ประสาทวิทยาการศึกษา
ประสาทวิทยาการศึกษา (หรือประสาทวิทยาการศึกษา [ 1 ]ซึ่งเป็นส่วนประกอบของจิตใจ สมอง และการศึกษา)เป็นสาขาที่มีการถกเถียงกัน[ 2 ]ซึ่งรวบรวมนักวิจัยในสาขาประสาทวิทยาการรู้คิด ประสาท วิทยาการรู้คิดเชิงพัฒนาการจิตวิทยาการ ศึกษา เทคโนโลยีการศึกษาทฤษฎีการศึกษาและสาขาวิชาอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้อง เพื่อสำรวจปฏิสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการทางชีววิทยาและการศึกษา[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] นักวิจัยในสาขานี้อาจเชื่อมโยงผลการค้นพบพื้นฐานในประสาท วิทยาการรู้คิดกับเทคโนโลยีการศึกษาเพื่อช่วยในการนำหลักสูตร ไปใช้ใน การศึกษาคณิตศาสตร์และการศึกษาการอ่าน
นักวิจัยใน สาขาประสาทวิทยาการศึกษาศึกษา กลไก ทางประสาทของการอ่าน [ 5 ]การรับรู้เชิงตัวเลข[ 7 ]ความสนใจและปัญหาที่เกี่ยวข้อง รวมถึงภาวะดิสเล็กเซีย [ 8 ] [ 9 ]ภาวะดิสแคลคูเลีย[ 10 ] และADHDที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา
จุดมุ่งหมายของประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาคือการสร้าง งานวิจัย พื้นฐานและงานวิจัยประยุกต์ที่จะให้คำอธิบายแบบสหวิทยาการใหม่เกี่ยวกับการเรียนรู้และการสอนซึ่งสามารถให้ข้อมูลแก่การศึกษาได้[ 11 ]เป้าหมายหลักของประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาคือการเชื่อมช่องว่างระหว่างสองสาขาผ่านการสนทนาโดยตรงระหว่างนักวิจัยและนักการศึกษา โดยหลีกเลี่ยง "คนกลางของอุตสาหกรรมการเรียนรู้ที่อิงกับสมอง" คนกลางเหล่านี้มีผลประโยชน์ทางการค้าในการขาย "ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท" และวิธีการแก้ไขที่กล่าวอ้าง[ 5 ]
ประวัติศาสตร์ยุคแรกของสาขานี้
นักวิชาการ เช่น เฮอร์เบิร์ต วอลเบิร์ก และ เจนีวา แฮร์เทล ได้ติดตามจุดเริ่มต้นของประสาทวิทยาการศึกษาไปถึงยุคระหว่างปี 1800 ถึง 1850 เมื่อการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับอวัยวะรับสัมผัสเริ่มมีความก้าวหน้า[ 12 ]ในช่วงเวลานี้ คำกล่าวของ กาเลนที่ว่าจิตใจตั้งอยู่ในสมองได้รับการยอมรับ การศึกษาปฏิกิริยาตอบสนองในช่วงเวลานี้ได้ก่อให้เกิดการถกเถียงเกี่ยวกับสภาวะรู้ตัวและไม่รู้ตัวการวัดเวลาทางจิตที่ศึกษาความเร็วในการประมวลผลหรือเวลาตอบสนองของสมองก็เริ่มต้นขึ้นในช่วงเวลานี้เช่นกัน และถูกนำมาใช้เพื่ออนุมานคำถามเกี่ยวกับการเรียงลำดับเวลาของการทำงานทางจิต ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 การพัฒนาทั้งหมดเหล่านี้ถูกจัดประเภทเป็น "จิตวิทยาใหม่" [ 12 ]
ก้าวสำคัญในช่วงแรกของการพัฒนาประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาคือการเปิดสอนวิชาจิตวิทยาการศึกษาในปี 1839 ที่มหาวิทยาลัยเนบราสกา [ 12 ] [ 13 ] ในปี 1886 มีการเปิดสอนหลักสูตรที่คล้ายกันที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวยอร์กที่โอสวีโกแผนกโรงเรียนฝึกหัด ครู ของมหาวิทยาลัยไอโอวาและแผนกการศึกษาศาสตร์ของมหาวิทยาลัยอินเดียนา[ 12 ]ในปี 1895 มหาวิทยาลัยเนบราสกาได้ก่อตั้งตำแหน่งศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาการศึกษาขึ้น[ 12 ] [ 13 ] ในช่วงปี 1900 ข้อพิพาทระหว่างโรงเรียนครุศาสตร์ต่างๆ เพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับเนื้อหาของหลักสูตรจิตวิทยาการศึกษาระดับปริญญาตรี (ความไม่ลงรอยกันระหว่างผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับนิยามของประสาทวิทยาการศึกษาเป็นส่วนหนึ่งของสาขานี้มาโดยตลอดและยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้) [ 12 ]แม้จะมีการโต้เถียงกันเกี่ยวกับนิยามของสาขานี้ แต่ก็มีความเห็นพ้องกันอย่างกว้างขวางว่านักจิตวิทยาชาวอเมริกันWilliam James , Edward ThorndikeและJames McKeen Cattellเป็นบุคคลสำคัญในการพัฒนาสาขานี้ในช่วงต้นทศวรรษ 1900 [ 12 ]อีกหนึ่งเหตุการณ์สำคัญสำหรับสาขาประสาทวิทยาการศึกษาคือการตีพิมพ์วารสารจิตวิทยาการศึกษา ฉบับแรกในปี 1910 [ 12 ]นับตั้งแต่นั้นมา กระแสความคิดทางปรัชญาและวิทยาศาสตร์ (เช่นทฤษฎีความรู้ความเข้าใจ ) ได้ส่งผลต่อการพัฒนาสาขานี้ เมื่อสาขานี้เติบโตขึ้นก็มีบทบาทในการกำหนดนโยบายในช่วงการปฏิรูปการศึกษา[ 12 ]
ความจำเป็นสำหรับสาขาวิชาใหม่
การเกิดขึ้นของประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาเกิดขึ้นจากความต้องการสาขาวิชาใหม่ที่ทำให้การวิจัยทางวิทยาศาสตร์สามารถนำไปใช้ได้จริงในบริบททางการศึกษา Kurt Fischer กล่าวถึงสาขาที่กว้างขึ้นของ "จิตใจ สมอง และการศึกษา" ว่า "แบบจำลองแบบดั้งเดิมจะใช้ไม่ได้ผล การที่นักวิจัยรวบรวมข้อมูลในโรงเรียนและนำข้อมูลเหล่านั้นและเอกสารวิจัยที่ได้มาใช้ให้ครูผู้สอนนั้นไม่เพียงพอ" [ 14 ]เนื่องจากวิธีการนี้กีดกันครูและผู้เรียนจากการมีส่วนร่วมในการสร้างวิธีการวิจัยและคำถามที่เหมาะสม
การเรียนรู้ในจิตวิทยาการรู้คิดและประสาทวิทยาศาสตร์มุ่งเน้นไปที่วิวัฒนาการของมนุษย์แต่ละคนและสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆ เพื่อดึงข้อมูลที่เป็นประโยชน์จากโลกธรรมชาติและสังคมรอบตัวพวกเขา[ 15 ]ในทางตรงกันข้าม การศึกษา โดยเฉพาะอย่างยิ่งการศึกษาแบบเป็นทางการสมัยใหม่ มุ่งเน้นไปที่คำอธิบายและการอธิบายโลกที่ผู้เรียนไม่สามารถเรียนรู้ได้ด้วยตนเอง ด้วยวิธีนี้ การเรียนรู้ในเชิงวิทยาศาสตร์และการเรียนรู้ในเชิงการศึกษาจึงสามารถมองได้ว่าเป็นแนวคิดที่เสริมซึ่งกันและกัน สิ่งนี้สร้างความท้าทายใหม่สำหรับประสาทวิทยาศาสตร์การรู้คิดในการปรับตัวให้เข้ากับความต้องการเชิงปฏิบัติในโลกแห่งความเป็นจริงของการเรียนรู้ทางการศึกษา ในทางกลับกัน ประสาทวิทยาศาสตร์สร้างความท้าทายใหม่สำหรับการศึกษา เพราะมันให้ลักษณะเฉพาะใหม่ของสถานะปัจจุบันของผู้เรียน ซึ่งรวมถึงสถานะของสมอง สถานะทางพันธุกรรม และสถานะของฮอร์โมน ซึ่งอาจเกี่ยวข้องกับการเรียนรู้และการสอน การให้มาตรวัดใหม่ของผลกระทบของการเรียนรู้และการสอน รวมถึงโครงสร้างและกิจกรรมของสมอง ทำให้สามารถแยกแยะวิธีการเรียนรู้และความสำเร็จประเภทต่างๆ ได้ ตัวอย่างเช่น งานวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์สามารถแยกแยะการเรียนรู้แบบท่องจำออกจากการเรียนรู้ผ่านความเข้าใจเชิงแนวคิดในวิชาคณิตศาสตร์ได้แล้ว[ 16 ]
สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติของสหรัฐอเมริกาได้เผยแพร่รายงานสำคัญฉบับหนึ่ง โดยเน้นย้ำว่า "วิทยาศาสตร์ประสาทได้ก้าวหน้ามาถึงจุดที่ถึงเวลาแล้วที่จะต้องคิดวิเคราะห์อย่างรอบคอบเกี่ยวกับรูปแบบที่ข้อมูลการวิจัยจะพร้อมใช้งานสำหรับนักการศึกษา เพื่อให้สามารถตีความได้อย่างเหมาะสมสำหรับการปฏิบัติจริง โดยระบุว่าผลการวิจัยใดพร้อมสำหรับการนำไปใช้และผลการวิจัยใดที่ยังไม่พร้อม" [ 17 ]
ในหนังสือThe Learning Brainนักวิจัยจาก "ศูนย์ประสาทวิทยาการศึกษา" แห่งลอนดอน Blakemore & Frith ได้สรุปสรีรวิทยาประสาท พัฒนาการ ของสมองมนุษย์ซึ่งก่อให้เกิดทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับประสาทวิทยาการศึกษา[ 18 ]หนึ่งในเสาหลักพื้นฐานที่สนับสนุนความเชื่อมโยงระหว่างการศึกษาและประสาทวิทยาคือความสามารถของสมองในการเรียนรู้ ประสาทวิทยากำลังพัฒนาและเพิ่มความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการพัฒนาสมองในระยะเริ่มต้น และการเปลี่ยนแปลงของสมองเหล่านี้อาจเกี่ยวข้องกับกระบวนการเรียนรู้ได้อย่างไร
แผนกต้อนรับ
ศักยภาพของประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาได้รับการสนับสนุนในระดับที่แตกต่างกันจากทั้งนักประสาทวิทยาศาสตร์ด้านความรู้ความเข้าใจและนักการศึกษา เดวิส[ 19 ]โต้แย้งว่าแบบจำลองทางการแพทย์ของความรู้ความเข้าใจ "...มีบทบาทจำกัดมากในสาขาการศึกษาและการเรียนรู้ที่กว้างขึ้น ส่วนใหญ่เป็นเพราะสถานะความตั้งใจที่เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้ไม่ได้อยู่ภายในตัวบุคคลในลักษณะที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยกิจกรรมของสมอง" ในทางกลับกัน เพตติโตและดันบาร์ [ 20 ] แนะนำว่าประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษา "ให้ระดับการวิเคราะห์ที่เกี่ยวข้องมากที่สุดสำหรับการแก้ไขปัญหาหลักในปัจจุบันในด้านการศึกษา" โฮเวิร์ด-โจนส์และพิคเกอริง [ 21 ]ได้สำรวจความคิดเห็นของครูและนักการศึกษาในหัวข้อนี้ และพบว่าโดยทั่วไปแล้วพวกเขากระตือรือร้นเกี่ยวกับการใช้ผลการค้นพบทางประสาทวิทยาศาสตร์ในสาขาการศึกษา และพวกเขารู้สึกว่าผลการค้นพบเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะส่งผลต่อวิธีการสอนของพวกเขามากกว่าเนื้อหาหลักสูตร นักวิจัยบางคนมีมุมมองที่เป็นกลางและรู้สึกว่าการเชื่อมโยงโดยตรงจากประสาทวิทยาศาสตร์ไปสู่การศึกษาเป็น "สะพานที่ไกลเกินไป" [ 22 ]แต่สาขาวิชาที่เป็นสะพานเชื่อม เช่น จิตวิทยาการรู้คิดหรือจิตวิทยาการศึกษา[ 23 ]สามารถให้พื้นฐานทางประสาทวิทยาศาสตร์สำหรับการปฏิบัติทางการศึกษาได้ อย่างไรก็ตาม ความคิดเห็นที่แพร่หลายดูเหมือนจะเป็นว่าการเชื่อมโยงระหว่างการศึกษาและประสาทวิทยาศาสตร์ยังไม่บรรลุศักยภาพอย่างเต็มที่ และไม่ว่าจะผ่านสาขาวิชาการวิจัยที่สาม หรือผ่านการพัฒนาแบบแผนและโครงการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ใหม่ๆ ก็ถึงเวลาแล้วที่จะนำผลการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ไปประยุกต์ใช้กับการศึกษาในทางที่มีความหมายในทางปฏิบัติ[ 3 ] [ 5 ] [ 6 ]
การพัฒนาสมองในช่วงต้น
เซลล์ประสาทเกือบทั้งหมดในสมองถูกสร้างขึ้นก่อนคลอด ในช่วงสามเดือนแรกของการตั้งครรภ์ และสมองของเด็กแรกเกิดมีจำนวนเซลล์ประสาทใกล้เคียงกับผู้ใหญ่ มีการสร้างเซลล์ประสาทมากกว่าที่จำเป็น และมีเพียงเซลล์ประสาทที่สร้างการเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทอื่น ๆ เท่านั้นที่จะอยู่รอด ในปีแรกหลังคลอด สมองของทารกจะผ่านช่วงการพัฒนาอย่างเข้มข้น ซึ่งมีการสร้างการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทจำนวนมากเกินไป และการเชื่อมต่อส่วนเกินเหล่านี้จำนวนมากจะต้องถูกตัดออกผ่านกระบวนการตัดแต่งไซแนปส์ที่ตามมา กระบวนการตัดแต่งนี้มีความสำคัญไม่แพ้การเติบโตอย่างรวดเร็วของการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์สมองในช่วงแรก กระบวนการที่สร้างการเชื่อมต่อจำนวนมากระหว่างเซลล์ประสาทเรียกว่า การสร้าง ไซแนปส์ (synaptogenesis ) สำหรับการมองเห็นและการได้ยิน ( เปลือกสมองส่วนการมองเห็นและการได้ยิน ) มีการสร้างไซแนปส์ในช่วงต้นอย่างกว้างขวาง ความหนาแน่นของการเชื่อมต่อจะสูงสุดที่ประมาณ 150% ของระดับผู้ใหญ่ระหว่างสี่ถึงสิบสองเดือน จากนั้นการเชื่อมต่อจะถูกตัดแต่งอย่างกว้างขวาง ความหนาแน่นของไซแนปส์จะกลับสู่ระดับผู้ใหญ่ระหว่างสองถึงสี่ปีในเปลือกสมองส่วนการมองเห็น สำหรับบริเวณอื่นๆ เช่นสมองส่วนหน้า (ซึ่งเชื่อว่าเป็นพื้นฐานของการวางแผนและการให้เหตุผล) ความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้นช้ากว่าและถึงจุดสูงสุดหลังจากปีแรก การลดลงสู่ระดับความหนาแน่นของผู้ใหญ่ใช้เวลาอย่างน้อยอีก 10-20 ปี ดังนั้นจึงมีการพัฒนาสมองอย่างมีนัยสำคัญในบริเวณส่วนหน้าแม้ในวัยรุ่น การเผาผลาญของสมอง (การดูดซึมกลูโคส ซึ่งเป็นดัชนีโดยประมาณของการทำงานของไซแนปส์) ก็สูงกว่าระดับของผู้ใหญ่ในช่วงปีแรกๆ การดูดซึมกลูโคสถึงจุดสูงสุดประมาณ 150% ของระดับผู้ใหญ่เมื่ออายุประมาณสี่ถึงห้าปี เมื่ออายุประมาณสิบปี การเผาผลาญของสมองจะลดลงสู่ระดับของผู้ใหญ่ในบริเวณเปลือกสมองส่วนใหญ่ การพัฒนาสมองประกอบด้วยการสร้างไซแนปส์อย่างรวดเร็ว ความหนาแน่นที่ถึงจุดสูงสุด และจากนั้นการจัดเรียงใหม่และการทำให้ไซแนปส์คงที่ สิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นในเวลาและอัตราที่แตกต่างกันสำหรับบริเวณสมองที่แตกต่างกัน ซึ่งหมายความว่าอาจมีช่วงเวลาที่ไวต่อการพัฒนาความรู้ประเภทต่างๆ ที่แตกต่างกัน การวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการพัฒนาสมองในช่วงต้นได้เป็นข้อมูลสำคัญสำหรับนโยบายการศึกษาของรัฐบาลสำหรับเด็กอายุต่ำกว่าสามปีในหลายประเทศ รวมถึงสหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักร นโยบายเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงสภาพแวดล้อมของเด็กในช่วงวัยอนุบาลและก่อนวัยเรียน โดยเปิดโอกาสให้เด็กได้สัมผัสกับสิ่งกระตุ้นและประสบการณ์ต่างๆ ที่เชื่อว่าจะช่วยเพิ่มศักยภาพในการเรียนรู้ของสมองเด็กให้สูงสุด
วิทยาศาสตร์ทางประสาทสามารถนำความรู้มาประยุกต์ใช้ในการศึกษาได้หรือไม่?
แม้ว่าจะมีนักวิจัยจำนวนมากขึ้นที่พยายามสร้างสาขาวิทยาศาสตร์ประสาททางการศึกษาให้เป็นสาขาการวิจัยที่มีประโยชน์ แต่ก็ยังคงมีการถกเถียงกันถึงศักยภาพในการทำงานร่วมกันอย่างเป็นรูปธรรมระหว่างสาขาวิทยาศาสตร์ประสาทและการศึกษา และว่างานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ประสาทนั้นมีประโยชน์ต่อครูผู้สอนจริงหรือไม่
Daniel Willingham [ 24 ]ระบุว่า "ไม่ว่าประสาทวิทยาศาสตร์จะให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ต่อทฤษฎีและการปฏิบัติทางการศึกษาได้หรือไม่นั้นไม่ใช่เรื่องที่ต้องถกเถียงกันอีกต่อไปแล้ว" เขาชี้ให้เห็นว่าการวิจัยเชิงพฤติกรรมเพียงอย่างเดียวไม่สามารถตัดสินได้ว่าภาวะดิสเล็กเซียในเด็กเป็นความผิดปกติที่มีต้นกำเนิดหลักมาจากการมองเห็นหรือการออกเสียง การวิจัยด้านการถ่ายภาพระบบประสาทสามารถเปิดเผยการทำงานที่ลดลงในเด็กที่มีภาวะดิสเล็กเซียในบริเวณสมองที่ทราบกันว่าสนับสนุนการประมวลผลด้านการออกเสียง[ 25 ]ซึ่งสนับสนุนหลักฐานเชิงพฤติกรรมสำหรับทฤษฎีการออกเสียงของภาวะดิสเล็กเซีย
ในขณะที่ John Bruer [ 22 ]แนะนำว่าการเชื่อมโยงระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษาเป็นไปไม่ได้เลยหากไม่มีสาขาการวิจัยที่สามมาเชื่อมโยงทั้งสองเข้าด้วยกัน นักวิจัยคนอื่นๆ รู้สึกว่ามุมมองนี้มองโลกในแง่ร้ายเกินไป แม้จะยอมรับว่าต้องสร้างสะพานเชื่อมระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์พื้นฐานและการศึกษามากขึ้น และต้องรื้อถอนความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับประสาทวิทยาศาสตร์ (ดูด้านล่าง) Usha Goswami [ 26 ]แนะนำว่าประสาทวิทยาศาสตร์พัฒนาการทางปัญญาได้ค้นพบสิ่งที่เป็นประโยชน์ต่อการศึกษาหลายอย่างแล้ว และยังนำไปสู่การค้นพบ 'ตัวบ่งชี้ทางประสาท' ที่สามารถใช้ประเมินพัฒนาการได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือ กำลังมีการกำหนดหลักไมล์ของกิจกรรมหรือโครงสร้างทางประสาท ซึ่งสามารถนำมาเปรียบเทียบกับแต่ละบุคคลเพื่อประเมินพัฒนาการของพวกเขาได้
ตัวอย่างเช่น การวิจัย ศักยภาพที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ (ERP) ได้ค้นพบสัญญาณประสาทหลายอย่างของการประมวลผลภาษา รวมถึงตัวบ่งชี้การประมวลผลความหมาย (เช่น N400) การประมวลผลเสียง (เช่นmismatch negativity ) และการประมวลผลไวยากรณ์ (เช่น P600) Goswami [ 26 ]ชี้ให้เห็นว่าพารามิเตอร์เหล่านี้สามารถตรวจสอบได้ในระยะยาวในเด็ก และรูปแบบการเปลี่ยนแปลงบางอย่างอาจบ่งชี้ถึงความผิดปกติในการพัฒนาบางอย่าง นอกจากนี้ การตอบสนองของตัวบ่งชี้ประสาทเหล่านี้ต่อการแทรกแซงทางการศึกษาที่มุ่งเน้นอาจใช้เป็นมาตรวัดประสิทธิผลของการแทรกแซง นักวิจัยเช่น Goswami ยืนยันว่าประสาทวิทยาศาสตร์เชิงปัญญามีศักยภาพที่จะนำเสนอความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้นมากมายต่อการศึกษา สำหรับการศึกษาพิเศษ สิ่งเหล่านี้รวมถึงการวินิจฉัยความต้องการทางการศึกษาพิเศษในระยะเริ่มต้น การติดตามและเปรียบเทียบผลกระทบของข้อมูลป้อนเข้าทางการศึกษาประเภทต่างๆ ต่อการเรียนรู้ และความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับความแตกต่างของแต่ละบุคคลในการเรียนรู้และวิธีที่ดีที่สุดในการปรับข้อมูลป้อนเข้าให้เหมาะสมกับผู้เรียน[ 26 ]
การประยุกต์ใช้การถ่ายภาพประสาทที่เน้นโดย Goswami [ 26 ]คือการแยกแยะความแตกต่างระหว่างพัฒนาการที่ล่าช้าและพัฒนาการที่ผิดปกติในความผิดปกติทางการเรียนรู้ ตัวอย่างเช่น เด็กที่มีภาวะดิสเล็กเซียมีพัฒนาการด้านการอ่านที่แตกต่างจากผู้อ่านทั่วไปอย่างสิ้นเชิงหรือไม่ หรือว่าเขา/เธอมีพัฒนาการไปในเส้นทางเดียวกัน แต่ใช้เวลานานกว่ากันเท่านั้น อันที่จริง มีหลักฐานอยู่แล้วที่บ่งชี้ว่าในเด็กที่มีความบกพร่องทางภาษาเฉพาะและภาวะดิสเล็กเซีย พัฒนาการของระบบภาษาจะล่าช้ามากกว่าที่จะแตกต่างกันโดยพื้นฐาน[ 27 ] [ 28 ]อย่างไรก็ตาม ในความผิดปกติเช่นออทิสติก พัฒนาการของสมองอาจแตกต่างกันในเชิงคุณภาพ โดยแสดงให้เห็นถึงการขาดพัฒนาการในบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับ " ทฤษฎีของจิตใจ " [ 29 ]
Goswami [ 26 ]ยังแนะนำว่าการถ่ายภาพระบบประสาทสามารถใช้เพื่อประเมินผลกระทบของโปรแกรมการฝึกอบรมเฉพาะ เช่น Dore ซึ่งเป็นโปรแกรมการออกกำลังกายตามสมมติฐานการขาดดุลของสมองน้อยที่มุ่งปรับปรุงการอ่านผ่านชุดการออกกำลังกายเพื่อความสมดุล งานวิจัยการถ่ายภาพสมองบางส่วนเริ่มแสดงให้เห็นว่าสำหรับเด็กที่มีภาวะดิสเล็กเซียที่ได้รับการแทรกแซงทางการศึกษาแบบเจาะจง รูปแบบการทำงานของสมองของพวกเขาเริ่มดูคล้ายกับคนที่ไม่มีความผิดปกติในการอ่าน และนอกจากนี้ บริเวณสมองอื่นๆ ยังทำหน้าที่เป็นกลไกชดเชย[ 30 ] [ 31 ]ผลการค้นพบดังกล่าวอาจช่วยให้นักการศึกษาเข้าใจว่า แม้ว่าเด็กที่มีภาวะดิสเล็กเซียจะแสดงพฤติกรรมที่ดีขึ้น แต่กลไกทางประสาทและการรับรู้ที่พวกเขาใช้ในการประมวลผลข้อมูลที่เป็นลายลักษณ์อักษรอาจยังคงแตกต่างกัน และสิ่งนี้อาจมีผลกระทบในทางปฏิบัติต่อการสอนเด็กเหล่านี้อย่างต่อเนื่อง[ 32 ]
งานวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการเปิดเผย 'ตัวบ่งชี้ทางประสาท' ของความผิดปกติในการเรียนรู้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของภาวะดิสเล็กเซีย การศึกษา EEG พบว่าทารกที่มีความเสี่ยงต่อภาวะดิสเล็กเซีย (เช่น มีสมาชิกในครอบครัวที่มีภาวะดิสเล็กเซีย) แสดงการตอบสนองทางประสาทที่ผิดปกติเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงของเสียงพูด แม้กระทั่งก่อนที่พวกเขาจะสามารถเข้าใจเนื้อหาความหมายของภาษาได้[ 33 ]งานวิจัยดังกล่าวไม่เพียงแต่ช่วยให้สามารถระบุความผิดปกติในการเรียนรู้ที่อาจเกิดขึ้นได้ตั้งแต่เนิ่นๆ เท่านั้น แต่ยังสนับสนุนสมมติฐานทางด้านเสียงของภาวะดิสเล็กเซียในลักษณะที่งานวิจัยด้านพฤติกรรมไม่สามารถทำได้
นักวิจัยหลายคนสนับสนุนการมองโลกในแง่ดีอย่างระมัดระวังเกี่ยวกับการผสมผสานระหว่างการศึกษาและประสาทวิทยาศาสตร์ และเชื่อว่าเพื่อเชื่อมช่องว่างระหว่างทั้งสอง จำเป็นต้องมีการพัฒนากระบวนทัศน์การทดลองใหม่ และกระบวนทัศน์ใหม่เหล่านี้ควรได้รับการออกแบบมาเพื่อบันทึกความสัมพันธ์ระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษาในระดับการวิเคราะห์ที่แตกต่างกัน (ประสาทวิทยา ความรู้ความเข้าใจ พฤติกรรม) [ 32 ]
ประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา: ตัวอย่างกรณีศึกษา
ภาษาและการอ่านออกเขียนได้
ภาษาของมนุษย์เป็นความสามารถเฉพาะตัวของจิตใจ[ 34 ]และความสามารถในการเข้าใจและผลิตภาษาพูดและภาษาเขียนเป็นพื้นฐานสำคัญต่อความสำเร็จและผลสัมฤทธิ์ทางการเรียน[ 35 ]เด็กที่มีปัญหาด้านภาษาพูดก่อให้เกิดความท้าทายอย่างมากต่อนโยบายและการปฏิบัติทางการศึกษา[ 36 ]กลยุทธ์ระดับชาติ Every Child a Talker (2008) ปัญหาเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะคงอยู่ต่อไปในช่วงประถมศึกษา[ 37 ]ซึ่งนอกเหนือจากข้อบกพร่องหลักด้านภาษาพูดแล้ว เด็ก ๆ ยังประสบปัญหาด้านการอ่านออกเขียนได้[ 38 ]การคำนวณ[ 39 ]และพฤติกรรมและความสัมพันธ์กับเพื่อน[ 40 ]การระบุและการแทรกแซงตั้งแต่เนิ่นๆ เพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านี้ ตลอดจนการระบุวิธีการที่สภาพแวดล้อมการเรียนรู้สามารถสนับสนุนการพัฒนาภาษา ที่ผิดปกติได้ นั้นเป็นสิ่งสำคัญ[ 36 ]ความต้องการด้านการพูดและภาษาที่ไม่ได้รับการรักษาจะส่งผลให้เกิดค่าใช้จ่ายจำนวนมากทั้งต่อตัวบุคคลและต่อเศรษฐกิจของประเทศ (ICAN, 2006)
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา มีงานวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นอย่างมากที่ศึกษาการประมวลผลภาษาของเด็กเล็กในระดับเสียง คำ และประโยค[ 41 ]มีข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนว่าสามารถระบุพื้นฐานทางประสาทสำหรับภาษาทุกระดับได้ตั้งแต่ช่วงต้นของการพัฒนา ในขณะเดียวกัน การศึกษาการแทรกแซงได้แสดงให้เห็นถึงวิธีที่สมองรักษาความยืดหยุ่นสำหรับการประมวลผลภาษา การแก้ไขอย่างเข้มข้นด้วยโปรแกรมการประมวลผลภาษาทางการได้ยินมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงการทำงานในคอร์เทกซ์ขมับ-ข้างขมับด้านซ้ายและไจรัสหน้าผากส่วนล่าง [ 31 ] อย่างไรก็ตามขอบเขตที่ผลลัพธ์เหล่านี้สามารถนำไปใช้กับภาษาพูดและภาษาเขียนได้นั้นยังเป็นที่ถกเถียงกันอยู่[ 42 ]
ความสัมพันธ์ระหว่างการตอบสนองความต้องการทางการศึกษาของเด็กที่มีปัญหาทางภาษาและการค้นพบจากการศึกษาทางประสาทวิทยาศาสตร์ยังไม่ได้รับการพิสูจน์แน่ชัด แนวทางที่เป็นรูปธรรมอย่างหนึ่งในการพัฒนาคือการใช้วิธีการทางประสาทวิทยาศาสตร์เพื่อตอบคำถามที่มีความสำคัญต่อการปฏิบัติในสภาพแวดล้อมการเรียนรู้ ตัวอย่างเช่น ขอบเขตที่ทักษะทางภาษาสามารถอธิบายได้ด้วยลักษณะร่วมเพียงอย่างเดียว และความสม่ำเสมอของลักษณะดังกล่าวตลอดการพัฒนา เป็นเรื่องที่ถกเถียงกันอยู่[ 43 ]อย่างไรก็ตาม การประเมินกิจกรรมของสมองโดยตรงสามารถให้ข้อมูลแก่การถกเถียงเหล่านี้ได้[ 44 ]ความเข้าใจอย่างละเอียดเกี่ยวกับส่วนประกอบย่อยของระบบภาษา และวิธีที่สิ่งเหล่านี้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา อาจนำไปสู่ผลกระทบต่อการปฏิบัติทางการศึกษาอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้
คณิตศาสตร์
ทักษะทางคณิตศาสตร์มีความสำคัญไม่เพียงแต่ต่อเศรษฐกิจของประเทศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโอกาสในชีวิตของแต่ละบุคคลด้วย ทักษะทางคณิตศาสตร์ที่ต่ำจะเพิ่มโอกาสในการถูกจับกุม ภาวะซึมเศร้า โรคทางกาย และการว่างงาน[ 45 ]หนึ่งในสาเหตุหลักของทักษะทางคณิตศาสตร์ที่ต่ำคือภาวะผิดปกติแต่กำเนิดที่เรียกว่าภาวะบกพร่องทางการคำนวณ ดังที่รายงาน Foresight เกี่ยวกับทุนทางจิตใจและความเป็นอยู่ที่ดีได้กล่าวไว้ว่า "ภาวะบกพร่องทางการคำนวณเนื่องจากความโดดเด่นน้อยแต่มีผลกระทบสูง จึงควรให้ความสำคัญมากขึ้น ภาวะบกพร่องทางการคำนวณเกี่ยวข้องกับทักษะทางคณิตศาสตร์และส่งผลกระทบต่อเด็ก 4-7% มีความโดดเด่นน้อยกว่าภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียน แต่ก็อาจมีผลกระทบอย่างมากเช่นกัน สามารถลดรายได้ตลอดชีวิตได้ถึง 114,000 ปอนด์ และลดโอกาสในการได้รับGCSE (A*-C) ห้าวิชาขึ้นไปได้ 7-20 เปอร์เซ็นต์ การแทรกแซงที่บ้านและโรงเรียนได้รับการระบุอีกครั้งโดยโครงการ นอกจากนี้ การแทรกแซงทางเทคโนโลยีมีแนวโน้มที่ดีมาก โดยให้คำแนะนำและความช่วยเหลือเฉพาะบุคคล แม้ว่าสิ่งเหล่านี้ยังต้องการการพัฒนาเพิ่มเติม" (บทสรุปผู้บริหาร ส่วนที่ 5.3) การทำความเข้าใจพัฒนาการทางคณิตศาสตร์ตามปกติและผิดปกติเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการออกแบบหลักสูตรคณิตศาสตร์กระแสหลักและการช่วยเหลือผู้ที่ตามไม่ทัน[ 46 ]ในช่วงสิบปีที่ผ่านมา มีการระบุระบบสมองสำหรับการประมวลผลตัวเลขอย่างง่าย[ 47 ] [ 48 ]และมีการศึกษาเกี่ยวกับสมองของเด็กจำนวนหนึ่งที่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับพัฒนาการของระบบนี้[ 10 ]
หลักฐานที่เพิ่มมากขึ้นบ่งชี้ว่าภาวะบกพร่องทางการคำนวณอาจเกิดจากความบกพร่องในระบบหลักที่สืบทอดมาสำหรับการแสดงจำนวนวัตถุในชุด และวิธีการที่การดำเนินการกับชุดส่งผลต่อจำนวน[ 49 ]และในระบบประสาทที่สนับสนุนความสามารถเหล่านี้[ 10 ]ความบกพร่องหลักนี้ส่งผลต่อความสามารถของผู้เรียนในการนับชุดและเรียงลำดับชุดตามขนาด ซึ่งทำให้เข้าใจเลขคณิตได้ยากมาก และยากที่จะสร้างโครงสร้างที่มีความหมายสำหรับข้อเท็จจริงทางเลขคณิต การศึกษาแฝด[ 50 ]และครอบครัว[ 51 ]ชี้ให้เห็นว่าภาวะบกพร่องทางการคำนวณสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้สูง และความผิดปกติทางพันธุกรรม เช่น กลุ่มอาการเทอร์เนอร์ บ่งชี้ถึงบทบาทสำคัญของยีนในโครโมโซม X [ 52 ]
ข้อเสนอแนะที่ว่าภาวะบกพร่องทางการคำนวณเกิดจากความบกพร่องหลักในการรับรู้ตัวเลขนั้นคล้ายคลึงกับทฤษฎีที่ว่าภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียนเกิดจากความบกพร่องหลักในการประมวลผลทางเสียง แม้จะมีความคล้ายคลึงกันในแง่ของความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ แต่การรับรู้ของสาธารณชนเกี่ยวกับภาวะบกพร่องทางการคำนวณนั้นต่ำกว่าภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียนมากจอห์น เบดดิงตันหัวหน้าที่ปรึกษาด้านวิทยาศาสตร์ของสหราชอาณาจักรกล่าวว่า "ภาวะบกพร่องทางการคำนวณในปัจจุบันถือเป็นญาติที่ยากจนกว่าของภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียน โดยมีโปรไฟล์ของสาธารณชนที่ต่ำกว่ามาก แต่ผลที่ตามมาของภาวะบกพร่องทางการคำนวณนั้นรุนแรงไม่น้อยไปกว่าผลของภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียน" [ 53 ]
การประยุกต์ใช้ประสาทวิทยาศาสตร์เพื่อทำความเข้าใจกระบวนการทางคณิตศาสตร์ได้นำไปสู่ความเข้าใจที่ก้าวข้ามทฤษฎีความรู้ความเข้าใจในยุคแรกเริ่ม การวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์เชิงความรู้ความเข้าใจได้เปิดเผยถึงการมีอยู่ของระบบ 'ความรู้สึกเกี่ยวกับตัวเลข' โดยกำเนิด ซึ่งมีอยู่ในสัตว์และทารก รวมถึงผู้ใหญ่ด้วย ระบบนี้มีหน้าที่รับผิดชอบความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับตัวเลขและความสัมพันธ์ของตัวเลข ระบบนี้ตั้งอยู่ในกลีบข้างของสมองในแต่ละซีก[ 47 ] [ 54 ]ระบบกลีบข้างนี้ทำงานในเด็กและผู้ใหญ่ในระหว่างงานตัวเลขพื้นฐาน[ 55 ] [ 56 ]แต่ในระหว่างการพัฒนา ระบบนี้ดูเหมือนจะมีความเชี่ยวชาญมากขึ้น นอกจากนี้ เด็กที่มีความบกพร่องทางการเรียนรู้ทางคณิตศาสตร์ (dyscalculia) แสดงให้เห็นการทำงานที่อ่อนแอกว่าในบริเวณนี้เมื่อเทียบกับเด็กที่พัฒนาตามปกติในระหว่างงานตัวเลขพื้นฐาน[ 10 ]ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการสร้างภาพทางประสาทสามารถให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับความเชื่อมโยงระหว่างหน้าที่ทางความรู้ความเข้าใจพื้นฐานและการเรียนรู้ระดับสูง เช่น ความเชื่อมโยงระหว่างการเปรียบเทียบตัวเลขสองตัวและการเรียนรู้เลขคณิต
นอกเหนือจากความรู้สึกเกี่ยวกับตัวเลขพื้นฐานนี้แล้ว ข้อมูลตัวเลขยังสามารถจัดเก็บในรูปแบบคำพูดในระบบภาษา ซึ่งเป็นระบบที่งานวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์เริ่มเปิดเผยว่ามีความแตกต่างเชิงคุณภาพในระดับสมองกับระบบความรู้สึกเกี่ยวกับตัวเลข[ 57 ]ระบบนี้ยังจัดเก็บข้อมูลเกี่ยวกับลำดับคำพูดที่เรียนรู้มาเป็นอย่างดีอื่นๆ เช่น วันในสัปดาห์ เดือนในปี และแม้แต่บทกวี และสำหรับการประมวลผลตัวเลข ระบบนี้สนับสนุนการนับและการเรียนรู้ตารางการคูณ ในขณะที่ปัญหาทางคณิตศาสตร์หลายอย่างได้รับการเรียนรู้จนชำนาญมากจนถูกจัดเก็บเป็นข้อเท็จจริงทางคำพูด ปัญหาที่ซับซ้อนกว่านั้นจำเป็นต้องใช้ภาพในจิตใจ แบบมองเห็นและ เชิง พื้นที่บางรูปแบบ [ 58 ]การแสดงให้เห็นว่าทักษะทางคณิตศาสตร์ย่อยเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนโดยกลไกสมองที่แตกต่างกัน เปิดโอกาสให้เกิดความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับกระบวนการเรียนรู้ที่จำเป็นต่อการได้รับความเชี่ยวชาญทางคณิตศาสตร์
การศึกษาภาพทางประสาทวิทยาเกี่ยวกับความบกพร่องในการเรียนรู้ทางคณิตศาสตร์ยังคงมีน้อย แต่ภาวะบกพร่องทางการคำนวณเป็นหัวข้อที่นักวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ให้ความสนใจเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากกลไกทางประสาทที่แตกต่างกันมีส่วนช่วยในองค์ประกอบต่างๆ ของประสิทธิภาพทางคณิตศาสตร์ จึงอาจเป็นไปได้ว่าเด็กที่มีภาวะบกพร่องทางการคำนวณจะแสดงรูปแบบความผิดปกติที่แตกต่างกันในระดับสมอง ตัวอย่างเช่น เด็กที่มีภาวะบกพร่องทางการคำนวณหลายคนก็มีภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียนด้วย และผู้ที่มีภาวะบกพร่องทางการอ่านเขียนอาจแสดงการทำงานที่แตกต่างกันของเครือข่ายทางภาษาที่สนับสนุนคณิตศาสตร์ ในขณะที่ผู้ที่มีภาวะบกพร่องทางการคำนวณเพียงอย่างเดียวอาจแสดงความบกพร่องของระบบความรู้สึกเชิงตัวเลขในสมองส่วนข้างขมับ อันที่จริง การศึกษาเพียงไม่กี่ชิ้นที่ดำเนินการกับเด็กที่มีภาวะบกพร่องทางการคำนวณชี้ให้เห็นถึงความบกพร่องในระดับสมองของระบบความรู้สึกเชิงตัวเลขเท่านั้น[ 10 ] [ 59 ]
หลักฐานดังกล่าวเริ่มมีส่วนทำให้เกิดการถกเถียงเชิงทฤษฎีระหว่างนักวิจัยที่เชื่อว่าภาวะบกพร่องทางการคำนวณเกิดจากความบกพร่องในระดับสมองของความรู้สึกเกี่ยวกับตัวเลข และผู้ที่เชื่อว่าความผิดปกตินี้เกิดจากปัญหาในการใช้สัญลักษณ์ตัวเลขเพื่อเข้าถึงข้อมูลความรู้สึกเกี่ยวกับตัวเลข ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของแบบจำลองเชิงทฤษฎีของภาวะบกพร่องทางการคำนวณที่สร้างสมมติฐานที่สามารถทดสอบได้อย่างชัดเจน ความก้าวหน้าควรจะรวดเร็วในการพัฒนาการวิจัยที่ตรวจสอบความเชื่อมโยงระหว่างความผิดปกติในการเรียนรู้ทางคณิตศาสตร์และความสัมพันธ์ทางประสาท[ 24 ]
การรับรู้ทางสังคมและอารมณ์
ในช่วง 10 ปีที่ผ่านมา ความสนใจในบทบาทของความสามารถและลักษณะทางอารมณ์ที่มีต่อความสำเร็จในทุกด้านของชีวิตได้เพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก แนวคิดเรื่องความฉลาดทางอารมณ์ (EI) [ 60 ]ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางและปรากฏอยู่ในรายงาน Foresight เกี่ยวกับทุนทางจิตใจและความเป็นอยู่ที่ดี บางคนได้กล่าวอ้างอย่างมีอิทธิพลว่า EI มีความสำคัญมากกว่าความฉลาดทางปัญญาแบบดั้งเดิม และสามารถพัฒนาได้ง่ายกว่า[ 61 ]การวิจัยอย่างเป็นระบบยังไม่ให้การสนับสนุนข้อกล่าวอ้างเหล่านี้มากนัก แม้ว่า EI จะพบว่ามีความเกี่ยวข้องกับความสำเร็จทางวิชาการ[ 5 ] [ 62 ]และมีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ว่าอาจมีความสำคัญเป็นพิเศษสำหรับกลุ่มที่มีความเสี่ยงต่อความล้มเหลวทางวิชาการและการถูกกีดกันทางสังคม แม้ว่าหลักฐานจะอ่อนแอ แต่ก็มีการมุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมความสามารถทางสังคมและอารมณ์ สุขภาพจิต และความเป็นอยู่ที่ดีทางจิตใจของเด็กและเยาวชน[ 63 ]โดยเฉพาะในโรงเรียน อันเป็นผลมาจากการลงทุนในบริการทั่วไป การป้องกัน และการแทรกแซงในระยะเริ่มต้น (เช่น โครงการ Social and Emotional Aspects of Learning (SEAL) ในสหราชอาณาจักร [DfES, 2005, 2007])
พื้นฐานทางประสาทของการรับรู้ทางอารมณ์ในเด็กที่มีพัฒนาการตามปกติ[ 64 ]ได้รับการศึกษาแล้ว แม้ว่าจะมีงานวิจัยด้านการถ่ายภาพประสาทน้อยมากในเด็กที่มีพัฒนาการผิดปกติซึ่งประมวลผลอารมณ์แตกต่างกัน[ 5 ]โดยทั่วไปแล้วเพศชายมักมีจำนวนมากกว่าในกลุ่มประชากรที่มีพัฒนาการผิดปกติเหล่านี้ และมักมีการรายงานถึงความได้เปรียบของเพศหญิงทั้งในการวัด EI และในด้านการประมวลผลอารมณ์ส่วนใหญ่ ในการประมวลผลการแสดงออกทางสีหน้า ความได้เปรียบของเพศหญิงดูเหมือนจะอธิบายได้ดีที่สุดด้วยคำอธิบายแบบบูรณาการที่พิจารณาทั้งการเจริญเติบโตของสมองและการปฏิสัมพันธ์ทางสังคม[ 65 ]
ความเสียหายของสมองส่วนหน้าในเด็กส่งผลต่อพฤติกรรมทางสังคม ทำให้เกิดความไม่ไวต่อการยอมรับ การอนุมัติ หรือการปฏิเสธทางสังคม[ 66 ]บริเวณสมองเหล่านี้ประมวลผลอารมณ์ทางสังคม เช่น ความเขินอาย ความเห็นอกเห็นใจ และความอิจฉา นอกจากนี้ ความเสียหายดังกล่าวยังทำให้การตัดสินใจทางปัญญาและทางสังคมในบริบทของโลกแห่งความเป็นจริงบกพร่อง[ 59 ] [ 67 ]ซึ่งสนับสนุนมุมมองของ Vygotsky ที่ว่าปัจจัยทางสังคมและวัฒนธรรมมีความสำคัญต่อการเรียนรู้ทางปัญญาและการตัดสินใจ มุมมองนี้เน้นย้ำถึงความสำคัญของการนำมุมมองทางประสาทวิทยาศาสตร์และการสร้างสรรค์ทางสังคม มารวมกัน ในกรณีนี้คือการตรวจสอบอิทธิพลของอารมณ์ต่อการเรียนรู้ที่ถ่ายทอดได้[ 68 ]
อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันยังมีช่องว่างมากมายในการพยายามนำวิทยาศาสตร์พัฒนาการและประสาทวิทยาศาสตร์มารวมกันเพื่อให้เกิดความเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการพัฒนาการรับรู้และความเห็นอกเห็นใจ[ 69 ]การวิจัยทางการศึกษาอาศัยการรายงานตนเองที่ถูกต้องของนักเรียนเกี่ยวกับอารมณ์ ซึ่งอาจเป็นไปไม่ได้สำหรับนักเรียนบางคน เช่น นักเรียนที่มีภาวะอะเล็กซิไธเมียการรับรู้ทางอารมณ์สามารถวัดได้โดยใช้วิธีการถ่ายภาพประสาท[ 70 ]ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระดับการรับรู้ทางอารมณ์ที่แตกต่างกันนั้นสัมพันธ์กับกิจกรรมที่แตกต่างกันในอะมิกดาลา คอร์เทกซ์อินซูลาร์ส่วนหน้า และคอร์เทกซ์พรีฟรอนทัลส่วนกลาง การศึกษาเกี่ยวกับการพัฒนาสมองในวัยเด็กและวัยรุ่นแสดงให้เห็นว่าบริเวณเหล่านี้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างขนาดใหญ่[ 71 ]ดังนั้น ระดับที่เด็กวัยเรียนและเยาวชนตระหนักถึงอารมณ์ของตนเองอาจแตกต่างกันไปในช่วงเวลานี้ ซึ่งอาจมีผลกระทบสำคัญต่อพฤติกรรมในห้องเรียนและขอบเขตที่รูปแบบการสอนและวิธีการหลักสูตรบางอย่างอาจมีประสิทธิภาพ
งานวิจัยด้านการถ่ายภาพระบบประสาทเริ่มช่วยให้เข้าใจความผิดปกติของพฤติกรรมทางสังคมในเด็กได้ดีขึ้น ตัวอย่างเช่น ลักษณะนิสัยที่ไร้ความรู้สึกและไม่เห็นอกเห็นใจผู้อื่นในเด็กเป็นปัญหาที่ครูรับมือได้ยากเป็นพิเศษ และถือเป็นรูปแบบหนึ่งของความผิดปกติทางพฤติกรรมที่ร้ายแรงเป็นพิเศษ Jones et al. (2009) [ 72 ]แสดงให้เห็นว่าเด็กที่มีลักษณะนิสัยที่ไร้ความรู้สึกและไม่เห็นอกเห็นใจผู้อื่นมีการทำงานของสมองในอะมิกดาลาด้านขวาน้อยลงเมื่อตอบสนองต่อใบหน้าที่แสดงความกลัว ซึ่งบ่งชี้ว่าความสัมพันธ์ทางประสาทของความผิดปกติทางอารมณ์ประเภทนั้นมีอยู่ตั้งแต่ช่วงต้นของการพัฒนา
นักวิจัยจากศูนย์ประสาทวิทยาการศึกษาในลอนดอนมีบทบาทสำคัญในการพัฒนากลุ่มวิจัยที่ศึกษาว่าการรับรู้ทางสังคมพัฒนาในสมองอย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Sarah-Jayne Blakemore ผู้ร่วมเขียนหนังสือ "The Learning Brain" ได้ตีพิมพ์งานวิจัยที่มีอิทธิพลต่อการพัฒนาสมองที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้ทางสังคมในช่วงวัยรุ่น งานวิจัยของเธอชี้ให้เห็นว่ากิจกรรมในบริเวณสมองที่เกี่ยวข้องกับการประมวลผลทางอารมณ์มีการเปลี่ยนแปลงการทำงานอย่างมีนัยสำคัญในช่วงวัยรุ่น[ 73 ]
ความสนใจและการควบคุมการบริหารจัดการ
ความสนใจหมายถึงกลไกในสมองที่ช่วยให้เราจดจ่อกับแง่มุมเฉพาะของสภาพแวดล้อมทางประสาทสัมผัสโดยไม่สนใจแง่มุมอื่นๆ ความสนใจจะปรับการประมวลผลทางประสาทสัมผัสในลักษณะ "จากบนลงล่าง" การรักษาความสนใจแบบเลือกสรรต่อสิ่งของหรือบุคคลใดบุคคลหนึ่งเป็นเวลานานถือเป็นทักษะพื้นฐานที่สำคัญสำหรับห้องเรียน ความสนใจเป็นทักษะการรับรู้ที่สำคัญซึ่งบกพร่องใน ADHD ส่งผลให้มีปัญหาในการทำงานให้เสร็จหรือใส่ใจในรายละเอียด[ 74 ]ลักษณะของความสนใจอาจผิดปกติในเด็กที่มีพฤติกรรมต่อต้านสังคมและความผิดปกติทางพฤติกรรม จากมุมมองของประสาทวิทยาศาสตร์พื้นฐาน หลักฐานล่าสุดชี้ให้เห็นว่าทักษะความสนใจอาจเป็นหนึ่งในหน้าที่ของสมองมนุษย์ที่ตอบสนองได้ดีที่สุดต่อการแทรกแซงและการฝึกฝนตั้งแต่เนิ่นๆ (เช่น[ 75 ] )
นอกจากนี้ จากมุมมองของนักประสาทวิทยาเชิงสร้างสรรค์ความสนใจเป็นกลไกสำคัญที่เด็กสามารถเลือกแง่มุมเฉพาะของสภาพแวดล้อมเพื่อการเรียนรู้เพิ่มเติมได้อย่างกระตือรือร้น หน้าที่การบริหารจัดการรวมถึงความสามารถในการยับยั้งข้อมูลหรือการตอบสนองที่ไม่ต้องการ การวางแผนล่วงหน้าสำหรับลำดับขั้นตอนทางจิตหรือการกระทำ และการเก็บรักษาข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับงานและเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาสั้น ๆ (หน่วยความจำใช้งาน) [ 76 ]เช่นเดียวกับความสนใจ ความสามารถในการทำงานของผู้บริหารเป็นแพลตฟอร์มที่สำคัญสำหรับการได้มาซึ่งความรู้และทักษะเฉพาะด้านในบริบททางการศึกษา นอกจากนี้ การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการฝึกทักษะการบริหารจัดการก่อนวัยเรียนอาจป้องกันความล้มเหลวในโรงเรียนในช่วงต้นได้[ 77 ] [ 78 ]เด็กที่มีสมาธิสั้น พฤติกรรมต่อต้านสังคม ความผิดปกติทางพฤติกรรม และออทิสติก อาจแสดงรูปแบบการทำงานของผู้บริหารที่ผิดปกติ การศึกษาทางประสาทวิทยาศาสตร์พื้นฐานได้ระบุโครงสร้างสมองและวงจรหลักที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของผู้บริหาร รวมถึงคอร์เทกซ์ส่วนหน้าในผู้ใหญ่ อย่างไรก็ตาม ยังคงต้องมีการวิจัยอีกมากเพื่อทำความเข้าใจการพัฒนาของวงจรนี้ และพื้นฐานทางพันธุกรรมและประสาทของความแตกต่างระหว่างบุคคลในการทำงานของผู้บริหาร[ 79 ]โครงการ Foresight Mental Capital and Wellbeing ได้ระบุและเน้นย้ำถึงความสำคัญของทักษะความสนใจและการทำงานของผู้บริหารในการรับมือกับความท้าทายในอนาคตสำหรับปัญหาในการเรียนรู้ (ส่วนที่ 2.2.4 และ 2.4 ใน "ปัญหาการเรียนรู้: ความท้าทายในอนาคต")
ประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา: ก้าวข้ามขีดจำกัดไปมากเกินไปหรือไม่?
แม้ว่าหลายคนจะมองโลกในแง่ดี โดยเชื่อว่าประสาทวิทยาศาสตร์สามารถมีส่วนช่วยอย่างมีนัยสำคัญต่อการศึกษา และมีศักยภาพในการจัดตั้งสาขาวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษา แต่นักวิจัยบางคนเชื่อว่าความแตกต่างระหว่างสองสาขาวิชานี้มากเกินไปจนไม่สามารถเชื่อมโยงกันโดยตรงได้อย่างมีความหมายในทางปฏิบัติ ในปี 1997 จอห์น บรูเออร์ ได้ตีพิมพ์บทวิจารณ์สำคัญเกี่ยวกับสิ่งที่เขาเรียกว่า "ข้อโต้แย้งระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา" [ 22 ]
'ข้อโต้แย้งระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา' ตามที่บรูเออร์นิยามไว้ เกิดจากข้อค้นพบสำคัญสามประการในด้านประสาทชีววิทยาเชิงพัฒนาการ
- ช่วงปฐมวัยเป็นช่วงที่จำนวนของไซแนปส์ในสมองเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (การสร้างไซแนปส์) และการขยายตัวนี้จะตามมาด้วยช่วงเวลาของการตัดแต่งไซแนปส์
- มีช่วงเวลาสำคัญที่ขึ้นอยู่กับประสบการณ์ ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่สมองที่กำลังพัฒนาเหมาะสมที่สุดในการพัฒนาทักษะด้านประสาทสัมผัสและการเคลื่อนไหวบางอย่าง
- สภาพแวดล้อมที่มีสิ่งเร้ามากมายส่งผลให้เกิดการสร้างไซแนปส์มากขึ้น สาระสำคัญคือเด็กสามารถเรียนรู้ได้มากขึ้นในช่วงวัยเด็กตอนต้น เมื่อพวกเขามีการเจริญเติบโตของไซแนปส์และกิจกรรมของสมองอยู่ในระดับสูงสุด
ความรู้เกี่ยวกับการพัฒนาสมองในช่วงต้นที่ได้จากประสาทชีววิทยาถูกนำมาใช้เพื่อสนับสนุนข้อโต้แย้งต่างๆ เกี่ยวกับการศึกษา ตัวอย่างเช่น แนวคิดที่ว่าสามารถสอนวิชาใดๆ ก็ได้ให้กับเด็กเล็กในรูปแบบที่ซื่อสัตย์ทางปัญญา เนื่องจากสมองของเด็กมีความสามารถในการปรับตัวและเรียนรู้ได้ดี[ 80 ]หรืออีกนัยหนึ่ง แนวคิดที่ว่ามีช่วงเวลาสำคัญสำหรับการเรียนรู้ทักษะหรือชุดความรู้บางอย่างนั้น อ้างอิงจากข้อเท็จจริงที่ว่าในการศึกษาในสัตว์ หากสมองที่กำลังพัฒนาขาดการรับรู้ทางประสาทสัมผัสบางอย่าง บริเวณสมองที่รับผิดชอบในการประมวลผลข้อมูลเหล่านั้นจะไม่พัฒนาอย่างเต็มที่ในภายหลัง ดังนั้น "ถ้าคุณพลาดโอกาส คุณก็กำลังเล่นโดยมีข้อจำกัด" [ 81 ]
ประเด็นสำคัญประการหนึ่งที่บรูเออร์โต้แย้งรายงานที่สนับสนุนวิทยาศาสตร์ทางประสาทและด้านการศึกษา คือ การขาดหลักฐานทางวิทยาศาสตร์ทางประสาทที่แท้จริง รายงานต่างๆ เช่น Years of Promise: A Comprehensive Learning Strategy for America's Children (Carnegie Corporation of New York, 1996) อ้างอิงงานวิจัยด้านจิตวิทยาการรู้คิดและพฤติกรรมมากมาย แต่กลับอ้างอิงงานวิจัยที่เกี่ยวข้องกับสมองเพียงไม่กี่ชิ้นเท่านั้น และถึงกระนั้นก็สรุปอย่างน่าทึ่งเกี่ยวกับบทบาทของสมองในการเรียนรู้
บรูเออร์แย้งว่าวิทยาศาสตร์พฤติกรรมสามารถเป็นพื้นฐานในการกำหนดนโยบายการศึกษาได้ แต่การเชื่อมโยงกับประสาทวิทยาศาสตร์นั้น "ไกลเกินไป" และข้อจำกัดของการประยุกต์ใช้ประสาทวิทยาศาสตร์กับการศึกษานั้นเกิดจากข้อจำกัดของความรู้ทางประสาทวิทยาศาสตร์เอง บรูเออร์สนับสนุนคำวิจารณ์ของเขาโดยชี้ให้เห็นถึงข้อจำกัดของความรู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับหลักการสำคัญสามประการของข้อโต้แย้งระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา ดูเพิ่มเติมได้ใน Neuromyths
ปัญหาอีกประการหนึ่งคือความไม่สอดคล้องกันระหว่างความละเอียดเชิงพื้นที่ของวิธีการถ่ายภาพและความละเอียดเชิงพื้นที่ของการเปลี่ยนแปลงของไซแนปส์ที่ถูกเสนอว่าเป็นพื้นฐานของกระบวนการเรียนรู้ ปัญหาที่คล้ายกันนี้ก็เกิดขึ้นกับความละเอียดเชิงเวลาเช่นกัน ทำให้ยากที่จะเชื่อมโยงองค์ประกอบย่อยของทักษะการรับรู้กับการทำงานของสมอง อย่างไรก็ตาม ข้อบกพร่องหลักของข้อโต้แย้งด้านประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาในความคิดของบรูเออร์คือการพยายามเชื่อมโยงสิ่งที่เกิดขึ้นในระดับไซแนปส์กับการเรียนรู้และการสอนในระดับที่สูงขึ้น คำว่า "จิตใจ สมอง และการศึกษา" บ่งบอกถึงแนวคิดที่ว่า หากเราไม่สามารถเชื่อมโยงการศึกษาและประสาทวิทยาศาสตร์โดยตรงได้ เราก็สามารถใช้การเชื่อมโยงที่มีอยู่สองอย่างเพื่อเป็นข้อมูลในการศึกษาได้ นั่นคือการเชื่อมโยงระหว่างจิตวิทยาการรับรู้และการศึกษา และระหว่างจิตวิทยาการรับรู้และประสาทวิทยาศาสตร์
บรูเออร์โต้แย้งว่าวิทยาศาสตร์ประสาทในรูปแบบปัจจุบันมีประโยชน์น้อยมากสำหรับนักการศึกษาในระดับปฏิบัติ ในทางกลับกัน วิทยาศาสตร์การรู้คิดสามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับการพัฒนาวิทยาศาสตร์ประยุกต์ด้านการเรียนรู้และการศึกษา นักวิจัยคนอื่นๆ ได้เสนอทางเลือกอื่นๆ ที่จะเชื่อมโยงจิตวิทยาการรู้คิดที่บรูเออร์เสนอ[ 22 ]เมสัน[ 23 ]แนะนำว่าช่องว่างระหว่างการศึกษาและวิทยาศาสตร์ประสาทสามารถเชื่อมโยงได้ดีที่สุดด้วยจิตวิทยาการศึกษา ซึ่งเธออธิบายว่าเกี่ยวข้องกับ "การพัฒนารูปแบบเชิงพรรณนา การตีความ และการกำหนดแนวทางการเรียนรู้ของนักเรียนและปรากฏการณ์ทางการศึกษาอื่นๆ"
ความท้าทายต่อวิทยาศาสตร์ประสาททางการศึกษา
แม้ว่า Willingham จะยืนยัน[ 24 ]ว่าศักยภาพของประสาทวิทยาศาสตร์ที่จะมีส่วนช่วยในการปฏิบัติและทฤษฎีทางการศึกษานั้นไม่ต้องสงสัยแล้ว แต่เขาก็เน้นย้ำถึงความท้าทายสามประการที่ต้องเอาชนะเพื่อให้สามารถผสานสองสาขาวิชานี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ปัญหา เรื่องเป้าหมาย : วิลลิงแฮมเสนอว่าการศึกษาเป็น "วิทยาศาสตร์เทียม" ที่มุ่งสร้าง "สิ่งประดิษฐ์" ในกรณีนี้คือชุดกลยุทธ์และสื่อการสอน ในทางกลับกัน ประสาทวิทยาศาสตร์เป็น "วิทยาศาสตร์ธรรมชาติ" ที่เกี่ยวข้องกับการค้นพบหลักการทางธรรมชาติที่อธิบายโครงสร้างและหน้าที่ของระบบประสาท ความแตกต่างนี้หมายความว่าเป้าหมายบางอย่างที่กำหนดโดยการศึกษาเป็นไปไม่ได้ที่จะตอบได้โดยใช้การวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ ตัวอย่างเช่น การสร้างลักษณะนิสัยหรือความรู้สึกด้านสุนทรียศาสตร์ในเด็ก
ปัญหาแนวดิ่ง : ระดับของการวิเคราะห์: วิลลิงแฮมเสนอว่าระดับการวิเคราะห์สูงสุดที่นักประสาทวิทยาใช้คือการทำแผนที่โครงสร้างและกิจกรรมของสมองเข้ากับหน้าที่การรับรู้ หรือแม้กระทั่งปฏิสัมพันธ์ของหน้าที่การรับรู้ (เช่น ผลกระทบของอารมณ์ต่อการเรียนรู้) ในงานวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ หน้าที่เหล่านี้ได้รับการศึกษาแยกกันเพื่อความง่าย และระบบประสาทโดยรวมที่ทำงานอย่างสมบูรณ์ด้วยองค์ประกอบอันมหาศาลของปฏิสัมพันธ์เชิงหน้าที่นั้นไม่ได้ถูกนำมาพิจารณา ในทางกลับกัน สำหรับนักการศึกษา ระดับการวิเคราะห์ต่ำสุดจะเป็นจิตใจของเด็กเพียงคนเดียว โดยระดับจะเพิ่มขึ้นเพื่อรวมถึงห้องเรียน ชุมชน ประเทศ ฯลฯ
ดังนั้น การนำงานวิจัยเกี่ยวกับปัจจัยทางปัญญาเพียงอย่างเดียวมาใช้ในสาขาที่บริบทมีความสำคัญอย่างยิ่ง จึงก่อให้เกิดความยากลำบากโดยเนื้อแท้ ตัวอย่างเช่น แม้ว่าการเรียนรู้แบบท่องจำอาจแสดงให้เห็นว่าช่วยปรับปรุงการเรียนรู้ในห้องปฏิบัติการวิจัย แต่ครูไม่สามารถนำกลยุทธ์นั้นไปใช้โดยไม่คำนึงถึงผลกระทบต่อแรงจูงใจของเด็ก ในทางกลับกัน เป็นเรื่องยากสำหรับนักประสาทวิทยาศาสตร์ที่จะอธิบายปฏิสัมพันธ์ดังกล่าวในบริบทการวิจัย
ปัญหาแนวนอน : การแปลผลการวิจัย: ในขณะที่ทฤษฎีและข้อมูลทางการศึกษาเกือบทั้งหมดเป็นพฤติกรรม ผลการวิจัยจากประสาทวิทยาศาสตร์สามารถมีได้หลายรูปแบบ (เช่น ไฟฟ้า เคมี พื้นที่ เวลา ฯลฯ) รูปแบบข้อมูลที่พบบ่อยที่สุดที่นำมาจากประสาทวิทยาศาสตร์สู่การศึกษาคือการทำแผนที่เชิงพื้นที่ของการทำงานของสมองกับหน้าที่การรับรู้ Willingham (2009) เน้นย้ำถึงความยากลำบากในการนำข้อมูลเชิงพื้นที่ดังกล่าวไปใช้กับทฤษฎีทางการศึกษา หากทราบว่าบริเวณสมองบางส่วนสนับสนุนหน้าที่การรับรู้ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษา จะสามารถทำอะไรได้บ้างกับข้อมูลนั้น Willingham แนะนำว่า 'ปัญหาแนวนอน' นี้จะแก้ไขได้ก็ต่อเมื่อมีข้อมูลและทฤษฎีเชิงพฤติกรรมจำนวนมากอยู่แล้ว[ 82 ]และชี้ให้เห็นว่าวิธีการดังกล่าวประสบความสำเร็จในการระบุชนิดย่อยของภาวะดิสเล็กเซียแล้ว (เช่น[ 83 ] [ 84 ] )
วิลลิงแฮมเสนอว่า สิ่งสำคัญสำหรับความสำเร็จในการผสานรวมระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา คือ ทั้งสองสาขาต้องมีความคาดหวังที่เป็นจริงต่อกัน ตัวอย่างเช่น นักการศึกษาไม่ควรคาดหวังว่าประสาทวิทยาศาสตร์จะให้คำตอบที่ตายตัวสำหรับการปฏิบัติทางการศึกษา คำตอบสำหรับเป้าหมายทางการศึกษาที่ไม่สอดคล้องกับวิธีการทางประสาทวิทยาศาสตร์ (เช่น การฝึกอบรมด้านสุนทรียศาสตร์) หรือระดับการวิเคราะห์ที่เกินกว่าระดับปัจเจกบุคคล สุดท้าย วิลลิงแฮมเสนอว่า ประสาทวิทยาศาสตร์จะมีประโยชน์ต่อนักการศึกษาเฉพาะเมื่อมุ่งเป้าไปที่ปัญหาเฉพาะเจาะจงในระดับการวิเคราะห์ที่ละเอียด เช่น วิธีการอ่านของคน แต่ข้อมูลเหล่านี้จะมีประโยชน์ก็ต่อเมื่ออยู่ในบริบทของทฤษฎีพฤติกรรมที่พัฒนามาอย่างดีแล้วเท่านั้น
นักวิจัยคนอื่นๆ เช่น Katzir & Pareblagoev [ 32 ]ชี้ให้เห็นว่าวิธีการสร้างภาพทางประสาทวิทยาในปัจจุบันอาจไม่เหมาะสมสำหรับการตรวจสอบการทำงานของระบบการรับรู้ระดับสูง เนื่องจากอาศัย 'วิธีการลบ' เป็นหลัก โดยวิธีนี้ กิจกรรมของสมองในระหว่างงานควบคุมแบบง่ายจะถูกลบออกจากกิจกรรมของงานรับรู้ 'ระดับสูง' ทำให้เหลือเพียงการกระตุ้นที่เกี่ยวข้องกับการทำงานที่สนใจโดยเฉพาะ Katzir & Pareblagoev แนะนำว่าแม้ว่าวิธีนี้อาจดีมากสำหรับการตรวจสอบการประมวลผลระดับต่ำ เช่น การรับรู้ การมองเห็น และการสัมผัส แต่ก็ยากมากที่จะออกแบบงานควบคุมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการประมวลผลระดับสูง เช่น ความเข้าใจในการอ่านและการอนุมาน ดังนั้น นักวิจัยบางคน[ 85 ] [ 86 ]จึงโต้แย้งว่าเทคโนโลยีการสร้างภาพเชิงฟังก์ชันอาจไม่เหมาะสมที่สุดสำหรับการวัดการประมวลผลระดับสูง Katzir & Pareblagoev แนะนำว่านี่อาจไม่ใช่ข้อบกพร่องของเทคโนโลยีเอง แต่เป็นข้อบกพร่องของการออกแบบการทดลองและความสามารถในการตีความผลลัพธ์ ผู้เขียนสนับสนุนให้ใช้การวัดเชิงทดลองในเครื่องสแกน ซึ่งข้อมูลพฤติกรรมเป็นที่เข้าใจกันดีอยู่แล้ว และมีกรอบทฤษฎีที่แข็งแกร่งรองรับอยู่
เปลี่ยนความท้าทายให้เป็นโอกาส
การทบทวนล่าสุดอีกฉบับหนึ่งเกี่ยวกับการถกเถียงเรื่องประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาโดย Varma, McCandliss และ Schwartz [ 87 ]มุ่งเน้นไปที่ความท้าทายหลักแปดประการ ซึ่งแบ่งออกเป็นความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และความท้าทายในทางปฏิบัติที่สาขานี้เผชิญอยู่ และพยายามที่จะเปลี่ยนความท้าทายเหล่านั้นให้เป็นโอกาส
ความท้าทายทางวิทยาศาสตร์
วิธีการ : วิธีการทางประสาทวิทยาศาสตร์สร้างสภาพแวดล้อมเทียมขึ้นมา ดังนั้นจึงไม่สามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับบริบทในห้องเรียนได้ นอกจากนี้ ยังมีความกังวลว่าหากประสาทวิทยาศาสตร์เริ่มมีอิทธิพลต่อการปฏิบัติทางการศึกษามากเกินไป อาจทำให้ความสำคัญของตัวแปรตามบริบทลดลง และวิธีแก้ปัญหาทางการศึกษาอาจกลายเป็นเรื่องทางชีววิทยามากกว่าการสอน อย่างไรก็ตาม Varma และคณะโต้แย้งว่าแบบแผนการทดลองใหม่ๆ สร้างโอกาสในการตรวจสอบบริบท เช่น การทำงานของสมองหลังจากขั้นตอนการเรียนรู้ที่แตกต่างกัน[ 88 ]และการถ่ายภาพทางประสาทวิทยาศาสตร์ยังช่วยให้สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงเชิงกลยุทธ์/กลไกในการพัฒนาที่ไม่สามารถวัดได้ด้วยเวลาตอบสนองและการวัดพฤติกรรมเพียงอย่างเดียว นอกจากนี้ Varma และคณะยังอ้างถึงงานวิจัยล่าสุดที่แสดงให้เห็นว่าสามารถตรวจสอบผลกระทบของตัวแปรทางวัฒนธรรมได้โดยใช้การถ่ายภาพสมอง (เช่น[ 89 ] ) และใช้ผลลัพธ์เพื่อสรุปผลสำหรับการปฏิบัติในห้องเรียน
ข้อมูล : การรู้ว่าสมองส่วนใดสนับสนุนการทำงานของระบบการรับรู้ขั้นพื้นฐานนั้นไม่ได้บอกอะไรเราเลยเกี่ยวกับวิธีการออกแบบการสอนสำหรับการทำงานนั้น อย่างไรก็ตาม วาร์มาและคณะเสนอว่าประสาทวิทยาศาสตร์เปิดโอกาสให้มีการวิเคราะห์การรับรู้ในรูปแบบใหม่ โดยแยกพฤติกรรมออกเป็นองค์ประกอบที่มองไม่เห็นในระดับพฤติกรรม ตัวอย่างเช่น คำถามที่ว่าการคำนวณทางคณิตศาสตร์ที่แตกต่างกันแสดงให้เห็นถึงความเร็วและความแม่นยำที่แตกต่างกันหรือไม่นั้น เป็นผลมาจากระดับประสิทธิภาพที่แตกต่างกันภายในระบบการรับรู้ระบบเดียว หรือเป็นผลมาจากการใช้ระบบการรับรู้ที่แตกต่างกัน
ทฤษฎีลดทอน : การนำศัพท์และทฤษฎีทางประสาทวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ใช้ในการศึกษาเป็นการลดทอนและไม่มีประโยชน์ในทางปฏิบัติสำหรับนักการศึกษา การอธิบายความบกพร่องทางพฤติกรรมด้วยคำศัพท์ทางประสาทวิทยาศาสตร์ไม่ได้ก่อให้เกิดประโยชน์ใดๆ วาร์มาและคณะชี้ให้เห็นว่า การลดทอนเป็นวิธีการหนึ่งที่ทำให้วิทยาศาสตร์ต่างๆ รวมเป็นหนึ่งเดียว และการนำศัพท์ทางประสาทวิทยาศาสตร์มาใช้ไม่ได้หมายความว่าจะต้องกำจัดศัพท์ทางการศึกษาออกไป เพียงแต่เป็นการเปิดโอกาสให้เกิดการสื่อสารและความเข้าใจข้ามสาขาวิชาเท่านั้น
ปรัชญา : การศึกษาและประสาทวิทยาศาสตร์นั้นเข้ากันไม่ได้โดยพื้นฐาน เพราะการพยายามอธิบายปรากฏการณ์ทางพฤติกรรมในห้องเรียนโดยการอธิบายกลไกทางกายภาพของสมองแต่ละบุคคลนั้นผิดหลักตรรกะ อย่างไรก็ตาม ประสาทวิทยาศาสตร์อาจช่วยแก้ไขความขัดแย้งภายในวงการการศึกษาที่เกิดจากโครงสร้างทางทฤษฎีและศัพท์เฉพาะที่แตกต่างกันในสาขาย่อยต่างๆ ของการศึกษา โดยการสร้างความสม่ำเสมอในด้านการรายงานผลลัพธ์
ข้อกังวลเชิงปฏิบัติ
ค่าใช้จ่าย : วิธีการทางประสาทวิทยาศาสตร์มีราคาแพงมาก และผลลัพธ์ที่คาดหวังไม่คุ้มค่ากับค่าใช้จ่าย อย่างไรก็ตาม วาร์มาและคณะชี้ให้เห็นว่า ประสาทวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาอาจดึงดูดเงินทุนเพิ่มเติมให้กับการวิจัยด้านการศึกษา แทนที่จะแย่งชิงทรัพยากร ข้ออ้างที่สำคัญของประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาคือ ทั้งสองสาขามีความสัมพันธ์กัน และส่วนหนึ่งของเงินทุนที่จัดสรรร่วมกันให้กับทั้งสองสาขาควรนำไปใช้กับคำถามที่เกี่ยวข้องร่วมกัน
จังหวะเวลา : แม้ว่าประสาทวิทยาศาสตร์จะขยายตัวอย่างรวดเร็ว แต่ก็ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นเมื่อเทียบกับการศึกษาสมองที่แข็งแรงโดยไม่รุกราน ดังนั้นนักวิจัยด้านการศึกษาจึงควรรอจนกว่าจะมีการรวบรวมและกลั่นกรองข้อมูลเพิ่มเติมเป็นทฤษฎีที่กระชับมากขึ้น ในทางตรงกันข้าม Varma และคณะแย้งว่าความสำเร็จบางอย่างปรากฏให้เห็นแล้ว ตัวอย่างเช่น การศึกษาที่ตรวจสอบความสำเร็จของโปรแกรมแก้ไขภาวะดิสเล็กเซีย[ 90 ]สามารถเปิดเผยผลกระทบของโปรแกรมเหล่านี้ต่อเครือข่ายสมองที่สนับสนุนการอ่าน ซึ่งนำไปสู่การสร้างคำถามวิจัยใหม่ๆ
การควบคุม : หากการศึกษาเปิดโอกาสให้วิทยาศาสตร์ทางประสาทเข้ามามีบทบาท ทฤษฎีต่างๆ จะถูกนำเสนอในแง่ของกลไกทางประสาทมากขึ้น และการถกเถียงต่างๆ จะอาศัยข้อมูลจากการถ่ายภาพทางประสาทมากขึ้น วิทยาศาสตร์ทางประสาทจะแย่งชิงทรัพยากร และงานวิจัยด้านการศึกษาจะสูญเสียความเป็นอิสระ Varma และคณะโต้แย้งว่าสมมติฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ที่ไม่สมมาตรระหว่างสองสาขานี้ไม่จำเป็น การศึกษามีศักยภาพที่จะส่งผลต่อวิทยาศาสตร์ทางประสาท โดยชี้นำงานวิจัยในอนาคตไปสู่รูปแบบที่ซับซ้อนของการรับรู้ และนักวิจัยด้านการศึกษาสามารถช่วยให้วิทยาศาสตร์ทางประสาทด้านการศึกษาหลีกเลี่ยงการทดลองที่ไร้เดียงสาและการทำผิดพลาดซ้ำรอยเดิมได้
ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท : จนถึงปัจจุบัน ผลการค้นพบทางประสาทวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ที่นำมาประยุกต์ใช้กับการศึกษา กลับกลายเป็นความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท ซึ่งเป็นการนำผลการวิจัยพื้นฐานไปใช้กับคำถามทางการศึกษาอย่างไม่รับผิดชอบ ยิ่งไปกว่านั้น ความเชื่อผิดๆ เหล่านี้ยังแพร่กระจายออกไปนอกแวดวงวิชาการ และถูกนำไปเผยแพร่โดยตรงแก่ครู ผู้บริหาร และประชาชนทั่วไป Varma และคณะตอบว่า การมีอยู่ของความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท แสดงให้เห็นถึงความหลงใหลในเรื่องการทำงานของสมองในหมู่ประชาชน การนำผลการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการศึกษาอย่างเหมาะสม และการวิจัยร่วมกันที่ได้รับการยอมรับอย่างดี จะช่วยลดโอกาสในการเกิดความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาทได้
ความสัมพันธ์แบบสองทิศทาง
นักวิจัยเช่น Katzir & Pareblagoev [ 32 ]และ Cacioppo & Berntson (1992) [ 91 ]โต้แย้งว่านอกจากประสาทวิทยาศาสตร์จะให้ข้อมูลแก่การศึกษาแล้ว แนวทางการวิจัยทางการศึกษายังสามารถมีส่วนช่วยในการพัฒนากระบวนทัศน์การทดลองใหม่ในการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ได้อีกด้วย Katzir และ Pareblagoev (2006) เสนอตัวอย่างการวิจัยเกี่ยวกับภาวะดิสเล็กเซียเป็นแบบจำลองของการทำงานร่วมกันแบบสองทิศทางนี้ ในกรณีนี้ ทฤษฎีเกี่ยวกับกระบวนการอ่านได้ชี้นำทั้งการออกแบบและการตีความการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ แต่ทฤษฎีที่มีอยู่ได้รับการพัฒนามาจากงานด้านพฤติกรรมเป็นหลัก ผู้เขียนแนะนำว่าการสร้างทฤษฎีซึ่งระบุทักษะและทักษะย่อยที่จำเป็นสำหรับงานที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ทางการศึกษาที่จะเกิดผล นอกจากนี้ ทฤษฎีดังกล่าวจำเป็นต้องเสนอความเชื่อมโยงที่สามารถทดสอบได้ในเชิงประจักษ์ระหว่างพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับการศึกษาและการทำงานของสมอง
บทบาทของนักการศึกษา
เคิร์ต ฟิชเชอร์ ผู้อำนวยการโครงการบัณฑิตศึกษาด้านจิตใจ สมอง และการศึกษาของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กล่าวว่า “หนึ่งในเหตุผลที่มีข้อมูลไร้สาระมากมายก็คือ มีคนน้อยมากที่มีความรู้เกี่ยวกับการศึกษาและประสาทวิทยาศาสตร์มากพอที่จะนำสิ่งเหล่านั้นมารวมกันได้” [ 92 ]นักการศึกษาต้องพึ่งพาความเชี่ยวชาญของผู้อื่นในการตีความจากประสาทวิทยาศาสตร์ ดังนั้นจึงไม่สามารถแยกแยะได้ว่าข้ออ้างที่ทำขึ้นนั้นเป็นตัวแทนที่ถูกต้องหรือไม่ถูกต้องของการวิจัย หากปราศจากการเข้าถึงงานวิจัยหลักโดยตรง นักการศึกษาอาจเสี่ยงต่อการนำผลลัพธ์จากการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ไปใช้ในทางที่ผิด[ 93 ]ความจำเป็นของสิ่งที่เรียกว่า 'คนกลาง' ในการแปลงานวิจัยไปสู่การปฏิบัติได้นำไปสู่สถานการณ์ที่การประยุกต์ใช้ผลการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์เชิงปัญญาได้ก้าวล้ำหน้าตัวงานวิจัยเอง
เพื่อลดความจำเป็นของตัวกลาง นักวิจัยบางคนได้เสนอแนะถึงความจำเป็นในการพัฒนากลุ่มนักการศึกษาด้านประสาทวิทยาซึ่งเป็นกลุ่มผู้เชี่ยวชาญที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นพิเศษ โดยมีบทบาทในการชี้นำการนำวิทยาศาสตร์ประสาททางปัญญามาใช้ในการปฏิบัติทางการศึกษาอย่างมีเหตุผลและมีจริยธรรมนักการศึกษาด้านประสาทวิทยาจะมีบทบาทสำคัญในการประเมินคุณภาพของหลักฐานที่อ้างว่าเกี่ยวข้องกับการศึกษา ประเมินว่าใครเหมาะสมที่สุดที่จะใช้ความรู้ที่พัฒนาขึ้นใหม่ และด้วยมาตรการป้องกันอะไรบ้าง และจะจัดการกับผลที่ตามมาที่ไม่คาดคิดจากการนำผลการวิจัยไปใช้อย่างไร[ 94 ]
Byrnes & Fox (1998) [ 95 ]ได้แนะนำว่านักจิตวิทยาพัฒนาการ นักจิตวิทยาการศึกษา และครูโดยทั่วไปจะอยู่ในแนวทางใดแนวทางหนึ่งจากสี่แนวทางเกี่ยวกับการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ "(1) ผู้ที่ยอมรับ (และบางครั้งตีความเกินจริง) ผลลัพธ์ของการศึกษาทางประสาทวิทยาศาสตร์ได้อย่างง่ายดาย (2) ผู้ที่ปฏิเสธแนวทางทางประสาทวิทยาศาสตร์โดยสิ้นเชิงและพิจารณาว่าผลลัพธ์ของการศึกษาทางประสาทวิทยาศาสตร์นั้นไร้ความหมาย (3) ผู้ที่ไม่คุ้นเคยและไม่สนใจการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์ และ (4) ผู้ที่ยอมรับการค้นพบทางประสาทวิทยาศาสตร์อย่างระมัดระวังว่าเป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบการค้นพบทั้งหมดที่เกิดขึ้นจากสาขาต่างๆ ของวิทยาศาสตร์การรู้คิดและประสาทวิทยาศาสตร์" Greenwood (2009) [85]แนะนำว่าเมื่อองค์ความรู้ที่มีให้แก่นักการศึกษาเพิ่มมากขึ้น และความสามารถในการเป็นผู้เชี่ยวชาญในทุกด้านลดลง มุมมองที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือมุมมองที่สี่ที่ระบุโดย[87]ซึ่งก็คือการยอมรับอย่างระมัดระวังต่อการค้นพบทางประสาทวิทยาศาสตร์และการทำงานร่วมกันเชิงรุก
Bennett & Rolheiser-Bennett (2001) [ 96 ]ชี้ให้เห็นว่า “ครูต้องตระหนักและปฏิบัติตามหลักวิทยาศาสตร์ภายในศิลปะแห่งการสอน” พวกเขาแนะนำว่านักการศึกษาต้องตระหนักถึงวิธีการอื่นๆ และนำวิธีการเหล่านั้นมาใช้ในการปฏิบัติของตน นอกจากนี้ Bennett และ Rolheiser-Bennett ยังแนะนำว่าองค์ความรู้เฉพาะด้านจะมีบทบาทสำคัญในการให้ข้อมูลแก่นักการศึกษาเมื่อทำการตัดสินใจที่สำคัญเกี่ยวกับการ “ออกแบบสภาพแวดล้อมการเรียนรู้” องค์ความรู้ที่กล่าวถึง ได้แก่ ความฉลาดหลายด้านความฉลาดทางอารมณ์รูปแบบการเรียนรู้ สมองของมนุษย์ เด็กที่มีความเสี่ยง และเพศ ดังที่ผู้เขียนอธิบายไว้ว่าสิ่งเหล่านี้และด้านอื่นๆ เป็นเพียง “เลนส์ที่ออกแบบมาเพื่อขยายความเข้าใจของครูเกี่ยวกับวิธีการเรียนรู้ของนักเรียน และจากความเข้าใจนั้น เพื่อตัดสินใจว่าจะเลือก บูรณาการ และดำเนินการรายการต่างๆ ใน ... รายการนั้นอย่างไรและเมื่อใด” [88]
เมสัน[ 23 ]สนับสนุนการเรียกร้องให้เกิดความร่วมมือเชิงสร้างสรรค์แบบสองทางระหว่างประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา โดยแทนที่จะนำงานวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ไปประยุกต์ใช้กับการศึกษาโดยตรง ผลการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ควรนำมาใช้เพื่อจำกัดทฤษฎีทางการศึกษา ในทางกลับกัน การศึกษาจะมีอิทธิพลต่อประเภทของคำถามวิจัยและแบบแผนการทดลองที่ใช้ในการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ เมสันยังยกตัวอย่างว่า ในขณะที่การปฏิบัติการสอนในห้องเรียนอาจก่อให้เกิดคำถามทางการศึกษาเกี่ยวกับพื้นฐานทางอารมณ์ของผลการปฏิบัติงานในโรงเรียน ประสาทวิทยาศาสตร์มีศักยภาพที่จะเปิดเผยพื้นฐานทางสมองของกระบวนการคิดระดับสูง และด้วยเหตุนี้จึงอาจช่วยให้เข้าใจบทบาทของอารมณ์ที่มีต่อการเรียนรู้และเปิดพื้นที่ใหม่สำหรับการศึกษาความคิดทางอารมณ์ในห้องเรียน
ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท
คำว่า " neuromyths " ถูกบัญญัติขึ้นครั้งแรกโดยรายงานของ OECD เกี่ยวกับการทำความเข้าใจสมอง[ 97 ]คำพ้องความหมายคือ "neurononsense" [ 98 ]คำนี้หมายถึงการแปลผลการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ไปสู่ข้อมูลที่ผิดพลาดเกี่ยวกับการศึกษา รายงานของ OECD เน้นย้ำ neuromyths สามประการที่ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษ แม้ว่าจะมีนักวิจัยคนอื่นๆ อีกหลายคน เช่น Usha Goswami ที่ระบุ neuromyths อื่นๆ ไว้ก็ตาม
- ความเชื่อที่ว่าความแตกต่างระหว่างซีกสมองทั้งสองข้างมีความสัมพันธ์กับรูปแบบการเรียนรู้ที่แตกต่างกัน (เช่น สมองซีกซ้ายเทียบกับสมองซีกขวา)
- ความเชื่อที่ว่าสมองมีความยืดหยุ่นสำหรับการเรียนรู้บางประเภทเฉพาะในช่วง "ช่วงเวลาวิกฤต" บางช่วงเท่านั้น และดังนั้นการเรียนรู้ในด้านเหล่านี้จึงต้องเกิดขึ้นในช่วงเวลาดังกล่าว
- ความเชื่อที่ว่าการแทรกแซงทางการศึกษาที่มีประสิทธิภาพจะต้องสอดคล้องกับช่วงเวลาของการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือ สภาพแวดล้อมของเด็กควรได้รับการพัฒนาในช่วงเวลาที่มีการเจริญเติบโตของเซลล์ประสาทสูงสุด
สมองซีกซ้ายหรือซีกขวา
แนวคิดที่ว่าสมองทั้งสองซีกอาจเรียนรู้แตกต่างกันนั้นแทบไม่มีพื้นฐานมาจากการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์[ 5 ]แนวคิดนี้เกิดขึ้นจากความรู้ที่ว่าทักษะการรับรู้บางอย่างปรากฏให้เห็นว่ามีการแบ่งตำแหน่งที่แตกต่างกันไปยังสมองซีกใดซีกหนึ่งโดยเฉพาะ (เช่น หน้าที่ทางภาษาโดยทั่วไปได้รับการสนับสนุนจากบริเวณสมองซีกซ้ายในคนถนัดขวาที่มีสุขภาพดี) อย่างไรก็ตาม เส้นใยประสาทจำนวนมากเชื่อมโยงสมองทั้งสองซีกในบุคคลที่มีสุขภาพทางระบบประสาทดี ทักษะการรับรู้ทุกอย่างที่ได้รับการตรวจสอบโดยใช้การถ่ายภาพทางประสาทจนถึงปัจจุบันใช้เครือข่ายของบริเวณสมองที่กระจายอยู่ทั่วสมองทั้งสองซีก รวมถึงภาษาและการอ่าน ดังนั้นจึงไม่มีหลักฐานใด ๆ สำหรับการเรียนรู้ประเภทใด ๆ ที่เฉพาะเจาะจงกับสมองเพียงซีกเดียว
ช่วงเวลาวิกฤต
ช่วงวิกฤตคือช่วงเวลาในช่วงต้นชีวิตของสัตว์ ซึ่งการพัฒนาคุณสมบัติหรือทักษะบางอย่างเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงมากที่สุด ในช่วงวิกฤต ทักษะหรือลักษณะเฉพาะจะถูกเรียนรู้ได้ง่ายที่สุด ในช่วงเวลานี้ ความยืดหยุ่นจะขึ้นอยู่กับประสบการณ์หรืออิทธิพลจากสิ่งแวดล้อมมากที่สุด ตัวอย่างของช่วงวิกฤตสองประการ ได้แก่ การพัฒนาการมองเห็นแบบสองตาและทักษะทางภาษาในเด็ก ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับช่วงวิกฤตทางประสาทวิทยาเป็นการขยายความเกินจริงจากผลการวิจัยทางประสาทวิทยาศาสตร์บางอย่าง (ดูข้างต้น) โดยส่วนใหญ่มาจากการวิจัยเกี่ยวกับระบบการมองเห็น มากกว่าการรับรู้และการเรียนรู้ แม้ว่าการขาดการรับรู้ทางประสาทสัมผัสในช่วงเวลาบางช่วงอาจขัดขวางการพัฒนาทักษะการมองเห็นได้อย่างชัดเจน แต่ช่วงเวลาเหล่านั้นเป็นช่วงเวลาที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงมากกว่าช่วงวิกฤต และโอกาสในการเรียนรู้ไม่ได้สูญหายไปตลอดกาลอย่างที่คำว่า "วิกฤต" บ่งบอก ในขณะที่เด็กอาจได้รับประโยชน์จากปัจจัยแวดล้อมบางประเภท เช่น การเรียนภาษาที่สองในช่วงเวลาที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของภาษา แต่ไม่ได้หมายความว่าผู้ใหญ่จะไม่สามารถเรียนรู้ทักษะภาษาต่างประเทศได้ในภายหลัง
แนวคิดเรื่องช่วงเวลาวิกฤตส่วนใหญ่มาจากงานของ Hubel และ Wiesel [ 99 ]ช่วงเวลาวิกฤตโดยทั่วไปจะตรงกับช่วงเวลาของการสร้างไซแนปส์ที่มากเกินไป และสิ้นสุดลงในเวลาประมาณเดียวกับที่ระดับไซแนปส์มีเสถียรภาพ ในช่วงเวลาของการสร้างไซแนปส์นี้ บางส่วนของสมองจะมีความไวเป็นพิเศษต่อการมีอยู่หรือไม่มีอยู่ของสิ่งเร้าบางประเภทโดยทั่วไป มีช่วงเวลาวิกฤตที่แตกต่างกันภายในระบบเฉพาะ เช่น ระบบการมองเห็นมีช่วงเวลาวิกฤตที่แตกต่างกันสำหรับการครอบงำของดวงตา ความคมชัดของการมองเห็น และการทำงานของดวงตาทั้งสองข้าง[ 100 ]เช่นเดียวกับช่วงเวลาวิกฤตที่แตกต่างกันระหว่างระบบ ตัวอย่างเช่น ช่วงเวลาวิกฤตสำหรับระบบการมองเห็นดูเหมือนจะสิ้นสุดลงเมื่ออายุประมาณ 12 ปี ในขณะที่ช่วงเวลาวิกฤตสำหรับการเรียนรู้ไวยากรณ์สิ้นสุดลงเมื่ออายุประมาณ 16 ปี
แทนที่จะพูดถึงช่วงเวลาวิกฤตเพียงช่วงเดียวสำหรับระบบการรับรู้โดยทั่วไป นักประสาทวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันมองเห็นช่วงเวลาที่สำคัญหลายช่วง ซึ่งสมองสามารถถูกปรับเปลี่ยนได้อย่างละเอียดอ่อนและค่อยเป็นค่อยไป ยิ่งไปกว่านั้น ช่วงเวลาวิกฤตเหล่านั้นอาจแบ่งออกเป็นสามระยะ ระยะแรกคือการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ตามด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องซึ่งอาจเกิดการสูญเสียหรือเสื่อมถอย และสุดท้ายคือระยะของการพัฒนาอย่างต่อเนื่องซึ่งระบบสามารถฟื้นตัวจากภาวะขาดแคลนได้
แม้จะมีหลักฐานเกี่ยวกับช่วงเวลาที่ไวต่อการเรียนรู้ แต่เราไม่ทราบว่าช่วงเวลาดังกล่าวมีอยู่จริงสำหรับระบบความรู้ที่ถ่ายทอดทางวัฒนธรรม เช่น ในด้านการศึกษาอย่างการอ่านและการคำนวณหรือไม่ นอกจากนี้ เรายังไม่ทราบว่ากระบวนการสร้างไซแนปส์มีบทบาทอย่างไรในการเรียนรู้ทักษะเหล่านี้
สภาพแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์
ข้อโต้แย้งเรื่อง สภาพแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์นั้นอิงตามหลักฐานที่ว่าหนูที่เลี้ยงในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนจะทำงานได้ดีกว่าในงานเขาวงกตและมีการเชื่อมต่อไซแนปส์มากกว่าหนูที่เลี้ยงในสภาพแวดล้อมที่ขาดแคลนถึง 20–25% [ 101 ]อย่างไรก็ตาม สภาพแวดล้อมที่อุดมสมบูรณ์เหล่านี้อยู่ในกรงทดลอง และไม่ได้ใกล้เคียงกับการจำลองสภาพแวดล้อมที่กระตุ้นอย่างเข้มข้นที่หนูจะได้รับในป่าเลย ยิ่งไปกว่านั้น การสร้างการเชื่อมต่อเพิ่มเติมเหล่านี้เพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมใหม่ๆ เกิดขึ้นตลอดชีวิต ไม่ใช่เฉพาะในช่วงเวลาที่สำคัญหรืออ่อนไหวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น นักเปียโนที่มีทักษะจะแสดงภาพแทนขนาดใหญ่ขึ้นในคอร์เทกซ์การได้ยินที่เกี่ยวข้องกับเสียงเปียโนโดยเฉพาะ[ 102 ]ในขณะที่นักไวโอลินมีภาพแทนประสาทขนาดใหญ่ขึ้นสำหรับนิ้วมือซ้ายของพวกเขา[ 103 ]แม้แต่คนขับแท็กซี่ในลอนดอนที่เรียนรู้แผนที่ถนนลอนดอนอย่างละเอียดก็ยังพัฒนาโครงสร้างขนาดใหญ่ขึ้นในส่วนของสมองที่รับผิดชอบต่อการแสดงภาพเชิงพื้นที่และการนำทาง[ 104 ]ผลลัพธ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าสมองสามารถสร้างการเชื่อมต่อใหม่ได้อย่างกว้างขวางอันเป็นผลมาจากข้อมูลป้อนเข้าทางการศึกษาที่มุ่งเน้น แม้ว่าข้อมูลป้อนเข้านี้จะได้รับเฉพาะในช่วงวัยผู้ใหญ่ก็ตาม งานของ Greenough ชี้ให้เห็นถึงความยืดหยุ่นของสมองประเภทที่สอง ในขณะที่การสร้างไซแนปส์และช่วงเวลาวิกฤตเกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นที่คาดหวังจากประสบการณ์ การเติบโตของไซแนปส์ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนเกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นที่ "ขึ้นอยู่กับประสบการณ์" ความยืดหยุ่นประเภทนี้เกี่ยวข้องกับการเรียนรู้ที่เฉพาะเจาะจงกับสภาพแวดล้อม และไม่เกี่ยวข้องกับคุณลักษณะของสภาพแวดล้อมที่แพร่หลายและพบได้ทั่วไปในสมาชิกทุกตัวของสายพันธุ์ เช่น คำศัพท์
ความยืดหยุ่นที่ขึ้นอยู่กับประสบการณ์มีความสำคัญเพราะอาจเชื่อมโยงการเรียนรู้เฉพาะกับความยืดหยุ่นของสมองได้ แต่มีความเกี่ยวข้องตลอดช่วงชีวิต ไม่ใช่แค่ในช่วงเวลาวิกฤตเท่านั้น “ความยืดหยุ่นที่คาดหวังจากประสบการณ์” [ 101 ]ชี้ให้เห็นว่าคุณลักษณะของสิ่งแวดล้อมที่จำเป็นสำหรับการปรับแต่งระบบประสาทสัมผัส อย่างละเอียด นั้นมีอยู่ทั่วไปและมีลักษณะทั่วไปมาก สิ่งเร้าประเภทนี้มีอยู่มากมายในสภาพแวดล้อมของเด็กทั่วไป ดังนั้น ความยืดหยุ่นที่คาดหวังจากประสบการณ์จึงไม่ขึ้นอยู่กับประสบการณ์เฉพาะภายในสภาพแวดล้อมเฉพาะ และด้วยเหตุนี้จึงไม่สามารถให้คำแนะนำมากนักในการเลือกของเล่น โรงเรียนอนุบาล หรือนโยบายการดูแลเด็กปฐมวัย ความเชื่อมโยงระหว่างประสบการณ์และความยืดหยุ่นของสมองนั้นน่าสนใจ ไม่ต้องสงสัยเลยว่าการเรียนรู้ส่งผลต่อสมอง แต่ความสัมพันธ์นี้ไม่ได้ให้คำแนะนำว่าเราควรออกแบบการเรียนการสอนอย่างไร
นอกจากนี้ บรูเออร์ยังเตือนถึงอันตรายของการสร้างสภาพแวดล้อมที่เอื้อต่อการดำรงชีวิตบนพื้นฐานของระบบคุณค่าทางเศรษฐกิจและสังคม และเตือนถึงแนวโน้มที่จะให้คุณค่ากับกิจกรรมต่างๆ ของชนชั้นกลางว่าเป็นสิ่งที่มีคุณค่ามากกว่ากิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับวิถีชีวิตของชนชั้นแรงงาน ทั้งๆ ที่ไม่มีหลักฐานทางประสาทวิทยาศาสตร์ใดๆ มาสนับสนุนเรื่องนี้
การสร้างไซแนปส์
นอกจากนี้ นักวิจารณ์บางส่วนของแนวทางวิทยาศาสตร์ประสาทวิทยาทางการศึกษาได้ชี้ให้เห็นถึงข้อจำกัดในการนำความเข้าใจเกี่ยวกับการพัฒนาทางสรีรวิทยาของสมองในระยะเริ่มต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกระบวนการสร้างไซแนปส์ มาประยุกต์ใช้ในทฤษฎีทางการศึกษา
การวิจัยเกี่ยวกับการสร้างไซแนปส์ส่วนใหญ่ดำเนินการในสัตว์ (เช่น ลิงและแมว) การวัดความหนาแน่นของไซแนปส์เป็นการวัดแบบรวม และเป็นที่ทราบกันดีว่าเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ ภายในบริเวณสมองเดียวกันมีอัตราการเติบโตของไซแนปส์ที่แตกต่างกัน [70] ประการที่สอง "ช่วงเวลาวิกฤต" ที่กล่าวอ้างตั้งแต่แรกเกิดถึงสามปีนั้นได้มาจากการวิจัยในลิงแรซัส ซึ่งเข้าสู่วัยเจริญพันธุ์เมื่ออายุสามปี และสันนิษฐานว่าช่วงเวลาของการสร้างไซแนปส์ในมนุษย์นั้นเหมือนกับของลิงทุกประการ อาจจะสมเหตุสมผลกว่าที่จะสันนิษฐานว่าช่วงเวลาของการเติบโตของเซลล์ประสาทนี้กินเวลาจนถึงวัยเจริญพันธุ์ ซึ่งหมายความว่าจนถึงช่วงต้นวัยรุ่นในมนุษย์
โดยทั่วไปแล้วช่วงเวลาของการสร้างไซแนปส์อย่างเข้มข้นมักมีความสัมพันธ์กับการเกิดขึ้นของทักษะและหน้าที่การรับรู้บางอย่าง เช่น การจ้องมอง การจับ การใช้สัญลักษณ์ และความจำใช้งาน อย่างไรก็ตาม ทักษะเหล่านี้ยังคงพัฒนาต่อไปได้ดีหลังจากช่วงเวลาที่คิดว่าการสร้างไซแนปส์สิ้นสุดลง ทักษะเหล่านี้หลายอย่างยังคงพัฒนาต่อไปแม้หลังจากความหนาแน่นของไซแนปส์ถึงระดับผู้ใหญ่แล้ว ดังนั้นสิ่งที่เราสามารถพูดได้มากที่สุดก็คือ การสร้างไซแนปส์อาจจำเป็นสำหรับการเกิดขึ้นของทักษะเหล่านี้ แต่ไม่สามารถอธิบายการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของทักษะเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์[ 105 ]การเปลี่ยนแปลงของสมองรูปแบบอื่นจะต้องมีส่วนช่วยในการเรียนรู้อย่างต่อเนื่อง
นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงทางด้านการรับรู้ที่มักพบว่ามีความสัมพันธ์กับการสร้างไซแนปส์นั้นเกี่ยวข้องกับด้านการมองเห็น การสัมผัส การเคลื่อนไหว และความจำใช้งาน ทักษะเหล่านี้ไม่ใช่ทักษะที่สอนกัน แต่เป็นทักษะที่เด็กได้รับมาโดยอิสระจากการเรียนในโรงเรียน แม้ว่าทักษะเหล่านี้อาจช่วยสนับสนุนการเรียนรู้ในอนาคตก็ตาม อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ระหว่างทักษะเหล่านี้กับการเรียนรู้ในโรงเรียนในภายหลังนั้นยังไม่ชัดเจน เรารู้ว่าการสร้างไซแนปส์เกิดขึ้น และรูปแบบของการสร้างไซแนปส์มีความสำคัญต่อการทำงานของสมองตามปกติ แต่สิ่งที่ยังขาดอยู่คือความสามารถของวิทยาศาสตร์ทางประสาทที่จะบอกนักการศึกษาว่าประสบการณ์ในวัยเด็กแบบใดที่จะช่วยเพิ่มศักยภาพทางด้านการรับรู้หรือผลสัมฤทธิ์ทางการศึกษาของเด็กได้
สมองเพศชายเทียบกับสมองเพศหญิง
แนวคิดที่ว่าคนเราสามารถมีสมองแบบ "ผู้ชาย" หรือสมองแบบ "ผู้หญิง" นั้นเป็นการตีความผิดของคำศัพท์ที่ใช้ในการอธิบายรูปแบบการรับรู้โดย[ 106 ]เมื่อพยายามสร้างแนวคิดเกี่ยวกับธรรมชาติของรูปแบบการรับรู้ในผู้ที่มีภาวะออทิสติกสเปกตรัม บารอน-โคเฮนแนะนำว่าในขณะที่ผู้ชายเป็น "นักจัดระบบ" ที่ดีกว่า (เก่งในการทำความเข้าใจระบบกลไก) ผู้หญิงเป็น "นักเห็นอกเห็นใจ" ที่ดีกว่า (เก่งในการสื่อสารและเข้าใจผู้อื่น) ดังนั้นเขาจึงแนะนำว่าออทิสติกอาจถูกมองว่าเป็นรูปแบบสุดขั้วของ "สมองแบบผู้ชาย" ไม่มีการแนะนำว่าผู้ชายและผู้หญิงมีสมองที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง หรือว่าผู้หญิงที่เป็นออทิสติกมีสมองแบบผู้ชาย
รูปแบบการเรียนรู้
ความเชื่อผิดๆ ที่พบได้ทั่วไปในวงการศึกษาคือ บุคคลแต่ละคนมีรูปแบบการเรียนรู้ ที่แตกต่างกัน เช่น 'แบบมองเห็น' หรือ 'แบบสัมผัส' หลายคนจะระบุความชอบเกี่ยวกับวิธีการเรียนรู้ที่ตนเองต้องการ แต่ไม่มีหลักฐานว่าการจับคู่เทคนิคการสอนกับรูปแบบการเรียนรู้ที่ต้องการจะช่วยปรับปรุงการเรียนรู้ได้ แม้ว่าสมมติฐานนี้จะได้รับการทดสอบหลายครั้งแล้วก็ตาม[ 107 ] [ 108 ]การใช้รูปแบบการเรียนรู้อาจมีผลเสียด้วยซ้ำ โดยที่ผู้เรียนถูก 'จำกัดกรอบ' รับรู้ว่าตนเองอาจไม่เหมาะกับรูปแบบการเรียนรู้ที่ไม่ตรงกับ 'รูปแบบการเรียนรู้' ของตน[ 109 ] (เช่น ผู้เรียนที่เรียกว่าผู้เรียนแบบมองเห็นอาจไม่ต้องการเรียนดนตรี) แม้จะไม่มีหลักฐานดังกล่าว แต่การศึกษาในปี 2012 แสดงให้เห็นว่าความเชื่อในการใช้รูปแบบการเรียนรู้แพร่หลายในหมู่ครู[ 110 ]และการศึกษาในปี 2015 แสดงให้เห็นว่าเอกสารวิจัยส่วนใหญ่ใน การวิจัย การศึกษาระดับอุดมศึกษาสนับสนุนการใช้รูปแบบการเรียนรู้โดยเข้าใจผิด[ 109 ]
ดูเพิ่มเติม
อ่านเพิ่มเติม
- แกรนท์, แอนโทนี เอ็ม. " การฝึกสมอง: ประสาทวิทยาศาสตร์หรือเรื่องไร้สาระทางประสาทวิทยาศาสตร์" นักจิตวิทยาการฝึกสอน 11.1 (2015): 31-37
- Alferink, Larry A. และ Farmer-Dougan, Valeri (2010). "การศึกษาที่อิงตามสมอง (หรือไม่อิงตามสมอง): อันตรายจากความเข้าใจผิดและการนำงานวิจัยด้านประสาทวิทยาศาสตร์ไปใช้ในทางที่ผิด" Exceptionality , Vol. 18, pp. 42–52
- Lee, HW; Juan, CH (2013). "ประสาทวิทยาศาสตร์เชิงปัญญาสามารถทำอะไรได้บ้างเพื่อเพิ่มพูนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการศึกษาและการเรียนรู้?" (PDF)วารสารประสาทวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมประสาท 2 ( 4): 393– 399. doi : 10.1166/jnsne.2013.1064 (ไม่ใช้งาน 5 มกราคม 2026)
{{cite journal}}: CS1 maint: DOI ไม่ใช้งานแล้วตั้งแต่มกราคม 2026 ( ลิงก์ ) - Mareschal, D., Butterworth, B. & Tolmie, A. (2013) ประสาทวิทยาการศึกษา. อ็อกซ์ฟอร์ด, สหราชอาณาจักร: Wiley-Blackwell. ไอเอสบีเอ็น 978-1-119-97319-5
- มิเชวา, เอมิเลีย. " ความเชื่อผิดๆ เกี่ยวกับระบบประสาท, คำพูดไร้สาระเกี่ยวกับระบบประสาท และวิทยาศาสตร์เทียม: ความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างสาขาวิชาระบบประสาทและการศึกษา " จิตวิทยาประสาทของเด็กในทางปฏิบัติ: มุมมองจากนักจิตวิทยาการศึกษา. ชาม: สำนักพิมพ์สปริงเกอร์ อินเตอร์เนชั่นแนล, 2021. 9-27.
- Zull, J. (2002). ศิลปะแห่งการเปลี่ยนแปลงสมอง: การเสริมสร้างการปฏิบัติการสอนโดยการสำรวจชีววิทยาของการเรียนรู้ สเตอร์ลิง, เวอร์จิเนีย: Stylus Publishing, LLC
- Busso, Daniel S.; Pollack, Courtney (22 เมษายน 2557). "ไม่มีสมองใดถูกทิ้งไว้ข้างหลัง: ผลที่ตามมาของวาทกรรมประสาทวิทยาศาสตร์ต่อการศึกษา" (PDF)การเรียนรู้ สื่อ และเทคโนโลยี 40 ( 2): 168– 186. doi : 10.1080/17439884.2014.908908 . S2CID 146467346 .
- Coltheart, Max (10 ธันวาคม 2012). "ประสาทวิทยาศาสตร์ที่แปลกประหลาด: การศึกษาเข้ามาแทรกแซงการวิจัยสมองได้อย่างไร"สืบค้นจากThe Conversation
ลิงก์ภายนอก
โครงการริเริ่มของรัฐบาล
- OECD: องค์การเพื่อความร่วมมือและการพัฒนาทางเศรษฐกิจ
การประชุมและองค์กรต่างๆ
- BERA – กลุ่มความสนใจพิเศษ (SIG) ด้านประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษาของสมาคมวิจัยทางการศึกษาแห่งสหราชอาณาจักร
- กลุ่มความสนใจพิเศษ (SIG) ของ EARLI ด้านประสาทวิทยาศาสตร์และการศึกษา
- สมอง ประสาทวิทยา และการศึกษา (กลุ่มความสนใจพิเศษของสมาคมวิจัยการศึกษาแห่งอเมริกา )
- สมาคมนานาชาติเพื่อจิตใจ สมอง และการศึกษา
- สมาคมฌอง ปิอาเจต์
- การประชุมเรื่องการเรียนรู้และสมอง
- ศูนย์การศึกษาด้านประสาทวิทยาศาสตร์ โรงเรียนลอนดอน
- เวทีการศึกษาด้านประสาทวิทยาศาสตร์เชิงปัญญาแห่งอ็อกซ์ฟอร์ด –
สิ่งพิมพ์
- npj วิทยาศาสตร์แห่งการเรียนรู้
- วารสารจิตใจ สมอง และการศึกษา
- วารสารการศึกษาด้านประสาทวิทยา