Donny Coch, absolventka Vassar College, s doktorátem na Harvardu, profesorka pedagogiky na Dartmouth College. (Kredit: Dartmouth)

Stejně jako autorce uvedeného citátu, i mě přijde zvláštní, jak málo bereme při úvahách o výuce v potaz fyziologickou podstatu fungování nervové soustavy. A týká se to nejen technik výuky, ale i jiných se vzděláním souvisejících oblastí. Já například většinu výukového času se studenty strávím v uzavřených místnostech bez přístupu denního světla. Budova, v níž pracuji, sice získala architektonickou cenu, ale co je to platné – studenti sedící v příšeří slabě prozařovaném matným svitem nepřirozeně tónovaných zářivek prostě mají tendenci usínat. Mozek se ale studentům vypíná i na přednáškách probíhajících v posluchárnách s mnohem větší mírou neuro-komfortu, než jsou ty naše. V roce 2013 vystoupil na konferenci „Exemplary Practices in Leadership“ pořádané na Kalifornské státní univerzitě ve Fresnu profesor fyziky z Harvardovy univerzity Eric Mazur a prezentoval zde dnes již legendární EEG záznamy pořízené studentům v průběhu různých aktivit. No aktivit – klidná hladina EEG grafů některých studentů v průběhu přednášek připomínala spíše stav klinické smrti, na rozdíl od vlnobití, které odpovídalo spánku.

Profesor Mazur na přednášení zanevřel. „Stejně jako se nelze stát maratónským běžcem prostřednictvím sledování závodů v televizi, tak se nelze stát odborníkem pouze sledováním přednášejícího. Je třeba, aby student prakticky prováděl myšlenkové procesy, které s odbornou činností souvisí“ prohlásil a začal propagovat (inter)aktivní výuku. Základní ideou nového přístupu k pedagogice měla být podle Mazura snaha změnit pasivního studenta dělajícího si poznámky v aktivního de-facto učitele, který své myšlenky vysvětluje a obhajuje. Mazur ve svém snažení samozřejmě nezůstal osamocen. Spoustu lektorů štvala nízká retence znalostí prezentovaných na přednáškách, a tak se i v oblastech výuky přírodních a technických věd začaly šířeji uplatňovat techniky jako párová diskuse (think-pair-share), skládačka (jigsaw), hraní rolí (role-play), minutový referát (one-minut-paper) apod. V mluvě vysokoškolských pedagogů se zabydlely termíny převrácená třída (flipped class) nebo na studenta orientovaná výuka (learner oriented teaching). Takto vyučovaným studentům asi už nikdo EEG neměřil, ovšem jejich výkony ano. Autoři meta-analýzy z roku 2014 jsou jednoznačně přesvědčeni, že aktivní výuka zvyšuje výkon studentů v přírodních a technických vědách a v matematice. Přesvědčeni jsou tak jednoznačně, že použili toto tvrzení jako titul zmíněné publikace. Kvantitativní analýza výstupů z 225 studií ukazuje, že studenti vyučovaní aktivními technikami měli průměrně o 6% vyšší bodová skóre v testech a hrozilo jim 1,5-krát nižší riziko propadnutí u zkoušky. Nejvíce se ovšem daný efekt projevil u menších (méně než 50-ti členných) studijních skupin.

Eric Mazur, profesor fyziky a aplikované fyziky na Harvard University, Cambridge.

Proč tedy ještě klasicky přednášíme. Důvodů je několik. Sám Mazur přiznává, že aktivní vyučování vyžaduje, aby lektor překonal vlastní mentální bariéry spojené s představou, co to vlastně znamená učit. „Studenti si často stěžují, že je ve svých kurzech neučím, ale že se všechno musí naučit sami“ říká v jednom ze svých komentářů. Zvýšení aktivity studenta v posluchárně totiž nutně znamená, že se lektor musí ve své aktivitě naopak vědomě omezit, což není pro mnohé hyperaktivní exhibicionisty vůbec snadný úkol. Přechod z jedné techniky výuky na jinou samozřejmě vyžaduje nemalý energetický vklad. Mnohem vyšší vklad, než jaký je potřeba např. k prosté aktualizaci obsahu přednášek. Vzhledem ke kvalifikačním požadavkům musí být vysokoškolský pedagog především oborovým specialistou či vědcem, a jako takový se přirozeně zajímá o vývoj v oblasti svého zájmu. Čas věnovaný úvahám o nejlepší technice výuky a energie potřebná k provedení potřebných změn se z pohledu kariérního růstu či prestiže nikdy nezúročí tak, jako čas a energie věnované bádání a publikování. Ti, kdo nechtějí poslat klasické přednášky na smetiště dějin, si vysvětlují výsledky výše zmíněné meta-analýzy tak, že lektor, který se o reálný dopad své práce skutečně zajímá, spíše sáhne po moderních výukových postupech a úspěch aktivního vyučování tak nemusí být nutně spojen s efektivitou techniky samé, ale spíše s entuziazmem lidí, kteří danou techniku používají.

Prvotní zpracování informací probíhá v části mozku zvané hippokampus. Důležité informace jsou předávány do neokortexu, kde dochází k jejich uspořádávání, propojování a ukládání do dlouhodobé paměti. (Autor obrázku: Henry Vandyke Carter)

Profesor Mazur použil výsledky studia fungování nervové soustavy k propagaci technik aktivní výuky, které ovšem vznikly dávno předtím, než se o problém začal zajímat. Vznik těchto technik a měření jejich efektivity spadá spíše do oblastí kognitivní psychologie a pedagogiky, nežli do oblasti neurověd. Mohou ale poznatky z neurověd samy o sobě nějak přispět k lepší efektivitě výukového procesu? Představa, že lze postupovat cestou „from brain scan to lesson plan“ – tedy od skenu mozku k učebnímu plánu (v češtině to tak nevyzní, že?), je asi velmi nereálná. Ovšem určitá doporučení pro lektory i studenty se na základě poznatků z neurověd přece jen zformulovat dají. Pokusili se o to např. autoři článku „A neuroscience perspetive of learning“ z roku 2016.

Záznam elektrického potenciálu v době spánku (EEG) svědčí o vysoké  mozkové aktivitě. Při přednáškách v posluchárně rád lenoší - viz zde.

Aby se mohl mozek učit, musí mít mozkové buňky energii. Ač se to zdá velmi triviální, studentům autoři článku doporučují - jezte (mozek představující 2 % váhy těla spotřebuje až 20 % energie, kterou navíc neumí skladovat), cvičte (mozek je třeba prokrvovat, aby se do něj dostaly živiny a kyslík) a spěte (tedy nikoli na přednáškách, ale před nimi, po nich a klidně i mezi nimi – 26 minut spánku zvýší vaši výkonnost o 34 % a zvýšena zůstane až 45 minut).

Klinická smrt v představě Hieronyma Bosche (Kredit: Web Gallery of Art)

Další doporučení vyplývají z pochopení dějů, které v mozku probíhají v průběhu učení. Pro učení je klíčová paměť – krátkodobá (zadržuje informaci po dobu několika sekund při provádění určité operace), dlouhodobá a pracovní (přenáší informaci z krátkodobé do dlouhodobé paměti, pomáhá při řešení problémů). Proces, kdy informace přechází z krátkodobé do dlouhodobé paměti, nazýváme konsolidace. Rekonsolidací pak nazýváme proces, kdy je informace vyvolána z dlouhodobé paměti do paměti pracovní a opět uložena nazpět ve změněné podobě. Na buněčné úrovni vyžaduje proces konsolidace syntézu látek, které umožňují vznik nových neuronálních spojů – synapsí. Jak autoři článku uvádějí – energeticky náročná syntéza těchto látek vyžaduje asi 18 až 30 hodin času, takže pokud studenti přípravě na test věnují průměrně mezi 6 až 8h, nemůže to vést k dlouhodobě fixaci znalosti v jejich dlouhodobé paměti. Doporučení tedy zní – čas potřebný na konsolidaci informace můžete získat tak, že si přípravu na zkoušku rozdělíte do několika krátkodobých úseků rozložených přes více dní. Lépe, než se učit jeden den 8h, je učit se 4 dny po dvou hodinách. Ze stejného důvodu platí pro lektory, že více výukových bloků rozložených v delším čase je mnohem efektivnější přístup než naopak.

Prvotní zpracování a prioritizace (důležité/zbytné) informací získaných pomocí smyslů (sluch, zrak, hmat) probíhá v části mozku zvané hippokampus. Důležité informace jsou pak předávány do neokortexu, kde dochází k jejich uspořádávání, propojování, porovnávání, třídění a ukládání do dlouhodobé paměti. Mozek propojuje konsolidované vzpomínky a vytváří informační bloky, které umožňují rychlé znovu-vyvolání a reorganizaci uložených informací. Právě vytváření organizovaných a různě propojených informačních bloků vhodných pro další zpracování je podstatou chápání určité problematiky. Pokud je určitá informace součástí většího počtu informačních bloků a pokud jsou z daného bloku znovu-vyvolávány častěji, tak je samozřejmě těžší tuto informaci zapomenout. Lektor nemusí používat přímo techniky aktivní výuky, aby podpořil efektivní vytváření a ukládání těchto informačních bloků. Výsledek může zásadním způsobem ovlivnit i struktura a způsob podání přednášky. Zastánci klasických přednášek tedy lektorům doporučují - trénujte se v rétorických dovednostech a hlavně vyprávějte příběh. Pokud má totiž vaše přednáška hlavní postavu, obsahuje vyhrocený konflikt a překvapivou katarzi a navíc je přednášena živým způsobem poutajícím pozornost, tak aktivujete právě ty části mozku, které jsou evolučně uzpůsobeny k ukládání a zpracování životně důležitých informací.

Takže – zažívají přednášky stav klinické smrti? No pokud je ve stavu klinické smrti přednášející, pak určitě.

Literatura:

1. Coch, D. (2018). Reflections on Neuroscience in Teacher Education. Peabody Journal of Education, 93(3), 309-319.

2. Lambert, C. An article on Eric Mazur. Twilight of the Lecture. https://harvardmagazine.com/2012/03/twilight-of-the-lecture

3. Gross-Loh, C. (2016). Should colleges really eliminate the college lecture. The Atlantic. https://www.theatlantic.com/education/archive/2016/07/eliminating-the-lecture/491135/

4. Wolff, M., Wagner, M. J., Poznanski, S., Schiller, J., & Santen, S. (2015). Not another boring lecture: engaging learners with active learning techniques. The Journal of emergency medicine, 48(1), 85-93.

5. Freeman, S., Eddy, S. L., McDonough, M., Smith, M. K., Okoroafor, N., Jordt, H., & Wenderoth, M. P. (2014). Active learning increases student performance in science, engineering, and mathematics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(23), 8410-8415.

6. Sloan, D., & Norrgran, C. (2016). A neuroscience perspective on learning. Chemical Engineering Education, 50(1), 29-37.

7. Bertozzi, Carolyn R. "Back to the Lecture." (2016): ACS Central Science 483-485.