Was geht im Kopf eines Menschen vor, der mit einem Physik-Lernmedium arbeitet?

1. Physiklernen als privilegiertes Lernen? Hintergrund Nach bisherigen Erkenntnissen lassen sich verschiedene Arten von Lernen unterscheiden: Der Hippocampus Ist besonders dann aktiv, wenn das Wissen durch Neugier oder positive Erfahrungen erworben wird. Solches Wissen lässt sich später gut verknüpfen und kreativ nutzen. Privilegiertes Lernen Sprechen, Laufen und andere grundlegende Fähigkeiten erwirbt der Mensch „einfach so“, ohne äußeren Anreiz und ohne sich darum zu bemühen. Nicht privilegiertes Lernen Der größte Teil des schulischen Wissens wird nicht privilegiert erworben (Schumacher 2005). Dieses Lernen erfordert meist Anstrengung und äußere Anreize. Beteiligte Gehirnregionen sind: Die Amygdala ist besonders dann beteiligt, wenn aufgrund äußerer Anreize oder zur Vermeidung negativer Folgen gelernt wird. Solches Wissen lässt sich kaum kreativ nutzen. Hypothese Ist Physik-Lernen möglicherweise auch privilegiertes Lernen? Es gibt jedenfalls Grund zu der Annahme, dass der Mensch im Laufe seines Leben (wenn auch nicht deklarativ) Modelle und Konzepte über die ihn umgebende Welt entwickelt, die man durchaus physikalisch nennen kann, und die er ohne Anstrengung oder äußere Anreize erstellt. Zielsetzung Sollte die Vermutung zutreffen, müsste nicht nur die Art und Weise, sondern auch der Zeitpunkt der Vermittlung physikalischer Kenntnisse in der Schule neu überdacht werden. In jedem Fall aber scheint es lohnenswert, weiter zu erforschen, welchen Einfluss die Art des Erwerbs physikalischer Kenntnisse auf deren spätere Nutzbarkeit hat. N E U R O D I D A K T I K Universitätsklinikum Essen Was geht im Kopf eines Menschen vor,der mit einem Physik-Lernmedium arbeitet? Abbildung 2: BOLD-Antwort des Kapillar-Bettes um eine aktivierte Gehirnregion (Reiz bei t=0s) Signal- Intensität Post-Stimulus-Undershoot Initial Dip Zeit 5s 10s 15s 20s 25s 60s Beispielaufnahmen: Physik-Software „Mechanik und Verkehr 2.0“ zur Visualisierung der am fahrenden Auto angreifenden Kräfte. Aktives Areal: Parietaler Cortex. Funktion: Räumliche Wahrnehmung. Interpretation: Aus den 2D-Informationen der Leinwand wird eine 3-Dimensionale Repräsentation des Raumes und der enthalten Objekte aufgebaut Aktives Areal: Stirnhirn Funktion: Ich-Bewusstsein, bewusste Entscheidungsprozesse. Aktives Areal: Okzipitaler Cortex. Funktion: Sehzentrum. Interpretation: Die über den Sehnerv den Cortex erreichenden Reize werden vorverarbeitet und stehen im einem sensorischen Register zur Verfügung Präsentation Aktives Areal: Temporaler Cortex Funktion: Symbolische Erkennung. Interpretation: Objekte in der Präsentation werden getrennt von ihrer Position im Raum in ihrer Bedeutung erkannt. Aktives Areal: Insula des Zwischenhirns. Funktion: Verarbeitung negativer Emotionen. Interpretation: Empfundes Unwohlsein. Mirror Neurons Ein Beispiel für eine fundamentale Entdeckung, die nur durch fMRI möglich wurde sind die Mirror Neurons (Rizzolatti und Gallese, 1996). Mirror Neurons feuern, wenn eine bekannte Bewegung ausgeführt wird. Sie feuern aber auch, wenn eine Person eine bekannte Bewegung erkennt, die jemand anders ausführt! Weitere Studien (Rizzollati und Gallese, 2004) machten deutlich, dass die Intention der Bewegung für die Aktivierung entscheidend ist – nicht die Form der Bewegung. Aktives Areal: Präfrontaler Kortex. Funktion: Situationsangemessene Handlungssteuerung, Regulation emotionaler Prozesse. Schülerexperimente und Demonstrationsexperimente Hintergrund Die Beobachtungeiner Handlung kann die gleiche Aktivierung im Gehirn auslösen wie die Durchführung derselben Handlung. Voraussetzung ist, dass die entsprechenden Bewegungen früher bereits selbständig ausgeführt wurden (siehe Mirror Neurons). Fragestellung Führt die Beobachtung eines Demonstrations-Experiments zu einer qualitativ anderen neuronalen Aktivierung, wenn mit den selben Geräten vorher im Schülerversuch gearbeitet wurde? Zielsetzung Sollten sich hierzu experimentelle Nachweise erbringen lassen, könnten sich durch weitere Studien neue Erkenntnisse über den optimalen Einsatz von Lehrer- und Schülerexperimenten im Unterricht ergeben. Forschungskooperation für DFG-Antrag gesucht! Dr. Alexander Busse alexander.busse@uni-due.de Oberärztin PD Dr. Elke Gizewski elke.gizewski@uni-due.de Dr. André Bresges andre.bresges@uni-due.de