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Die zwei Lernsysteme des Gehirns: Prozedural und deklarativ

Ein geteiltes Bild einer Frau, die liest und abwäscht, um die beiden Lernsysteme darzustellen

Wie entscheidet Ihr Gehirn, ob Sie eine mathematische Aufgabe bewusst durchdenken oder automatisch lösen? Ihr Gehirn verfügt über zwei verschiedene Lernsysteme, die verschiedene Arten von Informationen auf grundlegend unterschiedliche Weise verarbeiten.

Experten erklären, dass das deklarative System für das bewusste Lernen zuständig ist, z. B. für das Auswendiglernen von Fakten, während das prozedurale System für Fähigkeiten und Gewohnheiten zuständig ist, die sich mit der Zeit automatisch einstellen. Wenn man versteht, wie diese Systeme zusammenarbeiten, kann sich sowohl die Art und Weise, wie man neuen Stoff lernt, als auch die Art und Weise, wie man andere unterrichtet, verändern.

Prozedurale vs. deklarative Systeme

Die Autoren von Uncommon Sense Teaching sagen, dass man zwei Systeme für das Lernen verschiedener Arten von Informationen hat. Wir beginnen mit dem deklarativen System, das für das bewusste Lernen zuständig ist: das Auswendiglernen von Fakten, das Verstehen komplexer Themen und so weiter. Dann beschreiben wir das prozedurale System, das sich mit Fähigkeiten und Gewohnheiten befasst, die kein bewusstes Denken erfordern. 

Ein Diagramm zum Vergleich zwischen deklarativen und prozeduralen Systemen

Das deklarative System: Bewusstes Lernen und Abrufen

Das erste System, das Oakley, Rogowsky und Sejnowski diskutieren, ist das deklarative Lernsystem: die neuronalen Bahnen für das Lernen und Anwenden von Sachinformationen. Sie sagen, dass dieser Weg eine Zusammenarbeit zwischen dem Arbeitsgedächtnis und zwei bestimmten Teilen des Gehirns ist, und wenn man versteht, wie diese Teile zusammenarbeiten, kann man sowohl effektiver lernen als auch lehren.  

Wenn Sie auf neue Informationen stoßen, nimmt Ihr Arbeitsgedächtnis diese auf und sendet sie an Ihren Hippocampus und Neocortex. Der Neocortex bildet neuronale Verbindungen, um das neue Wissen zu speichern, während der Hippocampus wie ein Index funktioniert und Verknüpfungen zu Ihrem Langzeitgedächtnis herstellt, die Ihnen helfen, die Informationen später wiederzufinden. 

(Anmerkung in Kurzform: In Benehmenerklärt Sapolsky die Struktur des Gehirns anhand eines vereinfachten "Drei-Ebenen-Modells". Das Arbeitsgedächtnis stützt sich stark auf die beiden zuletzt entwickelten Ebenen des Gehirns: Der Neokortex bildet die oberste Ebene des Gehirns und ist für tiefes Denken und logisches Schlussfolgern zuständig, wozu er das gespeicherte Wissen verwendet. Der Hippocampus hingegen ist ein wichtiger Teil des limbischen Systems, der mittleren Ebene des Gehirns. Das limbische System, das normalerweise mit der Regulierung von Emotionen in Verbindung gebracht wird, hat zahlreiche Funktionen, darunter auch den Zugriff auf gespeicherte Erinnerungen. Dieser Prozess schließt nur den Reptilienkomplex aus, die unterste Ebene des Gehirns, die für automatische Verhaltensweisen wie die Atmung zuständig ist).  

Die Autoren betonen, dass der Prozess der Speicherung von Erinnerungen Zeit braucht und dass man nicht effektiv lernen kann, wenn man ständig mit Fakten und Ideen überhäuft wird. Daher sollte jede Art des Lernens einen Wechsel zwischen dem Aufnehmen neuer Informationen und der Verarbeitung dieser Informationen beinhalten - dies wird als aktives Lernen bezeichnet. Dies wird als aktives Lernen bezeichnet. Die Verarbeitung kann Aktivitäten wie die Diskussion des Themas mit einer anderen Person, die das Thema studiert, die Arbeit an Übungsaufgaben oder das "Wiederholen" der neuen Konzepte mit einer anderen Person umfassen.

(Kurzer Hinweis: Viele Menschen glauben, dass aktives Lernen effektiver ist als Auswendiglernen, d. h., dass man Informationen einfach auswendig lernen und bei Bedarf wiederholen muss (der Ansatz der "Faktenflut"). Einige Studien haben jedoch gezeigt, dass Auswendiglernen bei grundlegenden Konzepten wie dem Alphabet und dem Periodensystem tatsächlich die effektivere Methode ist). 

Oakley, Rogowsky und Sejnowski empfehlen außerdem, während langer Lern- oder Übungsphasen regelmäßig Pausen einzulegen. Das mag sich wie eine Verschwendung wertvoller Zeit anfühlen, aber diese kurzen Pausen sind entscheidend: Sie ermöglichen es dem Gehirn, neue neuronale Verbindungen zu bilden und das Langzeitgedächtnis in kohärenten, nutzbaren Netzwerken zu konsolidieren.

(Kurzer Hinweis: In Gute-Laune-Produktivitäterklärt der Unternehmer Ali Abdaal, dass regelmäßige Pausen auch dazu beitragen, dass Sie konzentriert und energiegeladen bleiben. Aber er fordert Sie auf, das Beste aus Ihren Pausen zu machen: Tun Sie etwas, das Ihnen Spaß macht, oder finden Sie etwas, das Sie anregt und beflügelt, anstatt nur etwas zu tun, das Sie ablenkt und die Zeit füllt. Versuchen Sie zum Beispiel, einen inspirierenden Artikel zu lesen oder ein Nickerchen zu machen, anstatt durch die sozialen Medien zu scrollen). 

Das verfahrenstechnische System: Automatische Antworten

Das zweite System des Lernens, das Oakley, Rogowsky und Sejnowski beschreiben, wird als prozedurales Lernsystemdas sich mit automatischen Reaktionen wie Gewohnheiten und Reflexen befasst. Dieses System, das in den Basalganglien des Gehirns angesiedelt ist, arbeitet weitgehend außerhalb des bewussten Bewusstseins und erfordert andere Lehrmethoden, um starke neuronale Verbindungen aufzubauen. 

(Kurzer Hinweis: Die Basalganglien sind eine Reihe von Strukturen, die sich im Zentrum des Gehirns befinden. Sie steuern willkürliche Bewegungen, was der Aussage der Autoren zu widersprechen scheint, dass die Ganglien für prozedurales Wissen wie unwillkürliche Reflexe zuständig sind. Die Bewegungen selbst erfolgen jedoch weitgehend automatisch, auch wenn die Entscheidung, diese Bewegungen auszuführen, nicht bewusst getroffen wird. Sie könnten sich beispielsweise bewusst entscheiden, ein Glas in die Hand zu nehmen, aber Sie müssen nicht darüber nachdenken, wie Sie das tun - die "Fähigkeit", aus einem Glas zu trinken, ist für Sie prozedurales Wissen). 

Die Autoren erklären, dass das prozedurale Lernen am meisten davon profitiert, wenn verschiedene Arten von Problemen oder Konzepten miteinander kombiniert werden, anstatt Blöcke ähnlicher Fragen durchzuarbeiten. Dieser Ansatz, das so genannte "Interleaving", ist anfangs schwieriger, baut aber ein starkes und flexibles Wissen auf, das man leichter auf ungewohnte Situationen anwenden kann. 

Als Sie zum Beispiel die Grundrechenarten lernten, bekamen Sie höchstwahrscheinlich Arbeitsblätter mit Additions- und Subtraktionsaufgaben zusammen, und nicht ein Arbeitsblatt mit Additionsaufgaben gefolgt von einem Arbeitsblatt mit Subtraktionsaufgaben. Die verschachtelten Additions- und Subtraktionsaufgaben bedeuteten, dass Sie immer wieder zwischen diesen beiden Fertigkeiten hin- und herwechseln mussten, wodurch Sie trainierten, schnell und einfach auf das entsprechende Wissen zuzugreifen.

(Kurzer Hinweis: Peter Brown, Henry Roediger und Mark McDaniel erörtern die Verschachtelung ausführlicher in Mach es fest. Sie erklären, dass das verschachtelte Üben nicht nur dazu führt, dass Sie sich Wissen schneller und mit weniger Aufwand aneignen, sondern auch den zusätzlichen Vorteil hat, dass es Ihnen hilft, neue Informationen mit dem zu verknüpfen, was Sie bereits wissen. Das liegt daran, dass Sie gezwungen sind, Ihr Wissen auf eine Vielzahl von Themen und Situationen anzuwenden. Um auf das Beispiel der Grundrechenarten zurückzukommen: Wortaufgaben zwingen Sie dazu, Ihre mathematischen Fähigkeiten anders anzuwenden, als Sie es vom Lösen von Gleichungen gewohnt sind. Man musste sein Leseverständnis einsetzen, um das Problem zu verstehen, das Gelesene in eine Gleichung zu übersetzen und sie dann zu lösen). 

Wissen kann von deklarativ zu prozedural wechseln

Oakley, Rogowsky und Sejnowski sagen, dass man die meisten Fähigkeiten zunächst über das deklarative System lernt. Mit genügend Zeit und Übung können diese Fähigkeiten dann in den prozeduralen Speicher übergehen und automatisch werden. Dieser Übergang ist entscheidend für den effektiven Einsatz von Fähigkeiten im täglichen Leben, da prozedurales Wissen viel schneller abläuft als deklaratives Wissen und das Arbeitsgedächtnis bei der Anwendung nicht belastet.

Früher mussten Sie zum Beispiel die Schritte einer einfachen Additionsaufgabe wie 12+12 durcharbeiten. Heute jedoch können Sie diese Aufgabe wahrscheinlich mit einem Blick lösen. Da es sich bei der einfachen Addition um prozedurales Wissen handelt, ist Ihnen nicht einmal bewusst, dass Sie sie gelöst haben - Sie wissen einfach, dass 12+12=24 ist.

Die Automatisierungs-Theorie des Lernens

Diese Diskussion über deklaratives Wissen, das zu prozeduralem Wissen wird, ähnelt sehr der Automatisierungs-Theorie der Psychologie: der Prozess, bei dem Fähigkeiten und Verhaltensweisen durch Wiederholung automatisch werden. Während Oakley, Rogowsky und Sejnowski jedoch zwei Stufen beschreiben - deklaratives Wissen und prozedurales Wissen -, beschreibt die Automatisierungstheorie drei Stufen.

Die erste ist die kognitive Stufe, die mit dem deklarativen Lernen identisch ist. In dieser Phase lernt man aktiv eine neue Fähigkeit, übt sie unter Aufsicht und nutzt das Feedback von jemandem, der mehr Erfahrung hat, um seine Fehler zu korrigieren.

Als Nächstes folgt die assoziative Phase, eine Übergangsphase, die mit keiner der Phasen übereinstimmt, von denen Oakley, Rogowsky und Sejnowski sprechen. In der assoziativen Phase haben Sie einige (aber nicht alle) Ihrer neuen Fertigkeiten automatisiert und verfeinern diese durch weiteres Üben. Zum Beispiel haben Sie wahrscheinlich schon eine Vorstellung davon, wie man einen Schlag ausführt. Ein Boxtrainer könnte Ihnen jedoch beibringen, wie Sie Ihre Füße positionieren, Ihren Körper drehen und die Körperteile Ihres Gegners treffen müssen, um die Wirksamkeit Ihrer Schläge zu maximieren.

Die autonome Stufe schließlich spiegelt das prozedurale Wissen wider. Wenn Sie diese Stufe erreicht haben, müssen Sie nicht mehr bewusst über die Anwendung einer Fertigkeit nachdenken. Sie können sie einfach schnell und korrekt ausführen.

Der Gesamtprozess ist im Wesentlichen derselbe wie der von Oakley, Rogowsky und Sejnowski beschriebene. Durch die Hinzufügung der assoziativen Phase wird jedoch klargestellt, dass man eine neue Fähigkeit oder ein neues Konzept nicht auf einmal beherrscht und dass es wichtig ist, die Feinheiten einer neuen Fähigkeit oder eines neuen Konzepts weiter zu verfeinern, selbst wenn die Grundlagen bereits selbstverständlich geworden sind. 

Wie man effektiver lernt

Am effektivsten lernen Sie, wenn Sie beide Systeme nutzen, sagen Barbara Oakley und Olav Schewe in Lernen wie ein Profi. Wenn Sie zum ersten Mal etwas lernen, verwenden Sie Ihr deklaratives System, um ein Konzept bewusst zu verstehen oder eine Handlung auszuführen. Mit etwas Übung baut dann das prozedurale System auf dem Gelernten auf und verankert es in Ihrem Langzeitgedächtnis. Nehmen wir an, Sie lernen, eine Melodie auf dem Klavier zu spielen - wenn Sie sie zum ersten Mal lernen, müssen Sie bewusst über jede Note nachdenken, die als Nächstes kommt, über den Rhythmus, den Sie spielen müssen, und so weiter, indem Sie Ihr deklaratives System benutzen. Mit der Zeit baut das prozedurale System auf diesen neuronalen Verbindungen auf, und schließlich können Sie das Stück sicher spielen, ohne über jeden Schritt nachzudenken.

Mathematik und Sprache

Die Autoren erörtern einige Techniken, die Ihnen helfen können, Konzepte so tief zu verstehen, dass sie von Ihrem prozeduralen System beherrscht werden, so dass Sie auf diese Informationen oder Fähigkeiten zugreifen können, ohne bewusst darüber nachzudenken. Zwei Bereiche, die von dieser Fähigkeit profitieren können, sind Mathematik und Sprachen.

Um komplexe mathematische Konzepte intuitiv zu verstehen, muss man verstehen , warum sie funktionieren, und nicht nur die Schritt-für-Schritt-Methoden, wie sie funktionieren. Um diese Ebene der Beherrschung zu erreichen, empfehlen die Autoren, Übungsaufgaben zu lösen, für die Sie Zugang zu ihren Schritt-für-Schritt-Lösungen haben. Versuchen Sie dann, jeden Schritt selbst herauszufinden, bevor Sie die Lösung überprüfen. Auf diese Weise lernen Sie, auf Ihre innere Stimme - Ihre Intuition - zu hören, wie Sie an das Problem herangehen sollen, und Sie verinnerlichen den Prozess. Sobald Sie ihn verinnerlicht haben, können Sie auch andere, ähnliche Probleme angehen, weil Ihr Gehirn die dahinter stehenden Muster gelernt hat.

(Anmerkung in Kurzform: In Ultralernen, erklärt Scott Young, dass die Intuition von Experten bei der Lösung von Problemen das Ergebnis eines tiefen Verständnisses der zugrunde liegenden Prinzipien dieser Themen ist. Er skizziert viele Wege, um tiefes, intuitives Wissen zu entwickeln. Einer davon ist, sich selbst zu bemühen und beim Lernen seinen eigenen Weg zu den Antworten und Lösungen zu finden. Dieser Ansatz ist genau das, was die obige Problemlösungsübung fördert, indem sie Sie ermutigt, schwierige Probleme selbst zu lösen. Young schlägt vor, sich einen Timer für 10 bis 15 Minuten zu stellen, wenn man mit einem schwierigen Problem konfrontiert wird, und sich dann zu zwingen, daran zu arbeiten, bis der Timer abläuft. Wenn Sie das Problem in dieser Zeit nicht lösen, werden Sie zumindest Ihr Gehirn anspornen, weiter darüber nachzudenken).

Beim Erlernen einer neuen Sprache können Sie sowohl Ihr deklaratives als auch Ihr prozedurales System nutzen, um Vokabeln und Grammatikregeln zu verinnerlichen und einen flüssigen Sprachgebrauch zu erreichen (einen Grad an Vertrautheit, bei dem Sie natürlich sprechen können, ohne darüber nachdenken zu müssen). Um die Musterfindungskraft Ihres prozeduralen Systems zu unterstützen, sollten Sie Ihre Übungssitzungen zeitlich strecken - je länger Sie sich etwas merken wollen, desto länger sollten Sie zwischen den Wiederholungssitzungen pausieren. Wenn Sie sich den Stoff beispielsweise ein Jahr lang merken wollen, sollten Sie alle drei Wochen eine Wiederholungssitzung abhalten.

(Anmerkung in Kurzform: Brown, Roediger III und McDaniel, die Autoren von Make It Stickerläutern eine weitere Möglichkeit, die Übung zu verteilen, die Ihnen helfen kann, eine neue Sprache fließend zu beherrschen: Üben Sie Ihre neue Fähigkeit in verschiedenen Kontexten. Dadurch wird Ihr Verständnis für die zugrundeliegenden Muster verbessert und Ihre Fähigkeit, die Fertigkeit in verschiedenen Situationen anzuwenden, erhöht. Diese Methode hilft Ihnen, das anzuwenden, was

Welche Art von Speicher verwenden Savants?

Moonwalking mit Einstein weist darauf hin, dass ein interessanter Aspekt des deklarativen und nicht-deklarativen Gedächtnisses die Idee der "Savants" ist. Einige Wissenschaftler fragen sich, ob Savantismus mit dem Unterschied zwischen deklarativem und nicht deklarativem Gedächtnis zusammenhängt.

Ein "Savant" war früher eine Person, die sehr intelligent war und sich auf mehreren Gebieten auskannte. Heutzutage ist ein Savant eine Person mit einer geistigen Behinderung, die außergewöhnliche Fähigkeiten in einem begrenzten Bereich hat, oft im Zusammenhang mit dem Gedächtnis.

Dr. Darold Treffert teilt Savants informell in drei Kategorien ein:

  1. Diejenigen, die sich mit einer Reihe von Kleinigkeiten auskennen. Treffert hat zum Beispiel einen Patienten, der das Modell und das Jahr eines Staubsaugers allein anhand seines Geräuschs erkennen kann.
  2. Diejenigen, die ein allgemeines Talent haben, z. B. in der Musik oder in der Kunst, das aufgrund ihrer Behinderung bemerkenswert ist.
  3. Menschen, die über Fähigkeiten verfügen, die auch dann außergewöhnlich wären, wenn sie nicht von einer Behinderung begleitet wären. Diese Menschen sind "Hochbegabte".

Bei keiner dieser Definitionen wird berücksichtigt, ob jemand Gedächtnistechniken gelernt hat oder nicht.

Savantismus äußert sich bei verschiedenen Menschen unterschiedlich, aber das Wichtigste, was Savants gemeinsam haben, ist eine Schädigung der linken Gehirnhälfte. Infolgedessen haben Savants in der Regel Schwierigkeiten mit Aktivitäten der linken Gehirnhälfte wie Sprache, sind aber bei Aktivitäten der rechten Gehirnhälfte wie räumlichen und visuellen Fähigkeiten außergewöhnlich. Einige Wissenschaftler glauben, dass die Abschaltung der linken Gehirnhälfte die Entfaltung der Fähigkeiten der rechten Gehirnhälfte ermöglicht.

Treffert ist der Meinung, dass Savants ihr nicht deklaratives Gedächtnissystem (wie beim Fahrradfahren) nutzen können, um sich an deklarative Dinge (Fakten, Zahlen) zu erinnern.

Tiefer in das Lernen eintauchen

Wenn Sie diesen Artikel interessant fanden und noch mehr über das Gehirn, sein Lernverhalten und die verschiedenen Systeme erfahren möchten, können Sie die vollständigen Anleitungen zu den oben genannten Büchern lesen.

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