Психофизиологические основы обучения

- до двух лет - построение сенсомоторных схем, проявляющихся в целенаправленной двигательной активности, что обеспечивается главным образом таламокортикальными системами;

- от трех до семи лет - мыслительная активация сенсомоторных схем, т.е. способность предсказывать, что получится в результате того или иного действия; это совпадает с развитием речи и формированием височной и моторной коры;

- от восьми до десяти лет - способность к логическому рассуждению, активизация корково-корковых ассоциативных связей;

- от одиннадцати до пятнадцати лет - способность к формальным операциям, абстракциям, оценке гипотез.

Исследование физиологических механизмов мышления - задача чрезвычайно трудная, которая еще далека до своего окончательного решения.

Как уже отмечалось, И.П. Павлов в основе механизмов мышления видел временную связь и вторую сигнальную систему. Клинический опыт, а в последнее время ряд современных методов исследования на здоровых людях (электроэнцефалография, позитронно-эмиссионная томография, использование ядерно-магнитного резонанса) позволили выделить мозговые структуры, имеющие непосредственное или опосредственное отношение к процессам мышления.

Установлено, что принятие решения связано с височной и лобной корой, а выработка стратегии реализации решения принадлежит теменно-затылочной коре. Несомненная значимость ретикулярной формации стволовой части мозга, анализаторов, лимбической системы. На примере речевой и мыслительной функции мозга особенно отчетливо выступает функциональная асимметрия мозга. Основные различия в работе полушарий мозга человека впервые обнаружил американский ученый лауреат Нобелевской премии Р. Сперри, который однажды в лечебных целях рискнул рассечь межполушарные связи у больных эпилепсией и с изумлением обнаружил, что два полушария доселе, казалось бы, единого мозга ведут себя как два совершенно различных мозга и даже не всегда до конца понимают друг друга. С тех пор накоплено по этой проблеме очень много интереснейших фактов. В клинических условиях с лечебной целью была разработана методика временного (на 1-2 ч) отключения одного из полушарий, и человек в этих условиях работал только с одним из них.

Оказалось, что у левополушарного человека речь сохранена, в беседе он захватывает инициативу. Словарный запас становится богаче и разнообразнее, ответы более развернутыми и детализированными. Излишне многословен и даже болтлив. Однако речь теряет интонационную выразительность, она монотонная, бесцветная, тусклая. Голос гнусавый, либо лающий. Утрачена способность улавливать интонации. Образное восприятие нарушено, абстрактное - облегчено. Память главным образом теоретического оттенка. Настроение улучшается, становится мягче, приветливее, веселее, оптимистичнее. Страдает образное мышление, сохранено или даже усилено - логическое.

У правополушарного человека речевые возможности резко ограничены. С трудом вспоминает названия предметов, хотя их узнает и может объяснить назначение. Немногословен, охотнее отвечает мимикой и жестами. Ухудшается словесное и улучшается образное восприятие. Нарушается словесно-логическая память. В эмоциональной сфере - сдвиг в сторону отрицательных эмоций.

Правое и левое полушарие у здорового человека находятся в постоянном взаимодействии. Между ними имеются мощные ассоциативные связи (мозолистое тело).

Вот поэтому и восприятие, речь и мышление всегда результат их совместной деятельности.

На сегодняшний день наши представления о физиологических механизмах мышления достаточно ограничены. Можно совершенно определенно говорить, что элементарной функциональной единицей этого процесса, равно как и других психических процессов, является нейрональная активность, т.е. генерация комплекса разрядов, что непосредственно наблюдали при проведении соответствующих тестов во время нейрохирургических операций. Однако в настоящее время даже с помощью самых совершенных методических приемов невозможно одновременно зарегистрировать и проанализировать многомиллиардные комплексы нейрональных объектов. Представляется достаточно очевидным участие в мыслительных операциях нейрохимических процессов и следовой активности. Весьма наглядными являются изменения на электроэнцефалограмме, спонтанной и вызванной, однако они не имеют смысловой специфичности, поэтому по ним прочитать мысли человека нельзя.

Процесс мышления в зависимости от его напряженности, психоэмоционального фона имеет весьма разнообразное вегетативное сопровождение. Это выражается в том, что перераспределяется мозговой кровоток, хотя в целом кровоснабжение меняется слабо, отмечаются локальные сдвиги интенсивности метаболизма и энергетики в мозговых структурах, изменяются частота сердечных сокращений, артериальное давление крови, частота и форма дыхательных движений, уровень обмена энергии в целом, кожно-гальваническая реакция, секреция гормонов и ряд других показателей. Именно они при синхронной регистрации используются в так называемых детекторах лжи. Следует хорошо понимать, что получаемые при этом данные являются лишь косвенными показателями, отражающими больше эмоциональное переживание обсуждаемых ситуаций.

И хотя современная наука не может дать ответ, как нейрональная активность превращается в мысль, тем не менее, нет никаких оснований искать другой субстракт мышления.

1.4. Обучение. Память

Одним из биологических аспектов психики является выработка новых форм реагирования на воздействия, семантическая значимость которых меняется или с которыми человек вообще раньше не сталкивался. Эту способность принято обозначать как обучение, которое можно определитькак совокупность процессов, обеспечивающих выработку и закрепление форм реагирования, адекватных физиологическим, биологическим и социальным потребностям. Следует иметь в виду, что это термин комплексный, объединяющий два понятия: обучение, где присутствуют обучающий и формы обучения, а также учение – обучаемый и условия обучения. С точки зрения психофизиологии, т.е. процессов и механизмов, обеспечивающих обучение, это также явление комплексное, включающее потребность к обучению, т.е. мотивационно-эмоциональную сферу; внимание, как непроизвольное, так и произвольное; восприятие; память; мышление; соотношение сознательного и бессознательного; автоматизацию навыков и некоторые другие.

Принято различать три группы способов (механизмов) обучения по степени участия в них организма как целого:

1) реактивное поведение;

2) оперантное поведение (или обучение в результате оперантного обусловливания);

3) когнитивное обучение.

Реактивное поведение проявляется в том, что организм реагирует пассивно, но при этом трансформируются нейронные цепи и формируются новые следы памяти.

Среди разновидностей реактивного поведения различают:

а) привыкание;

б) сенсибилизацию;

в) импринтинг;

г) условные рефлексы.

Привыкание (или габитуация) заключается в том, что организм в результате изменений на уровне рецепторов или ретикулярной формации «научается» игнорировать какой-то повторный или постоянно действующий раздражитель, «убедившись», что он не имеет особого значения для той деятельности, которая в данный момент осуществляется.

Сенсибилизация представляет собой процесс противоположный. Повторение стимула ведет к более сильной активации организма, который становится все более и более чувствительным к данному стимулу. Импринтинг (запечатление) – наследственно запрограммированное и необратимое формирование определенной специфической формы реагирования. Например, привязанность новорожденных животных к первому движущемуся объекту, который попадает в его поле зрения в первые часы жизни. Условные рефлексы, или классическое обусловливание, ассоциативное обусловливание, по И.П. Павлову, - основной механизм индивидуального приспособления механизма.

Артифициальные стабильные функциональные связи (АСФС) представляют собой закрепление в долговременной памяти связи между фармакологическим и физическим (фотостимуляция) эффектами после одноразового их сочетания.

Оперантное поведение, или обучение в результате оперантного обусловливания, представляет собой закрепление тех действий, последствия которых для организма желательны, и отказ от действий, приводящих к нежелательным последствиям. Различают три разновидности этого обучения:

а) метод проб и ошибок;

б) формирование автоматизированных реакций;

в) подражание.

Обучение методом проб и ошибок заключается в том, что, перебирая способы достижения цели (преодоления препятствий), человек отказывается от неэффективных, и в конце концов, находит решение задачи. Формирование автоматизированных реакций – это создание очень сложных поведенческих реакций поэтапно. Каждый этап при этом подкрепляется (положительное и отрицательное подкрепление, угасание, дифференцировка, генерализация). На этой основе была выдвинута концепция программированного обучение, первоначальное увеличение которой сменилось разочарованием ввиду низкой эффективности этого метода обучения. Подражание представляет собой обучение путем наблюдения и воспроизведения действий модели, не всегда понимая их значение. Оно свойственно в основном приматам. Различают две формы подражания: чистое подражание и викарное обучение, т.е. обучение с пониманием.

Когнитивное обучение в эволюционном отношении наиболее поздний и наиболее эффективный тип обучения. В полном объеме такое обучение присуще только людям, хотя какие-то его эволюционные предшественники или отдельные элементы мы можем выделить и у высших животных. Различают следующие формы когнитивного обучения:

а) латентное обучение;

б) обучение сложным психомоторным навыкам;

в) инсайт;

г) обучение путем рассуждений.

Латентное обучение – аналитическая обработка поступающей информации, а также уже имеющейся (хранящейся) в памяти и на этой основе выбор адекватной реакции. Обучение сложным психомоторным навыкам, которыми человек в своей жизни овладевает в большом объеме в зависимости от индивидуальных особенностей организации психомоторной активности, образа жизни, профессии и т.п., проходит через стадию когнитивной стратегии (выбор программы), ассоциативную (проверка и совершенствование этой программы) и автономную стадии, когда психомоторный навык переходит на уровень автоматизма с ослаблением или полным отсутствием контроля сознания. Инсайт (от англ. insight – прозрение, проникновение; во французском языке идентичный ему термин – интуиция) заключается в том, что информация, «разбросанная» в памяти, как бы объединяется и используется в новой интеграции. Человеку кажется, что решение приходит спонтанно, хотя на самом деле, конечно, это не так, а скорее всего, результат подсознательной аналитико-синтетической деятельности. Обучение путем рассуждений, т.е. посредством мыслительного процесса. Фундамент для мышления служит перцептивное обучение (опознание образа) и концептуальное обучение (абстрагирование и обобщение).

Для отдельных форм обучения в процессе развития существуют критические периоды, когда организм наиболее чувствителен к этим формам. Один из наиболее ярких примеров – первичное усвоение языка. Некоторые виды поведения, информация, усвоенные в каком-то особом состоянии сознания, могут не проявляться в состоянии активного бодрствования, но проявляются вновь, когда организм возвращается в это специфическое состояние (например, сомнамбулизм, гипноз, под воздействием некоторых психотропных веществ). В процессе обучения могут развиваться различные формы взаимодействия с ранее усвоенными знаниями и навыками, в частности, явление переноса – облегчение обучения на основе ранее приобретенных опыта и знаний и противоположное ему затруднение при перестройке, переделке ранее очень прочно усвоенных стереотипов.

Механизмы обучения весьма разнообразны по характеру физиологических процессов и вовлекаемых структур нервной системы. На уровне нейрона это проявляется в изменении уровня поляризации мембран – длительная деполяризация или гиперполяризация. На уровне межнейронного взаимодействия – изменение активности кальциевых каналов, что приводит к изменению медиаторной активности, рост синаптических терминалий, изменение состояния синаптических структур и происходящих в них процессов, особенно касающихся ацетилхолина и глутамата.

Среди структур мозга, имеющих непосредственное отношение к процессам обучения (скорость, объем, эффективность), в первую очередь следует выделить неспецифическую активирующую систему мозга, образования лимбической системы (гиппокамп, миндалины), лобно-височные отделы мозга и другие ассоциативные зоны коры с учетом функциональной специализации правого и левого полушарий. У правшей усвоение абстрактно-логической информации связано в большей степени с левым полушарием, а наглядно-образная, эмоциональная окраска – с правым. Среди факторов, влияющих на обучение человека, существенное значение имеют возраст, мотивация, состояние таких психических функций, как внимание, память, мышление и др., а также индивидуальные особенности (способности).

Таким образом, проблема обучения является одной из фундаментальных в психологии вообще и психофизиологии в частности, поскольку она позволяет понять психическую адаптацию человека к условиям существования, сколь бы они ни были необычными, своеобразными, чрезвычайными.

В непосредственной связи с обучением находится проблема памяти. В поведенческой активности они, безусловно, составляют единое целое. Но вместе с тем отождествлять их нельзя, а в дидактическом отношении память тем более требует самостоятельного рассмотрения.

ПАМЯТЬ представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих восприятие, запечатление, хранение и воспроизведение (извлечение) информации. Поскольку последний компонент нередко выступает как критерий памяти, то к рассматриваемой совокупности следует отнести и забывание, под которым понимается либо безвозвратная утрата информации, либо невозможность ее извлечения при обычных условиях. Существует много подходов к классификации видов памяти. Для нас наиболее существенное значение представляет временная характеристика сохранения способности к воспроизведению запечатленной информации. С этой точки зрения, различают следующие виды памяти.

Сенсорная (иконическая, следовая) память, которая обеспечивает сохранение воспринятого образа на протяжении долей секунды. Кратковременная (первичная) память - позволяет удерживать информацию воспринятую информацию на протяжении около 20 с.

Выделяют еще так называемую "вечную", или третичную, память, когда способность воспроизводить когда-то запечатленную информацию сохраняется на протяжении всей оставшейся жизни (например, имена свое и ближайших родственников и т.п.). И только в патопсихологических ситуациях разрушается и этот вид памяти.

Каждую из перечисленных форм памяти характеризуют также по объему запечатлеваемой информации. По этому показателю колебания оказываются очень существенными. Так, для сенсорной памяти этот объем весьма велик и ограничивается, по существу, информационной емкостью самого воспринимаемого объекта. Однако лишь только небольшая часть переходит в память кратковременную.