Studerer læring med fMRI

– Mange av de pedagogiske metodene som anvendes i skolen, baserer seg ikke på hvordan hjernen og hukommelsen fungerer, sier Carola Wiklund-Hörnqvist til Hold Pusten.

Hun er lektor ved Instituttet for psykologi ved Umeå universitet, og som en del av prosjektet «Learning to engage the brain» har hun og forskerkollegene studert effekten av aktive versus passive læremetoder.

Passive metoder går ut på at elevene blir fortalt hva som er løsningen på et problem eller en oppgave, mens de ved aktive metoder må involvere seg mer, enten ved at de selv må huske informasjon, eller de må komme opp med formler og metoder for å komme frem til korrekt svar.

Et av prosjektets studier ble publisert i det vitenskapelige tidsskriftet PNAS, og der viser de ved funksjonell MR at hjernen reagerer annerledes når elever lærer matematikk og språk på en aktiv måte sammenlignet med når de lærer med passive metoder.

Språk og matematikk

Wiklund-Hörnqvist forteller at forskning på kognitiv psykologi har vist at aktive metoder er mer effektive når du skal lære noe nytt.

– Men dette har ikke fått fotfeste i skolen, påpeker hun.

Derfor valgte de å studere fenomenet i en skolesammenheng.

– I studien var vi interessert i å undersøke og forstå hva det er som gjør aktive læremetoder så effektive, påpeker en annen av studiens forfattere, Sara Stillesjö, overfor Hold Pusten.

Stillesjö er forsker ved Institutt for anvendt utdanningsvitenskap ved Umeå universitetet.

For at man skulle se på dette, ble elever i videregående skole undervist i matematikk og språk med både aktive og passive læremetoder.

– Vi valgte matematikk og språk fordi det er to av kjernefagene i skolen, og i høyeste grad relevant for undervisningen som drives, fortsetter Stillesjö.

Kunnskapstest i MR-skanneren

Elevene fikk halvparten av undervisningen med aktive metoder og den andre halvparten med passive metoder.

I matematikk-undervisningen med passive metoder skulle de løse oppgaver hvor de fikk oppgitt en formel mens de selv måtte generere formelen for å løse problemene i den aktive metoden.

– Når det gjelder språk, handlet det om gloselæring, sier Stillesjö.

– Ved den passive metoden fikk de opp på dataskjermen et ord på swahili og det tilsvarende ordet på svensk gjentatte ganger, og i den aktive versjonen så fikk de opp det svenske ordet, og så måtte de huske ordet på swahili.

Alle hadde først lest gjennom ordene.

En uke etterpå fikk et utvalg av elevene en kunnskapstest mens de var i MR-skanneren.

– I MR-skanneren hadde de hjelm på seg, og inne i denne var det et speil som prosjekterte mot en dataskjerm slik at når de så i speilet, var det som om de satt foran datamaskinen, forklarer Wiklund-Hörnqvist.

– I tillegg hadde de boks med en knapp i hendene, og den trykket de på for å gi svar på spørsmålene som kom opp på skjermen.

Mens elevene gjennomførte kunnskapstesten, ble det tatt funksjonelle MR-bilder, blant annet en T2*-vektet EPI-sekvens. For hver deltaker tok de også strukturelle T1-vektede bilder.

– Vi så altså ikke på selve innlæringen med fMRI, men brukte MR til å se hva som skjer i hjernen når de plukker fram informasjonen de har lært, presiserer Stillesjö.

– Dette for å se på effektene av de ulike læremetodene over tid.

Ulik aktivering

Og MR-bildene viste ulike reaksjonsmønstre i hjernen.

– Når elevene svarte på oppgaver de hadde lært gjennom en aktiv metode, fant vi økt aktivering i områder i hjernen som kobles til hukommelse som for eksempel i venstre prefrontale cortex, sier Stillesjö.

Elevene svarte på spørsmål som de hadde lært med enten en passiv eller en aktiv læremetode. Når de svarte på spørsmål knyttet til temaer som de hadde lært med en passiv læremetode, fant ikke forskerne like høy aktivering i de samme hjerneområdene som når de hentet fram kunnskap de hadde lært ved en aktiv metode.

Og de så det samme aktiveringsmønsteret uavhengig av kompleksiteten i spørsmålene og om det var matematikk- eller språkoppgaver.

Elevene gjorde det også best på oppgavene de hadde lært med aktive metoder.

– Dette viser at de aktive læremetodene genererer et bedre og sterkere minne, sier Wiklund-Hörnqvist.

– Og at dette er uavhengig av hvilket fag det dreier seg om, gjør det interessant, fordi det beviser hvor viktig det er hvordan man lærer noe og at avhengig av dette så kommer hjernen til å engasjere seg forskjellig.

Hypoteser bekreftet

Wiklund-Hörnqvist uttaler videre at hun synes det er givende at de gjennom studien og dens MR-undersøkelser har fått vitenskapelig evidens for at aktive læremetoder er mer effektive.

– Funksjonell MR gjør det mulig å undersøke fenomener som det er umulig å studere utelukkende med atferdsstudier, påpeker hun og legger til:

– Psykologiske atferdsstudier har vist at aktive læremetoder er effektive, og vi har hatt hypoteser om at det er slik, men nå har vi fått bekreftet dette. Hadde det vært andre områder i hjernen som ble aktivert, som for eksempel amygdala, som styrer følelser, så hadde vi ikke hatt samme belegg for å anvende aktive læremetoder.

I skolen dominerer de tradisjonelle metodene med passiv læring, forteller hun.

– Vi har en motor for læring som er hjernen, fortsetter hun.

– Og en grunnleggende forutsetning for en lærer er å stille spørsmålene hva elevene skal lære og hvordan de skal lære det, og da er det lurt å ta utgangspunkt i hvordan hjernen og hukommelsen fungerer.

Stillesjö på sin side trekker frem at studien ikke bare indikerer at aktive læremetoder påvirker hvordan vi lærer.

– Men også hvor godt kunnskapen sitter over tid, understreker hun.

– Og dette gjelder for mange ulike fag.

Gunstig for alle

I prosjektet forteller Stillesjö og Wiklund-Hörnqvist at de også har sett på individuelle forutsetninger for læring som kognisjon, intelligens og motivasjon.

– I Umeå er vi så heldige å kunne bruke hjerneavbildning ved Umeå senter for funksjonell hjerneavbildning, for vitenskapelig å kunne bevise fenomener vi ser i atferdsstudier, sier Wiklund-Hörnqvist.

– Og det vi da har sett, er at aktive læremetoder er lønnsomt for de som har lave kognitive evner så vel som for de som har høye kognitive evner. Dette gjelder også populasjoner som har spesifikke vanskeligheter med å lære, så metoden er gunstig for alle.

MR-bildene viser at hjernen aktiveres på samme måte for alle, uansett kognitive evner.

Neste steg for forskerne er å individualisere metoden.

– Noen trenger å øve i 40 minutter for å lære noe, mens andre kanskje bare trenger 20 minutter, poengterer Wiklund-Hörnqvist.

– Så vi skal nå jobbe med å finne adaptive programmer slik at metoden kan tilpasses hvert enkelt individ.
post@holdpusten.no