Основи педагогічної ергономіки - Карапузова Н.Д. - 1.5. Нейрофізіологічні механізми навчальної діяльності

Для кваліфікованого спрямування навчальної діяльності учнів необхідно мати уявлення про нейрофізіологічні механізми цього процесу. Основою вищої нервової діяльності людини є рефлекси - реакції на дію подразників, які надходять із зовнішнього та внутрішнього середовища організму. Вони бувають безумовними та умовними.

Безумовні рефлекси є вродженими, притаманними всім особинам виду і не змінюються протягом життя. Розрізняють захисні, харчові, орієнтовно-дослідницькі та інші групи безумовних рефлексів.

Умовні рефлекси набуваються протягом життя особини шляхом індивідуального досвіду і наступними поколіннями не успадковуються. Завдяки цим рефлексам у людини формуються навички та уміння.

Інтегрована сукупність безумовних та умовних рефлексів визначає поведінку людини, її здатність корегувати свої емоції, розвивати пам'ять і здатність до навчання.

Процес навчання є ланцюгом послідовних реакцій організму у відповідь на певний порядок складних і простих подразників. Реакції виникають внаслідок взаємодії організму учня із зовнішнім середовищем, його поведінки в умовах навчального середовища, тобто функціонування вищої нервової діяльності. Педагогічна ергономіка у фізіології вищої нервової діяльності зосереджена на таких основних проблемах: упізнавання образів, навчання, управління.

Згідно з уявленнями російського фізіолога Івана Павлова (1849-1936), основою навчання є утворення умовних рефлексів.

Умовні рефлекси - тип рефлекторної активності, за якого характер реакції на подразник залежить від попереднього індивідуального досвіду.

Утворення умовного рефлексу здійснюється через формування нового тимчасового зв'язку між двома чи кількома кірковими центрами (центром, що сприймає умовне подразнення, та тим, що сприймає безумовний подразник). Рефлекси першого порядку утворюються при повторному одночасному поєднанні умовного (біологічно байдужого для організму) і безумовного (життєво важливого для організму) подразників.

Велике значення у здійсненні навчального процесу в початковій школі має формування умовного рефлексу за підкріплення лише умовним подразником, який, у свою чергу, раніше неодноразово підкріплювали і періодично продовжують підкріплювати безумовним подразником. Наприклад, слово "добре" як умовний подразник, який спочатку поєднувався з ласкою дитини, надалі слугує підкріплюючим чинником у комплексі з позитивною оцінкою правильно виконаного завдання. Такі рефлекси називають умовними рефлексами другого порядку.

Умовні рефлекси швидко утворюються на звукові подразники, повільніше - на зорові, дотикові, найпо-вільніше - на теплові. Крім того, для швидкості утворення умовного рефлексу, а отже, для процесу навчання, має значення сила умовного подразника.

Чим старша дитина, тим швидше формується умовний рефлекс, тим він інтенсивніший, але менш тривалий. Чим молодша дитина, тим повільніше виробляється умовний рефлекс, тим він слабкіший, зате триваліший. Утворення умовних рефлексів уповільнюється у процесі статевого дозрівання.

В реальних умовах навчання на організм учня одночасно діє безліч подразників, які утворюють певні комплекси умовних подразників. Що старший школяр, то більша кількість подразників належить до складу такого комплексу, на який може сформуватися умовний рефлекс. Чим старша дитина, тим швидше утворюється умовний рефлекс на комплексний умовний подразник однієї сенсорної зони (наприклад, слухової), після того як виник умовний рефлекс на комплексний подразник іншої зони (наприклад, зорової).

У нервовій системі людини відбуваються не лише процеси збудження, а й гальмування. З позицій педагогіки суттєве значення має гальмування умовних рефлексів. Розрізняють зовнішнє (безумовне) та внутрішнє (умовне) гальмування.

Зовнішнє гальмування. Воно пов'язане з дією стороннього подразника і є природженою властивістю нервової системи. Будь-який новий або несподіваний подразник може спричинити тимчасове послаблення або повне припинення умовного рефлексу. За повторної дії стороннього подразника, крім больового, гальмування умовного рефлексу проявляється менше і, нарешті, припиняється. Зовнішнє гальмування може виникнути також і за відсутності стороннього подразника внаслідок дії сильного умовного подразника. При цьому відбувається перевищення певної межі працездатності нервових клітин і в них розвивається т. зв. позамежне гальмування. Воно має захисне значення, оберігаючи клітини від руйнування й загибелі. Розвиток позамежного гальмування залежить не тільки від інтенсивності подразника, а й від функціонального стану нейронів кори. При зниженому функціональному стані нейронів (тривале нервове напруження, розумове перевантаження) позамежне гальмування може виникнути внаслідок дії порівняно слабких умовних подразників.

Внутрішнє гальмування. На відміну від зовнішнього гальмування, яке розвивається в нервових клітинах у момент дії подразника, воно виникає за певних умов у результаті тривалого тренування. Умовою для внутрішнього гальмування е припинення підкріплення, яке використовувалося при утворенні умовного рефлексу. Розрізняють чотири види внутрішнього гальмування: згашувальне, запізнювальне, диференціювальне та умовне.

Згашувальне гальмування розвивається при повторюванні умовних подразників без підкріплення. Наприклад, у собаки був вироблений умовний рефлекс слиновиділення на дзвінок. Якщо дія дзвінка буде повторюватися і не супроводжуватиметься підкріпленням їжею, слиновиділення припиниться. Зникнення умовного рефлексу при згашувальному гальмуванні настає не в результаті втоми або виникнення тимчасових нервових зв'язків, а внаслідок розвитку гальмування в нервових клітинах кори великого мозку. Про це свідчить поява загальмованого раніше умовного рефлексу при дії сильних сторонніх подразників. Таке явище називають розгальмуванням. За допомогою згашувального гальмування людина і тварини позбуваються умовних рефлексів, що втратили життєво важливе значення. Однак у людини, наприклад, добре закріплені рухові умовні рефлекси зберігаються протягом років після перерви в тренуванні.

Запізнювальне гальмування спостерігається при утворенні запізнювальних умовних рефлексів, тобто тоді, коли безумовно-рефлекторне підкріплення відбувається через значний проміжок часу після початку дії умовного подразника. Виробляється цей тип гальмування за поступового збільшення проміжку часу між дією умовного подразника та підкріпленням і за невеликої сили умовного подразника. Значення цього типу гальмування полягає в тому, що умовно-рефлекторна реакція проявляється в потрібний момент.

Диференціювальне гальмування дає змогу чітко розрізняти (диференціювати) відмінності між подразниками і у такий спосіб реагувати тільки на необхідний подразник, що має пристосувальне значення. Розвивається цей тип гальмування в клітинах кори, коли один умовний подразник підкріплюється, а подібні до нього умовні подразники ні. Наприклад, у собаки сформували умовний рефлекс слиновиділення на звучання ноти "до" першої октави. Спочатку рефлекс проявлятиметься і на звуки інших частот, наприклад "мі", "соль", хоч це не супроводжувалося підкріпленням. Через кілька повторень умовно-рефлекторне слиновиділення відбуватиметься лише при звучанні ноти "до" першої октави. У людини чітке диференціювання утворюється на мовні подразники. Людина неоднаково реагує не тільки на різні слова, а й на інтонацію, місце слова в реченні, його смисловий відтінок тощо.

Умовне гальмування подібне до диференціювального. Воно розвивається тоді, коли дія умовного подразника підкріплюється, а в поєднанні його з іншими додатковими подразниками - ні. Поступово вплив умовного подразника у поєднанні з додатковим припиняється. Прикладом умовного гальмування є навчання правил у спортивній діяльності, наприклад забороні деяких дій у спортивній грі у певних зонах майданчика, і правил поведінки людини в суспільстві загалом.

Інтенсифікація навчально-виховного процесу в школі вимагає активізації діяльності головного мозку дитини. Необхідний прискорений розвиток процесів внутрішнього гальмування у школярів, що є фізіологічною основою цілеспрямованого мислення, пригнічення сторонніх впливів, що заважають концентрації уваги та розумовій діяльності. Однак надмірне гальмування у молодших школярів може викликати апатію, сонливість, а іноді рухове збудження. З віком сила збудження і гальмування у школярів збільшується. Рухливість нервових процесів особливо інтенсивно зростає з 5 до 10 років, протягом 12-15 років (статеве дозрівання) уповільнюється, а з 15 до 18 років знову прискорюється.

Впливи подразників зумовлюють утворення в головному мозку складних тимчасових функціональних зв'язків. Якщо ці впливи повторюються багаторазово в однаковій послідовності, то виникає відповідна їм система умовних рефлексів - стереотипна форма діяльності (ходьба, гра на музичному інструменті, режим дня тощо), або динамічний стереотип. Він автоматизує, полегшує, оптимізує виконання розумової та фізичної діяльності. Утворення нових і відновлення колишніх стереотипів у дітей відбувається швидше, ніж у дорослих.

Переформування стереотипів потребує значних зусиль та часу. Легше, ніж у старшокласників чи дорослих, воно відбувається у молодшому шкільному віці. З огляду на це бажано з самого початку формувати у дитини динамічний стереотип правильно.

Кваліфікований педагог у своїй діяльності використовує не лише механізми формування умовних рефлексів, а й зважає на процеси їх гальмування, особливо згашувального, що є причиною забування навчальної інформації, втрати умінь та навичок.

Основні типи вищої нервової діяльності дітей. Після вивчення індивідуальних особливостей функціонування головного мозку та формування умовних рефлексів у людей та вищих тварин І. Павлов сформулював учення про типи вищої нервової діяльності.

Він виокремив три сильних і один слабкий тип нервової системи. Тип вищої нервової діяльності є фізіологічним підґрунтям основного показника поведінки людини - темпераменту.

1. Сильний, зрівноважений, оптимально збудливий, швидкий тип. Він характеризується швидким утворенням міцних умовних рефлексів. Діти здатні до точного диференціювання предметів і явищ. Безумовно-рефлекторна діяльність у них регулюється функціонально більш сильною корою. Мова дітей розвинена, з багатим словниковим запасом.

2. Сильний, зрівноважений, повільний тип. Він відзначається повільнішим утворенням умовних рефлексів. У дітей цього типу кора виражено контролює безумовні рефлекси та емоції. Вони швидко навчаються говорити, але їх мова трохи уповільнена. Активні та стійкі при виконанні складних завдань.

3. Сильний, незрівноважений, підвищено збудливий, нестримний тип. Він відзначається недостатністю гальмівних процесів та швидким згасанням умовних рефлексів. Діти вирізняються високою емоційною збудливістю, запальністю. Мова швидка, вони схильні до викриків.

4. Слабкий тип зі зниженою збудливістю. Його характеризує повільне утворення нестійких умовних рефлексів. Мова дітей уповільнена. Вони важко звикають до нових умов навчання, оскільки внутрішнє гальмування у них слабке, а зовнішнє - сильне. Ці діти не витримують сильних і тривалих подразнень, легко стомлюються.

У чистому вигляді ці чотири типи виявляються зрідка. Частіше трапляється поєднання ознак різних типів у різноманітних пропорціях.

Важливою особливістю типів вищої нервової діяльності людини є пластичність, що дає змогу корегувати прояв певних типологічних ознак шляхом тренування. Подальші дослідження, проведені фізіологами різних країн, довели, що структура основних властивостей нервової системи значно складніша. Також було встановлено, що кожна складова темпераменту залежить від кількох властивостей нервової системи, а кожна така властивість є у всіх типах темпераменту.

Тип темпераменту - відносно стійке утворення і мало змінюється під впливом середовища і виховання. Він не визначає інших властивостей особистості (характер, здібності), але впливає на їх динамічні прояви. На його основі формується індивідуальний стиль діяльності людини - сукупність її варіантів, прийнятніших для людини певного темпераменту.