Wer heute Lehrer:in wird, kann nach der Ausbildung im Klassenraum stehen, ohne sich mit einer Frage auseinandergesetzt zu haben: Warum Lernen gelingt. Man kann in Deutschland Lehrer:in werden, ohne die Mechanik des Lernens zu verstehen. Ohne sich mit den aktuellen Erkenntnissen der Neurowissenschaft auseinandergesetzt zu haben.
Nun, um ein Auto zu fahren, muss ich auch nicht wissen, wie ein Motor funktioniert. Und das stimmt. Neurowissenschaften haben nicht den einen Tipp parat, der das Lernen revolutioniert. Ihre Erkenntnisse können aber schlechte Angewohnheiten durchbrechen, die sich in einem veralteten Schulsystem etabliert haben.
Deswegen geht es in diesem Text um das Warum, um die vier wichtigsten Erkenntnisse der Neurowissenschaft. Ich nenne sie: die vier Säulen des Lernens. Wenn nur eine dieser Säulen wegbricht, ist es schwer bis unmöglich, etwas zu lernen oder zu verstehen.
Säule 1: Attention, attention, please!
Alles Lernen beginnt mit der bewussten oder unbewussten Entscheidung, etwas oder jemandem Aufmerksamkeit zu schenken. Es lohnt sich deswegen zu verstehen, wann wir gut im Aufmerksamkeitschenken sind und wann nicht.
Insofern: Bisher hast du alles richtig gemacht! Du beachtest diesen Artikel immer noch. Jetzt muss ich nur noch dafür sorgen, dass du auch was lernst.
Aufmerksamkeit ist sehr praktisch. Sie löst ein Problem, das wir ständig haben: Unser Gehirn wird konstant von Reizen aus der Außenwelt bombardiert. Unsere Augen, Ohren, unser Geschmackssinn und die Haut übertragen jede Sekunde Millionen von kleinen Informationshäppchen an unser Gehirn. Selbst unser eigener Körper berichtet ständig, wie es ihm gerade geht: Habe ich Herzrasen? Wird mein Puls schneller? Fange ich an zu schwitzen? Das ist anstrengend.
Unsere Fähigkeit zur Aufmerksamkeit ist der Ausweg. Auf jeder Stufe der Informationsverarbeitung entscheidet das Gehirn, wie relevant die einzelnen Informationen sind, die es gerade aufnimmt. Und nur die wichtigsten Informationshäppchen bekommen die Aufmerksamkeit, um die alle Häppchen kämpfen. Deshalb bekommen wir es gar nicht mit, wenn unser Herz schlägt wie immer, aber sehr wohl, wenn es viel schneller schlägt, als es sollte.
Die neurowissenschaftliche Erklärung dahinter lautet: Je öfter ein Signal von einer Synapse weitergeleitet wird, desto empfänglicher wird die Synapse für dieses Signal. In einem Text habe ich das mal mit einem verschneiten Stadtpark erklärt: Je mehr Besucher:innen durch den hohen Schnee stapfen, desto einfacher wird es für alle neuen Besucher:innen – es entstehen Trampelpfade. Zum Beispiel zwischen Glühweinstand und den Toiletten. Im Gehirn sind sogenannte Synapsen diese Trampelpfade, also die Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Indem wir gewissen Informationen Aufmerksamkeit schenken, bestimmen wir, welche Wege die Besucher:innen gehen sollen, also welche Verbindungen im Gehirn stärker werden. Und damit auch, was wir lernen und was nicht.
Wenn ein Ereignis besonders emotional ist, muss ein Signal aber nicht oft über die Synapsen laufen, manchmal reicht auch ein einziges Mal. Das ist dann – um zurück zum verschneiten Stadtpark zu kommen – so, als würden die Trampelpfade nicht durch die vielen Besucher:innen entstehen, sondern durch einen Bulldozer.
Ohne Aufmerksamkeit wäre unser Gehirn nicht in der Lage, manche Synapsen zu stärken, während es andere schwächt. Was wir nicht beachten, können wir auch nicht lernen.
Daraus ergibt sich für mich eine der wichtigsten Aufgabe, die Lehrer:innen haben: den Fokus auf die Dinge zu lenken, die wichtig sind. Denn was wichtig ist, wissen wir zwar manchmal ganz von selbst – meistens aber nicht.
Was ein Gorilla damit zu tun hat
Wem wir keine Aufmerksamkeit schenken, den ignorieren wir? Nicht zwangsläufig, es gibt ja immer noch Multitasking, oder? Nein, gibt es nicht. Zumindest nicht in der Form, wie wir Multitasking verstehen.
Das zeigt das berühmte Gorilla-Video:
https://www.youtube.com/watch?v=IGQmdoK_ZfY
Im Video bekommen wir die Aufgabe, die Pässe der Mitspieler:innen mit weißen T-Shirts zu zählen. Dieser Aufgabe schenken wir unsere Aufmerksamkeit. So sehr, dass wir nicht mitbekommen, dass mitten im Video ein Gorilla durchs Bild läuft und sich sogar noch auf die Brust trommelt!
Experimente zeigen sogar, dass die meisten Teilnehmer:innen mindestens einmal genau (!) auf den Gorilla gucken, trotzdem nehmen sie ihn nicht wahr. Das zeigt auch, dass Sehen mehr ist als das, was das Auge macht. Sehen erfordert Aufmerksamkeit. Daran sollten wir uns immer wieder erinnern, denn es fällt uns oft schwer zu verstehen, warum ein Kind trotz bester Absichten nicht im wahrsten Sinne des Wortes sieht, was wir versuchen ihm beizubringen.
Jemand anderen, zum Beispiel Schüler:innen oder euch, liebe Leser:innen, dazu zu bringen, aufmerksam zu sein, ist ein hartes Brett. Kinder und Jugendliche haben oft ganz andere Sachen im Kopf als das, was die Lehrkraft gerade vorhat. Wenn Schüler:innen unaufmerksam sind, kann es sein, dass die Botschaft der Lehrkraft nicht mal ansatzweise bei ihnen ankommt. Und was sie nicht wahrnehmen, können sie auch nicht lernen.
Obwohl es wichtig ist, dass Schüler:innen aufmerksam sind – mindestens genauso wichtig ist, dass sie selbst entscheiden und kritisch und autonom denken. Will man sich die Arbeit erleichtern, lenkt man die Aufmerksamkeit deshalb vielleicht nicht nur auf das, was die Schüler:innen lernen sollen, sondern vor allem darauf, was die Schüler:innen lernen wollen.
Säule 2: Der wills aber wissen!
Für die zweite Säule brauchen wir zwei Katzen. Eine mit Halsband und Leine, die andere stecken wir in eine Art Korsett aus Pappe, sodass sie sich nicht frei bewegen kann. Dann verbinden wir beide Katzen mit einem Karussell, sodass ihre Bewegungen streng miteinander gekoppelt sind. Bewegt sich die Katze mit dem Halsband, bewegt sich zwangsläufig auch die andere Katze im Korsett. Verwirrt? Hier das ganze als Schaubild:
Diese Grafik stammt aus einem Experiment aus dem Jahr 1963. Damals hatte man es noch nicht so mit Tierschutz: Bis die Katzen alt genug waren (acht bis zwölf Wochen), lebten sie in vollkommener Dunkelheit. Dann wurden sie für ein paar Wochen drei Stunden pro Tag so wie oben abgebildet an den Apparat angeschlossen. Die Katzen lebten für diese Stunden in einem großen Zylinder, die Wände sahen aus wie auf dem Bild, gestrichen mit einfachen, vertikalen Linien.
Zur traurigen Wahrheit dieses Textabschnitts gehört, dass ich euch eigentlich gar nichts über Katzen erzählen will. Aber eure Aufmerksamkeit, die habe ich jetzt hoffentlich. Die Forscher:innen hatten natürlich etwas ganz anderes im Kopf.
Die Idee hinter dem Experiment: Die eine Katze sollte die (recht trostlose) Umgebung auf eigene Faust erkunden, während die andere nur mitgeschleift wird, aber durch die Vorrichtung exakt den gleichen visuellen Input hat. Das Ergebnis: Nur die eine Katze, die aktive, entwickelte ein intaktes Sehvermögen, die andere (die passive) bestand selbst einfache Sehtests nicht. Die Entdeckung: Die aktive Erkundung der Welt ist essentiell für die richtige Entwicklung des Sehens – und des Lernens.
Das gilt nicht nur für Katzen, sondern auch für Menschen: Wer passiv ist, lernt im besten Fall ziemlich wenig und im schlechtesten Fall gar nichts.
Je aktiver wir sind, desto tiefer verarbeiten wir etwas. Denn nur bei der tieferen Verarbeitung werden Areale im präfrontalen Cortex aktiviert, die eng verbunden sind mit dem Hippocampus. Der wiederum spielt eine zentrale Rolle beim Abspeichern von Informationen. (Mehr über unser Gedächtnis und den Hippocampus in diesem Text
Der Sweet-Spot im Gehirn
Neurobiolog:innen haben auch herausgefunden: Wenn wir etwas entdecken, das wir noch nicht kennen, belohnt uns das Gehirn. Es aktiviert den Dopamin-Kreislauf, der auch von Essen, Sex und Drogen aktiviert wird.
Je neugieriger wir sind, desto aktiver sind die Regionen des Dopamin-Kreislaufes. Und je aktiver diese Regionen, desto eher erinnern wir uns später daran. Neugier ist eine der Grundlagen für aktives Lernen. Wer es schafft, Schüler:innen neugierig zu machen, hat schon fast gewonnen.
Neugierig sind wir immer dann, wenn wir eine Lücke entdecken: zwischen dem, was wir schon wissen und dem, was wir gerne wüssten.
Das sagt schon der im Deutschen sehr passende Begriff: Wir sind gierig nach Neuem. Denn dann können wir potentiell etwas lernen! Das Gegenteil von Neugier ist Langeweile, die sorgt dafür, dass wir uns von etwas wegbewegen. Aber wir entwickeln auch keine Neugier, wenn etwas zu kompliziert ist. Weil wir dann gar nicht einschätzen können, ob wir etwas lernen können.
Der Input muss also genau dazwischen liegen: Er darf nicht zu trivial (also langweilig) sein, aber auch nicht zu überraschend (also überfordernd).
Deshalb ist es so wichtig, Kinder nicht komplett allein zu lassen beim Lernen. Lehrkräfte müssen Schüler:innen unterstützen. Denn das Blöde an der Grafik oben ist: Der Bereich, der weder langweilig noch frustrierend ist, liegt bei jedem Schüler und jeder Schülerin woanders. Wenn man das ignoriert, tötet das die Neugier der Kinder ab.
Das ist eine Erfahrung, die auch viele Eltern machen: Nach ein paar Jahren Schule wirkt das eigentlich neugierige Kind plötzlich interessenlos. Die sehr guten Schüler:innen sind recht schnell gelangweilt. Die nicht so guten schnell überfordert. Das sagte schon Sir Ken Robinson in dem meist gesehenen Ted Talk der Geschichte: Schule erstickt unter den heutigen Umständen die Kreativität.
Säule 3: Testen (und sich dabei nicht für Noten interessieren)
Als ich Jugendlicher war, wurde mein Basketballtrainer manchmal richtig laut. „Beeeent!“, hat er dann durch die Halle geschrien und ich wusste schon ganz genau, was ich falsch gemacht hatte. Aber: Meistens unterbrach er die Angriffe im Training nicht nur, um uns zu sagen, was wir falsch gemacht hatten, sondern um uns zu zeigen, was wir hätten besser machen können. Fehler machen war deshalb völlig normal, auch, dass mein Trainer mir präzises Feedback gegeben hat („Die Füße beim Blockstellen ein paar Grad weiter Richtung Grundlinie!“). In der Schule ist das oft grundlegend anders.
Fehler haben bei Schüler:innen und Lehrkräften einen schlechten Ruf. Das ist absurd. Denn Fehlermachen bedeutet Lernen. Deshalb sind die richtige Fehlerkultur und das richtige Feedback so wichtig in der Schule.
Das Gehirn lernt immer dann etwas dazu, wenn es eine Lücke zwischen dem gibt, was es vorhersagt (oder erwartet) und dem, was es wahrnimmt. Mit anderen Worten: Überraschung ist einer der grundlegenden Treiber des Lernens.
Das kann man sogar ziemlich genau messen. Lest mal folgenden Satz:
„Ich esse meine Suppe am liebsten mit einer Schaukel.“
In eurem Gehirn hätte ich gerade ein sogenanntes N400-Signal messen können (jedenfalls, wenn ich ein EEG-Gerät an euch angeschlossen hätte, aber das führt für diesen Artikel zu weit). Ein N400 ist ein ereignisbezogener, elektrischer, negativer Wellenausschlag, der 400 Millisekunden nach dem Input im linken Temporallappen auftaucht, zum Beispiel, wenn Wörter nicht in den Kontext passen. Hier: die Schaukel.
Es geht aber nicht darum, möglichst viele Fehler zu machen. Es geht darum, möglichst gutes Feedback zu bekommen. Eine Jägermetapher: Der Jäger schießt, wertet aus, wie sehr er das Ziel verfehlt hat, und nutzt diese Fehlerrückmeldung, um seinen nächsten Schuss anzupassen. Wenn ihm die Augen verbunden sind und er gar nicht sieht, wie weit er daneben geschossen hat, kann er seinen nächsten Schuss auch nicht anpassen. Ganz einfach: kein gutes Feedback, kein Fehlersignal, kein Lernen.
Deshalb müssen wir darüber reden, dass das am meisten verbreitete Feedback-Instrument gutes Feedback sogar noch verhindert: Noten.
Noten sind unpräzise und können Angst und Stress auslösen
Noten haben eine ganz offensichtliche Schwäche: Sie sind unpräzise. Eine Note für eine Klassenarbeit ist eine simple Summe aus den gemachten Fehlern, ganz egal, was für Fehler das sind. Natürlich sind die Fehler angestrichen (schön warnend in fettem Rot), bei den Schüler:innen kommt aber meistens nur an: Das war nichts. Eine 6 in Mathe ist kein hilfreiches Feedback, wir lernen durch sie gar nichts – in erster Linie bringt uns eine 6 in Mathe das soziale Stigma der Inkompetenz. Und wer weiß ein paar Wochen nach einer Klausur noch, was er sich bei der Beantwortung der einen Matheaufgabe gedacht hat? Genau.
Nochmal: Fehler zu machen ist das Natürlichste der Welt, sie zeigen lediglich, dass wir etwas versucht haben. Dafür mit schlechten Noten bestraft zu werden, senkt die Motivation zu lernen. Denn Strafen stressen und wer gestresst ist, kann nicht kreativ sein. Das macht Sinn, auch aus Sicht der Evolution: Wer einen Säbelzahntiger sieht, soll nicht kreativ sein, sondern rennen, und zwar schnell und weit.
Durch ein Schulsystem, das auf Bewertung fokussiert ist, haben wir es geschafft, dass aus einer Säule des Lernens (Fehler machen) etwas wurde, das wir fürchten.
Nur: Wenn Noten nicht sonderlich viel helfen – was dann? Optimal wäre es, wenn Feedback Schüler:innen dazu ermutigt, sich zu beteiligen, sie dazu ermutigt, Antworten oder offene Fragen zu suchen und Hypothesen aufzustellen – und vor allem: diese dann anzupassen. Das klingt abstrakt. Ist es auch. Aber ein Instrument kann all das sehr konkret: Tests.
Das Wissen und die Ideen der Schüler:innen zu testen, das zeigt Studie nach Studie, ist eine der besten Strategien, wenn es darum geht, dass sie etwas lernen sollen und wollen. Regelmäßiges Testen sorgt dafür, dass Dinge lange im Gedächtnis bleiben und nicht nur bis zur nächsten Klausur. In dem Sinne sind fünfstündige Klausuren auch Tests. Wenn aber nur die Bewertung im Mittelpunkt steht, verliert der Test seine positive Wirkung und kann noch dazu demotivieren. Schüler:innen lernen zu oft für den Test (auf Englisch: „teaching to the test“), weil sie wissen, dass die Note am Ende das Wichtigste ist. Dabei sollten Tests nicht das Ende des Lernens, sondern ein Teil des Lernen sein (auf Englisch: „teaching through the test“).
Sich zu testen heißt: sich der Realität stellen, zu stärken, was man bereits weiß und herauszufinden, was man noch nicht weiß. Das ist dann schon Meta-Wissen. Und geht ohne Tests nicht, aber sehr wohl ohne Noten.
Säule 4: Meine Nichten – die zwei lernenden Gehirne
Manchmal zweckentfremde ich meine beiden Nichten. Dann sehe ich in ihnen nicht nur zwei Kids, mit denen ich knuddeln und spielen kann, sondern auch zwei lernende Gehirne. Ich glaube, das ist das Schicksal aller Menschen, die mal was mit Gehirn studiert haben: Sie sehen überall nur Gehirne! Als stolzer Onkel helfe ich der Älteren ab und zu bei den Schulaufgaben, sie ist mittlerweile in der zweiten Klasse. Zuletzt im Fach Deutsch während der Osterferien.
Sie liest vor, ich korrigiere – wenn nötig. Zu Beginn ihrer Schulzeit lernte sie Buchstabe für Buchstabe, irgendwann konnte sie ganze Wörter lesen und jetzt ganze Sätze! Nur: Langsam war sie. Je länger das Wort, desto länger braucht sie, um es zu lesen und zu verstehen. So geht es allen Leseanfänger:innen, die Funktion ist linear: Für jeden zusätzlichen Buchstaben verlängert sich die Reaktionszeit beim Lesen, sie lesen die Wörter Schritt für Schritt.
Diese Funktion flacht glücklicherweise ab. Bei meiner Nichte geht das schon los. Je mehr sie liest, desto flüssiger wird es. Und irgendwann macht es keinen Unterschied mehr, ob ein Wort drei oder acht Buchstaben hat. Es zu lesen und zu verarbeiten dauert immer gleich lang. Warum eigentlich?
Die Antwort liefert die vierte und damit letzte Säule des Lernens: Konsolidierung.
Denn selbst, wenn wir aufmerksam sind (Säule 1), aktiv mitmachen (Säule 2) und gutes Feedback auf unsere Fehler bekommen (Säule 3) – ohne Konsolidierung würde uns das langfristig nicht viel bringen.
Konsolidierung kann man relativ einfach zusammenfassen: Aus einem langsamen, bewussten und anstrengenden Prozess wird ein schneller, unbewusster, automatischer.
Das kann man im Gehirn sehen: Bei Leseanfänger:innen sind Regionen aktiviert, die später nicht mehr aktiviert sind: visuelle Areale, um die Buchstaben zu erkennen, Areale im Temporallappen, um die Silben und Wörter zu verarbeiten sowie Regionen im präfrontalen Kortex, also dort, wo wir bewusste Entscheidungen treffen. Diese Veränderung im Verarbeiten (von bewusst zu unbewusst) gilt für alle Arten des Lernens, egal ob wir Lesen lernen oder Klavierspielen.
Deshalb ist am Anfang der Grundschule jede mathematische Operation aufwendig für uns. Um 3 + 5 zu berechnen, müssen wir uns richtig anstrengen. Wir zählen 3, 4, 5, 6, 7, 8. Je öfter wir das machen, desto automatischer wird dieser Prozess. Hier wird auch klar, warum Konsolidierung so wichtig ist: Wer in der elften Klasse bei der Kurvendiskussion immer noch drei Minuten braucht, um 3 + 5 zu rechnen, kommt kein Stück voran. Das muss automatisch ablaufen!
Mein Mathelehrer hat deshalb immer gesagt: „Die P-Q-Formel müsst ihr im Schlaf beherrschen! Wenn ich nachts neben euch stehe und euch wecke, müsst ihr sie auswendig aufsagen können!“ Ich glaube nicht, dass er die vier Säulen des Lernens kannte, aber er lag damit nicht so falsch.
Jede Nacht konsolidiert unser Gehirn das, was es am Tag zuvor gelernt hat. Schlaf ist keine Phase der Inaktivität. Ohne Schlaf wäre die Menschheit kaum da, wo sie heute steht. Das kann man messen, in Ratten und in Menschen.
Fangen wir mit den Ratten an. Im Hippocampus, einem kleinen Areal, das aussieht wie ein Seepferdchen, gibt es sogenannte Place-Cells. Nervenzellen, die bestimmte Orte repräsentieren. Lässt man eine Ratte durch einen Flur laufen, gibt es im Hippocampus Zellen, die genau dann feuern, wenn die Ratte vorne im Flur steht. Andere feuern, wenn sie die Tür in der Mitte erreicht hat. Und wieder andere, wenn sie hinten am Ende des Flurs steht.
Forscher:innen haben herausgefunden, dass diese Nervenzellen auch während des Schlafs aktiv sind, und zwar in der gleichen Reihenfolge wie tagsüber im Flur. Einen Unterschied gibt es: die Geschwindigkeit. Die Abfolge der aktiven Nervenzellen ist im Schlaf ungefähr 20 Mal so schnell wie am Tag. Im Schlaf simuliert das Gehirn die Strecke des Tages – aber in Highspeed.
Durch diese Reaktivierung im Schlaf können wir am Tag zuvor Erlebtes hunderte Male wieder im Gehirn ablaufen lassen und Erlebnisse so in unserem Gedächtnis abspeichern. Dieses Abspeichern könnte einer der Hauptgründe dafür sein, warum wir schlafen und träumen.
Wer Mutter oder Vater ist, wird nicht überrascht davon sein, wie wichtig Schlafen fürs Lernen ist. Babys machen praktisch kaum etwas anderes. Denn für sie ist jeder Input neu, noch ist nichts konsolidiert. Das kommt erst noch.
Fragt man Schlafforscher:innen, sagen die: Ab dem Alter von etwa 13 Jahren verschiebt sich der biologische Rhythmus nach hinten. Die Jugendlichen werden später müde und sind morgens um acht Uhr noch nicht leistungsfähig. Erst mit etwa 25 Jahren hört diese Entwicklung auf und verschiebt sich wieder in Richtung Frühaufsteher. Den Schulbeginn nach hinten zu verschieben könnte also gleich doppelt wirken: Die Jugendlichen sind wegen Schlafmangels nicht mehr so schlecht drauf – und das Gelernte bleibt besser im Kopf.
Noten, Klausuren, früher Schulbeginn, den Schüler:innen individuelle Aufgaben stellen – über all das diskutieren Lehrkräfte seit Jahren. Und seit eineinhalb Jahren auch Millionen Eltern, endlich. Das ist nicht neu, aber die Erkenntnisse der Neurowissenschaft können dabei helfen, aus Meinungen Argumente zu machen.
Redaktion: Rico Grimm, Schlussredaktion: Deborah Hohmann, Fotoredaktion: Till Rimmele; Audioversion: Iris Hochberger.