Hjärnans hårda skola

Alla har en åsikt om hur man bäst lär sig. Inte minst utbildningsminister Jan Björklund som vill ha mindre eget arbete och förespråkar mer traditionell katederundervisning. Men vad gillar våra hjärnor? Medicinsk Vetenskap har försökt hitta ett svar.

– Jag heter Sandra, är fortfarande 17 år, sorgligt nog, och tycker samhälle är roligare än natur.

Det är terminsstart på Huddingegymnasiet och samhällskunskapsläraren Ann-Britt Hellmark har bett klassen att gå laget runt och presentera sig. Framför henne sitter 26 stycken elever i årskurs tre som hon träffar för första gången, och det gäller att snabbt lära sig alla namn.

Sandra får genast medhåll från en basröst i klassrummets bakre regioner som inte väntar på sin tur.

– Det tycker alla!

Ämnet samhällskunskap må vara populärt i klassen, men några av eleverna ser smått uttråkade ut. Andra utstrålar positiv förväntan och klassens samlade uppsyn ger ett uppfordrande intryck - show us what you got fröken, sätt i gång och lär oss något!

Hur man lyckas med det råder det delade meningar om. Vissa menar att den svenska skolan misslyckas på tok för ofta, att kunskapen av någon anledning går in genom ena örat och ut genom det andra. I jakt på nyckeln till lärandet vänder sig allt fler till forskningen om hjärnan och det talas om att ett helt nytt forskningsfält håller på att växa fram, en vetenskap om lärande som kombinerar hjärnforskning, psykologi och pedagogik.

Minneskonstnärer med enorm minneskapacitet

Bild på Lars OlsonPå professor Lars Olsons kontor på institutionen för neurovetenskap, Karolinska Institutet, tornar ett berg av böcker om nervceller och hjärnan upp sig. En av de tjockaste, med titeln "Hjärnan", har han skrivit själv tillsammans med kollegor i landet. I likhet med lärarna på Huddingegymnasiet är Lars Olson intresserad av att förstå hur man får minnen att fastna. Detta är en del av allt lärande, oavsett om vi lär oss faktakunskaper eller någon ny färdighet så måste det nya lagras i hjärnan om det ska kunna användas senare.

Lars Olson berättar om så kallade savanter, minneskonstnärer från födseln med enorm kapacitet att lagra information. En man kan snabbt läsa igenom en bok, vänster öga läser sida 1 medan höger öga läser sida 2, och därefter rabbla upp allt som står i den och 9 000 andra böcker. En annan - "den mänskliga kameran" - kan åka luftballong över en stor stad och sedan måla en gigantisk tavla där varje detalj finns med.

– Det är ytterst ovanliga förmågor, det finns kanske fem sådana personer på jorden samtidigt. Men de visar att hjärnan har en enorm förmåga. Den blir aldrig full utan verkar kunna rymma precis hur mycket som helst, säger Lars Olson.

Forskning med genteknik

Häromåret gjorde hans forskningsgrupp ett intressant framsteg i sin forskning när de, med genteknikens hjälp, lyckades ta fram en mus med ett extra exemplar av en speciell gen i hjärnans nervceller. Denna överdosering av en gen gjorde att musen inte kunde bilda varaktiga minnen. Om forskarna stängde av extragenen med en speciell drog i dricksvattnet, återfick musen normal minnesförmåga. Den kunde då till exempel, precis som andra möss, lära sig var någonstans i en liten bassäng det fanns en dold plattform att stå på.

Så fort vi upplever något, förklarar Lars Olson, så leder det till att kopplingarna mellan nervceller någonstans i hjärnan förändras. De flesta förändringar vararendast en kort stund, liksom det mesta av det vi upplever snart glöms bort. Men försök på levande hjärnceller har visat att om en signal skickas många gånger så blir förändringen bestående. Kopplingsmönstret mellan nervtrådarna ändras och dessa förändringar tros ligga bakom all form av inlärning och minne.

Men innan kunskapen om minnets cellulära mekanismer får betydelse för lärandet som äger rum på landets skolor är det nog långt. Närmare till hands ligger att kunna motverka problem med sviktande minnen vid till exempel demenssjukdomar.

– Men vem vet, kanske kan man använda den här kunskapen för att behandla olika former av inlärningsproblem, säger Lars Olson.

Minnet vill inte samarbeta

Bild på Torkel Klingberg.Savanter i all ära men mer normalt är att ha ett högst osamarbetsvilligt minne. Efter att ha utsatt sitt eget minne för hårda prov kunde den tyske psykologen Hermann Ebbinghaus på 1800-talet presentera den så kallade glömskekurvan, som i detalj beskriver hjärnans vana att genast glömma större delen av vad den lärt sig. Allra snabbast försvinner kunskapen en halvtimme efter inlärningstillfället för att sedan fortsätta att tyna bort i allt långsammare takt - efter några dagar finns endast 20 procent kvar.

Det finns dock ett sätt att häva denna glömskans förbannelse, har senare forskning visat, nämligen att repetera kunskapen vid flera strategiskt tajmade repetitionstillfällen.

Allra mest minns vi om vi repeterar upprepade gånger kort efter inlärningstillfället och sedan fortsätter med allt glesare intervall.

I sin bok "Den lärande hjärnan" argumenterar Torkel Klingberg, professor i kognitiv neurovetenskap vid institutionen för neurovetenskap, för att denna så kallade spridningseffekt är ett av flera outnyttjade guldkorn i forskningen om lärandet och hjärnan.

– Spridningseffekten skulle enkelt kunna användas för att planera undervisningen och skapa en mer effektivt skola, säger han.

Arbetsminnet är mycket begränsat

Enligt Torkel Klingberg finns en stor potential när det gäller att utnyttja forskningsresultat från hjärnforskning inom pedagogiken. Forskningen är dock på ett tidigt stadium och han efterlyser ett bättre samarbete mellan forskare inom kognitiv neurovetenskap och pedagogik, som han menar tillhör två skilda vetenskapliga traditioner.

Själv forskar han kring hur lärandet och hjärnans utveckling samspelar med arbetsminnet, det vill säga förmågan att hålla information aktuell i huvudet just när vi använder den. Till skillnad från långtidsminnets näst intill oändliga resurser är arbetsminnet mycket begränsat hos alla människor - forskarna har kommit fram till att de flesta klarar av att hålla ungefär sju saker i arbetsminnet samtidigt, mer får inte plats.

Ett fungerande arbetsminne är en förutsättning för att kunna koncentrera sig på en uppgift utan att låta sig distraheras, vilket i sin tur är viktigt när man lär sig nya saker.

Koppling mellan adhd och bristande arbetsminne

Bild på flicka i skolan.En studie där Torkel Klingberg följde ungdomar mellan 6 och 20 år i Nynäshamn visade att det sker en enorm ökning av arbetsminnets kapacitet genom hela barndomen. Arbetsminnet hade också en klar koppling till elevernas prestationer i matematik och läsförståelse - så mycket som 40 procent av skillnader i matematisk förmåga kunde förklaras av arbetsminnets olika kapacitet.

Det finns också en koppling mellan adhd och bristande arbetsminne.

– Det är viktigt för pedagoger att känna till att det finns stora variationer i arbetsminneskapacitet bland barn och ungdomar. Det har stor inverkan på vilket sätt att lära sig som passar den enskilda eleven bäst, säger han.

Arbetsminnets kapacitet är till stor del ärftlig men absolut inte skriven i sten. Torkel Klingbergs forskning har visat att arbetsminnet kan förbättras genom träning, och att det i sin tur ger positiva effekter på matematikprestationer.

Effekterna av arbetsminnesträning på inlärningsförmåga och möjligheten att förutse vilka barn som kommer att utveckla inlärningssvårigheter ser han som andra viktiga resultat som förtjänar att spridas i skolans värld. Ett steg i denna riktning har redan tagits genom att en metod för arbetsminnesträning som Torkel Klingberg med kollegor har utvecklat används av cirka tio procent av landets skolor.

Hjärnan använder sig av bilder

Forskningen har också visat att hjärnan gärna använder sig av bilder och rumsliga dimensioner för att lagra abstrakt information, något som kan vara användbart exempelvis i matematikundervisningen. Om läraren säger "tänk på talen 1 till 10" så föreställer sig de flesta elever en serie tal som svävar i rummet eller sitter längs en "mental linjal". Ett för hjärnan naturligt sätt att lösa talet 8 minus 2 är att mentalt vandra 2 steg från talet 8 och se var man hamnar.

Många savanter och minneskonstnärer berättar hur de använder mycket raffinerade varianter av sådant visuellt tänkande, genom att till exempel ge olika siffror en unik färg och form kan de med enkelhet bygga upp och minnas matematiska objekt som skulle vara ogreppbara för de flesta.

– Om man är medveten om att hjärnan fungerar på det här sättet så kan man kanske använda det för att skapa mentala knep och strategier i sitt lärande eller i sin undervisning, säger Torkel Klingberg.

Känsliga för stress

Bild på flicka i skolan.Ytterligare en lärdom för den som vill veta hur hjärnan lär sig är att arbetsminnet och problemlösningsförmågan har visat sig vara mycket känsliga för stress - de skärps vid lagom mycket stress men försämras kraftigt vid för mycket stress, då förmågan att plocka fram information från långtidsminnet helt kan blockeras.

Tyvärr uppstår därför lätt en självuppfyllande profetia: om man tror att man kommer prestera dåligt på ett test så blir man stressad och presterar därför dåligt.

Detta kan enligt Torkel Klingberg förklara en del av de skillnader i skolprestationer mellan kön och sociala grupper som syns i statistiken. Flera studier har exempelvis visat att informationen att ett test ska mäta könsskillnader i matematisk förmåga leder till att könskillnader uppstår i resultatet, i regel till flickornas nackdel.

Dessa skillnader blir mycket mindre eller försvinner helt om provet presenteras på ett mer neutralt sätt. Betygsmotståndare kan hävda att betyg genom att skapa rangordningar i skolan sänker självförtroendet hos de med sämst betyg, och därmed riskerar att påverka lärandet negativt. Å andra sidan visar forskningen att det är viktigt att testa sig själv och få återkoppling på sin prestation.

– Det finns absolut både fördelar och nackdelar med att bli bedömd. Hur man bäst hanterar denna balansgång kan inte hjärnforskningen svara på, det måste diskuteras i samhället, säger Torkel Klingberg.

Vetenskapligt test av pedagogiska metoder

Torkel Klingberg tror inte att man kan komma fram till vad som är god undervisning enbart genom att titta i hjärnan, men en god undervisning måste ta hänsyn till vad man vet om hjärnan.

– Jag anser att de pedagogiska metoder som används i skolan ska testas vetenskapligt, men det görs väldigt sällan i dag, säger han.

Samtidigt som det går trögt för forskningsrön att få genomslag har vissa ovetenskapliga föreställningar om hjärnan fått desto större påverkan på skolan runt om i världen, menar Torkel Klingberg.

Ett exempel är åsikten att utbildning bör börja så tidigt som möjligt eftersom det är då hjärnan utvecklas mest och är som mest öppen för lärandet. Enligt Torkel Klingberg finns det ingen anledning till sådan utbildningshets i tidiga år. Forskningen har snarare visat att hjärnan fortsätter utvecklas under längre tid än man tidigare trott, ända upp till 25-årsåldern, och att den goda förmågan till lärande som hör ungdomen till lever kvar under hela denna tid.

Forskningen om den glömska musen gjorde Lars Olson tillsammans med Anna Josephson, professor i neurovetenskap vid institutionen för neurovetenskap, tillika docent i medicinsk pedagogik vid institutionen för lärande, informatik, management och etik. Även hon anser att pedagogik bör vara evidensbaserad, alltså bevisat effektiv.

Uppmuntra varaktigt lärande

Anna Josephson. Foto: Johan BergmarkEtt sätt att göra inlärningen mera effektiv är att utforma examinationerna så att de uppmuntrar ett varaktigt lärande, så kallad djupinlärning, gärna med den framtida professionen i sikte.

När studenterna på läkarprogrammet vid Karolinska Institutet kommer till slutet av termin fyra är det dags för en av utbildningens större utmaningar  den så kallade preklintentan. Vid ett och samma tillfälle testas kunskaper som har erhållits under två års studier. Denna jättetenta genererar garanterat både en hel del stress och intensivt pluggande bland studenterna. Att testa sin kunskap ofta är bevisat bra för lärandet, men hur påverkas man av ett mastodontprov som detta?

För att söka svar på frågan sökte Anna Josephson upp studenter som tre år senare befann sig i slutet av sin läkarutbildning, lockade med biobiljetter och bad dem skriva tentan en gång till. Dessutom la hon till en extra muntlig uppgift: Förklara vad som händer i kroppen när man blir trött när man cyklar på en motionscykel.

Det visade sig att inget var som man kunde förvänta sig. De som hade skrivit bäst vid det första testtillfället presterade märkligt nog sämst vid uppföljningen. En del presterade bra på det andra provet, men det var inte de som bäst kunde ge ett svar på frågan om trötthet.

– Det var överlag oerhört dåliga resultat. För många av de här studenterna var kunskapen uppenbarligen väldigt ytlig vid testtillfället, den försvann när provet var gjort, konstaterar Anna Josephson.

Anna Josephson tror att förklaringen är att studenterna har lagt all sin energi på att minnas nödvändiga fakta för att klara provet. De har dock inte stimulerats till att lära sig använda faktakunskaperna för att förstå och förklara vardagliga medicinska fenomen, som trötthet.

– Lärande handlar inte om att lägga kunskap i olika boxar i huvudet. Det är först när man också integrerar det nya med sådant man redan vet som man verkligen kan använda det man lärt sig. Forskningen visar att ytliga kunskaper snabbt glöms bort medan djupinlärningen sitter längre, säger Anna Josephson.

Träning i att tänka själv

Ett närbesläktat problem är så kallad transfer, att kunna ta kunskap från ett sammanhang och använda den i ett nytt. När det är dags för blivande kirurger att börja utföra operationer måste de till exempel använda sina teoretiska kunskaper om kroppens uppbyggnad från anatomikurserna.

Detta har dock visat sig vara mycket svårt för många, säger Anna Josephson, som menar att det behövs en större integrering mellan olika ämnesområden i olika utbildningar. Dessutom tror hon att studenterna måste tränas i att tänka själva.

– Studenter vill gärna få veta exakt vad de behöver lära sig för att klara ett prov, eller i förlängningen en yrkesexamen. Men jag tror mycket på att börja i andra änden, med att ge studenterna ett problem och sedan låta dem hämta den kunskap som det behöver för att lösa problemet, säger Anna Josephson.

Forskare, elever och lärare är rörande överens om att repetition är ett nödvändigt inslag i lärandet. Problemet är dock uppenbart - det är ju mördande tråkigt. Som tur är visar forskning också klart att det finns anledning att med alla tillgängliga medel försöka göra undervisningen rolig, eller kanske lite hemsk för den delen.

– Hjärnan lär sig sådant som berör en känslomässigt. Alla minns till exempel vad som hände den 11 september 2001, säger Lars Olson.

Själv gör han sitt bästa för att hans föreläsningar ska vara så roliga som möjligt. Exakt hur han bär sig åt är svårt, kanske omöjligt, att förklara. Som hjärnforskare kan han dock konstatera att det mest avancerade hjärnan kan syssla med är att förstå sig på andra människor. Minnesgiganter och savanter kan hantera stora mängder information men har det ofta svårare inom detta område.

Det är uppenbart att hjärnan gillar att lära sig från andra människor. Redan det lilla spädbarnet har en förmåga att imitera andra människor, men är mindre intresserat av vad till exempel en robot har för sig. Här finns kanske de senaste forskningsresultaten från hjärnforskning, psykologi och pedagogik, men dela gärna också med dig av dina alldeles egna erfarenheter av att vara människa, det kan göra underverk för någons lärande.

Kanske går det egentligen inte att lära ut, bara att stimulera andra att själva lära sig. Någon har sagt att hjärnan är lite som en vildvuxen trädgård och att läraren är en trädgårdsmästare som kan plantera frön och ge näring till idéer samt göra sitt bästa för att bekämpa missuppfattningar. Men växtkraften kan bara komma från den som lär sig.

Åter till Huddingegymnasiet

Bild på elever i skolan.På Huddingegymnasiet har det blivit eftermiddag och klassen närmar sig slutet av en och en halv timmes kemilektion. Svarta tavlan är full av kemiska beteckningar och i papperskorgen ligger sönderrivna tidningspapper efter ett inledande vardagsexperiment om ellulosafibrernas atomstruktur.

Läraren Anna Skoglund berättar engagerat om det periodiska systemet, men syrebristen i det fullpackade rummet och det växande sorlet från klassens mindre uppmärksamma delar gör att även min koncentrationsförmåga börjar svika.

Lektionen har dock en höjdpunkt av något som liknar koncentrerat lärande. Det är när eleverna själva får prova att rita en atom och upptäcker att de inte riktigt vet hur man gör.

– Så här kan man tänka, säger Anna Skoglund, och gör en egen variant på tavlan.

Eleverna tittar uppmärksamt, funderar, jämför och rättar till sina egna teckningar. För ett ögonblick blir det så tyst i klassrummet att jag kan höra ljudet av 26 trädgårdar som växer så det knakar.

Hört om lärandet - sant eller falskt

Finns det några genvägar när det gäller att lära sig? Medicinsk Vetenskap har gått på jakt efter tveksamma påståenden i inlärningsdjungeln.

Mozarteffekten - klassisk musik underlättar inlärning
FALSKT! Den så kallade Mozarteffekten har inget stöd i forskningen, även om vissa företag som säljer CD-skivor vill få oss att tro det. Eventuella positiva effekter av musiklyssnande i kombination med tentaplugg har inget med Mozart att göra utan beror på att musik kan hjälpa oss att skärma av sådant som stör.

Vi använder bara 10 procent av vår hjärna. Om vi bara lär oss utnyttja resten så blir vi supersmarta
FALSKT! Om det var sant skulle evolutionen ha gett oss en tio procent så stor hjärna. Hjärnan har visserligen en stor reservkapacitet men går också ofta på högvarv.

Hjärnan lär sig som en dator
FALSKT! Hjärnan blir aldrig full som en hårddisk, det går att minnas i princip hur mycket som helst. Datorn slår dock hjärnan när det gäller att plocka fram gammal information, datorn sparar allt medan hjärnan endast minns det som används.

Pojkar har lättare för matematik än flickor
FALSKT! I Sverige ses ingen skillnad i matematikbetyg mellan könen, medan flickorna på Island presterar bättre än pojkarna. Självbild och könsroller i samhället har stor inverkan på resultaten i tester, vilket kan förklara att flickor hamnar efter i vissa länder.

Sömn är för veklingar - en riktig plugghäst orkar hela natten
FALSKT! Sömnen är viktig för att minnen av det som hänt under dagen ska lagras in och fastna. Däremot kan man inte lära sig nya saker medan man sover, eftersom sömnen hindrar nya minnespår från att bildas. Det är därför man bara kommer ihåg bråkdelen av sina drömmar. 

Några tips från hjärnforskarna:

Repetera!

Utan repetition så minns vi efter några dagar bara 20 procent av det vi ursprungligen kunnat. Bäst går det om repetitionerna sprids ut enligt ett särskilt mönster, så att tiden mellan repetitionerna gradvis ökas.

Sov gott!

Sömn behövs för att minnen ska fastna.

Rör på dig!

Motion förbättrar hjärnans kapacitet.

Stressa lagom!

Lite tentapress kan vara bra för motivationen och uppmärksamheten, men kronisk stress försämrar arbetsminnets kapacitet kraftigt och sätter krokben för lärandet.

Ha kul!

Minnen som kommer till i känsloladdade ögonblick fastnar bättre.

Använd mentala knep!

Du får ett mer kraftfullt minne om du kopplar bilder eller andra associationer till det du vill lära dig.

Testa dig själv!

Forskning visar att många provtillfällen är bra för lärandet.

Använd dina sinnen!

Det finns ett arbetsminne för synen och ett för hörseln som fungerar oberoende av varandra – de rymmer ungefär sju informationsenheter var. En tumregel är att ju fler sinnen som används för att lära sig något, desto bättre minns man.

Text: Ola Danielsson Publicerad i Medicinsk Vetenskap nr 3/2011

Länkar

NeurovetenskapPedagogik