Hjerneforskning og elevenes læring

I boka anbefaler forfatterne strategier for læring basert på hjerneforskning, og for oss representerte forskningsfunnene som ble presentert et nytt og helt ukjent utgangspunkt for refleksjon rundt elevenes læring.

Skolen skal bidra til at elevene reflekterer over sin egen læring, forstår sine egne læringsprosesser og tilegne seg kunnskap på selvstendig vis, leser vi i overordnet del i fagfornyelsen. Dette jobber vi med hver dag i skolen, mer eller mindre systematisk, og med et mer eller mindre klart teoretisk utgangspunkt. For det mangler ikke på teorier om læring. I for eksempel «Elevens verden» av Gunn Imsen, ei grunnbok i norsk lærerutdanning, kan vi lese om ulike teoretiske tolkninger av eleven, kunnskap og læring. Dette er viktig og grunnleggende kunnskap i lærerprofesjonen. Men ny kunnskap om læring basert på empirisk hjerneforskning mangler. Hva er det som konkret skjer i hjernen når vi lærer, og hvilken praktisk betydning har dette for skolens arbeid med elevenes læring? Skal vi anbefale elevene å begynne med den enkleste eller vanskeligste oppgaven først? Hvorfor skal de egentlig unngå skippertak? Og hva har søvn med læringen i klasserommet å gjøre, både natta før og etter undervisningen? Disse og andre spørsmål knyttet til læring har hjerneforskning etterprøvbare svar på.

Læringsstrategier basert på hjerneforskning

Læring er biologisk sett at nerveceller i hjernen knytter seg sammen med andre nerveceller. De er byggeklossene i hjernen, og vi har ca. 86 milliarder av dem. Ny kunnskap oppstår når nerveceller kobler seg sammen og danner lenker.

Hjerneforskere skiller mellom arbeidsminnet og langtidshukommelsen. Arbeidsminnet vekselvis henter ut og lagrer ny kunnskap i langtidshukommelsen. Ekte læring skjer når informasjon flyttes fra arbeidsminnet til langtidshukommelse, og all kunnskap er lagret i langtidshukommelsen i form av lenker av nerveceller.

Arbeidsminnet har imidlertid klare begrensninger. Det er utfordrende å holde på informasjon i arbeidsminnet over lengre tid, og det blir lett overbelastet. Siden arbeidsminnet har klare begrensninger er det viktig å ikke sjekke mobilen mens du konsentrerer deg om nytt fagstoff. Du bør også unngå å lytte til musikk, med mindre det er instrumentalmusikk eller «binatural beats». Oppmerksomhet knyttet til mobiltelefon og musikk generelt svekker evnen til å lære. Det er også viktig å ta hyppige pauser, helst uten bruk av mobiltelefon. Hjernen trenger pausene for å «hente seg inn», og signalene og stimuli fra for eksempel mobiltelefonen hemmer læring også i pausene.

Læringsstrategi: Ikke lytt til musikk når du skal lære nytt fagstoff. Ta pauser uten mobil

For å avlaste arbeidsminnet kan det også være til stor hjelp å skrive ned ny informasjon som skal lærers. Når informasjon skrives ned frigjøres noe av den begrensede kapasiteten til arbeidsminnet. Den nedskrevne informasjonen (eller skisse, bilde eller lignende) fungerer som en utvidelse av arbeidsminnet. Det å tegne hjelpefigurer i for eksempel matematikk og naturfag fungerer som en form for avlasting av arbeidsminnet, og gjør oss bedre i stand til å løse komplekse oppgaver som krever mye av arbeidsminnet vårt.

Læringsstrategi: Skriv ned nytt fagstoff, det frigjør arbeidsminnet

Du må anstrenge deg for å få nervecellene til å knytte sterke bånd. Det kan du gjøre på mange forskjellige måter, for eksempel ved å tegne tankekart, oppsummere nytt fagstoff i korte avsnitt, teste seg selv eller lignende. En bevisst testing av egen kunnskap er viktig for å kartlegge hva man kan, og hva man må jobbe mer med. Selvtestingen er en form for metakognitiv strategi.

Læringsstrategi: Vær aktiv når du lærer

Hjerneforskere har videre påvist et fenomen som kalles «inkubasjonseffekt». Den går ut på at hjernen automatisk fortsetter å jobbe med en utfordring selv etter at man har begynt å jobbe med en annen oppgave. Det forklarer hvorfor det er en god strategi å veksle mellom enkle og vanskelige oppgaver. Mens du jobber med enklere oppgaver fortsetter hjernen å undersøke det vanskelige problemet, og du kan oppleve at du «plutselig» kommer på viktig kunnskap og sammenhenger til den vanskelige oppgaven. Forutsetning for at inkubasjonseffekten skal finne sted, er at du har jobbet med tilsvarende problemstillinger tidligere. Det må eksistere kunnskap i langtidshukommelsen for at den skal kunne hentes fram.

Læringsstrategi: Begynn med den vanskeligste oppgaven du tror du kan få til, jobb deretter med enklere oppgaver, før du igjen tar for deg den vanskelige oppgaven

I tillegg til å være aktiv når du lærer, er det også kritisk viktig å få nok søvn. Forskningen har vist at forbindelsen mellom nervecellene i hjernen forsterkes når du sover. Det er derfor du lærer mye mer av å studere for eksempel 10 timer fordelt på 10 dager, enn hva du vil få ut av 10 timers studie på én og samme dag (skippertak). Søvnen mellom læringsøktene styrker forbindelsene mellom nervecellene, og gjør at vi husker fagstoffet bedre. I tillegg til å styrke forbindelsene mellom nervecellene, er perioden med søvn også nødvendig for å fjerne giftstoffer fra hjernen som har bygd seg opp i løpet av dagen. Disse giftstoffene må vekk for at vi skal kunne lære optimalt neste dag. Søvn er med andre ord svært viktig både før og etter læring.

Læringsstrategi: jobb med nytt fagstoff over tid, repeter

Forskningsfunn tilsier at ungdom bør sove minst 8 timer per natt (Helse Bergen, Haukeland universitetssjukehus). Hvis du sover for lite i løpet av natta, glemmer du raskere det du har lært sammenlignet med det du husker etter enn hel natts søvn. Mangel på søvn hemmer prosessene i hjernen som danner minner. Hvis du ikke sover den første natta etter at du har lært noe nytt, da blir ikke minnet bevart, selv om du natta etterpå «tar igjen» søvnen (Walker M. 2020).

Læringsstrategi: Sov minst 8 timer hver natt

Arbeid med læringsstrategiene i klasserommet

Basert på hjerneforskningen presentert i «Superhjernen, de beste strategiene for læring» diskuterte vi med elevene våre på 9.-trinn hva som skjer når vi lærer. Samtalene med elevene varte ca. 10-15 minutter, og ble gjennomført i starten av seks påfølgende matematikktimer. På slutten av hver samtale oppsummerte vi økta med en læringsstrategi, deretter startet undervisningen. Hensikten med samtalene var at elevene skulle ta i bruk læringsstrategiene i forberedelsen til en kommende matematikk- og naturfagsprøve som alle elevene på 9.-trinn skulle ha.

Elevene i 9b fikk alle leksjonene om læringsstrategier, og her var arbeidet systematisk gjennomført av oss lærere. Elevene i 9a fikk deler av de samme leksjonene presentert og gjennomgått, mens elevene i 9c og 9d ikke fikk noen leksjoner.

I forbindelse med prøven ba vi alle elevene i de fire klassene om å svare på spørsmål om egen bruk av læringsstrategier. Vi valgte å fokusere på hvorvidt elevene hadde forberedt seg over tid, og om de hadde sovet 8 timer natt til prøven. Vi fikk inn 91 svar fra totalt 106 elever.

Elevene på 9.-trinn svarte på følgende spørsmål:

1. Forbereder du deg vanligvis over flere dager/kvelder før en prøve som denne naturfagprøven? Ja–Nei

2. Forberedte du deg over flere dager/kvelder til dagens naturfagprøve? Ja-Nei

3. Sov du 8 timer eller mer natt til i dag? Ja-Nei

4. Tenker du at du har fått vist det du kan på dagens naturfagprøve? Ja-Nei

5. Er du fornøyd med måten du forberedte deg på til dagens naturfagprøve? Ja-Nei

6. Skriv ned to ting du mener du gjorde bra i forberedelsen mot prøven og én ting du mener du kan gjøre bedre. Fritekstfelt.

I utgangspunktet skulle elevene på spørsmål 1 til 5 velge mellom svaralternativene «Ja» og «Nei». Da vi fikk inn skjemaene så vi at flere hadde valgt å krysse av på linja mellom «Ja» og «Nei», og for å få registrert disse svarene opprettet vi et tredje svaralternativ: «Tja».

På spørsmål seks skulle elevene formulere eget svar. Formålet var å få elevene til å reflektere over hvordan de hadde forberedt seg til prøven. Hva var de fornøyde med, og hva kunne de tenke seg å gjøre annerledes neste gang?

Hva viste kartleggingen?

Elevenes svar på spørsmål 1 og 2 gir mulighet for å sammenligne bruken av tid som læringsstrategi generelt, med måten de forberedte seg til den aktuelle prøven. Ut fra svarene på spørsmål 1 er andelen elever som generelt forbereder seg over tid størst i 9cd og minst i 9b, med 9a i en mellomposisjon. På spørsmål nummer 2 viste det seg at andelen som sa de hadde forberedt seg over tid før den aktuelle prøven, sank i 9cd men økte i 9a og 9b, relativt til hva elevene hadde svart på spørsmål 1. Økningen var størst i 9b, og andelen som sa de hadde forberedt seg over tid var nå større i 9b enn i 9a og 9cd.

I utgangspunktet er det ikke overraskende at elevene svarer forskjellig på to ulike spørsmål. At svargivingen på spørsmål 2 i forhold til spørsmål 1 tok såpass ulik retning for hhv. klassene 9ab og 9cd, var likevel overraskende. En nærliggende forklaring er at den gjennomgangen klassene 9a og 9b hadde hatt om læringsstrategier, hadde påvirket forberedelsene deres til den aktuelle prøven, samtidig som de fikk et mer moderat syn på hvordan forberedelsene tidligere har vært. Ulik grad av systematikk i gjennomgang av teori og læringsstrategier kan være forklaringen på svarforskjellen mellom 9a og 9b. Redusert andel som forberedte seg over tid i 9bc fra «vanligvis» til «dagens naturfagprøve», kan skyldes at det er enklere å huske forberedelsene til siste prøve sammenlignet med de foregående.

Søvnvaner

Elevenes svar på spørsmål 3, om de sov 8 timer natta før prøven, er også interessante. Det viser seg at andelen elever som sier de sov 8 timer er større i 9a og 9cd, enn i 9b. Det er overraskende ettersom elevene i 9b har jobbet systematisk med teorien og strategiene. Hvis vi ser nærmere på svarene viser det seg imidlertid at 9b skiller seg fra elevene i 9a og 9cd ved at en andel av 9b elevene har hatt behov for å krysse av på svaralternativet «tja». Hvis vi for 9b summerer andelen som sov 8 timer og andelen som er usikre på om de sov 8 timer («tja»), da er denne andelen større i 9b enn i 9a og 9cd. En mulig forklaring på det tilsynelatende paradoksale svarmønsteret på spørsmålet om søvn før prøven, kan være at elevene i 9b er mer kritiske til hvorvidt de faktisk sov 8 timer eller mer natta før prøven. Ingen av elevene i 9a og 9cd var i tvil da de svarte på spørsmålet, og det kan tyde på en litt mindre kritisk vurdering av de faktiske forhold før svaret ble avgitt.

Egen vurdering

Elevsvarene på spørsmål 4 og 5 kan ses i sammenheng. Er det slik at de som er mest fornøyd med hva de har fått vist av kompetanse etter dagens prøve, også er mest fornøyd med måten de forberedte seg til prøven, på gruppenivå?

Ut fra svarene på spørsmål 4 og 5 er elevene i 9a og 9cd mest fornøyde etter dagens prøve, og elevene i 9cd er mest fornøyd med egne forberedelser før prøven. Samtidig har 9cd den største andelen misfornøyde elever både når det gjelder hva de har fått vist og hvordan de har forberedt seg til prøven. Elevene i 9b er mest i tvil på begge spørsmålene. Resultatet kan tolkes som et uttrykk for at samtalene i 9b om betydningen av å bruke tiden og søvnen som læringsstrategier har gjort dem mer kritiske til måten de forberedte seg og hva de potensielt kunne fått til på prøven.

På spørsmål 6 skulle elevene beskrive med egne ord hva de mente de hadde gjort bra i forberedelsen mot prøven og hva de eventuelt kunne gjort bedre. Her skulle elevene få anledning til å reflektere over egen bruk av læringsstrategier. Det viser seg ikke overraskende at elevene i 9a og 9b, som hadde diskutert læringsstrategier, skrev vesentlig mer om å forberede seg over flere dager samt viktigheten av søvn for læring, sammenlignet med 9cd.

Konkret viser det seg at nesten ingen av de 40 elevene i 9cd som svarte på spørsmål 6 beskrev konkrete læringsstrategier, og ingen av de totalt 9 elevene i 9cd som svarte på spørsmål 6 nevnte søvn som en aktuell læringsstrategi.

I 9a og 9b er det flere elever som kommenterer søvn. En elev poengterer at han klarte å beholde søvnrytmen før prøven, og flere skriver at de burde sovet mer før prøven. Samlet sett er det tydelige spor i 9a og 9b etter samtalene om søvn som læringsstrategi, mens elevene i 9cd ikke reflekterer over sammenhengen mellom søvn og læring.

Hvis vi ser etter kommentarer og refleksjoner knyttet til å forberede seg over tid før en prøve, er mønsteret mellom klassene ganske likt det vi fant for refleksjon knyttet til søvn. Mange elever i 9a og 9b skriver om forberedelser som har gått over flere dager. Elevene i 9cd skriver ikke om strategisk bruk av tid for å lære. Det betyr ikke nødvendigvis at elevene i 9cd ikke forbereder seg over flere dager før prøver, men sannsynligheten for at de som gruppe er bevisst verdien av en slik tidsbruk er redusert når ingen av dem reflekterer rundt forberedelser over tid.

Samlet sett viser de utdypende elevsvarene at elevene i 9b og 9a har gjort seg en del tanker om sammenhengen mellom læring og søvn, og verdien av å forberede seg over flere dager. Det betyr at de i større grad er bevisst disse læringsstrategiene for egen læring, sammenlignet med elevene i 9cd som ikke har fått en tilsvarende systematisk opplæring.

Svargivingen på spørsmål 1-5 tyder også på at samtalene om å forberede seg over tid og betydningen av søvn, har påvirket elevene. For å være tryggere på denne konklusjonen burde vi hatt en nullpunktsundersøkelse som vi kunne sammenlignet svarene våre med. For å kartlegge elevenes bruk av øvrige læringsstrategier, måtte vi ha lagt inn flere spørsmål i kartleggingen.

Hjerneforskning og læring, hva nå? 

Forskjellene i bevissthet om egen læring mellom elevene i 9ab og 9cd ble oppnådd etter snaue 90 minutters systematisk samtale om læring basert på etterprøvbare forskningsfunn med dokumentert effekt. Samtalene om læringsstrategier dekker imidlertid på ingen måte skolens ansvar for å hjelpe elevene til å lære å lære. Det er svært mange strategier for aktiv læring som ikke ble dekket gjennom samtalene, og skolen vår mangler en plan for systematisk arbeid med læringsstrategier de tre årene ungdommene er elever ved skolen. Samtalene med elevene og kartleggingen av deres bruk av læringsstrategier kan slik sett brukes som utgangspunkt for videre arbeid med læringsstrategier på skolenivå. I det arbeidet blir det viktig å ta utgangspunkt i ny og etterprøvbar kunnskap fra hjerneforskning med dokumentert effekt for læring. Denne forskningstradisjonen kan bidra med nye argumenter i mange diskusjoner. Hva er for eksempel effekten av treningsøkter før skoletid? Når bør skoledagen starte? Hvor viktig er egentlig søvn for elevenes fysiske og psykiske helse? (Walker M, 2020)