Prozkoumejte přírodní faktory související s učením – průkopnické přírodní faktory, které ovlivňují výuku přírodních věd II

V posledním desetiletí dramaticky roste počet studií týkajících se souvislostí mezi neurovědou a kognitivní vědou. Zjištění by nás mohla informovat o tom, jak studenti nacházejí lepší způsob učení. Bylo však prokázáno, že je obtížné aplikovat tato zjištění na skutečné třídy (Bruer, 1997; Goswami, 2006). Je to hlavně proto, že učební chování vyžaduje interakce mezi různými kognitivními schopnostmi, ale většina neurovědních výzkumů zdůrazňovala pouze kognitivní schopnosti nebo mikrostrukturu. Jinými slovy, neurovědní výzkum se často zaměřuje na mikrostrukturu buněk, zatímco kognitivní výzkum se zaměřuje na systematické integrace. Obecně řečeno, jednoneuronová buňka je pro vývoj chování nedostatečná.

Na základě tvrzení, že „celek se nerovná součtu každé jednotlivé části“, pouhé zkoumání mikrostruktury nepovede k pochopení chování, které vzniká sestavením/synergií buněk. Současná neurovědní technologie pro detekci aktivit ve dvou nebo více buňkách současně je stále ve vývoji a v poslední době se vážně uvažuje o tom, jak mohou buňky harmonicky fungovat. Je jasné, že pedagogové nestudují učení na úrovni buňky. Úspěšné učení závisí na učebním plánu, učiteli, kontextu poskytovaném třídou a rodinou a kontextu školy a širší komunity. Všechny tyto faktory synergicky interagují s charakteristikami jednotlivých mozků. Například děti s vysokými hladinami monoaminooxidu A, které zažívají špatné zacházení a nepříznivé rodinné prostředí, se zdály být chráněny před rozvojem antisociálního chování (Caspi, et al., 2002), pravděpodobně prostřednictvím zmírňujících účinků na jejich nervovou reakci na stres. Uvádí se také, že strava ovlivňuje mozek. Dítě, jehož strava je špatná, nebude schopno reagovat na vynikající výuku stejně jako dítě, jehož mozek je dobře živený. Již nyní je možné studovat účinky různých léků na kognitivní funkce. Bylo prokázáno, že methylfenidát (Ritalin) zlepšuje rozpoznávání stimulů u dětí s ADHD (porucha pozornosti s hyperaktivitou) (Seifert, et al., 2003). Neurozobrazovací techniky také nabízejí potenciál ke studiu účinků různých diet, potravinářských přídatných látek a potenciálních toxinů na výkon ve vzdělávání. Podle našeho názoru bude aplikace poznatků neurovědy do aktuální třídy prospěšná pro studenty při učení. Bude užitečné, pokud se studie o souvislostech mezi neurovědou a vzděláváním budou moci rozšířit o další související témata, jako jsou praktické mechanismy, což povede ke smysluplné integraci. Zkoumání systému behaviorálních kognitivních neuronů-genů (systém BCNG) (obr. 1) a rozvoj vědeckých teorií vzdělávání ze studií souvisejících s neurovědami proto budou hlavními cíli a dlouhodobými cíli jako výsledek našeho budoucího výzkumu.

Systém BCNG zahrnuje dvě hlavní kategorie, a to „přírodovědné vzdělávání“ a „neurověda“. V současné době výzkum přírodovědného vzdělávání včetně našich předchozích snah zdůrazňuje, jak kognitivní schopnosti ovlivňují studijní výsledky a výkon studentů (například Wang, Chang, & Li, publikované online; Chang et. al., 2006), zatímco neurověda klade důraz na vztahy mezi kognitivní schopností jedince a mechanismem neurofyziologie/biochemie. V současné době existuje deset aspektů o kognitivních schopnostech, včetně inteligence, pozornosti, paměti, jazykových schopností, prostorového uspořádání, kognice vyššího řádu, systému uspořádání, systému akcí, systému sociální interakce a emocí. Tyto aspekty lze dále rozdělit do dílčích témat.

Změny kognitivních schopností jsou způsobeny jak vrozenou, genetickou inherencí schopnosti učení, tak získanou schopností vynucenou učením. Vědci však dosud jasně nepochopili, do jaké míry vrozené a získané faktory ovlivňují kognitivní schopnosti jedince.

V procesu učení studenti, kteří nedosahují dobrých studijních výsledků jako ostatní studenti kvůli špatným kognitivním schopnostem, ovlivní jejich ochotu učit se. Jinými slovy, nízká kognitivní schopnost ovlivní ochotu studentů učit se. Nedostatky v lingvistickém systému (zahrnuje vady v poslechu, mluvení, čtení a psaní), prvky, které ovlivňují jazykové dovednosti (obsahující postižení ve fonémech, morfémech a syntaxi) a neshody v činnostech svalů (které způsobují nepořádek v psaní) nutí studenty přemýšlet. být nemotorný a lenivý nebo škádlen vrstevníky a vést ke snížení motivace k učení. Livan (2001) proto tvrdí, že pedagogové by měli nejprve porozumět vrozeným kognitivním schopnostem každého žáka a poté dát přednost rozvoji předmětu, který odpovídá kognitivním schopnostem žáka, aby se zvýšil zájem žáka o učení a jeho výsledky, a nakonec toto model/strategie bude fungovat i pro předměty, které ve skutečnosti neodpovídají studentovým kognitivním schopnostem. Tento návrh je do určité míry v souladu s naší předchozí prací (Chang a Tsai, 2005), v níž jsme zjistili, že instruktážní přístup zaměřený na učitele posiluje pozitivnější postoje studentů s méně konstruktivisticky orientovanými preferencemi k učení, zatímco centrovaná metoda byla prospěšnější pro konstruktivisticky orientované studenty s preferencí učení o jejich postojích k vědě o Zemi v počítačově podporovaném učebním prostředí. V procesu vývoje a realizace systému BCNG začíná tento výzkumný projekt s vrozenými faktory, které mohou ovlivnit kognitivní schopnosti studentů. Na základě pochopení vztahů existujících mezi kognitivními schopnostmi a genotypy možných genů souvisejících s kognicemi by mohly být vhodně vyvinuty vhodné výukové modely nebo strategie, které by lépe napomáhaly učení studentů.

1. Použití stávajících testových baterií k pochopení intelektuálního fungování, paměti, zrakově-prostorové a percepční funkce, exekutivní funkce, pozornosti a schopnosti řešit vědecké problémy.
2. Identifikace genetického polymorfismu lidských COMT, BDNF, 5-HT6 a dalších genů na Tchaj-wanu zkoumáním jednonukleotidového polymorfismu (SNP) genů mezi tchajwanskými subjekty pomocí PCR a sekvenování DNA.
3. Screening a porovnání alelické distribuce každého SNP mezi testovanými subjekty a zkoumání, zda je v tomto genu kognitivně asociovaný SNP(y).