«Нейрообразование — не панацея, ждать чего-то сверхъестественного здесь не нужно»

Никита Отставнов

Аспирант НИУ ВШЭ по когнитивным наукам, научный сотрудник лаборатории анализа показателей здоровья населения и цифровизации здравоохранения МФТИ. Входит в оргкомитет междисциплинарного семинара «Нейронауки об образовании».

В конце 2022 года инфраструктурный центр Национальной технологической инициативы «Нейронет» опубликовал аналитический отчёт о рынке нейрообразования в России и за рубежом. Вот какое определение нейрообразованию там дано:

О том, что же это за направление, насколько оно научно обоснованное и нет ли в нём просто «хайпа», мы поговорили с Никитой Отставновым.

Из этого интервью вы узнаете:

• что конкретно можно отнести к нейрообразованию;
• пример подхода к обучению по всем «канонам» нейрообразования;
• как нейрообразовательные исследования изменили практику обучения чтению;
• почему к стимуляции мозга электричеством и онлайн-тренажёрам когнитивных способностей пока нет полного доверия;
• в чём образование взрослых противоречит тому, что теперь известно о работе мозга во время обучения;
• стоит ли вообще искать ответы на проблемы обучения в науке о мозге;
• чего образованию ждать от когнитивной науки.

Что такое нейрообразование

— Как вы считаете, можно ли уже в современной образовательной практике выделить нейрообразование как отдельное направление?

— Нет, такого направления мы не найдём ни в школе, ни в вузе, ни на рынке коммерческих программ. В отдельных педагогических вузах есть курсы по нейродидактике или по нейронаукам в образовании. Например, у нас в ВШЭ на программе «Педагогическое образование» такой курс появится в следующем году. Но это отдельные элементы, в нашем случае — лишь несколько процентов от всей программы.

То есть если ставить вопрос так — есть ли в образовательной практике отдельное направление «нейрообразование», — получается, что эта область пока в зачаточном состоянии. Тем не менее интересно посмотреть на отчёт Национальной технической инициативы — у них более широкое определение, и сам отчёт любопытный.

— Вы согласны с тем определением нейрообразования, которое дано в этом отчёте?

— Согласен отчасти. Подходы с опорой на закономерности работы мозга существуют довольно давно и развиваются. Можно вспомнить знаменитую советскую систему развивающего обучения Эльконина — Давыдова.

Но проблема в том, что в самом отчёте заданная в определении высокая планка не была выдержана. В определении ничего не говорится о технологиях, но подчёркивается, что подходы нейрообразования должны базироваться на доказательной педагогике и экспериментальной психологии. В отчёте же к нейрообразованию отнесли все новые технологии образования — от онлайн-курсов до VR-классов.

Использование цифровых технологий само по себе не означает, что в образовательном продукте учтены современные представления о работе мозга. Возможно, в них куда более важна коммерческая составляющая. С моей точки зрения, это просто форматы или даже формы обучения, и они могут быть никак не связаны с нейрокогнитивными механизмами.

Читайте также:

Как в школах и вузах учат с помощью виртуальной и дополненной реальности

— А как, на ваш взгляд, следует определять, что конкретно тогда можно отнести к нейрообразованию?

— Я считаю, что за любой нейрообразовательной программой должны стоять исследования. Не один эксперимент, а столько, чтобы доказать и валидировать результаты.

Какие это исследования? Те, в которых мы смотрим, что происходит в мозге. Например, исследуем, чем отличаются по воздействию на мозг разные способы обучения ребёнка чтению. И, кстати, если следовать этой логике, то к нейрообразованию можно отнести и методы восстановительного обучения, например, после инсультов и травм головы. Ведь это не только реабилитация, но и повторное обучение, буквально нейропереобразование.

— У вас нет ощущения, что сейчас просто мода на любые решения для саморазвития и образования с приставкой «нейро-»?

— Да, безусловно, она есть и будет только расти. За это можно, кстати, «поблагодарить» искусственный интеллект. Недавно каждый второй стал писать про ChatGPT, зачастую путая два понятия «нейросеть» — из нейронауки и из программирования. Чат-бот ChatGPT никак не связан с нейросетями человеческого мозга, тем не менее благодаря новостям о нём слова с приставкой «нейро-» становятся ещё популярнее.

Читайте также:

«Мозг работает только на 10%» и ещё семь антинаучных нейромифов

О доказательном и сомнительном нейрообразовании

— Как в современных практических образовательных проектах учитывают научные открытия и теории о работе мозга?

— Расскажу о программе «Калькулярис» для детей с дискалькулией, то есть неспособностью к счёту. Подчеркну, что это лишь пример, эффективность этой программы ещё должна проверяться дополнительными исследованиями. Но то, как она построена, отлично соответствует понятию «нейроообразование».

В нейронауках есть трёхкомпонентная теория числа. Согласно ей, понимание числа складывается из трёх основных элементов:

• Первый — само количество, например, пять точек. Ребёнок может отличить их от трёх точек, хотя ещё не знает никаких числовых обозначений.
• Второй элемент — символ, цифра 5.
• Третий — само название числа, то, как оно звучит.

Считается, что у детей с дискалькулией возникают проблемы с этими связями. И программа «Калькулярис» основана на том, чтобы методично, шаг за шагом их выстраивать: сперва обучать количеству, потом на это накладывать символ, потом произношение. И в результате, как предполагают создатели этой программы, постепенно сформируется чувство числа, что позволит оперировать числами уже в счётных операциях. В целом это один из примеров, когда образовательная программа появилась на основе исследований.

— Есть ли примеры проектов с более продолжительной историей, где уже известны результаты их реализации?

— Самый знаменитый пример из мира нейрообразования — исследования процессов чтения, которыми занимался французский учёный Станислас Деан. Он доказал, что принятый во Франции подход к обучению чтению не соответствовал архитектуре мозга.

Детей учили сразу смотреть на форму целого слова, даже были задания, в которых требовалось по силуэту угадать, какому из предложенных слов он соответствует. Как показал Деан, даже взрослый человек не воспринимает слово как целое — мы по‑прежнему читаем буквы по отдельности, просто очень быстро, и уже не замечаем усилий. А для детей это очень сложно, и форма целого слова им никак не помогает — целесообразнее обращать внимание на то, из чего слово состоит. То есть на ранних этапах нужно больше времени уделять мелким элементам, буквам и фонемам.

Его выводы примерно в течение десяти лет внедрялись в систему образования Франции. Насколько я помню, всё завершилось успешно.

Читайте также:

Книжная полка: «Как мы учимся», Станислас Деан

— А к каким проектам и технологиям в нейрообразовании больше всего вопросов с точки зрения доказанности их эффективности?

— Например, к онлайн-тренажёрам для мозга. У компаний, которые ими занимаются, есть исследования на тему эффективности таких тренировок. Но они больше похожи на коммерческие публикации, которые делаются заинтересованными людьми. Цель таких исследований — показать положительный результат, работу продукта. А для качественной оценки необходима независимая внешняя экспертиза.

Ещё одно направление, которое в образовании пока остаётся на уровне научных экспериментов, — транскраниальная электрическая стимуляция мозга с целью улучшить память и когнитивные способности.

— Кажется, таких исследований сейчас много, да?

— Да, таких исследований много, например, моя магистерская работа была посвящена этому. Особенность этих экспериментов в том, что при всей их популярности нет единства результатов. Почему — большой вопрос, слишком много параметров. Может быть, отличаются протоколы стимуляции: где-то подают более сильный, а где-то более слабый электрический ток, в разных экспериментах стимулируют разные зоны мозга и в течение разного времени, может отличаться плотность тока, электроды, время проведения экспериментов и так далее.

Словом, однозначного вывода, что стимуляция всегда улучшает память и способности, нет.

— А есть примеры практик, которые уже регулярно применяются в образовании, но не имеют нейронаучной базы?

— Да, например, мнемотехника. Когда я её преподавал, то был свято уверен, что лучше ничего не придумали. Но по результатам я видел, что с кем-то это работает, а с кем‑то нет. Кто-то из учеников применяет мнемотехники и получает результат, а кто-то очень быстро забывает все методики.

Оказалось, что по мнемотехнике очень мало исследований в хороших журналах, а у тех, что есть, результаты противоречивые. Сильно на моё мнение повлияла идея из монографии Алексея Леонтьева о развитии памяти. По мере взросления, во многом благодаря школе, ребёнок переходит от наглядно-образной памяти к логической. И Леонтьев писал, что мнемотехника, по сути, — переход на уровень назад, возвращение к запоминанию наглядных образов. И, наверное, это не всегда хорошо. Но, например, эти практики бывают полезны для поддержания когнитивных способностей в пожилом возрасте или для реабилитации после инсультов.

Читайте также:

Необычная практика: как используют рисование во время нехудожественных занятий

Где в образовании не хватает нейронаучных подходов

— Есть ли какие-то практические подходы к обучению в школах, вузах, на различных курсах, которые, на ваш взгляд, противоречат тому, что известно о работе человеческого мозга и о процессах познания?

— В обучении взрослых, например, часто возникает одно противоречие. Все мы сталкивались с ментальной усталостью.

А теперь давайте вспомним, когда обычно учатся взрослые люди.

— Вечером после работы, когда появляется время.

— Да, и курсы для них обычно организуют по привычке в вечернее время. Из-за ментальной усталости это может быть не очень эффективно.

Приведу личный пример из магистратуры. Один из курсов по обработке данных, получаемых с разных девайсов нейровизуализации, было очень трудно воспринимать. Курс подразумевал, что мы научимся обрабатывать данные нейровизуализации поэтапно. Сперва будем их очищать от ненужного, потом преобразовывать в необходимую форму, затем анализировать и потом из этих данных получать ответ на экспериментальный вопрос. Но на тот момент у меня не было никакого практического опыта работы с этими данными. Поэтому курс ничего мне не дал.

И это частая история: чтобы тот или иной курс уместился в программе, его сокращают до лекций и базовых задач на отработку навыков. Но на многие дисциплины бесполезно смотреть со стороны. Они неэффективны, если нет привязки к практике, нет задачи использовать полученные знания прямо сейчас.

Читайте также:

Что такое problem-based learning, или проблемно-ориентированное обучение

— Вы можете вспомнить такие результаты исследований в нейронауках, которые, на ваш взгляд, уже вполне можно было бы с пользой применить в практике, но на них не обращают должного внимания?

— Думаю, прежде чем изучать результаты нейронаучных исследований, стоит вспомнить об уже сделанных открытиях психологов. Например, те же исследования Леонтьева и Выготского, где была показана эволюция памяти. Если следовать этой идее, то на разных этапах обучения мы должны по-разному преподносить материал — в младшем возрасте ученики будут запоминать его через наглядные образы, позже — строго логически.

Из других забытых в образовательной практике теорий можно назвать идею уровневой обработки (это теория Фергюса Крейка и Роберта Локхарта). Суть в том, что чем глубже знания проработаны, тем лучше вы их запомните. То есть если за короткий промежуток времени пытаться обучиться чему-то, то результат будет не лучший. Эта идея основана на написанных ещё в конце XIX века работах Германа Эббингауза, который подчеркнул, что из нашей памяти выпадает большая часть информации, запоминается совсем немного. Но применяется ли она в образовании? Боюсь, что лишь некоторыми преподавателями.

Читайте также:

«Каждый преподаватель должен понимать, что и на каком этапе развития происходит в мозге»

Чего ждать от нейрообразования в будущем

— А как быть с более современными исследованиями? Стоит ли преподавателям-практикам к ним обращаться?

— Сперва скажу, что нужные исследования может быть непросто найти. Статей выходит много, и даже учёным невозможно уследить за всеми сразу. Многого мы можем пока просто не замечать. Потому нам нужны такие проекты, как портал «Нейроновости», семинар «Нейронауки в образовании», YouTube-канал, который я веду.

Решения, которые мы ищем в нейронауках, скорее находятся посередине, в когнитивной науке. Эту идею разделяют, кстати, крупные исследователи образования. Когнитивная психология изучает не то, как отдельная клетка связывается с другой, а то, как элементарные процессы познания — память, внимание, восприятие — устроены на уровне мозга.

Читайте также:

30 правил психологии обучения, которые хорошо бы знать учителю

— Но могут ли нейронаука и когнитивная наука в принципе предложить образованию что-то абсолютно новое? Или всё, что сейчас изучают с помощью сложнейшей аппаратуры, психологи, да и опытные педагоги знали и наблюдали давно?

— Да, может показаться, что сейчас мы возвращаемся к старым открытиям. Но во многом они уточняются. Например, Эббингауз открыл кривую забывания в простом поведенческом эксперименте — запоминал бессмысленные слова и потом пытался их воспроизвести. Притом эксперимент он проводил сам на себе, выборки не было.

Но что происходит в мозге при забывании и повторении? Это уже другой уровень, и ответить на этот вопрос можно только с каким-то аппаратом нейровизуализации. А потом появляется следующий уровень — чего мы не учли. Что, если это будут слова со смыслом? Или целые предложения? А как эффект будет варьироваться в зависимости от пола или возраста? И так можно дойти до ответов на самые узкие вопросы.

Нельзя ждать, условно, что завтра преподавателям информатики предложат какую-то программу, которая с точки зрения мозга позволяет обучать детей программированию на Python со стопроцентной эффективностью.

— А какие результаты образовательная система в целом и учащиеся на разных уровнях образования могли бы получить от когнитивной науки в перспективе нескольких лет?

— Думаю, определённые результаты принесут попытки преодолеть образовательные расстройства — дислексию, дискалькулию, дисграфию. Все они достаточно многогранны, и одного ответа для всех проблем не найти. Например, известно, что определённые дисфункции рабочей памяти есть в каждом из этих расстройств. Но в них разные компоненты рабочей памяти не работают в разной степени. И нужно множество очень узких исследований, чтобы понять, что и где нарушено, как активировать проблемные компоненты и помочь ребёнку ещё до школы — чтобы в первом классе он был уже готов осваивать все сложные навыки.

— Есть ли примеры практико-ориентированных исследований для школы или вуза?

— Могу привести в пример проект, который начали мы в «Вышке» полтора года назад — когнитивное исследование образовательных форматов. Суть в следующем. Как правило, учитель преподаёт целому классу детей сразу, используя одни и те же педагогические практики. Например, формат диктантов или заполнения пропусков в тексте. Но дети перед ним разные, и то, что на развитие мозга одного будет влиять оптимально, другому будет мешать.

Как избежать таких ситуаций? Мы планируем исследовать, как каждый из популярных школьных форматов влияет на когнитивные способности детей. Например, представим себе, что учитель в течение восьми занятий использует только формат лекций (частая история, правда?). Мы замерим у ребят рабочую память в начале и в конце, посмотрим, есть ли разница. Если разница будет, то следующий этап — посмотреть, что изменилось в мозге.

— Как планируется применить результаты?

— Наша основная цель — обоснованное формирование индивидуальных траекторий образования, чтобы на основе того, какие когнитивные способности имеются у ребёнка на входе, строить оптимальную траекторию для его развития. Можно будет, например, формировать классы по предпочтительным форматам обучения.

Сейчас мы собрали более ста форматов и ищем партнёрскую школу, чтобы расспросить учителей, что из списка они применяют, и исследовать конкретно эти практики. Если вдруг кто-то знает школу, открытую к таким исследованиям, напишите мне. Наша команда будет очень рада!