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Capire come funziona il cervello

Per il successo del 21 ° secolo, ora più che mai, gli studenti avranno bisogno di un set di competenze ben oltre gli attuali standard obbligatori che vengono valutati su test standardizzati. Le qualifiche per il successo nel mondo in continua evoluzione di oggi richiederanno la capacità di pensare in modo critico, comunicare chiaramente, utilizzare la tecnologia in continua evoluzione, essere culturalmente consapevoli e adattivi e possedere il giudizio e la mentalità aperta per prendere decisioni complesse basate su un'accurata analisi delle informazioni . I lavori più gratificanti di questo secolo saranno quelli che non possono essere svolti dai computer.

Affinché gli studenti siano preparati al meglio per le opportunità e le sfide che li attendono, devono sviluppare le loro più alte capacità di pensiero: le funzioni esecutive del cervello. Queste reti neurali di ordine superiore stanno subendo il loro sviluppo più rapido durante gli anni scolastici e gli insegnanti sono nella posizione migliore per promuovere l'attivazione di questi circuiti. Con l'aiuto dei loro insegnanti, gli studenti possono sviluppare le competenze necessarie per risolvere problemi che non sono ancora stati riconosciuti, analizzare le informazioni non appena diventano rapidamente disponibili nei sistemi di comunicazione globalizzati e sfruttare abilmente e in modo creativo i progressi tecnologici in evoluzione mentre diventa disponibile.

Il modello di istruzione della fabbrica si prepara per i lavori della "catena di montaggio"

L'automazione e l'informatizzazione stanno superando la capacità umana di svolgere compiti e calcoli ripetitivi, ma il modello educativo non è cambiato. Il modello di istruzione della fabbrica, ancora in atto oggi, è stato progettato per produrre lavoratori della catena di montaggio per eseguire correttamente le attività assegnate. Questi lavoratori non avevano bisogno di analizzare, creare o porre domande.

Ironia della sorte, in risposta a maggiori informazioni, molti educatori hanno il compito di insegnare fatti e procedure più espliciti e agli studenti vengono dati libri più grandi con più da memorizzare. In ogni paese in cui ho tenuto presentazioni e seminari, il problema è lo stesso: curriculum troppo pieno.

Anche nei paesi in cui i test standardizzati ad alto rischio non sono un fattore dominante, il curriculum scolastico e l'enfasi sono cambiati per fornire più tempo a questa memorizzazione aggiuntiva. Opportunità creative - arte, dibattito, educazione fisica generale, lavoro collaborativo e indagine - sono sacrificate sull'altare di fatti più predeterminati per essere passivamente memorizzate. Questi studenti hanno meno opportunità di scoprire le connessioni tra fatti isolati e di costruire reti neurali di concetti che sono necessari per trasferire l'apprendimento ad applicazioni oltre i contesti in cui le informazioni vengono apprese e praticate.

Gli alti costi di mantenimento del modello di fabbrica

Se gli studenti non hanno opportunità di sviluppare il loro ordine superiore, competenze cognitive, non svilupperanno la ragione, la logica, la risoluzione di problemi creativi, lo sviluppo di concetti, l'alfabetizzazione mediatica e le abilità comunicative più adatte alle complessità quotidiane della vita o ai lavori professionali di il loro futuro. Senza queste competenze, non saranno in grado di competere sul mercato del lavoro globale con gli studenti che stanno attualmente sviluppando le loro funzioni esecutive.

Invece, i lavori migliori andranno ai candidati che analizzano le informazioni non appena disponibili, si adattano quando le nuove informazioni rendono obsoleti i fatti e collaborano con altri esperti su un campo di gioco globale. Tutte queste abilità richiedono tolleranza, disponibilità a considerare prospettive alternative e capacità di articolare con successo le proprie idee.

Come educatori, è la nostra sfida vedere che tutti gli studenti hanno l'opportunità di stimolare le loro reti di funzioni esecutive in via di sviluppo, quindi quando lasciano la scuola hanno le competenze essenziali per scegliere la carriera e i percorsi di vita che daranno loro la maggior soddisfazione.

Funzione esecutiva = Pensiero critico

Ciò che il mio campo della neurologia ha chiamato "funzioni esecutive" per oltre 100 anni sono questi processi cognitivi più elevati. A queste funzioni esecutive è stata data una varietà di nomi meno specifici nella terminologia dell'educazione come pensiero di ordine superiore o pensiero critico. Queste competenze sono al di là di quelle che i computer possono fare perché consentono un pensiero flessibile, interpretativo, creativo e multidimensionale, adatto a sfide e opportunità attuali e future. Le funzioni esecutive possono essere pensate come le abilità che renderebbero un dirigente aziendale di successo. Questi includono pianificazione, flessibilità, tolleranza, valutazione del rischio, processo decisionale informato, ragionamento, analisi e ritardo della gratificazione immediata per raggiungere obiettivi a lungo termine. Queste funzioni esecutive consentono inoltre di organizzare, ordinare, collegare, stabilire priorità, auto-monitorare, auto-correggere, auto-valutare, astrarre e focalizzare.

La corteccia prefrontale: sede del pensiero critico

I centri di controllo della funzione esecutiva si sviluppano nella corteccia prefrontale (PFC). Il PFC ci dà il potenziale per considerare e controllare volontariamente il nostro pensiero, le risposte emotive e il comportamento. È il "cervello superiore" riflessivo rispetto al "cervello inferiore" reattivo. Questo importante patrimonio immobiliare della PFC comprende la più alta percentuale di volume del cervello nell'uomo, rispetto a tutti gli altri animali, che rappresenta circa il 20% del nostro cervello.

Gli animali, rispetto agli umani, dipendono maggiormente dai loro cervelli inferiori reattivi per sopravvivere nei loro ambienti imprevedibili dove è opportuno che le risposte automatiche non vengano ritardate da analisi complesse. Man mano che l'uomo sviluppava un maggiore controllo del suo ambiente, il lusso di un cervello riflessivo più grande si correlava con l'evoluzione del PFC alle sue attuali proporzioni.

La corteccia prefrontale è l'ultima parte del cervello a maturare. Questa maturazione è un processo di neuroplasticità che include 1) la potatura delle cellule inutilizzate per provvedere meglio alle esigenze metaboliche dei neuroni più frequentemente utilizzati e 2) rafforzare le connessioni nei circuiti più utilizzati. Un altro aspetto della neuroplasticità è la crescita di un numero più forte e aumentato di connessioni tra i neuroni. Ognuno degli oltre un miliardo di neuroni del cervello contiene solo un po 'di informazioni. È solo quando più neuroni si connettono attraverso i loro rami (assoni e dendriti) che una memoria viene immagazzinata e recuperabile.

Questa maturazione prefrontale della corteccia, il processo di potatura e rafforzamento, continua fino agli anni Venti, con i cambiamenti più rapidi nella fascia di età di 8-16 anni. L'elettricità scorre da neurone a neurone attraverso gli assoni e i dendriti. Questo flusso elettrico trasporta informazioni e fornisce anche lo stimolo che promuove la crescita di queste connessioni. Ogni volta che viene attivata una rete - le informazioni richiamate per la revisione o l'uso - le connessioni diventano più forti e più veloci (la velocità attraverso un circuito è in gran parte determinata dagli strati di rivestimento di mielina che si formano attorno agli assoni - questo è anche in risposta al flusso della corrente elettrica del trasporto di informazioni quando il circuito è attivato). La stimolazione di queste reti durante le epoche del loro rapido sviluppo influenza fortemente lo sviluppo delle funzioni esecutive - il controllo socio-emotivo e le più alte capacità di pensiero che gli studenti di oggi porteranno con sé quando abbandonano la scuola e diventano adulti.

Preparare gli studenti alle sfide e alle opportunità del 21 ° secolo

Abbiamo l'obbligo di offrire ai nostri studenti l'opportunità di apprendere le informazioni e le procedure di base richieste attraverso esperienze che stimolano il loro sviluppo di reti neurali di funzioni esecutive. Attiviamo queste reti attraverso esperienze di apprendimento attivo che coinvolgono i circuiti di giudizio corteccia prefrontale degli studenti, l'analisi critica, l'induzione, la deduzione, il pensiero relazionale con l'attivazione della conoscenza precedente e la previsione. Queste esperienze promuovono l'elaborazione creativa delle informazioni mentre gli studenti riconoscono le relazioni tra ciò che apprendono e ciò che già conoscono. Questo è quando interviene la neuroplasticità e nuove connessioni (dendriti, sinapsi, assoni mielinizzati) crescono fisicamente tra circuiti di memoria precedentemente separati quando vengono attivati ​​insieme. Questa è la manifestazione fisica del fenomeno "neuroni che si accendono insieme, legano insieme".

A meno che le nuove memorie automatiche non vengano incorporate in reti relazionali più grandi, rimangono frammenti isolati di dati in piccoli circuiti non collegati. È attraverso la manipolazione mentale attiva con conoscenza precedente che nuove informazioni vengono incorporate nella rete neurale già consolidata della memoria correlata precedentemente acquisita.

Insegnamento che rafforza le reti di funzioni esecutive

Passare dalla memorizzazione alla manipolazione mentale significa applicare, comunicare e supportare ciò che già si conosce. L'incorporazione della memorizzazione automatica nelle solide reti esistenti di memoria a lungo termine ha luogo quando gli studenti riconoscono le relazioni con le conoscenze precedenti memorizzate in tali reti.

Quando offri agli studenti l'opportunità di applicare l'apprendimento, soprattutto attraverso attività autentiche e significative con valutazioni formative e feedback correttivi all'interno di un'unità, i fatti passano dalla memoria naturale per consolidarsi nel relativo banco di memoria, invece di essere eliminati dal disuso.

La potatura in disuso è un altro aspetto della neuroplasticità del cervello. Per supportare al meglio le reti usate di frequente, il cervello essenzialmente dissolve piccole reti neurali isolate di fatti e procedure "non incorporate" che raramente si attivano al di là di esercitazioni e prove.

Al contrario, le opportunità di elaborare il nuovo apprendimento attraverso le funzioni esecutive promuovono il suo collegamento con le banche di memoria correlate esistenti attraverso la crescita del collegamento di dendriti e sinapsi.

È necessario insegnare esplicitamente agli studenti e avere l'opportunità di esercitarsi utilizzando le funzioni esecutive per organizzare, definire le priorità, confrontare, confrontare, connettersi a conoscenze precedenti, fornire nuovi esempi di un concetto, partecipare a discussioni aperte, sintetizzare il nuovo apprendimento in sintesi concise e simboleggiano il nuovo apprendimento in nuovi costrutti mentali, come attraverso le arti o la scrittura attraverso il curriculum.

Come coinvolgere gli studenti nello sviluppo di reti neurali per promuovere la funzione esecutiva

Le raccomandazioni qui riportate sono alcuni dei modi per coinvolgere le reti di sviluppo delle funzioni esecutive degli studenti mentre sono in fase di maturazione più rapida durante gli anni scolastici. La parte 2 di questo blog approfondirà le strategie di manipolazione mentale che promuovono il consolidamento di nuovi input nei circuiti di memoria esistenti.

Giudizio: questa funzione esecutiva, una volta sviluppata, promuove la capacità di uno studente di monitorare l'accuratezza del proprio lavoro. Guida, esperienze e feedback nella stima; redigere e revisionare la propria opera scritta; e le discussioni di classe per la risoluzione dei conflitti possono attivare i circuiti per costruire il giudizio.

Definizione delle priorità: questa funzione esecutiva aiuta gli studenti a separare i dettagli di bassa rilevanza dalle idee principali di un testo, una lezione, un problema di parole matematiche o unità di studio complete. Le competenze prioritarie vengono utilizzate anche quando gli studenti sono guidati a vedere come i nuovi fatti si adattano a concetti più ampi, a pianificare in anticipo progetti / report a lungo termine e a tenere traccia delle strategie di maggior successo che fanno un uso più efficiente del loro tempo.

Stabilire obiettivi, fornire un feedback personale, monitorare i progressi: fino a quando gli studenti non sviluppano completamente questa funzione esecutiva PFC, sono limitati nella loro capacità di fissare e attenersi a obiettivi realistici e gestibili. Hanno bisogno di supporto nel riconoscere i progressi incrementali che fanno mentre applicano gli sforzi verso i loro obiettivi più grandi (vedi i miei due precedenti blog sul modello del "videogioco": come pianificare le istruzioni usando il modello di videogioco e un neurologo fa il caso del video Modello di gioco come strumento di apprendimento).

Sviluppo del modello di metacognizione

Pianificare opportunità di apprendimento per attivare la funzione esecutiva spesso significa andare oltre il curriculum fornito nei libri di testo. Questo è un fardello pesante quando hai anche il compito di insegnare un corpo di informazioni che supera il tempo necessario per una manipolazione mentale di successo.

Quando fornisci queste opportunità di attivazione delle funzioni esecutive, gli studenti riconosceranno i loro stessi atteggiamenti e risultati mutevoli. Gli studenti inizieranno a sperimentare e commentare queste intuizioni, "Ho pensato … sarebbe noioso, ma è stato piuttosto interessante" e "Questa è la prima volta che ho capito davvero …" o semplicemente "Grazie" e "Quello è stato bello. "

Queste risposte degli studenti sono momenti concreti per promuovere la metacognizione. Valuta la possibilità di condividere i processi che usi per creare le istruzioni a cui rispondono positivamente. Queste discussioni aiuteranno gli studenti a riconoscere le loro capacità di estendere i propri orizzonti e concentrarsi oltre il semplice superamento di voti soddisfacenti. Possono costruire le loro funzioni esecutive di comportamento orientato agli obiettivi a lungo termine, pianificazione anticipata, ritardo della gratificazione immediata. In questo modo, possono trarre vantaggio dalle opportunità di rivedere e rivedere il lavoro - anche quando è stato completato - piuttosto che essere soddisfatti di "farlo". Il tuo contributo può aiutare gli studenti a vedere il legame tra l'assunzione di responsabilità per la partecipazione in classe, la collaborazione e la fissazione di elevati standard di sé per tutti i compiti in classe e i compiti a casa, in modo che possano dire: "Ho fatto del mio meglio e sono orgoglioso dei miei sforzi".

Come scritto sul cancello del mio college, il messaggio che possiamo inviare ai nostri studenti è: