Hausarbeit: Erkenntnisse der Gehirnforschung über das Lernen

Warum sich der Schulalltag nur schleichend verändert, kann an dieser Stelle kaum erörtert werden. Deshalb setzt sich diese Arbeit mit den Erkenntnissen der Hirnforschung und den daraus folgenden Forderungen für einen zeitgemäßen Unterricht auseinander, deren Umsetzung nur praktisch vollzogen werden kann.

1. Erkenntnisse aus der Gehirnforschung für das Lernen
1.1 Grundlegendes
Was ist eigentlich Lernen? Lernen ist kein – wie häufig angenommen – passiver Prozess. Das Wissen und die Inhalte rieseln nicht wie durch einen Trichter automatisch in unseren Kopf, sondern müssen aktiv in unser Gehirn integriert werden. Dies gelingt wiederum nur, wenn dafür geeignete Bedingungen geschaffen werden. Dazu gehören beispielsweise die Beschaffenheit der Inhalte, der Umgang zwischen agierenden Personen oder die Kompetenz der Lehrkraft (vgl. Spitzer 2006, S. 2-4). Das Gehirn ist Voraussetzung für das Lernen, aber die Umgebung steuert den Lernvorgang (vgl. Blakemore 2006, S. 9). Manfred Spitzer betrachtet Wissen als „geistige Nahrung“ (Spitzer 2006, S. 3), die nur dann gut verdaulich ist, wenn die Art der Zusammenstellung der einzelnen Teilaspekte gelingt. Dabei ist es wichtig, dass diese sich an Vorwissen und Vorlieben orientieren. Weiterhin kann Lernen als Entstehung und/oder Veränderung von Repräsentationen der Außenwelt verstanden werden. Diese Repräsentation sind nicht nur Wahrnehmungen, sondern auch Werte, Ziele, Zusammenhänge und innere Zustände wie Ekel oder Angst. Im Gehirn stehen die Neuronen (Nervenzellen) stellvertretend für diese Repräsentationen, die sich dann zu einer Art Netz ausbilden, das mehrere Milliarden Neuronen umfassen kann (vgl. Spitzer 2006, S. 12-13). Lernen ist ein Prozess, der nie ausgeschaltet werden kann. Menschen lernen das, was sie müssen (beispielsweise in der Schule) – wenn auch möglicherweise ohne wirkliche Lust – und das, was ihnen in alltäglichen Situationen und Gesprächen widerfährt (vgl. Spitzer 2006, S. 10-11). Ersteres wird als deklaratives Lernen bezeichnet, weil es bewusstes Lernen darstellt, in dessen Verlauf explizit Kenntnisse erworben werden. Das implizite, unbewusste
Verinnerlichen von Verhaltensweisen und Fertigkeiten nennt man prozedurales Lernen (vgl. Ingendahl 1997, S. 3).

1.2 Neuronale Repräsentation
Die Neuronen stellen ein stark verzweigtes System dar, welches die eingehenden Informationen verarbeitet. Über die Dendriten gelangen Informationen in eine Nervenzelle. Nach der Verarbeitung innerhalb werden sie über Axone zur nächsten Zelle weitergeleitet. Jede einzelne Zelle verfügt über eine große Zahl an „Ausgängen“ und Synapsen und muss sich entscheiden, wie sie die Informationen weiterleitet – „das Grundprinzip von Lernen und Gedächtnis“ (vgl. Schulz, S. 1-2). Die Neuronen werden also bei einem bestimmten Reiz oder einer bestimmten Umgebung aktiv und ermöglichen eine passende Reaktion, die von der Synapsenstärke zwischen den Inputneuronen und den Outputneuronen abhängt. Dabei spielen keine Einzelheiten eine Rolle, sondern allgemeine Regeln und Verhaltensmuster. Wenn zwei Personen beispielsweise miteinander reden, reden sie, „wie ihnen der Schnabel gewachsen ist“ – ohne sich über grammatische Regeln den Kopf zu zerbrechen oder sie überhaupt zu kennen. Daher spielt das Neuronensystem gerade bei Fertigkeiten und Fähigkeiten eine zentrale Rolle (vgl. Spitzer 2006, S. 44-49, S. 77-78). Je nach der Menge von bestimmten Signalen und Reizen, die unserem Gehirn zugeführt werden, bildet sich ein individuelles Repräsentationsnetz mit stärkeren und schwächeren Arealen, ähnlich einer Landkarte (vgl. Spitzer 2006, S. 119). Somit kann auch vorhandenes Wissen immer wieder umstrukturiert werden, Lernen verändert demnach stark unsere Hirnstrukturen (vgl. Ingendahl 1997, S. 1). Zusammengefasst ist Lernen also eine „Veränderung von Synapsenstärken“ (Hepting 2008, S. 42). Wiederholen wir die Aktivierung bestimmter Synapsen, fällt uns der Umgang mit den eintreffenden Informationen leichter (vgl. Ingendahl 1997, S. 7). Das Gedächtnis stellt eine Erweiterung des Lernens dar. Ist das Lernen die erwähnte Veränderung der Hirnstrukturen, kann das Gedächtnis als Überdauern dieser Strukturen bezeichnet werden. Dadurch kann das integrierte Wissen zu einem späteren Zeitpunkt abgefragt werden (vgl. Ingendahl 1997, S. 8).

1.3 Wichtige Einflussfaktoren
An erfolgreiches Lernen sind wichtige Bedingungen geknüpft. Nur, wenn alle drei Voraussetzungen des Lernens – nämlich Aufmerksamkeit, Emotionen und Motivation – eine förderliche Rolle einnehmen, ist Lernen effektiv und ohne Abstriche möglich.

1.3.1 Aufmerksamkeit
Bei der Aufmerksamkeit müssen zwei Arten unterschiedenen werden: Zum Einen die Vigilanz, also der Grad der Wachheit eines Menschen (und damit ein Indiz für die Gehirnaktivität), und zum Anderen die selektive Aufmerksamkeit, die bestimmten Sachverhalten mehr Zuwendung schenkt als anderen. Die selektive Aufmerksamkeit ist das Resultat einer Kapazitätenverteilung – während einer Aufgabe eine hohe Kapazität zur Verfügung gestellt wird, leidet eine andere (gleichzeitige) Aufgabe darunter. Dies lässt sich durch die Aktivierung unterschiedlicher Hirnareale erklären. Beide Arten der Aufmerksamkeit agieren allerdings unabhängig voneinander (vgl. Spitzer 2006, S. 141-144). Vereinfacht gesagt ist es also von zentraler Bedeutung, wie stark wir auf einen Lerngegenstand achten – je mehr, desto erfolgreicher der Lernvorgang. Für den Unterricht wirft das die Frage auf, wie Aufmerksamkeit erzeugt und gelenkt werden kann (vgl. Spitzer 2006, S. 155-156).

1.3.2 Emotionen
Emotionale Beteiligung optimiert den Lernvorgang. Dazu gehört zum Beispiel die „Spannung des Dabei-Seins“ (Spitzer 2006, S. 160), die das Lernen von Fakten und Daten ermöglicht, weil wir wissen, dass dieses Wissen uns später praktisch nützt und in unsere eigene Welt eingearbeitet werden kann. Prinzipiell sind es aber nicht Fakten, sondern Gefühle, Ereignisse und andere Personen, die faszinierend wirken und deshalb leichter speicherbar sind (vgl. Spitzer 2006, S. 160). Spitzer schlägt zum Beispiel vor, im Kunstunterricht zu malen, zu zeichnen, zu gestalten und auszuprobieren anstatt Kunstepochen auswendig zu lernen. Wahrnehmung und Kritikfähigkeit würden dadurch geschärft (vgl. Spitzer 2006, S. 161). Weiterhin können Emotionen den Lernprozess aber auch stören. Dazu gehören zum Beispiel Angst, die der verknüpfenden Speicherung von Inhalten und der späteren Anwendung entgegenwirkt oder chronischer Stress, der unter anderem zu anhaltender Müdigkeit führt (vgl. Spitzer 2006, S. 161, S. 170). Akuter Stress dagegen hat kurzfristig nützliche Folgen wie eine erhöhte Energiebereitstellung. Unsere Emotionen verstärken also unser Verhalten positiv oder negativ, was sich unübersehbar auf unsere Lernleistung auswirkt (vgl. Spitzer 2006, S. 171).

1.3.3 Motivation
Menschen sind von sich aus motiviert. Erkennbar ist dies vor allem bei Kindern, die bei jeder Kleinigkeit nachfragen und wissbegierig sind. Diese Motivation kann aber nicht künstlich erzeugt werden, sondern tritt automatisch unser ganzes Leben lang auf (oder nicht). Eine große Rolle spielen dabei die Belohnungen – ein Schüler, der gelobt wird, wird in Zukunft seine Leistung eher wiederholen. Für alle anderen wirkt dieses Lob aber wiederum demotivierend (vgl. Spitzer 2006, S. 192-194). Der Botenstoff Dopamin steuert unsere Motivation und damit unser Lernen. Werden wir belohnt, ist ein Ergebnis besser als erwartet oder machen wir gute Erfahrungen, ist Dopamin der „Türöffner“ zum langfristigen Lernen (vgl. Spitzer 2006, S. 180-181), da er den sogenannten „Aha-Effekt“ ermöglicht.

2. Schulalltag
2.1 Rückschlüsse aus den Ergebnissen der Hirnforschung
Stumpfsinniges Auswendiglernen sollte prinzipiell vermieden werden. Das bezieht sich zum Beispiel auf Regeln. Hier sind Beispiele die Zauberformel – nur durch anschauliche Beispiele können Regeln verständlich aufgezeigt werden, ohne sie überhaupt namentlich nennen zu müssen. Durch diese Anwendbarkeit können auch komplexe Regeln gespeichert werden (vgl. Spitzer 2006, S. 78). Damit geht auch eine Verringerung des Lerntempos einher, um Gelerntes mit Übungen und Beispielen zu vertiefen, anstatt von einem Thema in das Nächste zu huschen, ohne den wirklichen Lernerfolg zu berücksichtigen (vgl. Hepting 2008, S. 45). Ingendahl fordert gar eine Auflösung der starren Stundenordnung und Zeit für kreative-verarbeitende Übungen (vgl. Ingendahl 1997, S. 12). Ein Modell für Ganztagesschulen wäre es etwa, den Nachmittag ausschließlich für Wiederholungen und Hausaufgaben zu verwenden, anstatt den Schülern neuen Stoff zu präsentieren (vgl. Schulz, S. 2). Allgemein sollte auf eine ausgewogene Reihenfolge der Elemente „Stoffpräsentation, Pausen und Rekapitulation“ (Schulz, S. 2) geachtet werden. Die Lehrperson sollte versuchen, Fakten in Geschichten unterzubringen. Fakten allein stehen außerhalb des Gesamten, und nur im Gesamten ist ein Sachverhalt interessant und merkbar (vgl. Spitzer 2006, S. 35). Ähnlich, wie sich die Neuronen verknüpfen, sollten auch die Lerninhalte derart zusammenhängend präsentiert werden. Zusätzlich ist es enorm wichtig, dass die Inhalte mit „der individuellen Lebenserfahrung“ eines jeden Schülers verknüpfbar sind – nur dann bleibt langfristig etwas hängen (vgl. Spitzer 2006, S. 416). Wie schon erwähnt, sollte jeglicher Stoff an Vorwissen und (Vor-)Erfahrungen der Schüler gekoppelt sein, um den Zugang und das Speichern zu erleichtern. Das neue Wissen wird dabei mit dem vorhandenen Wissen abgeglichen. Gelingt dies, können mit den erhaltenen Strukturen Sachverhalte aufgeklärt und Probleme gelöst werden, die vorher als schwer empfunden wurden (vgl. Ingendahl 1997, S.2, 4). Nur wenn der Input strukturiert ist, kann auch das Lernergebnis im Gehirn strukturiert und damit erfolgreich gespeichert werden. Wichtig ist dabei schon die Gestaltung der Klassenräume, das Klassenklima, günstige Beziehungen der Schüler untereinander und zu den Lehrpersonen und dass die Kinder einen roten Faden an die Hand bekommen, der die Lerninhalte vorstrukturiert (vgl. Hepting 2008, S. 44). Denn auch unser Gehirn speichert Wissen strukturiert – als ein Netz aus Begriffen, Bildern u.ä., dass später zur leichteren Auffindung von Problemlösungen aktiviert werden kann („erzeugendens Denken“, vgl. Ingendahl 1997, S. 2). Um die Motivation der Schüler zu fördern, sollte die Lehrperson Begeisterung für das vertretene Fach ausstrahlen, um diese möglicherweise sogar auf die Lerner zu übertragen. Schüler erkennen sofort, wenn die Begeisterung eines Lehrers für sein Fach nur gespielt ist. Die Lehrperson ist das Sprachrohr des Faches. Nicht die Mediennutzung, sondern die Fähigkeit, den Stoff pointiert zu verpacken, sollte das Augenmerk eines jeden Lehrers darstellen – denn er selbst fungiert als Medium (vgl. Spitzer 2006, S. 194). Dabei sollte er auch seine eigenen Gefühle zu Thematiken äußern (Stichwort Emotionen), ohne sich jedoch angreifbar zu machen, und jederzeit Platz für Kritik und Verbesserungsvorschläge lassen (vgl. Ingendahl 1997, S. 12). Wenn das Verhältnis zwischen Lehrer und Schülern von Beginn an nicht stimmt, der Lehrer aus welchen Gründen auch immer nicht gemocht wird, werden auch die Lernergebnisse nicht überzeugen (vgl. Spitzer 2006, S. 412). Auch sollte sich die Rolle des Lehrers vom „Eintrichterer“ zu einem Lernbegleiter entwickeln, der eine günstige Umgebung für die Lerner organisiert (vgl. Ingendahl 1997, S. 12). Ein Element für den Unterricht (und auch im Alltag), welches im Bedeutungsfeld des Lernens häufig als zweitrangig angesehen wird, ist das spielerische. Zu selten kommt dieses zum Tragen und die positive Rolle von Gesellschaftsspielen durch die Verknüpfung von Spaß, sozialem Umgang und Gedächtnis wird unterschätzt (vgl. Hepting 2008, S. 44). Nützlich ist ebenso, bestimmte Lerninhalte, die möglicherweise mäßig spannend sind, anhand von „Ereignissen“ (wie sie Spitzer nennt) diese Spannung zu kreieren. Ausgegangen wird hier von Ausflügen, Museumsbesuchen oder Wanderungen im Wald, die einen Sachverhalt mit mehreren Sinnen erfahrbar und daher interessant machen. Hier wird nicht zwingend mit Fakten, sondern mit Allgemeinem gearbeitet, was eine Thematik leichter verdaulich erscheinen lässt, auch wenn der Aufwand, solche Unternehmungen zu vollführen, hoch ist (vgl. Spitzer 2006, S. 416-417). Dennoch lassen sich dadurch „ansprechende Reize“ ausbilden, die grundlegend für das Lernen sind (vgl. Ingendahl 1997, S. 1). Eine andere Art, schülerfreundlich einem Thema zu begegnen, ist, dieses zu visualisieren. Visualisiertes kann viel leichter gelernt und in Beziehung zu anderen Begriffen gesetzt werden als Abstraktes. Gerade die Möglichkeit, sich eigene, witzige Zusammenhänge zwischen Wörtern vor dem „geistigen Auge“ vorzustellen, erhöht die Gedächtnisleistung (vgl. Blakemore 2006, S. 217-218). Es sollte möglich sein, mit den Schülern handlungsorientiert an neue Themen heranzutreten: So kann sich jeder Lerner individuell-kreativ mit ihnen vertraut machen, es kann diskutiert, Teilaspekte in unterschiedlichen Schreibprozessen von verschiedenen Seiten betrachtet und mit Hilfe von Medien eigenständig erklärt und reflektiert werden. Jeder Lerner hat danach zusätzlich das Gefühl, etwas verstanden, gemacht und jemand anderem beigebracht zu haben (vgl. Ingendahl 1997, S. 13). Weiterhin sollte Wert darauf gelegt werden, nicht nur den Klassenbesten zu loben, sondern auch kleinste Teilerfolge aller Schüler zeitnah zu honorieren. Zuviel Lob darf aber auch nicht geäußert werden – das wirkt wieder kontraproduktiv (vgl. Spitzer 2006, S. 193).

2.2 Wie sieht die wirkliche Umsetzung aus?
Noch immer wird das typische Unterrichtsbild vom klassischen Frontalunterricht geprägt, bei dem die Lehrkraft die dominante Rolle einnimmt. Ohne dies zu verteufeln, werden offene und an den gewonnenen Erkenntnissen orientierte Unterrichtsformen noch zu selten umgesetzt, und wenn, dann nur von einem Bruchteil von Lehrkräften an einer Schule (vgl. Hepting 2008, S. 17). Ebenso allgegenwärtig, obwohl stetig als falsch betont, ist das stumpfe (Auswendig-)Lernen ausschließlich für Klassenarbeiten, d.h. ein Inhalt wird „gelernt“, abgeprüft und anschließend vergessen. Diese Machart, die übrigens auch an Hochschulen praktiziert wird, widerspricht dem Ziel des oben beschriebenen stetigen und dauerhaften Lernens (vgl. Spitzer 2006, S. 410). Bei diesem Auswendiglernen spielt die Bedeutung eines Inhalts meist keine Rolle – man wiederholt beispielsweise nur Wörter, bis sie hängen bleiben. Finden Schüler aber eine Bedeutung vor, können sich Sachverhalte um einiges einfacher gemerkt werden. So verhindert das Auswendiglernen eines Gedichtes möglicherweise den Zugang zu dessen Inhalt (vgl. Blakemore 2006, S. 213-215). Was die Umsetzung bzw. das Ausprobieren eines neuen Unterrichtssystems zusätzlich erschwert, ist die steigende Heterogenität innerhalb einzelner Klassen. Unterschiedliche Voraussetzungen jedes einzelnen Schülers machen den Schulalltag schwieriger, obwohl besonders in der heutigen Zeit individuelles Lernen und frühkindliches Lernen vonnöten wären (vgl. Spitzer 2006, S. 402). Man könnte dies aber auch als „Steilvorlage“ für eine neue Unterrichtskultur empfinden.

3. Fazit
Die Forderung, dass sich Lehrpersonen mit den Ergebnissen der Gehirnforschung auseinandersetzen (müssen), steht seit einiger Zeit (sogar in populärwissenschaftlichen Beiträgen) im Raum. Die Frage der effektiven, praktischen Umsetzung scheint aber noch immer unbeantwortet. Nur in wenigen Ausnahmefällen nutzen Schulen die neuen Erkenntnisse und bauen darauf ihr Unterrichtssystem auf. Gerade im gymnasialen Bereich sperrt man sich vehement gegen neue Lehr- und Lernformen. Dennoch ist in den letzten Jahren die zunehmende Bedeutung neuer Methoden und Einstellungen – basierend auf den Erkenntnissen der Hirnforschung – unverkennbar und wird sich weiter herausbilden. Den Schülern sollte es erlaubt sein, neugierig zu sein, und das Lernen sollte Spaß machen. Mit allen Sinnen ausprobieren, üben, handeln, darüber reden, anderen etwas beibringen – das sind ein paar der Schlagworte, wie der Unterricht der Zukunft aussehen sollte.

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Literatur:
- Blakemore, S.-J., Frith, U. (2006): Wie wir lernen – Was die Hirnforschung darüber weiß. München.
- Hepting, R. (2008): Zeitgemäße Methodenkompetenz im Unterricht: Eine praxisnahe Einführung in neue Formen des Lehrens und Lernens. 2. Auflage. Bad Heilbrunn.
- Spitzer, M. (2006): Lernen. Gehirnforschung und die Schule des Lebens. Heidelberg.

Internetquellen:
- Ingendahl, W. (1997): Lernen in der Hirnforschung.
Online: URL: http://www2.uni-wuppertal.de/FBA/ingendahl/Texte/pdf/LERNEN~1.pdf
- Schulze, H.: Lehren und Lernen aus Sicht der Hirnforschung.
Online: URL: http://www.holger-schulze.info/neuro_fortbildung/lehren_und_lernen_aus_sicht_der_hirnforschung.doc