sposoby nauki czytania zostały wprowadzone w Nowym Jorku, Missisipi, kilku innych stanach USA, w Kolumbii, Brazylii i Argentynie.

Od 2018 r. doradza Pan francuskiemu Ministerstwu Edukacji. Poproszono Pana, by pomógł wymyślić szkołę na nowo?

To gruba przesada. Zostałem poproszony, by stworzyć grupę doradców naukowych. Zaprosiłem do współpracy 30 specjalistów z różnych dziedzin, od nauk kognitywnych, przez psychologię, neuronaukę, edukację, ekonomię, po matematykę, którzy pracują pro bono, a więc w sposób niezależny. Czytają literaturę naukową, a kiedy jest niewystarczająca, projektują niezbędne eksperymenty, by ustalić, co najlepiej sprawdzi się w klasie. Stworzyliśmy mnóstwo dokumentów i konkretnych testów dla dzieci, które określają ich autentyczny poziom, a także badania interwencyjne. To, co zaczęło się jako komitet doradczy, zostało wpisane do francuskiego porządku prawnego. Konsultujemy też podręczniki do nauki czytania i matematyki.

Proszę sobie wyobrazić, że może Pan od zaraz zmienić kilka rzeczy tak, by lepiej wspierały rozwój uczniów. Co by to było?

Nie ma jednego prostego działania, które wszystko zmieni. Edukacja to złożony, wielowymiarowy system. Ale spróbujmy. Bardzo ważne jest szkolenie nauczycieli. Są oni chętni do słuchania, ale potrzebują wielu godzin kształcenia zgodnego z aktualnym stanem wiedzy. Wielu zaś jest jeszcze uczonych pedagogiki Jeana Piageta czy Lwa Wygotskiego, o których dziś już wiemy, że są nieskuteczne. We Francji dokształcanie nauczycieli jest bardzo niewielkie.

Po drugie, potrzebujemy takich programów nauczania, które są precyzyjne i wymagające, a jednocześnie nie stawiają przed dziećmi poprzeczki zbyt wysoko. Nasz naturalny apetyt na wiedzę sprawia, że chcemy się uczyć rzeczy nieznanych i samo ich odkrycie uruchamia nasz układ nagrody. Jednocześnie rzeczy te nie mogą być zbyt nowatorskie czy dezorientujące, bo wówczas stopień komplikacji nas zniechęca.

We Francji udało nam się zmienić program nauczania w pierwszej klasie w dużej mierze w oparciu o program singapurski. Precyzyjniej określiliśmy oczekiwania wobec dzieci, co z kolei prowadzi do trzeciego ważnego obszaru zmiany – weryfikacji poziomu umiejętności dzieci i dostosowania do niego poziomu nauczania. Esther Duflo nazywa to „nauczaniem na właściwym poziomie”. Przez 20 lat przeprowadzała eksperymenty we współpracy z organizacją Pratham w Indiach, zajmującą się wsparciem edukacyjnym dzieci ze środowisk nieuprzywilejowanych.

Nauczanie na właściwym poziomie sprowadza się do tego, że najpierw trzeba przetestować faktyczne umiejętności dzieci niezależnie od ich formalnego wykształcenia. Nie możemy zakładać, że skoro dziecko jest w szóstej klasie, to opanowało program z piątej. Jeśli to zrobisz, prawdopodobnie twoje oczekiwania przekroczą jego możliwości. A jeśli najpierw sprawdzisz wiedzę i dostosujesz materiał do jej faktycznego stanu, dziecko poczyni postępy.

To były trzy przykłady. Powinienem jeszcze dołożyć czwarty.

Jaki?

Zwracanie uwagi na ciekawość dzieci, ich dobrostan i pewność siebie. Niestety, we Francji nie jesteśmy najlepsi w jej budowaniu. Inne systemy edukacyjne, jak choćby duński, uznają społeczny kontekst szkoły i samopoczucie dzieci za jeden z najważniejszych obszarów edukacji. Mnie zajęło chwilę, zanim zrozumiałem, że być może właśnie to jest dominujący czynnik: dzieci muszą być zaangażowane w naukę. To jeden z czterech filarów uczenia się.

Przypomnę pozostałe, o których pisze Pan w książce: uwaga, aktywne zaangażowanie, informacje zwrotne o błędach i konsolidacja.

Czy dzieci są zaangażowane? Czy są ciekawe? Czy chcą się uczyć? Jeśli twoi nauczyciele, rodzice lub rówieśnicy przekonają cię, że nie jesteś w stanie się czegoś nauczyć, to się w to nie zaangażujesz. Chcesz mieć pewność, że jeśli podejmiesz wysiłek, to przyniesie on skutki – postępy w nauce. To szalenie ważna interwencja: musimy przekonać dzieci, że mogą uczynić postępy. A przecież wiele dzieci jest przekonanych, że nie mają szans, nie dadzą rady. Zwłaszcza w kontekście matematyki, co szczególnie dotyczy dziewczynek. Jeśli uda nam się to zmienić i przekierować szkoły na stosowanie podejścia: „każdy może czynić postępy, to tylko kwestia podjęcia wysiłku, a jeśli go podejmiesz, zostaniesz nagrodzony” – zyskamy wiele aktywnych uczniów i uczennic.

Amerykańska psycholożka Carol Dweck mówi o umysłowości utrwalonej – np. „nie mam głowy do języków obcych” – i umysłowości rozwojowej, która wyraża się w twierdzeniu: „wszystkie dzieci są zdolne do czynienia postępów”. Do takiego podejścia do umysłowości powinniśmy dążyć. Przy czym zaszczepienie umysłowości rozwojowej nie polega na mówieniu wszystkim dzieciom, że są znakomite, pod pretekstem troski o ich samoocenę. Oznacza raczej uświadamianie im czynionych z dnia na dzień postępów, zachęcanie do zaangażowania, nagradzanie starań.

W książce pisze Pan w tym kontekście, że rodzimy się zdolni do wszystkiego i bardzo do siebie podobni. To znaczy, że każdy może być geniuszem? Jeśli tak, to czemu nie każdy nim zostaje?

Zacznę od tego, że można zostać źle zaszufladkowanym w dzieciństwie, a jednocześnie mieć wspaniałą karierę, bo człowiek znajdzie w sobie zdolność do nauki. Dla naszej rady naukowej stworzyłem serię wywiadów „Les Z’Héros ont du talent” („Zera mają talent”). Po francusku dobrze działa gra słowna: les zéros i les héros czytamy tak samo, a znaczą zupełnie co innego.

To swoisty pean na cześć „zer”. Wielu dzieciom powiedziano, że do niczego się nie nadają, są zerami, ale stały się bohaterami. Przeprowadziłem wywiady ze wspaniałymi ludźmi, którzy nigdy nie chodzili do szkoły. Nigdy nie możesz powiedzieć dziecku: „jesteś zerem, nic w życiu nie osiągniesz”. To nie fair. I nieprawda. W książce próbuję wytłumaczyć, że ludzki mózg jest najlepszą maszyną do uczenia się istniejącą na ziemi i praktycznie każde dziecko jest w nią wyposażone – choć oczywiście w jego budowie mogą pojawić się zaburzenia.

Trudno mi odpowiedzieć na pytanie, które pani postawiła, bo nie chciałbym nie docenić roli czynników genetycznych – one mają znaczenie. W rozwoju mózgu bardzo ważny jest też okres ciąży, szczególnie ostatni trymestr, kiedy neurony migrują do mózgu. Brak witamin czy złe żywienie – zarówno u przyszłej mamy, jak i w pierwszych latach dziecka – mogą mieć poważne konsekwencje dla rozwoju mózgu.

I tu ważne przesłanie: w naszych społeczeństwach robimy więcej na rzecz emerytów niż małych dzieci. Jest więcej biednych dzieci niż starców. Wiele głoduje. Zatem nie możemy nie doceniać czynnika biologicznego. To powiedziawszy, podkreślę, że wpływ środowiska i wysiłki dzieci, ich inwestycja w naukę mają ogromne znaczenie i jeśli są dobrze pokierowane, mogą przezwyciężyć rozmaite dziwactwa i niedoskonałości mózgu.

W książce opisuję niezwykłą historię Nico, pamięta pani?

Oczywiście – ma tylko lewą półkulę, ale zmieścił w niej wszystkie zdolności, które u zdrowych ludzi są rozproszone po całym mózgu: mowę, pisanie i czytanie, rysowanie i malowanie, informatykę czy szermierkę.

Usunięto mu całą jedną półkulę, gdy miał trzy lata, ale ponieważ otrzymał wsparcie i był zaangażowany w naukę, zdał maturę. Z pewnością byłby jeszcze bystrzejszy z dwoma półkulami, ale ma świetne życie – został mistrzem Hiszpanii w szermierce na wózku, w malarstwie odnosi niezwykłe sukcesy, ma nieprzeciętny talent. Plastyczność mózgu jest ogromna, szczególnie w młodym wieku – stymulacja dzieci w tym okresie może czynić cuda.

W książce opisuję też ludzi, którzy zostali wybitnymi matematykami, chociaż są niewidomi, np. Emmanuel Giroux. Zwykle myślimy, że osoba niewidoma może zostać co najwyżej stroicielem pianin, a nie inżynierem, a jest przeciwnie! U osób niewidomych rejon mózgu normalnie zajęty obsługą wzroku, uwolniony od tej roli, przystosowuje się do wykonania bardziej abstrakcyjnych zadań, w tym obliczeń w pamięci i rozważań matematycznych.

Ma Pan wysokie oczekiwania wobec nauczycieli, którzy w wielu krajach, jak w Polsce, są niedoceniani społecznie i finansowo, a także wobec rodziców. Pisze Pan o „obowiązku” stymulacji młodych mózgów i wzbogacania ich środowiska.

Pewnie trochę przesadziłem, bo jednak wiele rodzin zmaga się z codziennością i nie powinienem nakładać na nich jeszcze takiego ciężaru. Ale może powinna nam przyświecać taka myśl, że masz w domu najlepszy superkomputer na świecie. Nierobienie z niego użytku jest wyrokiem na całe życie. Powinniśmy być świadomi, że plastyczność mózgu jest ograniczona, mamy na nią może 20-25 lat życia, później znacznie się zmniejsza. Dorośli czują to, np. zaczynając się uczyć nowego języka obcego. To tykający zegar, każdy rok jest stratą. Dlatego we Francji w czasie pandemii covidu nasza rada naukowa uparła się, by zrobić wszystko, aby szkoły były zamknięte jak najkrócej. W efekcie Francja jest jednym z niewielu krajów, w których wyniki edukacyjne polepszyły się w czasie pandemii. W większości – drastycznie spadły.

Słyszałam o badaniach, wedle których dzieci coraz później zaczynają mówić. Jedną z przyczyn ma być nadmierne korzystanie ze smartfonów przez rodziny, które stały się przez to mniej rozmowne – a im mniej dziecko słucha mowy, tym mniej ma okazji do nauki. To mnie zszokowało.

Nie sądzę, by istniały takie statystyki – w każdym razie ja nic istotnego naukowo na ten temat nie widziałem. Trzeba zachować ostrożność, słysząc o takich doniesieniach. We Francji podnoszą się alarmujące głosy na temat „wirtualnego autyzmu” – że dzieci, które nie były autystyczne, stały się takie w wyniku ekspozycji na smartfony i ekrany. To nieprawda.

Życie dziecka opiera się na interakcjach społecznych, a jest kilka czynników, które działają przeciw nim. Jednym jest smartfon, innym – rozmiar rodzin i sposób życia, bo rzadko dzielimy dom z innymi pokoleniami, a kręgi rodzinne są coraz mniej liczne. To bardzo niebezpieczne dla młodego mózgu, który potrzebuje interakcji społecznych. To zaczyna się bardzo wcześnie – pierwszy rok życia to czas ekstremalnie mocnej potrzeby społecznych interakcji. Byłem wściekły, kiedy dowiedziałem się, że jakaś firma proponuje montowanie tabletów w wózkach dla dzieci, by mogły oglądać ekran. To fatalny pomysł! Mów do swojego dziecka cały czas, ile tylko możesz.

W książce opisuję badanie, w którym porównano naukę chińskiego z żywą osobą i z ekranem. Nauka z ekranem spowodowała… zero nauki, bo aby ta się wydarzyła, potrzebna jest interakcja. Myślę, że to kluczowe, by z takimi informacjami docierać do wszystkich ludzi, bo rodzice często eksponują dzieci na technologię w dobrej wierze. Wielu uboższych rodziców emigranckich we Francji sadzało dzieci przed telewizorami w przekonaniu, że będą lepiej mówić i mieć lepszy akcent – bo rodzice sami mówią niewystarczająco. Ale to nie działa. O wiele lepiej mówić do dziecka w swoim ojczystym języku – to niesamowity prezent, jaki możesz mu dać. Jeśli tylko masz szansę mówić w dwóch językach w domu, rób to. Jedna osoba mówi w jednym, druga w drugim, a dziecko się nie pomyli i ma prezent na całe życie. Nie tylko prezent języka, ale też prezent w postaci wykonawczych funkcji uwagi, bo nabywa umiejętność obsługiwania określonego języka i wyciszania drugiego, by się między nimi przełączać. Wszystkie te umiejętności będą przydatne w innych obszarach życia.

Zachwyciły mnie badania sprzed 30 lat, które Pan opisuje: niemowlęta widzą, jak za przesłonę chowa się jeden przedmiot, a potem drugi. Następnie przesłona opada – i, o dziwo, widać tylko jeden przedmiot. Niemowlęta dają wyraz swojemu zaskoczeniu poprzez dłuższe lustrowanie nieoczekiwanej sceny, jeśli zaś widzą oczekiwane dwa przedmioty, to patrzą tylko przez krótką chwilę. Mają więc, jak Pan to określa, „zmysł liczby”.

Eksperymenty jednoznacznie pokazują, że arytmetyka należy do wrodzonych umiejętności przekazywanych nam i innym gatunkom przez ewolucję. Rodzimy się też ze zmysłem geometrii – wyczuciem linii, kół, kształtów. Ostatnio badałem rysunki małych dzieci i chociaż wydaje się, że to bazgroły, w rzeczywistości kryje się za nimi pewne rozumowanie. Narysowanie rąk i nóg jako linii, a głowy jako okręgu wymaga przecież umiejętności myślenia abstrakcyjnego.

Dzieci mają niesamowite intuicje i wedle nowych doniesień możemy na tych intuicjach oprzeć naukę matematyki, ale musimy budować ją stopniowo. Jeśli zbyt szybko przejdziemy do abstrakcyjnych symboli, dzieci się pogubią i uwierzą, że to abstrakcyjna dziedzina. Ale kiedy zrobimy to należycie, stopniowo, dzieci powoli odejdą od intuicji. Tak uczy się matematyki metodą singapurską – startujemy od konkretnych materiałów, później przechodzimy do materiału obrazkowego – bo kiedy coś rysujesz, staje się symboliczne – i dopiero wtedy przechodzimy do cyfr arabskich. To działa i jest kompatybilne z tym, jak uczy się mózg.

Jedno interesujące odkrycie mówi o tym, że kiedy wykonujesz działania z wyższej matematyki, nadal używasz tych samych obszarów mózgu odpowiedzialnych za podstawowy zmysł liczb u dzieci. Zatem matematyka to nie jakieś superabstrakcyjne pole oderwane od tego, co wiemy – wręcz przeciwnie: to coś, co buduje się na prymitywnych strukturach, co do których wszyscy mamy intuicję.

Czy Pana zdaniem szkoła w dobie sztucznej inteligencji musi wyposażyć uczniów w jakiś szczególny rodzaj umiejętności, by mogły się odnaleźć w nowej rzeczywistości?

Właśnie dlatego, że zmierzamy w stronę wysoko technologicznego społeczeństwa, nie powinniśmy zapomnieć o fundamentach. Dzieci bardziej niż kiedykolwiek potrzebują nauczyć się czytać i wykształcić automatyzmy, takie jak np. tabliczkę mnożenia, bo bez tych umiejętności nie mogą nawet zacząć wchodzić w interakcję z technologicznym społeczeństwem. Naprawdę jestem fanem powrotu do podstaw i nie wierzę w to, że bez nich można od razu przeskoczyć do umiejętności XXI wieku.

Musimy wiedzieć, że 2/12 to tyle co 1/6, a nie długo się nad tym zastanawiać. Dlaczego jest to takie ważne? Ponieważ uwalnia zasoby korowe. Kiedy centrum wykonawcze naszego mózgu jest zajęte jakimś zadaniem, wszystkie inne świadome decyzje muszą być przesunięte na później lub zaniechane. Dopóki zatem dana operacja umysłowa wymaga wysiłku, bo nie została jeszcze zautomatyzowana, pochłania cenne zasoby uwagi wykonawczej i uniemożliwia nam zajęcie się czymkolwiek innym.

Automatyzacja ma zatem fundamentalne znaczenie, gdyż udostępnia nasze zasoby mózgowe na potrzeby innych celów. Dlatego szkoły powinny zwracać szczególną uwagę na to, by dzieci opanowywały takie umiejętności jak płynne czytanie i liczenie w pamięci.

Na koniec rzecz, która wydaje mi się najbardziej niedocenianym i nieuświadomionym elementem skutecznego uczenia się: sen. Żyjemy w społeczeństwie, w którym bezsenność dorosłych jest plagą. Ale i dzieci niedosypiają, są przemęczone, używają smartfonów, które nie dają im zasnąć. A bez dobrego spania nie ma nauki, prawda?

Ale się cieszę, że pani o tym powiedziała! To jedno z najważniejszych odkryć neuronauki: dobry, mocny sen jest kluczowy dla uczenia się. Jest ważny dla konsolidowania już istniejącej pamięci, ale głęboki sen to również czas, gdy mózg rozszerza dane i je generalizuje, odkrywając nowe regularności. To kluczowe dla matematyki, gdzie wciąż idziemy w głąb, a właśnie we śnie zanurzamy się w abstrakcję. W ciągu dnia zapamiętujemy, ale nocą możemy abstrahować to, co usłyszeliśmy.

I ma pani rację – mamy deficyt snu. W ostatnich sześciu latach straciliśmy 20 minut snu dziennie z powodu wszystkich urządzeń, którymi się otaczamy. Zatem naprawdę musimy na to zwracać uwagę.

Szczęśliwie, mamy rozwiązania. Wiemy, że ze względu na budowę ich mózgu godzina rozpoczęcia lekcji dla nastolatków powinna być przesunięta na późniejszą, ale tylko dla nich – młodsze dzieci i dorośli lepiej skupiają się wcześniej rano. Jednak wszyscy powinniśmy uczyć się o wadze snu i wykształcić nawyk wcześniejszego kładzenia się spać. Korzyści z wysypiania się jest znacznie więcej – np. będziemy bardziej uważni, co zmniejszy liczbę wypadków samochodowych o poranku.

Sen jest naszą supermocą – może to być jeden z sekretów gatunku ludzkiego. Nasz sen wydaje się najgłębszy i najefektywniejszy u wszystkich naczelnych. Hipoteza o tym, że niedobory snu mogą powodować zaburzenia nauki, które obecnie występują coraz częściej, jest co prawda tylko hipotezą, ale już popartą sugestywnymi przesłankami. Niektórzy mówią, że wiele dzieci z zaburzeniem uwagi, jak ADHD, może po prostu cierpieć na przewlekły niedostatek snu.

Opowiem o eksperymencie, który świetnie zadziałał we Francji. Powstał program, w ramach którego wprowadzono temat snu na lekcji biologii u dzieci w czwartej i piątej klasie. Dzieci miały cztery godziny zajęć, w czasie których w przystępny sposób dowiedziały się o swoim własnym śnie, jak działa i dlaczego jest ważny. Wróciły do domu i powiedziały rodzicom: wiecie co, uczyłem się dziś o śnie, powinienem więcej spać, bo to jest super.

Nosiły aktywne zegarki, by mogły sprawdzać, czy rzeczywiście spały więcej. I co? Spały! W efekcie ich stopnie się poprawiły, bo to, czego się uczyły, zapisywało się w pamięci długotrwałej. Było mniej spięć między uczniami, szkoła znacznie ucichła i było mniej deficytów uwagi. To wszystko korzyści, jakie można odnieść, jeśli zaufamy dzieciom w ich własnym procesie uczenia się.

Napisałem książkę, byśmy się lepiej poznali, bo głęboko wierzę w to, że potrzebujemy poznać siebie i nasze mózgi, by nauczyć się lepiej z nich korzystać. Musimy nauczyć się uczyć. Może powinniśmy przeznaczyć trochę większą część programu nauczania na uczenie się o nas samych, o naszej biologii i sposobach uczenia się? Najpierw nauczyciele i nauczycielki, a potem uczennice i uczniowie.

Stanislas Dehaene: Zaglądanie do umysłu. Historia, teraźniejszość i przyszłość badań obrazowych mózgu

Wykład w piątek, 23 maja o godz. 19.00. Muzeum Inżynierii i Techniki w Krakowie, ul. św. Wawrzyńca 15, udział bezpłatny. Transmisja na https://youtube.com/live/pz0l-gtJcZM