نوروساینس یادگیری ریاضی: از فعال سازی نورون تا ساختن مفهوم

سال هاست که ریاضی را یک درس «محاسباتی» می دانیم؛ یعنی چیزی شبیه یک انبار از فرمول ها و قواعد که باید حفظ شود.
اما نوروساینس نشان می دهد که مغز انسان اصلا با حفظ کردن ریاضی را یاد نمی گیرد. مغز برای فهمیدن عدد، شکل، الگو و حتی معادله، شبکه های عصبی ویژه ای فعال می کند؛ شبکه هایی که در کودکی و حتی قبل از ورود به مدرسه، شروع به شکل گیری می کنند.

وقتی کودک به عدد نگاه می کند یا دو مجموعه را مقایسه می کند، بخش هایی از لوب جداری فعال می شوند؛ مغز یک نظام «درک تقریبی تعداد» دارد، نه حس دقیق عدد. همین پایه طبیعی است که باعث می شود کودکان حتی بدون آموزش رسمی، تشخیص بدهند سه تا مداد، کمتر از پنج تاست. بنابراین یادگیری ریاضی از مغز شروع می شود، نه از دفتر و کتاب.

با این حال، یکی از چیزهایی که معمولا نادیده می گیریم نقش هیجانات است. اضطراب ریاضی، حتی قبل از اینکه دانش آموز یک مسئله را بخواند، سیستم های شناختی مغز را مختل می کند. آمیگدالا فعال می شود، پیشانی قشر که مسئول حل مسئله است کندتر کار می کند و کودک با اینکه مفهوم را می داند، «قفل می شود». این همان لحظه ای است که دانش آموز می گوید: “بلدم… ولی یادم نمیاد!”.
اضطراب کارایی شبکه های حل مسئله را کاهش می دهد، نه اینکه آنها را خاموش کند.

یادگیری ریاضی زمانی عمیق است که کودک بتواند «تصویری از مفهوم» در ذهن بسازد. مغز بسیاری از مفاهیم ریاضی را با تصویر بهتر پردازش می کند، اما این برای همه افراد و همه مفاهیم یکسان نیست. حفظ ضرب باید همراه با درک تصویری و مفهومی باشد، نه به تنهایی بی ارزش یا ناکافی.؛ وقتی کودک تصور می کند که شش سینی وجود دارد و در هر سینی چهار مداد گذاشته شده، شبکه های معنایی فعال می شوند و مغز رابطه ها را بهتر از ارقام حفظ می کند.
به همین دلیل آموزش ریاضی باید از تصویر، الگو و تجربه شروع شود؛ نه از فرمول و نماد.

نوروساینس می گوید مغز با «تکرارهای کوتاه و پراکنده» معمولا بهتر یاد می گیرد تا تمرین های طولانی. ۵ دقیقه تمرین هر روز، شبکه های عصبی را پایدارتر می سازد تا ۳۰ دقیقه تمرین خسته کننده یک باره. علت نیز روشن است: یادگیری ریاضی فرآیند ساخت تدریجی مدارهاست، نه یک اتفاق دفعی، تکرار کوتاه و پراکنده برای بسیاری از مفاهیم مفید است، ولی جایگزین کامل تمرین منسجم و عمیق نمی شود.

اما شاید مهم ترین بخش ماجرا این باشد که مغز هنگام اشتباه توجه بیشتری نشان می دهد، اگر بازخورد مناسب دریافت شود. هر خطا یک سیگنال عصبی تولید می کند که باعث قوی تر شدن مدارهای یادگیری می شود. این یعنی خطا نه تنها بد نیست، بلکه برای مغز ارزشمند است.
وقتی کودک اشتباه می کند و معلم یا والدین به جای سرزنش، او را به «کشف دلیل اشتباه» دعوت می کنند، در حقیقت در حال فعال کردن همان مدارهایی هستند که یادگیری بلندمدت را می سازد.

مغز در زمان حل مسئله فقط از نیمکره چپ استفاده نمی کند؛ بلکه نیمکره راست (که مسئول تصویرسازی، الگوها و روابط است) به همان اندازه فعال است. البته این کلی گفته شده چون هر دو نیمکره در ریاضی کار می کنند، اما با شبکه های درهم تنیده.

_{ریاضی واقعی ترکیبی از منطق و تصویر است. هرگاه آموزش فقط سمت نمادین را تقویت کند و تصویرسازی ذهنی نادیده گرفته شود، کودک ریاضی را «می داند» اما «نمی تواند» از آن استفاده کند.}

نوروساینس همچنین نشان می دهد که کودک با حرف زدن درباره ریاضی، مسئله را بهتر می فهمد. وقتی با صدای بلند فکر می کند، توضیح می دهد، یا استدلالش را بیان می کند، مغز ارتباط های جدیدی می سازد. به همین دلیل گفت وگوی ریاضی یکی از قدرتمندترین ابزارهای یادگیری است؛ چیزی که متاسفانه در کلاس های سنتی کمتر اتفاق می افتد.

و در نهایت، بازی و حرکت.
مغز کودکان وقتی در حال بازی، دویدن، ساختن، لمس کردن یا تجربه کردن است، دوپامین ترشح می کند؛ دوپامین همان سوخت یادگیری است.دوپامین در انگیزش و توجه نقش دارد و می تواند به یادگیری کمک کند، اما یادگیری ریاضی به شبکه های جبهه ای، جداری و حافظه کاری نیز وابسته است. درس ریاضی با بازی، فعالیت های حرکتی یا حتی یک معمای ساده بیش از ده صفحه تمرین خشک اثر دارد. کودکی که در کوچه با سنگ ریزه ها جمع و تفریق می کند، در حال ساختن همان مدارهایی است که بعدا در آموزش رسمی به کار می آید.

تمام این یافته ها یک پیام مشترک دارند:
ریاضی یک مهارت «عصبی–شناختی–هیجانی» است، نه یک صرف فرمول خشک، ریاضی هم جنبه شناختی–هیجانی دارد و هم جنبه نمادین و محاسباتی؛ این دو مکمل هم هستند.
آموزش ریاضی زمانی موثر است که با نحوه کار مغز هماهنگ باشد؛ یعنی همراه با هیجان مثبت، تصویرسازی، گفت وگو، بازی، الگوها و فرصت برای تجربه خطا.
هر کودکی که احساس امنیت کند، فرصت ساختن تصویر ذهنی داشته باشد، با او گفتگو شود و بدون ترس از اشتباه، یادگیری کند، نه تنها ریاضی را بهتر می آموزد، بلکه رابطه ای سالم و پایدار با تفکر منطقی و حل مسئله برقرار می کند؛ رابطه ای که در تمام زندگی همراه او خواهد بود.