В заключение следует подчеркнуть, что в сознании представлены только конечные результаты процессов обработки информации, которые мы осознаем в виде последовательных картин, эпизодов. Операции, лежащие в основе создания самих эпизодов, в
322
сознании и интроспекции не представлены. Их можно вычленить с помощью только специальных экспериментальных процедур. Но чтобы понять сознание, нужно знать его механизмы, т.е. элементарные операции, которые лежат в основе формирования субъективного образа и сами реализуются на уровне подсознания. Чтобы понять, что такое сознание, нужно выйти за его пределы. Прогресс в этом отношении достигается с помощью таких неинвазив-ных методов, как электроэнцефалография, магнитоэнцефалогра-фия, измерение локального мозгового кровотока, позитронно-эмиссионная и магнитно-резонансная томография. В комбинации с записью одиночных нейронов эти методы открывают новые перспективы в изучении сознания.
Часть III
НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИКЛАДНОЙ ПСИХОФИЗИОЛОГИИ
Глава 11 ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
Проблема оптимизации обучения — центральная для педагогики. Многочисленные школы и концепции обучения отражают непрерывный поиск и усилия, предпринимаемые педагогами и психологами в этом направлении. Однако существует чисто психофизиологический аспект решения данной проблемы. В настоящее время управление процессом обучения осуществляется главным образом с учетом результатов успеваемости, на основе тестирования успешности обучения. При этом вне поля внимания остается вопрос о том, является ли выбранный педагогом режим обучения оптимальным с точки зрения биологических критериев. Другими словами, учитывается ли «биологическая цена», которую ученик платит за усвоение, приобретение знаний, т.е. те энергетические затраты, которые сопровождают процесс обучения и которые могут быть оценены через изменения функционального состояния учащегося.
Большинство людей достаточно осведомлены о влиянии стресса и его отрицательных последствиях. Мы хорошо знаем, что острый и хронический стресс любой этиологии не только снижает результаты производственной и учебной деятельности, но и влияет на развитие и протекание когнитивных процессов, вызывает задержку в развитии ребенка, влияет на становление его как личности, на формирование его индивидуального стиля деятельности.
Компьютеризация школ создает наиболее благоприятные условия для контроля обучения по физиологическим параметрам. Эта задача может быть решена с помощью мониторинга функциональ-324
ного состояния учащегося, а также через компьютеризованную оценку его индивидуальных психофизиологических характеристик. Особое внимание должны привлекать те индивидуальные особенности, которые наиболее тесно связаны с механизмами регуляции состояний и, в частности, влияют на развитие неоптимальных состояний и стресса.
Сильное отрицательное влияние на обучение оказывают высокая индивидуальная тревожность, повышенная реактивность симпатической системы. Учащиеся с этими свойствами чаще других испытывают стресс и связанное с ним нарушение когнитивной деятельности. Особенно очевидным это становится во время экзаменов. В целом ситуация экзамена для большинства студентов является стрессогенной, однако многие из них способны преодолевать этот стресс.
Исследование психофизиологических характеристик, которые могли бы предсказывать развитие экзаменационного стресса, было проведено Дж. Спинксом (J. Spinks) на студентах психологического факультета в Гонконге. Исследователи установили, что у лиц с более высокой симпатической активацией, которую измеряли по скорости привыкания электродермальной реакции к повторяющемуся звуковому тону, а также по уровню потоотделения на ладони, в период экзаменационной сессии отмечалось подавление функций иммунной системы.
У студентов, у которых привыкание электродермальной реакции на звук, тестируемое во время летних каникул, происходило медленно (это указывало на сильную активацию симпатической системы), в течение учебного года и во время экзаменационной сессии в слюне снижалось содержание иммуноглобулина, что говорило о наличии стресса. Была получена значимая положительная корреляция между скоростью угасания электродермальной реакции и содержанием иммуноглобулина. Это позволило по психофизиологической реакции — скорости привыкания реакции в виде изменения кожной проводимости — предсказывать появление экзаменационного стресса у студента. Индекс потоотделения менее коррелировал с состоянием иммунной системы. Однако при разделении группы, состоящей из 250 студентов, на две (по медиане) между ними были выявлены значительные различия. У лиц с высокими значениями потоотделения (индекс симпатической активности) содержание иммуноглобулина было снижено. Связь между вегетативной (симпатической) и иммунной системами, которая осуществляется, по-видимому, через эндокринную систему, объясняет, почему стресс и неоптимальные функциональные состояния приводят к нарушениям иммунной системы и как след-
325
20 мкВ
1с Т
Рис. 62. Подавляющий эффект шумового дистрактора на волну ожидания (справа). Вверху — у здорового субъекта, внизу — у пациента с депрессией. Стрелками показано время предъявления стимулов. Первый стимул в каждой паре — щелчок (предупреждающий стимул), второй — императивный (вспышки света, которые отключаются при реакции на него (нажим на кнопку). Видно полное устранение волны ожидания в условиях отвлечения внимания у пациента (по С. McCallum, 1967).
ствие — к онкологическим заболеваниям, иммунодефициту, инфекционным болезням и др.
С увеличением личностной тревожности произвольное внимание ухудшается. Его можно тестировать на ЭЭГ по волне ожидания или условному негативному отклонению (УНО). В ситуации, когда за предупреждающим стимулом через несколько секунд следует императивный, при появлении которого следует нажимать на кнопку, перед императивным стимулом возникает медленное нарастание негативного потенциала (УНО). Его величина с привлечением внимания к стимулу и мотивированностью субъекта растет. Отвлекающие стимулы — дистракторы — уменьшают ее. На амплитуду УНО сильно влияют и некоторые другие качества субъекта: она меньше у нестабильных интровертов по сравнению со стабильными экстравертами (Werre P.E., 1985). На рис. 62 показано влияние тревожности на амплитуду УНО. Видно, что под влиянием отвлекающего шума у здорового человека амплитуда потенциала ожидания уменьшается незначительно, тогда как у пациента с невротической тревожностью она полностью уничтожается шумовым дистрактором. Подавление, отсутствие УНО на ожидаемый стимул коррелирует с неспособностью таких пациентов контролировать свое внимание.
Важность мониторинга функционального состояния учащихся для оптимизации обучения вытекает из роли и места мозговых механизмов, регулирующих состояния, в психической деятельности. 326
Обычно под функциональным состоянием понимают тот уровень активации мозговых структур, на котором и протекает конкретная психическая деятельность человека, в том числе и обучение (Данилова Н.Н., 1992).
Отношения между уровнем активации мозга и эффективностью выполнения различных действий, операций, навыков, так же как и результатов обучения, неоднократно исследовались как в опытах с человеком, так и в экспериментах на животных. Зависимость эффективности деятельности от уровня активации описывается куполообразной кривой, показывающей, что наиболее высокие результаты достигаются не при самой высокой активации нервной системы, а при более низкой, получившей название оптимального функционального состояния. Оно наиболее адекватно отвечает тем требованиям, которые предъявляет содержание решаемой задачи к энергетическому обеспечению мозговых структур. Сдвиг ФС в сторону от оптимального независимо от его направленности сопровождается снижением результативности как психических, так и физических действий.
Диапазон изменений состояний бодрствующего человека чрезвычайно широк. Его границы представлены состоянием дремоты, сопровождающейся потерей интереса и внимания, с одной стороны, и чрезмерным возбуждением и напряженностью, которые обычно наблюдаются в состоянии стресса, — с другой. Самые низкие результаты деятельности человека — наибольшее число ошибок, снижение скорости реагирования, большое количество брака в работе — обычно связаны с этими крайними состояниями бодрствования.
ФС зависит от многих факторов: от содержания решаемой задачи, степени ее трудности, а также заинтересованности человека в ее успешном решении, от силы и характера получаемого подкрепления в виде награды или наказания и индивидуальных особенностей субъекта. Сила или слабость нервных процессов, индивидуальная устойчивость к стрессу или тревожность, нейротизм, интроверсия или экстраверсия являются факторами, которые вносят свой вклад в уровень функционального состояния.
Оптимальное функциональное состояние меняется со сложностью задачи и уровнем мотивации. Это положение получило подтверждение в исследованиях Роберта Йеркса и Джона Додсона сначала в опытах на мышах и шимпанзе. У животных они вырабатывали дифференцировку на различение темного входа в лабиринт от светлого. Правильный выбор входа в лабиринт позволял мыши добраться до гнезда, где ее ожидало положительное подкрепление — мышь противоположного пола. В случае ошибок
327
IS
о
•§
о, 3 в га
§1
VD Я
о 5
250--200-.
ISO--100--
50--
0 100 200 300 400 500 Сила электроудара
Рис. 63. Влияние трудности задачи и силы наказания на результаты обучения у мышей по материалам исследований Йеркса и Додсона. 1 — трудные, 2 — средние, 3 — легкие задачи по выработке дифференцировок (различение темного и светлого). Сила электроудара дана в условных единицах.
применялось наказание — удар током через проволочный пол. Сила наказания варьировала. В разных сериях вырабатывались диффе-ренцировки различной степени сложности. На рис. 63 схематично представлены результаты таких исследований. Видно, что скорость обучения, измеряемая как обратная величина числу проб, необходимых для выработки устойчивого навыка, зависит не только от сложности задачи, но и от силы наказания (током). Слабый ток является оптимальным наказанием для выработки трудной диф-ференцировки. При формировании легкой дифференцировки оптимальный уровень наказания выше. Сегодня эта закономерность известна как закон Йеркса — Додсона. Позже подтверждение этому закону было получено и в исследованиях на людях (призывниках на военную службу).
Положение о значимости ФС для процесса обучения в условиях школы впервые было проверено в 1988-1989 гг. канадским психофизиологом из Монреаля К. Мангиной (С. Mangina), предпринявшим попытку оптимизировать обучение за счет ведения его в коридоре оптимального состояния. Он доказал, что, управляя ФС учащегося, можно существенно повысить эффективность обучения даже у детей с задержкой развития.
К. Мангина разработал методику (тест Мангины), позволявшую развивать у ребенка специфические аналитические способности, что поднимало успеваемость по математике и чтению. Методика включала проведение 60 тренировочных серий, во время которых ребенок учился различать простые фигуры на фоне более 328
сложных, ориентируясь на их различные признаки — величину, размер, направление, пространственную ориентацию.
Во время выполнения заданий билатерально (с пальцев правой и левой рук ученика) регистрировали кожную проводимость по постоянному току (метод Фере), которая является одним из показателей активации организма. Предварительно у успевающих учеников были измерены пределы колебаний кожной проводимости во время занятий в классе. Им оказался коридор колебаний кожной проводимости от 6,5 до 8,5 микросименсов (единиц проводимости), который и был принят за коридор оптимального функционального состояния.
По результатам исследований, выполненных в лаборатории К. Мангины более чем на 2000 детей и подростков, активация у неуспевающих детей, как правило, выходила за пределы установленного коридора оптимального функционального состояния успевающих учеников или была неустойчивой. Если же во время выполнения теста Мангины ФС отстающего ученика удерживали в пределах коридора оптимальной активации, контролируя его по реакциям обеих рук, это способствовало более быстрому формированию специфических навыков у детей с задержкой развития. В итоге это приводило к лучшему усвоению ими школьной программы, повышению успеваемости, что подтвердилось и более высокими оценками.
Чтобы удержать уровень активации ребенка в рамках заданного коридора, экспериментатор прибегал к различного рода воздействиям, возбуждающим или успокаивающим ребенка. Для этого им использовались подача звуковых тонов на правое или левое ухо в зависимости от асимметрии показателей кожной проводимости; вспышки света; инструкции — встать, сесть, подпрыгнуть или сфокусировать внимание на частоте своего дыхания.
Встает вопрос: насколько необходима неспецифическая активация, создаваемая модулирующей системой, для нормальной психической деятельности и поведения? Исследования показывают, что любые нарушения в модулирующей системе ведут к дезорганизации поведения, как врожденного, так и приобретенного за время жизни. У крыс с разрушениями модулирующей системы (восходящих дофаминергических путей)', создающими дефицит дофамина, полностью нарушаются все виды поведения. Они перестают пить, есть. Однако болевое раздражение у таких животных
1 По дофампнергическим путям информация передается с помощью дофамина (ДА) — одного из медиаторов. От ДА зависит актуализация моторных программ врожденного поведения и приобретенных навыков.
329
может восстановить пищевое, половое и материнское поведение. Кроме того, такая крыса может плавать только в холодной воде, а в теплой воде она тонет, не делая никаких попыток к спасению.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59