Учение дается детям легко, и они учатся очень быстро. Тому, кто не верит, следовало бы разок сыграть в игру Memory с пятилетним ребенком. Напротив, взрослые учатся значительно медленнее. Это снижение скорости обучения по мере взросления (то есть между десятым и двадцатым годом жизни) — не признак деменции, а результат абсолютно целесообразного процесса приспособления организма и потому является совершенно нормальным. Чтобы пояснить это, я должен начать издалека.

 

«Быстро» вместо «точно»

Неважно, чему человек учится — ходить или говорить, правильно вести себя или правильно питаться: для головного мозга «учиться» часто означает сначала оценить неизвестную величину на основании отдельных опытных знаний (ранее произведенных «замеров»). Головной мозг маленького ребенка, который только-только учится ходить, должен впервые оценить, сколько импульсов он должен послать к мускулам спины, попки и ног, чтобы верхняя часть корпуса наклонялась вперед. Если мозг пошлет слишком мало импульсов, ребенок упадет вперед, если слишком много, то он упадет назад. Для робота можно было бы запрограммировать правильное число. Но младенца не программируют; он программирует себя сам! Он пытается встать, подтягивается, держась за диван или ножку стула, и стоит — неуверенно, неустойчиво. Если он сильнее наклоняется вперед, его головной мозг посылает импульсы к мускулам спины, попки и ног, чтобы противодействовать наклону вперед. При этом мозг измеряет время, в течение которого ребенок стоит. Если оно больше, чем в прошлый раз, то количество посланных импульсов явно ближе к правильному значению, чем в предыдущий раз, и оно будет сохранено. Если оно меньше, то результаты изменения, предпринятого в последний раз, будут отброшены, и при следующем наклоне вперед будет послано иное количество импульсов.

Рассмотрим другой пример: правильное питание. Вы молоды, родились в плодородной местности, но не имеете понятия, что можно употреблять в пищу, а что нет. Где-то вы наталкиваетесь на красные ягоды, содержащие сахар и немного яда, о чем вы не знаете. О каждом продукте питания важно знать, сколько его можно съесть, чтобы, с одной стороны, насытиться, а с другой — не отравиться. Так, в первый раз вы съедаете пять ягод и очень скоро снова ощущаете голод. В следующий раз вы съедаете сорок ягод, получаете отравление, и вам по-настоящему плохо. В третий раз вы действуете осторожнее и съедаете семь ягод, однако вскоре снова голодны, однако общее самочувствие хорошее. В четвертый раз вы, возможно, съедите тридцать ягод и будете чувствовать себя сытым, но не вполне здоровым. И так продолжается до тех пор, пока вы не научитесь съедать пятнадцать ягод, чтобы (уже) насытиться и (еще) не отравиться.

Как бы ни отличались друг от друга процессы «учиться ходить» и «учиться питаться», в принципе для головного мозга речь идет об одной и той же задаче: он должен оценить общие значения (сколько импульсов к какому мускулу послать при каком наклоне вперед? Сколько ягод какого размера, цвета и с каким вкусом съесть?) на основании единичных результатов опыта. При таком процессе обучения головной мозг должен выполнять два противоположных условия: он должен приближаться к истинному значению, с одной стороны, быстро, потому что иначе он умрет прежде, чем выучится. И он должен приближаться к истинному значению маленькими шагами, так как, делая большие скачки, он будет лишь прыгать вокруг истины, но не сможет достичь ее. Здесь явно существует проблема: учиться надо большими шагами (иначе умрешь до того, как научишься) и маленькими шагами (иначе истины никогда не достичь). Эта проблема возникает при обучении любого вида и у любого обучающегося, будь то плоский червь, крыса, обезьяна или человек! И существует лишь одно решение этой задачи, которое я хотел бы пояснить с помощью рисунка.

Представьте себе, что вы стоите на поле для гольфа и хотите загнать маленький мяч в лунку, сделав как можно меньше ударов. При этом с вами происходит то же, что и с только что описанным головным мозгом, который хочет чему-то — абсолютно неважно, чему именно — научиться: вы хотите очень быстро доставить мяч поближе к лунке, потому что только так у вас есть шанс загнать его в лунку за минимальное число ударов. Для этого вы сначала делаете сильные удары, мяч летит далеко и быстро приближается к цели. Однако когда вы уже находитесь рядом с лункой, сильные удары, далеко посылающие мяч, нерациональны, потому что вы хотите попасть точно в лунку. Теперь нужны несильные, мягкие удары, посылающие мяч недалеко, зато точно. Итак, при игре в гольф для достижения цели следует с каждым ударом уменьшать расстояние, на которое посылают мяч, потому что только таким путем можно быстро оказаться вблизи лунки и затем точно попасть в нее.

Итак, при обучении лучше начинать с больших шагов, а затем более мелкими шагами достигать точности. Поэтому дети учатся быстро, а люди более старшего возраста — намного медленнее. Под «более старшим возрастом» здесь имеются в виду не семидесятилетние, а все, кому больше семнадцати, как показывают соответствующие исследования, посвященные изучению скорости изменения синапсов с увеличением возраста.

Научение и игра в гольф отличаются друг от друга: при научении неясно, где расположена цель. Чтобы приравнять гольф к обучению, следовало бы играть с завязанными глазами: мяч посылать в неизвестном направлении и получают ответное сообщение, находится ли мяч после этого удара ближе к лунке или дальше от нее («теплее», «холоднее»). При такой манере играть в гольф нерационально было бы посылать мяч все время осторожно, на расстояние одного-двух метров. Если же представить себе, что головной мозг ребенка должен посылать не один мяч в одну лунку на одном поле для гольфа, а одновременно играть на тысяче полей (учиться всему подряд и одновременно), тогда станет ясно, что головной мозг не может действовать и так, и эдак, то есть делать первый удар осторожно, затем более сильный удар, потом опять осторожный и так далее. Для одновременного выполнения множества задач обучения можно следовать только очень простой стратегии: мозг учится сначала очень многому с каждым индивидуальным опытным переживанием, и таким способом быстро приближается к истине, а затем выполняет все меньшие шаги. Быстрота юности и медленность (и точность) зрелого возраста — не случайность и уж тем более не следствие возрастного заболевания, а проявление оптимизации процессов научения на протяжении всей жизни. Применительно к людям это означает, что люди более старшего возраста лучше знают мир, чем молодые люди — до тех пор, пока мир сохраняет стабильность, то есть не меняется. Говорят о старом мастере с его исключительным опытом. И говорят о том, что дети могут быстро приспосабливаться к самым разнообразным условиям.

7.1. При игре в гольф целесообразно сначала приближаться к цели пусть не очень точными, но сильными ударами, а затем все более слабыми, но более точными движениями мяча (рисунок вверху), чем выбирать всегда одинаковые удары (рисунок внизу).

С этой точки зрения проблему людей старшего возраста в сегодняшнем мире можно описать четко: многие вещи изменяются очень быстро, во многих сферах более нет предпосылок для стабильной окружающей среды. По этой причине люди могут попасть в ситуацию, когда в течение жизни их ценности теряют значение, а приобретенные ими способности становятся ненужными. Шестидесятилетний скрипичный мастер делает инструменты лучше, чем сорокалетний, но если он должен переключиться на изготовление синтезаторов, то он проиграет.

Значит ли это, что взрослые вовсе не могут больше учиться? Нет! Они учатся иначе, чем маленькие дети, а именно, путем присоединения нового к уже изученным раньше вещам. Как уже было изложено в первых главах, ребенок выучивает новые сведения, формируя следы памяти и тем самым внутреннюю структуру механизма память; взрослый же учится, обращаясь к существующим структурам и связывая их. Обучение у детей — не то же самое, что обучение у взрослых. Дети развивают новые структуры; взрослые используют имеющиеся структуры и тем самым изменяют их.

 

Что именно растет, когда растет головной мозг?

Головной мозг новорожденного представляет собой примерно одну четвертую часть (350 г) от веса и размера головного мозга взрослого человека (1300–1400 г); хотя и нервные клетки, и их соединительные волокна уже сформированы, и их количество после рождения увеличивается лишь незначительно. Головной мозг становится таким большим в процессе развития главным образом благодаря жиру. При этом речь идет об особенной разновидности жира, миелине, которым так называемые Шванновские клетки облекают нервные волокна. Эта миелиновая оболочка нервных волокон способствует тому, что импульсы не проходят медленно (макс. 3 м/с) вдоль нервного волокна, а быстро прыгают вдоль них (макс. 115 м/с). Это важно потому, что головной мозг имеет модульное строение; он перерабатывает информацию прежде всего благодаря тому, что десятки раз посылает ее туда-сюда между разными модулями, находящимися на расстоянии нескольких сантиметров друг от друга.

Итак, оболочка нервных волокон обеспечивает более быстрые нервные импульсы. Время, необходимое для прохождения импульсов от одного модуля к другому (расстояние порядка 10 см), составляет при скорости 3 м/с примерно 30 мс. Такой промежуток времени кажется коротким, однако для переработки информации, которая в конечном итоге заключается в том, чтобы импульсы многократно перетекали между различными модулями в обоих направлениях, он очень велик. Быстрый обмен между модулями предполагает быстрое проведение импульсов, отсюда получается, что модуль, соединительные волокна которого еще медленные, может внести лишь небольшой вклад в переработку информации или даже вовсе никакого. Медленное соединение нервных волокон в головном мозге можно сравнить с мертвой телефонной линией — физически она присутствует, но на практике бесполезна.

Уже сто лет назад были созданы первые карты головного мозга, на которых ученые отметили, когда или в какой последовательности созревают нервные волокна, соединяющие отдельные участки. При рождении первичные сенсорные и моторные участки соединены быстрыми волокнами. Речь идет об участках, отвечающих за обработку сигналов, поступающих непосредственно из окружающего мира (зрение, слух, осязание) или вызывают движения мускулов. Посредством их младенец получает первый опыт: если его ущипнуть за ногу, нога вздрогнет. Однако информация перерабатывается еще не очень глубоко, то есть не передается быстро к другим модулям. Лишь позже волокна, ведущие к другим модулям, становятся достаточно быстрыми, и только к концу развития, во время или даже после пубертатного периода, соединения с последними модулями в лобной и теменной доле мозга оснащаются быстропроводящими волокнами. На основании такого развития части лобной доли человека функционально полностью соединяются с остальным головным мозгом лишь к периоду полового созревания.

7.2. Разрезы головного мозга человека после окрашивания жира черным красителем. Слева вверху показан головной мозг новорожденного, справа — головной мозг ребенка в детсадовском возрасте, внизу — головной мозг взрослого. У младенца лишь немногие участки соединены посредством быстропроводящих волокон.

 

Развитие головного мозга заменяет учителя

В течение долгого времени замедленное созревание головного мозга у человека по сравнению с другими приматами квалифицировалось как недостаток. Лишь в последнее время стало ясно, что созревание головного мозга в конечном итоге заменяет хорошего учителя. Хороший учитель заботится о том, чтобы мы при изучении чего-то начинали с простого. Только когда мы это выучим, последуют более сложные задания, а затем — еще более сложные.

В повседневной жизни мы сталкиваемся с самыми разными ситуациями и раздражителями, структура которых находится в диапазоне от совсем простой до сверхсложной. Однако факт, что головной мозг развивается и сначала может перерабатывать только простые структуры, гарантирует, что мозг сначала выучивает только простое (ведь переработка — это всегда и учеба!). Эту мысль можно пояснить на примере развития речи.

Исследования вопроса, как мы, взрослые, разговариваем с младенцами, хотя и показали, что мы, конечно же, «настраиваемся» на маленьких собеседников, но процесс этот не заходит слишком далеко. Разговаривая с малышами, мы используем звукоподражание и несколько утрированную интонацию. Но уже с детьми постарше мы разговариваем почти как со взрослыми. Мы не действуем по определенной методике, как это делает учитель иностранного языка. В процессе обучения речи ребенок находится в языковом окружении, которое мало или вовсе не обращает внимания на его потребности в научении. Никто не разговаривает с ребенком однословными предложениями до тех пор, пока он все их не выучит, а затем переходит к двухсловным предложениям и ждет, прежде чем начать разговаривать предложениями из трех слов, пока все предложения из двух слов не будут «усвоены», и т. д. Если бы дети были вынуждены приобретать речевой опыт в такой методически правильной последовательности, возможно, никто из нас вообще не научился бы разговаривать.

Почему мы тогда все же научились разговаривать без учителя, который подготовил бы материал по правилам методики? Да потому что «в жизни» учителя нам заменяет созревающий головной мозг. Еще раз: проблема при изучении сложных структур, таких как, например, грамматика, заключается в том, что сначала надо выучить простые структуры, затем более сложные, а затем еще более сложные. Так, головной мозг учит сначала частоты акустического ввода информации; он формирует карты частот, затем карты частотных моделей, меняющихся по времени (звуки), и в заключение — обобщение звуков (слоги и слова); затем структуры, которые заключены в этих моделях, перерабатываются и выучиваются дальше, на соответственно более высоких уровнях (модулях) переработки, которые «подключаются» друг за другом.

7.3. Упрощенная схема процесса развития нашей способности говорить. Наше внутреннее ухо преобразует колебания давления в электрические импульсы и посылает их в головной мозг. Звуковые сигналы подвергаются сначала совсем простой обработке: звуковые колебания будут записаны в первичной слуховой коре, так называется первая станция акустической переработки в коре головного мозга. За счет этого в первичной слуховой коре возникают нервные клетки, отвечающие за определенные частоты (от 20 до 20 000 Гц). Они, в свою очередь, посылают свою модель активации на следующую ступень обработки, где возникают нервные клетки, отвечающие за частоты, которые часто встречаются вместе. Такие образцы частот — это, например, звуки А, Е, И, О, У. Из них в свою очередь на следующей ступени переработки составляются слоги, из слогов — слова (следующая ступень), а из слов — предложения (следующая ступень). Предложения образуют основу для дальнейших стадий переработки, на которых речь идет о смысле и значении. Параллельно процесс переработки занимается также высотой звуков, ритмом, эмоциями и другими характеристиками акустических сигналов.

Созревание головного мозга во время процесса научения не мешает ему, а напротив, вообще делает его возможным во всей его сложности: именно потому что головной мозг созревает и одновременно перерабатывает информацию, он может обучаться в правильной последовательности. Именно благодаря такому процессу мозг вообще может воспринимать сложные взаимосвязи. Если бы вы имели ваш нынешний головной мозг уже при рождении, то, скорее всего, вы бы никогда не научились разговаривать!

Следующая иллюстрация еще раз поясняет механизм развития головного мозга: около 2,5 млн волокон для ввода информации (от органов чувств, поверхности тела, внутренней части тела) входят в головной мозг, и около 1,5 млн волокон выводят информацию от него к исполнительным органам (мускулы, железы). Вводимая информация в головном мозге попадает сначала в простые кортикальные модули, которые у младенца передают эти сигналы дальше, на простые участки на стороне вывода информации. В процессе развития в участках ввода и вывода информации созревают соединения, ведущие к более высоким участкам, которые могут экстрагировать из входной информации постоянно увеличивающуюся сложность или создавать более сложные выводы информации. С практической точки зрения это означает следующее: младенец может только реагировать. Если его ущипнуть за левую ступню, он подтянет ножку и/или закричит. Его поведение рефлекторно — здесь и сейчас, без плана или цели. Нейроны в «более высоких» областях существуют, однако информация к этим участкам течет еще слишком медленно, так что она практически не играет никакой роли для функционирования головного мозга.

7.4. Схема развития головного мозга от младенческого возраста (слева) к взрослому (справа). У младенца быстродействующими волокнами снабжены только нейроны в «низких», «простых» участках, благодаря чему они «постоянно включены», всегда «онлайн».

7.5. Различие в реакциях на сладкое у детей и взрослых. Ребенок реагирует рефлекторно: ощущение «сладкое» активизирует без больших окольных путей действие «есть». Иначе у взрослого: входящая информация «сладкое» активизирует не только рефлекторное действие «есть», но и представления «внешний вид, фигура» и «диета», благодаря которым создается выходящая информация «не есть».

Запомним: в процессе развития головного мозга опытные знания откладываются во все более сложных модулях головного мозга, где они подвергаются анализу посредством чувственных данных и откуда происходит управление поведением. Благодаря этому поведение становится все более целенаправленным и планомерным, самостоятельно управляемым и все меньше напоминает простой рефлекс.

Поясним это на другом примере: когда дети видят мороженое, они хотят съесть его. Эта реакция наступает рефлекторно, и рациональными контраргументами ее не затормозить. Когда взрослый видит мороженое, он представляет себе, какое оно сладкое и вкусное. Но одновременно им движут также представления (высокой ступени, сложные) о собственной фигуре со всеми сопутствующими мыслями о здоровье, красоте и т. д. Это представление в свою очередь тесно связано с планированием правильного пищевого поведения, то есть с волевым ограничением — потреблением определенных, полезных для организма продуктов питания. Эти мысли о диете опять-таки могут активизировать действие «оставаться спокойным и не есть» и одновременно подавлять действие «есть». Маленький ребенок этого не может, потому что у него отсутствует «аппаратное обеспечение» для развитого представления о фигуре и диете. Поэтому он не может с помощью подобных мыслей управлять своим поведением.

 

Научение через схватывание сути

Итак, формирование головного мозга после рождения происходит в двух направлениях: с одной стороны, развиваются быстродействующие соединения между его модулями, а с другой стороны, благодаря процессам обучения в этих модулях формируются следы, сложность которых все время возрастает. Оба процесса формирования — это слово здесь подходит сразу троекратно! — приводят, если говорить обобщенно, к структурированию головного мозга. Важно при этом, что после окончания определенных чувственных периодов, стадий научения или окон развития (существует много понятий со сходным содержанием) в детстве во многих отношениях больше ничему научиться нельзя. Мы знаем, что однажды возникшие структуры склонны к собственному упрочнению, точно так же, как люди ходят по протоптанным тропинкам, даже если есть более короткие пути.

Значение понимания (схватывания сути) мира в ходе обучения было уже давно признано в педагогике. Обучение должно продвигаться, используя сердце, мозг и руки, как полагал уже Иоганн Генрих Песталоцци (1746–1827). Еще до него, в 1747 г., была основана первая реальная школа, где обучение должно было проходить на реальных вещах в реальном мире. Почему реальность так важна? И почему схватывание сути должно происходить именно с помощью рук?

Мы, люди, не только зрительные животные (с выраженным зрительным восприятием) (см. главу 5), но и моторные животные: примерно треть коры нашего головного мозга служит зрению, другая треть отвечает за планирование и выполнение движений (за все остальное отвечает последняя треть). Поскольку соединения между модулями головного мозга идут в обоих направлениях, то не только простые чувственные участки могут «наставлять» более сложные чувственные участки, но и простые моторные участки могут «обучать» более сложные моторные участки. У детей большую роль в научении играет не только чувственность приобретаемых ими опытных знаний о мире, но и общение с миром.

Рассмотрим один простой пример: пальчиковые игры и счет на пальцах. Во всем мире взрослые учат детей играть в пальчиковые игры, даже если их нередко расценивают как старомодные мелочи, примерно под таким девизом: «Ну да, так поступают уже на протяжении столетий. Это практично в дождливую погоду, потому что пальцы у детей всегда при себе, притом они ничего не стоят. Поэтому если надо как-то скоротать время, занять детей, а под рукой ничего и никого нет, то займемся пальчиковыми играми… Сорока, сорока, кашку варила, деток кормила — все это давно устарело! Пора впустить двадцать первый век в детские сады и заменить эту чепуху с пальчиками чем-то разумным, например, ввести в детских садах ноутбуки».

Мы уже говорили о том, что из описания развития головного мозга непосредственно следует, что простые процессы научения имеют решающее влияние на последующие более высокие умственные результаты: тот, кто на низшем уровне не проложил ясных, резко очерченных и отчетливых следов, тому на более высоких уровнях трудно дается абстрактное мышление, потому что входящая информация к высшим уровням приходит от простых уровней.

Итак, выясняется, что различия между людьми, приобретенные в детстве и зависящие от научения, действительно существуют, и различия эти сохраняются вплоть до взрослого возраста и определяют работоспособность взрослых. Так, например, мы давно знаем, что фонемы, которые человек не слышал, будучи ребенком, он не сможет различать позднее во взрослом возрасте. То, что не могло оставить следов на низших уровнях, потому что соответствующие образцы не были переработаны, на более высоких уровнях отображаться вовсе не будет.

То же самое происходит и со зрением: именно потому что в раннем детстве мы могли наблюдать лица исключительно европеоидной расы, все японцы выглядят для нас примерно одинаково. А для японцев все жители средней Европы на одно лицо!

На этом фоне новейшие исследования нейробиологов по вопросу воплощения, то есть олицетворения мыслительных процессов, имеют большое значение. В конечном итоге речь идет о том, что наше тело мы с самого рождения как бы носим с собой и с ним завоевываем мир. Соответственно важен и телесный опыт, как, например, восприятие понятий «холодный» или «горячий» (что впоследствии переносится и на наши эмоции), «большой» или «маленький», «верх» или «низ» (что также позже будет перенесено в совсем иные области). Речь здесь идет о гораздо большем, нежели упоминаемом порой в дошкольной педагогике значении «первичных опытных знаний», которые каждый приобретает сам и которые не могут преподать ни другие люди, ни средства информации. В гораздо большей степени решающим является то, что организм при прокладывании следов в «простых» областях коры головного мозга непосредственно участвует в этом и что любые духовные достижения «высшего порядка» вообще могут попадать в соответствующие области головного мозга только по следам из этих «простых» участков. Кроме того, мы знаем, что эти следы очень устойчивы к изменениям. Другими словами: однажды проложенные следы впоследствии едва ли изменяются.

 

Пальчиковые игры и математика

Дети используют пальцы для счета еще до того, как начинают размышлять о цифрах. Счет на пальцах был обычным делом уже в Древнем Египте. Практически во всех культурах дети учатся считать при помощи пальцев: они всегда перед глазами и доступны, и их всегда можно сравнить с количеством предметов, которые надо посчитать. Все умеют это делать. До пяти можно сосчитать на одной руке. Начиная с числа «шесть» понадобятся обе руки; используя их, для осязания и моторики вводят в действие оба полушария головного мозга. Поэтому должен существовать обмен информацией между обоими полушариями головного мозга, а для этого обмена требуется время. И поскольку использование головного мозга изменяет его и именно благодаря этому в конечном итоге в нашем головном мозге формируются отвлеченные числа, можно исходить из того, что числа от шести до десяти откладываются в обоих полушариях головного мозга, тогда как для чисел от одного до пяти достаточно одного полушария.

7.6. Счет на пальцах

Китайцы действуют иначе (см. рис. ниже). Они используют комбинации и определенные положения пальцев — так они могут считать до десяти на пальцах одной руки. Лишь начиная с одиннадцати им нужна вторая рука. Тем самым они подключают оба полушария головного мозга только с числа «одиннадцать». Можно, конечно, предположить, что для абстрактного применения цифр в арифметике это не имеет никакого значения, особенно если учесть, что взрослые не используют пальцы для решения простых арифметических задач в пределах от одного до двадцати. Для этого пальцы никому не нужны.

То, что числа в нашем головном мозге представлены не только в образе наших пальцев, показывает один очень простой эксперимент. Закройте глаза и представьте себе числа от одного до девяти на одной линии. Как выглядит ваша мысленная картина? Большинство людей говорит, что они представляют себе горизонтальную линию, с единицей слева, за которой идет двойка и так далее до девятки на правой стороне. Следовательно, мы представляем себе числовой луч в пространстве. Поскольку мы обычно представляем себе меньшие числа на левой стороне, а большие — на правой и поскольку правое полушарие головного мозга отвечает за левую сторону, а левое полушарие головного мозга — за правую, то с помощью соответствующих экспериментов можно найти доказательства существования такого числового луча в нашей голове.

7.7. Китайцы умеют считать до десяти на пальцах только одной руки.

Самое простое задание заключалось в следующем: испытуемых попросили представить себе сначала одно число (эталонное), а затем второе число, которое может быть больше или меньше эталонного. Затем испытуемые должны были указательным пальцем правой или левой руки указать на отличную от эталонной цифру. Оказалось, что испытуемые, как правило, быстрее указывали левой рукой, если число было меньше эталонного, а правой — если оно было больше эталонного. Притом весь процесс не зависел от какого-либо конкретного числа: не все числа меньше какого-то определенного числа помещены в правом полушарии головного мозга, и не все числа, превышающие его, — в левом полушарии. Одно и то же число может быть представлено слева или справа — это зависит от того, какое эталонное число было предъявлено сначала (то есть где именно на числовом луче мы мысленно находимся в данный момент). Мы можем мысленно двигаться вдоль числового луча, а эталонное число может находиться посередине, при этом бо́льшие числа будут помещаться на правой стороне нашего мысленного пространства, а меньшие — на левой. Эффект обнаруживается даже тогда, когда испытуемым показывают числа не в виде цифр, а в виде слов — числительных.

Можно было бы полагать, что результат эксперимента — простое воздействие факта, что за левую сторону нашего организма отвечает правое полушарие головного мозга, и наоборот. Однако это не так: эффект наступает и тогда, когда задействуется только одна рука: «меньше» перерабатывается слева, а «больше» — справа. Итак, числовой луч скорее связан с пространством вокруг нас, нежели с нашими пальцами или нашим телом. Он — другое, более абстрактное представление о числе, нежели «считающие» пальцы. И развивается это абстрактное представление позже, потому что теменная доля (место числового луча в нашем головном мозге) развивается намного позднее, чем простые сенсорные и моторные участки, которые играют роль при счете на пальцах.

Итак, числа перерабатываются головным мозгом по-разному: (1) как сенсорное и моторное событие, тесно связанное с пальцами, (2) как место на числовом луче в нашем теменном мозге и (3) как слово в речевых центрах. Теперь мы сочли бы, что при обращении с числами (в зависимости от того, о каком именно числе идет речь), используется один из этих модулей головного мозга. В принципе это так, однако эти модули с начала изучения чисел находятся в тесном контакте, так что активизированы будут все.

7.8. Какое число больше? Под экраном находятся две кнопки, и участники эксперимента должны нажать клавишу на стороне бо́льшего числа, которое может находиться слева или справа. Использовались только пары чисел, различающихся на два, от «1 3» или «3 1» до «18 20» до «20 18». Каждый испытуемый выполнял 432 таких заданий, и время, необходимое для выполнения каждого отдельного задания, измерялось в миллисекундах.

На основе этого главного вывода был проведен еще один эксперимент, очень необычный. Немецкие и китайские испытуемые обоих полов в возрасте примерно 25 лет должны были выполнить на компьютере простое задание — сравнить числа. Время, которое понадобилось им, чтобы указать, какое из двух чисел больше, измерялось в миллисекундах. Сравнительное исследование проводилось на немцах и китайцах, потому что в этих культурах счету на пальцах учатся по-разному; немцы используют пальцы второй руки для чисел, начиная с шести, китайцы же — только начиная с одиннадцати. Передача данных от одного полушария головного мозга в другое требует времени, — идея эксперимента заключалась в том, чтобы измерить это время у взрослых.

Три вещи, касающиеся результатов, были известны заранее:

(1) Задания на сравнение чисел тем труднее (и требует больше времени), чем больше числа. Мы действительно сравниваем «2 4» быстрее, чем «12 14».

(2) Задание на сравнение чисел является особенно легким (а время реакции — меньшим) тогда, когда на одной стороне сравнения стоит одноразрядное, а на другой — двухразрядное число: «Что больше: X или XX?» Ответить на этот вопрос можно, вовсе не раздумывая об этих числах, то есть не распознавая и не классифицируя их (светло-серые участки на графике ниже).

(3) Китайцы почти все время в начальной школе проводят за изучением нескольких тысяч иероглифов, составляющих их письменность. Они с детства натренированы распознавать символы — в отличие от немецких школьников, которые за год запоминают примерно тридцать букв алфавита и дальше занимается совсем другими вещами. Поэтому не удивительно, что и числа китайцы различают быстрее, чем немцы.

Эти три эффекта четко заметны, если рассмотреть фактические результаты исследования. Для бо́льших чисел время реакции было больше; сравнения пар типа «8 10» и «9 11» проходили явно быстрее; китайцы в целом были быстрее, чем немцы. Немецкие испытуемые были к тому же медленнее при сравнении чисел, начиная с шести, то есть как только следовало переработать число больше пяти. Китайские испытуемые проявили соответствующее замедление только при сравнении «10 12» (когда в действие вступала «вторая рука»).

Результаты показали, таким образом, некую «тень» детского счета на пальцах, сопутствующую счету во взрослом возрасте. Разумеется, испытуемые решали задания на сравнение не на пальцах, однако значения времени реакции показывают, что формирование головного мозга в детском саду ни в коем случае не прошло бесследно для его функционирования в дальнейшей жизни. Уже почти сто лет нам известно, что пальцы и математика в нашей голове очень тесно связаны друг с другом: при любой математической операции наши пальцы, если можно так выразиться, снова в игре. Абстрактные числа, величины и т. п. когда-то надо было потрогать пальцами, ведь лишь так они попадают в головной мозг. Именно поэтому даже такой сложный умственный труд — математика — в большой степени имеет дело с нашим «пространственным» телом и особенно с нашими пальцами.

7.9. Средние величины времени реакции при выполнении задания на сравнение чисел у китайских и немецких испытуемых. Пунктирные кривые даны для того, чтобы сделать более наглядными отклонения величин.

Другими словами: то, насколько хорошо мы умеем обращаться с нашими пальцами, насколько активно мы в детстве пользовались ими, имеет значение для способности обращаться с числами. Если вы действительно хотите, чтобы как можно больше детей, находящихся сейчас в детсадовском возрасте, позднее стали превосходными специалистами в области математики и информатики, то чему следовало бы отдать предпочтение в детском саду: ноутбукам или пальчиковым играм? Ответ науки ясен: пальчиковым играм!

 

Постигать мир

Чтобы изучить, как влияет обращение с предметами на головной мозг, надо тщательно исследовать, как происходит изучение предметов. У моего коллеги Маркуса Кифера родилась идея: придумать 64 новых, несуществующих в реальности объекта, с помощью компьютерной графики нарисовать их трехмерные изображения и дать им названия. Благодаря этому появилась возможность изучить, какую роль при знакомстве с новыми объектами играет манипулирование этими объектами.

Давно известно, что при запоминании очень помогают соответствующие теме одновременные телодвижения. Стишок «Кирпич на кирпич, скоро будет домик готов» заучивается быстрее, если при этом поочередно ставить один кулак на другой. Научиться вращать рукоятку легче, если делать правой рукой движение, имитирующее вращение рукоятки. Короче говоря, действия тоже могут быть частью отдельных конкретных воспоминаний и имеют отношение к эпизодической памяти.

Чтобы выяснить, действительно ли наше понятийное знание (например, наше представление о том, что такое молоток; что в домах можно жить; что чашка — предмет кухонной утвари, а каждая кухонная принадлежность — предмет неодушевленный и т. д.) самым тесным образом связано с действиями, 28 студентов Ульмского университета должны были приобрести понятийные знания о 64 несуществующих объектах: образ, название, принадлежность к какой-либо категории, очертания и детальные признаки. За участие в обширной программе обучения (16 сеансов по 90 минут) мы заплатили каждому студенту по 200 евро.

7.10. Примеры несуществующих в реальности объектов, подлежащих изучению.

Чтобы исследовать влияние вида обучения (схватывание сути или лишь примысливание, то есть попытка толкования какого-либо явления) на последующее знание, студентов разделили на две группы. В одной группе обучающиеся должны были рассмотреть изображение несуществующего предмета, прочитать его название и, кроме того, придумать подходящее к нему действие (взять в руки, куда-либо вставить или, наоборот, вставить что-либо в него, резать, стучать) и выполнить это действие как пантомиму. Второй группе тоже демонстрировали изображение и название предмета, причем самая важная его деталь, на которую испытуемый должен был указать пальцем, была обведена кружком.

За исключением четырех испытуемых, не справившихся с заданием, обе группы поначалу учились одинаково хорошо: по окончании тренировки они овладели всеми 64 несуществующими объектами, могли правильно называть их и корректно относить к соответствующим категориям. С целью измерения прогресса в обучении испытуемые еще в ходе тренировок должны были справляться с контрольными заданиями. Для этого они поочередно рассматривали два несуществующих объекта, а затем должны были нажатием клавиши указать, принадлежат предметы к одной категории или к разным. Начиная с пятой тренировки (несуществующие объекты и их названия к этому моменту были хорошо знакомы участникам эксперимента), была введена вариация этого задания: испытуемым последовательно предъявляли только названия объектов, при этом они снова должны были указать, относятся ли названные несуществующие объекты к одной категории или к разным. При выполнении обоих заданий оказалось, что испытуемые первой группы, производившие с несуществующими предметами действия, заметно быстрее могли отнести объекты к нужной категории.

7.11. Обучение путем обращения с несуществующим объектом.

Когда испытуемым показывают изображения двух несуществующих объектов, им нужно лишь проверить, какими признаками обладают эти объекты. На основании выявленных признаков остается определить принадлежность каждого предмета к определенной категории и понять, к одной категории принадлежат предметы или к разным. Если же испытуемым предъявляют только названия несуществующих объектов, при решении аналогичной задачи надо напряженно размышлять: по названию вспомнить несуществующий объект, представить себе его, мысленно рассмотреть образ и отнести несуществующий объект к соответствующей категории; затем проделать то же самое со вторым несуществующим объектом и лишь затем сравнить обе категории (см. левый график на рис. 7.12). Скорость этих активных мыслительных усилий зависит от способа тренировки — это демонстрируют значения времени реагирования. Тот, кто при изучении несуществующих объектов производил с ними какие-то действия, может мысленно обращаться с ними явно быстрее, чем тот, кто при изучении только показывает на отличительный признак.

7.12. Прогресс в обучении при выполнении задачи на распределение несуществующих предметов по категориям. Представлены средние величины времени реагирования испытуемых, разбитых на учебные группы, — с выполнением действий с предметом (черные кружки) и с просмотром изображения предмета (белые кружки).

Другими словами, то, насколько эффективно управляется наш мозг с полученной информацией, зависит от того, каким образом эта информация была получена! Дополнительное тому подтверждение: во время выполнения задания с каждого испытуемого снималась 64-канальная электроэнцефалограмма (ЭЭГ), данные которой были оценены событийно-коррелированно. При этом в группе, осуществлявшей с предметами действия, видна более ранняя активация моторных зон лобных долей головного мозга.

Из этого можно сделать вывод, что способ, с помощью которого что-либо изучается, определяет, каким образом выученное откладывается в мозге. Тот, кто знакомится с миром посредством щелчка «мышью», что пропагандируют некоторые медийные педагоги, сможет размышлять о нем намного менее эффективно и изрядно медленнее. Щелчок «мышью» — акт демонстрирования, а не акт манипулирования (то есть обращения с вещью при помощи рук).

Тому, кто намерен овладеть серьезными знаниями, следует обратиться к реальному миру. Знания, которые мы получаем за компьютером, слабее и медленнее «отпечатываются» в нашем головном мозге, чем те, которые можно «потрогать руками». При этом мы знаем, что скорость мыслительных процессов тесно связана с уровнем интеллекта. Быстрота мышления — признак высокого интеллекта. Кроме того, доказано, что цифровой способ постижения мира отрицательно воздействует на формирование головного мозга, а что это означает для умственного развития, вы прекрасно себе представляете.

 

Карандаш или клавиатура?

Чтение и письмо — главные культурные навыки, которые в нашей письменно-языковой цивилизации изучаются в детстве. Уверенное владение письменной речью важно и для успеваемости в школе, и для будущих профессиональных успехов. Поэтому оптимальное обучение чтению и письму в детском саду и в школе имеет большое значение как для каждого отдельного индивидуума, так и для всего общества.

Правильно построенное преподавание чтения и письма, основанное на последних открытиях в области нейробиологии, может противодействовать даже отставанию в чтении и трудностям в овладении орфографией, причиной которых обычно являются патологии (болезненные отклонения) в участках головного мозга, отвечающих за переработку речи. Тем самым наука способна дать человеку шанс на полноценное интеллектуальное развитие. Однако до этого нам еще далеко. Педагогический хаос в Германии, который выражается, в отсутствии единой программы обучения правописанию в начальной школе, подчас приводит к тому, что ученик должен заново пройти программу первого класса, если его родители переехали на расстояние двух километров из Берлина в Бранденбург. Настало время покончить с такого рода халтурой на федеральном уровне и применить научные знания в преподавании чтения и письма. Это знание понадобится нам и для того, чтобы решить, должны ли дети, как раньше, писать мелом на доске и ручкой на бумаге или же теперь достаточно компьютерной клавиатуры.

Цифровые средства письма получают все большее распространение, и вряд ли стоит удивляться тому, что дети все чаще впервые знакомятся с письменной речью через них, а не путем чтения книг и собственноручных записей на бумаге. Уже есть первые результаты научных исследований, доказывающие, что применение цифровых средств для письма, которое начинается уже в детском возрасте, отрицательно влияет на способность к чтению у детей и взрослых. Нейробиологические исследования, проведенные с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) показывают, что узнавание букв, которые были выучены путем написания их от руки, приводит к усилению активности в моторных участках головного мозга. Если буквы были выучены путем ввода на клавиатуре, активизации не происходило. Из этого можно сделать вывод, что только формирование букв с помощью карандаша прокладывает моторные следы памяти, которые во время восприятия букв активизируются и облегчают узнавание букв по их визуальному образу. Этот дополнительный моторный след памяти, содействующий чтению, не формируется, если буквы вводили посредством клавиатуры, потому что движения, необходимые для нажатия на клавишу, не имеют никакого отношения к форме букв.

Итак, с буквами происходит то же, что и с объектами: их легче выучить, если их писать рукой! Влияние упражнений в письме на понимание слов или целых текстов пока не изучалось, но такие исследования необходимы. Изучение процессов письма и чтения особое значение имеет для школьного обучения детей, ведь именно начальное образование закладывает фундамент будущей профессиональной карьеры человека. Описанные выше исследования процессов письма были проведены в основном с участием взрослых испытуемых. С детьми подобные эксперименты не проводились, хотя именно эта целевая аудитория представляет особый интерес: ведь только дети учатся с очень большой скоростью, и путем этого научения в их головном мозге производят быстрые структурные изменения, закладывающие основу их будущего мыслительного потенциала.

Принимая во внимание стремительное распространение цифровых СМИиК в современном обществе, систематическое исследование предположительно более полезного воздействия упражнений в письме с помощью ручки и бумаги на развитие речи по сравнению с цифровыми способами письма имеет большое значение. Прежде чем мы внедрим ноутбуки в детские сады и начальную школу, следовало бы точно знать, что именно это принесет нашим детям! Существует опасность того, что массированное введение цифровых СМИиК в детские учреждения может нанести непоправимый вред юному поколению, и последствия этого вреда будут сказываться многие годы спустя.

 

Выводы

Головной мозг взрослого человека коренным образом отличается от детского мозга, который находится в процессе развития. Этот простой факт обходят практически все «эксперты», которые высказываются по вопросу использования цифровых средств массовой информации и коммуникации в сфере образования.

Дети учатся намного быстрее, чем взрослые. Они должны это делать, потому что пока они еще ничего не знают и должны быстро постигать мир. При этом знания, которые они приобретают, должны быть получены правильным способом. Оба эти аспекта можно совместить лишь при условии, что процесс обучения сначала идет быстро, а затем медленнее. По этой причине взрослые учатся значительно медленнее, чем дети, и, следовательно, при обучении детей должны действовать иные принципы, чем при обучении взрослых. С этой точки зрения наибольшую отдачу можно ожидать от вложения усилий и средств в образование в детских садах.

Одна треть нашего головного мозга отвечает за то, что наше тело совершает различные движения, то есть за то, что мы в нашем мире совершаем поступки: активно вмешиваемся, а не только пассивно принимаем информацию к сведению. Само понятие «схватывать суть» подразумевает участие в процессе рук. Пальцы так хорошо подходят для счета не потому, что они такие гибкие: в противоположность другим приматам, которые с их помощью ходят или лазают, руки человека благодаря прямохождению высвободились и получили новую роль — роль точного инструмента для исследования окружающего мира. Это предполагает интенсивную тренировку тонкой моторики в детстве. Поэтому так важны пальчиковые игры, при которых пальцы играют роль различных сказочных персонажей, животных или предметов, подобно тому, как это происходит в кукольном театре. Эти игровые движения помогают легче запоминать детские стишки и песенки.

Руки играют важную роль не только при изучении отдельных конкретных предметов (если вы этому не верите, попробуйте кратко описать винтовую лестницу!), но и в процессе приобретения общих знаний (семантическая память) и даже при обработке абстрактных понятий, таких как числа. Тому, кто хочет, чтобы его дети стали математиками или специалистами в информационных технологиях, следует в детских садах поощрять пальчиковые игры, а не ноутбуки. А тому, кто мечтает, чтобы дети читали книги, следовало бы выступать в пользу карандашей, а не клавиатуры при обучении письму.