Новые части мозга становятся активными после того, как студенты изучают физику
Части мозга, традиционно не связанные с изучением науки, становятся активными, когда люди сталкиваются с решением задач по физике, показывает новое исследование.
Исследователи, возглавляемые Эриком Бреве, доктором философии, доцентом колледжа искусств и наук университета Дрекселя, говорят, что это показывает, что активность мозга может быть изменена различными формами обучения.
Используя fMRI (функциональную магнитно-резонансную томографию) для измерения кровотока в головном мозге, исследователи искали карту того, какие области становятся активными при выполнении задачи по физики.
«Нейробиологические процессы, лежащие в основе обучения, сложны и не всегда напрямую связаны с тем, что, по нашему мнению, означает учиться», — сказал Бреве о выводах, которые были опубликованы в Frontiers in ICT.
Более 50 студентов-волонтеров приняли участие в исследовании, в котором им преподавали курс физики, который использовал «обучение моделированию», стиль обучения, который поощряет студентов быть активными участниками в обучении.
Перед тем, как принять участие в занятии, студенты ответили на вопросы из сокращенной версии концепции инвентаризации сил во время прохождения fMRI. Инвентаризация концепции сил представляет собой тест, который оценивает знание физических понятий, обычно преподаваемых в ранних классах физики колледжа.
После того, как студенты-волонтеры закончили свой курс физики, они снова прошли инвентаризацию концепции силы, еще раз под наблюдением fMRI.
В прединструктивных сканированиях части мозга, связанные с вниманием, рабочей памятью и решением проблем — латеральная префронтальная кора и теменная кора, иногда называемая центральной исполнительной сетью мозга, — проявляли активность.
«Одним из ключей, казалось, была область мозга, дорсальная латеральная префронтальная кора, которая генерирует умственное моделирование», — сказал Бреве. «Это говорит о том, что изучение физики — это творческий процесс, который обычно не похож на то, как люди думают о нем.»
После того, как испытуемые закончили свое обучение, сравнение до-и пост-учебных сканирований показало повышенную активность в лобных полюсах, что было ожидаемо, так как они были связаны с обучением. Но была еще одна область, которая также стала активной: задняя поясная кора, которая связана с эпизодической памятью и самореференциальной мыслью.
«Изменения в мозговой деятельности могут быть связаны с более сложными поведенческими изменениями в том, как студенты рассуждают после обучения», — написал Бреве и его соавторы об исследовании. «Это может включать изменения в стратегии или расширение доступа к знаниям физики и ресурсам для решения проблем».
Но почему именно физика? Что делает ее идеальным предметом для изучения психического моделирования в мозге?
Бреве сказал, что было проведено некоторое исследование сетей мозга, связанных с изучением математики и чтением. Но умственное моделирование особенно поддается физике, которая не получала столько внимания ранее.
«Физика — это действительно хороший пример, чтобы понять обучение по двум причинам», — сказал Бреве. «Во-первых, она касается вещей, с которыми люди имеют прямой опыт, что делает формальное обучение в классе и неформальное понимание как актуальными, так и иногда выровненными, а иногда и контрастными».
«Во-вторых, физика основана на законах, поэтому есть абсолютные величины, которые управляют тем, как устроен наш мир», — сказал Эрик Бреве.
Больше информации: Eric Brewe et al, Toward a Neurobiological Basis for Understanding Learning in University Modeling Instruction Physics Courses, Frontiers in ICT (2018). DOI: 10.3389/fict.2018.00010