Зв'язок успішності вивчення іноземної мови зі швидкістю міжпівкульного перенесення інформації

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Зв'язок успішності вивчення іноземної мови зі швидкістю міжпівкульного перенесення інформації

Т. Куценко, канд. біол. наук, доц., Д. Насєдкін, мол. наук. співроб.

М. Гавриленко, учениця

Київ

Анотація

Двомовні особи нібито перевершують одномовних осіб у виконанні невербальних завдань на тестування виконавчих функцій, таких, як тести Симона, Фленкера та Струпа, а також у потужності оперативної пам'яті. Інші дослідники мають сумніви стосовно таких когнітивних переваг білінгвів та мультилінгвів. У обстеженні застосовано комбінований тест із завданнями Струпа, Поффенберга, Сперрі рідною (українською) та іноземною (англійською) мовами. Обстежуваними були учні ліцею (хлопці віком 14-15 років). Подразник (слово "зелений" або "червоний", "жовтий" або "синій", написане відповідним або невідповідним кольором) пред'являвся справа або зліва від центра екрана. У випадку збігу кольору слова і його семантичного значення потрібно було натискати клавішу іпсилатеральною рукою (відповідь "так"), розбіжності - контралатеральною рукою (відповідь "ні"). Брались до уваги латентні періоди реакції на подразники, які відображають швидкість міжпівкульного перенесення інформації. Кореляційний аналіз показників успішності навчання за дев'ятьма предметами із трьох блоків (гуманітарні, природничі та точні дисципліни) виявив прямі кореляційні зв'язки швидкості реакції при виконанні складного тесту Струпа як рідною, так і англійською мовою з успішністю навчання з англійської мови, що може вказувати на особливу залежність успішності оволодіння іноземною мовою від ефективності міжпівкульної взаємодії. Для того, щоб іноземна мова автоматизувалась і ставала "все ріднішою", необхідний швидкий доступ виконавчих структур мозку, таких, як фронтопарієтальна нейромережа, до лінгвістичних нейромереж, представлених у обох півкулях. За літературними даними, гальмівний механізм контролю з боку дорзолатеральної префронтальної кори, як ключової структури фронтопарієтальної системи мозку, може бути одним із декількох механізмів, що лежить в основі двомовної переваги. Отримані нами результати доповнюють ці уявлення, указуючи на важливість швидкості міжпівкульної взаємодії.

Ключові слова: успішність навчання, завдання Струпа, завдання Поффенберга, міжпівкульне перенесення інформації, іноземна мова.

Двуязычные лица якобы превосходят одноязычных лиц в выполнении невербальных задач на тестирование исполнительных функций, таких, как тесты Симона, Фленкера и Струпа, а также в мощности оперативной памяти. Другие исследователи сомневаются относительно таких когнитивных преимуществ билингвов и мультилингвов. В обследовании применен комбинированный тест с заданиями Струпа, Поффенберга, Сперри на родном (украинском) и иностранном (английском) языках. В качестве обследуемых выступали ученики лицея (юноши 14-15 лет). Раздражитель (слово "зеленый" или "красный", "желтый" или "синий", написанное соответствующим или несоответствующим цветом) предъявлялся справа или слева от центра экрана. В случае совпадения цвета слова и его семантического значения нужно было нажимать клавишу ипсилатеральной рукой (ответ "да"), несовпадения - контралатеральной рукой (ответ "нет"). Принимались во внимание латентные периоды реакции на раздражители, которые отражают скорость межполушарного переноса информации. Корреляционный анализ показателей успешности обучения по девяти предметам из трех блоков (гуманитарные, естественные и точные дисциплины) выявил прямые корреляционные связи скорости реакции при выполнении сложного теста Струпа как на родном, так и на английском языке с успешностью обучения английскому языку, что может указывать на особую зависимость успешности овладения иностранным языком от эффективности межполушарного взаимодействия. Для того, чтобы иностранный язык автоматизировался и становился "все роднее", необходим быстрый доступ исполнительных структур мозга, таких, как фронтопариетальная нейросеть, к лингвистическим нейросетям, представленным в обоих полушариях. По данным литературы, тормозной механизм контроля со стороны дорзолатеральной префронтальной коры как ключевой структуры фронтопариетальной системы мозга может быть одним из нескольких механизмов, лежащих в основе двуязычного преимущества. Полученные нами результаты дополняют эти представления, указывая на важность скорости межполушарного взаимодействия.

Ключевые слова: успешность обучения, задача Струпа, задача Поффенберга, межполушарный перенос информации, иностранный язык.

Bilingual speakers seem to outreach monolingual speakers in performing non-verbal tasks for testing executive functions, such as Simon, Flanker and Stroop tasks, as well as in capacity of working memory. Other researchers have doubts about these cognitive benefits of bilinguals and multilinguals. The study used a combined test with the tasks of the Stroop, Poffenberger, Sperry in native (Ukrainian) and foreign (English) languages. Schoolboys of lyceum were the subjects surveyed (14-15 years old). Stimuli (the word "Green" or "Red", "Blue" or "Yellow" written in relevant or irrelevant color) were exposed on the right or left from the center of the screen. In the case of congruence the word and its semantic meaning should press one button by the ipsilateral hand ("yes"), while in the case of mismatch - the other button by the contralateral one ("no"). Latent periods of response to stimuli, which reflect the speed of the interhemispheric transfer of information, were taken into account. Correlation analysis of the success in study in the nine subjects of the three blocks (humanities, natural and formal disciplines) reveal a direct correlation of speed of reaction when performing the complex Stroop test in both the native and English languages with the success in the learning English language, what may indicate on special dependence of the success from interhemispheric interaction. In order for the foreign language to be automated and become "all the more native", it is need the fast access of the executive structures of the brain, such as the front-parietal neural network, to the linguistic neural networks, presented in both hemispheres. According to literature, the inhibitory control mechanism from the dorsolateral prefrontal cortex as the key structure of the front-parietal brain system may be one of several mechanisms underlying bilingual superiority. The results obtained by us complement this conception, indicating the importance of the speed of interhemispheric interaction.

Key words: success in study, task of Stroop, tasks of Poffenberger, interhemispheric transfer of information, foreign language.

В інформаційному суспільстві ефективність переробки інформації стає головною рушійною силою. виконавчий мова реакція тест

Світова глобалізація та інтеграція України в міжнародний простір підвищують потреби в якості освіти, зокрема успішності оволодіння іноземними мовами та, у першу чергу, англійською як мовою міжнародного спілкування. Тому розкриття нейрофізіологічних основ як рідної, так і іноземної мови є актуальною проблемою сучасної науки [4]. Розуміння наслідків вивчення другої мови може прояснити механізми функціональної пластичності мозку, а також надати інформацію для освітньої політики й соціальної практики [5]. Двомовні особи нібито перевершують одномовних осіб у виконанні невербальних завдань на тестування виконавчих функцій, таких, як тести Симона, Фленкера та Струпа [6], а також у потужності оперативної пам'яті [7]. Інші дослідники мають сумніви щодо таких когнітивних переваг білінгвів та мультилінгвів [9]. У попередніх дослідженнях нами було показано, що складний тест, який виконується бімануально і заснований на поєднанні завдань Струпа, Поффенберга, Сперрі, відображає міжпівкульне передавання інформації [1]. Ефект Струпа, який дозволяє оцінити рівень довільної уваги, широко використовується і у дослідженні мовних функцій [10]. Завдання Струпа полягає у тому, що обстежуваному подається слово, яке означає певний колір, написане або відповідним кольором - конгруентне (напр., "червоне" червоним), або невідповідним кольором - неконгруентне ("червоне" зеленим). При збігу семантичного значення і кольору реакції здійснюються найшвидше (явище полегшення), при розбіжності - найповільніше (явище інтерференції). Згідно з "анатомічною моделлю" Поффенберга, коли використовується рука з того самого боку, що і латералізова- ний вхід, виявлення стимулу й моторна відповідь об'єднуються в одній і тій самій півкулі (не перехрещений шлях). На противагу, коли використовується рука, протилежна до сторони пред'явлення стимулу, виявлення і відповідь мають бути об'єднані між півкулями через мозолисте тіло (перехрещений шлях). Цей довший шлях має повільніший час реакції, що і було виявлено Поффенбергом та підтверджено багатьма іншими дослідниками. Завдання Сперрі полягає в тому, що використовуються подразники першої та другої сигнальних систем, які більшою мірою залучають до оброблення праву та ліву півкулі мозку відповідно. Подразник (слово "зелений" або "червоний", написане відповідним або невідповідним кольором) пред'являвся справа або зліва від центра екрана. У випадку збігу кольору слова і його семантичного значення потрібно було натискати клавішу іпсилатеральною рукою (відповідь "так"), розбіжності - контралатеральною рукою (відповідь "ні"). Було виявлено, що відповіді "так" надаються швидше, ніж відповіді "ні", як правою, так і лівою рукою. Порівняння латентних періодів (ЛП) однойменних відповідей обох рук показало, що відповіді "так" надаються швидше правою рукою, а відповіді "ні" - лівою, унаслідок чого різниця ЛП між "так" і "ні" для лівої руки менша, ніж для правої. Це вказує на легше перенесення інформації із лівої півкулі у праву, ніж у зворотному напрямку [1]. Метою роботи стало дослідження зв'язку успішності виконання комбінованого тесту із завданнями Струпа, Поффенберга, Сперрі рідною (українською) та іноземною (англійською) мовами із успішністю навчання хлопців 9-х класів.

Матеріали та методи. Обстежуваними були учні 9-х класів Українського фізико-математичного ліцею КНУ імені Тараса Шевченка (хлопці віком 14-15 років). Дослідження проводилось за допомогою комп'ютерної методики - модифікованої версії тесту під операційну систему MS Windows одночасного пред'явлення подразників, які належать до різних сигнальних систем [2]. У цьому дослідженні були використані українська та англійська мови. Схема обстеження полягала у проходженні кожним учнем 4-х субтестів. Під час 1-го субтесту на чорному фоні екрану подавалися подразники ("ЧЕРВОНИЙ" або "ЗЕлЕнИЙ" (українською мовою), які написані червоним або зеленим кольором і експонуються ліворуч або праворуч від центра екрана. У випадку збігу кольору слова і його семантичного значення необхідно реагувати рукою з боку появи сигналу - натискати на клавіатурі комп'ютера клавішу іпсилатеральною рукою (відповідь "так"), у разі розбіжності - натискати іншу клавішу протилежною рукою (відповідь "ні"). Слова подаються у довільному режимі (час очікування наступного подразника псевдовипад- ковий в інтервалі від 1,5 до 2,0 с, тобто доволі довгий, не створює для обстежуваного часової депривації). Під час 2-го субтесту на чорному фоні екрану подавалися подразники "RED" або "GREEN" (англійською мовою) за аналогічною схемою. У наступних 2-х субтестах на чорному фоні екрана подавалися подразники ("ЧЕРВОНИЙ", "ЗЕЛЕНИЙ", "ЖОВТИЙ", "СИНІЙ") - українською мовою (3-й субтест) та подразники "RED", "GREEN" "УELLOW", "BLUE" - англійською мовою (4-й субтест) за аналогічною схемою. У кожному пред'явленні на 160 мс раніше від появи слова для привертання уваги та фокусування зору обстежуваного в центрі екрана з'являється білий хрестик. Загальна кількість пред'явлених сигналів дорівнює 160. Для оцінки успішності навчання було зібрано бали за перший семестр із дев'яти дисциплін (гуманітарні, природничі, точні науки) в I групі (n = 13) - хлопчики, які пройшли комп'ютерне тестування, і в II групі (n = 53) - хлопчики, які не проходили тестування. Також для обстежуваних I групи були зібрані результати суб'єктивної оцінки вчителем рівня володіння англійською мовою учнями (від 1 до 10 балів).

Статистичний аналіз результатів проводився за допомогою пакету STATISTICA 6.0 (Statsoft, USA, 2001). Нормальність розподілів змінних перевірялась тестом Ліліфора, який є модифікацією тесту Колмогорова - Смірнова. Оскільки субтести проходили одні й ті самі обстежувані, а розподіл частини параметрів за критерієм Ліліфора відрізнявся від нормального, для множинного порівняння груп було використано ранговий дисперсійний аналіз Фрідмана. Усі величини ефектів часткової ета у квадраті (partial eta squared) були розраховані з використанням ANOVA. ЛП реакцій аналізувались 3 X 2 повторними вимірюваннями ANOVA з факторами: Мова + Кількість кольорів ("рідна+два кольори", "іноземна+два кольори", "рідна+чотири кольори", "іно- земна+чотири кольори"), Рука ("ліва" проти "правої"), Тип відповіді ("так" проти "ні"). Для порівняння двох незалежних вибірок було застосовано критерій Вілкоксона (критерій Т). Кореляційний аналіз даних проводився за Спірменом. Критичний рівень значущості при перевірці статистичних гіпотез приймався рівним p = 0,05.

Рис. 1. Аналіз ANOVA латентних періодів реакції хлопчиків при проходженні комбінованого тесту із завданнями Струпа,
Поффенберга, Сперрі рідною (українською) та іноземною (англійською) мовами (n = 13)

Результати та їх обговорення. ЛП реакції при першому проходженні тесту (українською мовою, два кольори - червоний і зелений) виявились довшими, ніж при трьох наступних, в яких застосовувались подразники як українською, так і англійською мовами, і як на два, так і на чотири кольори (F(3, 36) = 12,462, p = 0,00001, ip2 = 0,509) (рис. 1). Тому цілком зрозуміло, що перше проходження тесту можна розглядати як впрацьову- вання, а в подальшому кількість кольорів і мова не впливали на швидкість і якість проходження тестів (кількість допущених помилок була невеликою і не відрізнялась при проходженні всіх тестів).

Реакції "так" здійснюються швидше, ніж реакції "ні" (F(1, 12) = 33,916, p = 0,00008, ір2 = 0,738), тобто наявний ефект Струпа. За аналізом ЛП реакцій виявлений ефект взаємодії між Типом відповіді ("так" проти "ні") і Рукою (права проти лівої) (F(1, 12) = 6,8129,

p = 0,02280, ір2 = 0,362). Це повністю узгоджується з нашими попередніми результатами і вказує на базовий характер виявленого механізму міжпівкульного перенесення інформації [1].

За результатами кореляційного аналізу успішності навчання з ЛП реакції при проходженні тестів отримали статистично значущі коефіцієнти кореляції з успішністю навчання практично лише з англійської мови (табл. 1). Отримані негативні значення коефіцієнтів кореляції означають, що чим коротші ЛП реакцій, тим вища успішність навчання учнів. Це вказує на те, що успішність навчання з англійської мови найбільше залежить від швидкості міжпівкульної взаємодії.

Примітка: Тест 1: два кольори, слова українською мовою; Тест 2: два кольори, слова англійською мовою;Тест 3: чотири кольори, слова українською мовою; Тест 4: чотири кольори, слова англійською мовою.

Цікаво, що суб'єктивна оцінка знань учнів з англійської мови вчителем менше корелює з ЛП реакцій при виконанні тесту, ніж семестрова оцінка, виставлена ним же (табл. 1). Це означає, що суб'єктивна оцінка педагога може бути дещо оманливою, оскільки включає і ті емоційні аспекти сприйняття учня, які не пов'язані із рівнем його оволодіння предметом.

Оцінка з англійської мови для протестованих хлопців становила 7,92 (n = 13), тоді як для всіх хлопців 9-х класів - 6,96 (n = 53), тобто була майже на 1 бал нижчою.

Таблиця 1. Коефіцієнти кореляції показників успішності навчання та латентних періодів реакції при проходженні комбінованого тесту із завданнями Струпа, Поффенберга, Сперрі рідною (українською) та іноземною (англійською) мовами у хлопців (n = 13) Spearman Rank Order Correlations MD pairwise deleted Marked correlations are significant at p < 0,05000

Примітка: Лв - ліва рука, Пр - права рука; "Так" - реакція у разі збігу кольору слова і його семантичного значення; "Ні" - реакція у разі розбіжності кольору слова та його семантичного значення; 2У - пред'явлення двох кольорів українською мовою, 2А - пред'явлення двох кольорів англійською мовою; 4У - пред'явлення чотирьох кольорів українською мовою, 4А - пред'явлення чотирьох кольорів англійською мовою. Жирним і більшим кеглем виділено статистично значущі коефіцієнти кореляції.

Кореляційний аналіз показників успішності навчання виявив, що у групі протестованих хлопців (табл. 2) успішність із англійської мови пов'язана лише з успішністю з української мови, тоді як успішність навчання за іншими предметами доволі тісно корелює між собою. На відміну від іноземної мови, успішність з української мови тісно пов'язана з успішністю по всіх предметах, і навіть із суб'єктивною оцінкою рівня англійської мови вчителем.

Можемо припустити, що в учнів, які мають кращі знання з англійської мови, у мозку складається окрема нейромережа для опрацювання цієї інформації, яка є доволі незалежною від нейромереж, що необхідні для успішного опанування всіх інших предметів. Успішність навчання за всіма іншими предметами залежить від рідної мови, на базі якої це навчання здійснюється (табл. 2, 3). Оскільки нами отримані кореляційні зв'язки латентних періодів реакції при проходженні комбінованого тесту із завданнями Струпа, Поффенберга, Спер- рі, які відображають швидкість міжпівкульного передавання інформації, лише з успішністю навчання з англійської мови (табл. 1), то саме ефективна міжпівкульна взаємодія, імовірно, є базовою вимогою для успішного оволодіння іноземною мовою, оскільки нейронні основи мови представлені в обох півкулях: знаково-символьні - у лівій, а образно-емоційні - у правій. Для того, щоб іноземна мова автоматизувалась і ставала "все ріднішою", необхідний швидкий доступ виконавчих структур мозку, таких, як фронтопарієтальна нейромережа, до лінгвістичних нейромереж, представлених у обох півкулях. За даними літератури, гальмівний механізм контролю з боку дорзолатеральної префронтальної кори як ключової структури фронтопарієтальної системи мозку може бути одним із декількох механізмів, що лежить в основі двомовної переваги [5]. Отримані нами результати доповнюють ці уявлення, указуючи на важливість швидкості міжпівкульної взаємодії.

Таблиця 2. Коефіцієнти кореляції показників успішності навчання у хлопців, які проходили тестування (n = 13) Spearman Rank Order Correlations MD pairwise deleted Marked correlations are significant at p < 0,05000

Примітка: жирним і більшим кеглем виділено статистично значущі коефіцієнти кореляції.

У загальній групі учнів показники дещо інші. Успішність із англійської мови пов'язана з успішністю навчання за всім блоком гуманітарних та природничих предметів (табл. 3).

Таблиця 3. Коефіцієнти кореляції показників успішності навчання у хлопців, які не проходили тестування (n = 53)

Примітка: жирним і більшим кеглем виділено статистично значущі коефіцієнти кореляції.

Висновки

Виявили статистично значущі коефіцієнти кореляції латентних періодів реакцій при виконанні складного тесту Струпа з успішністю навчання з англійської мови, що може вказувати на особливу залежність успішності оволодіння іноземною мовою від ефективності міжпівкульної взаємодії. В учнів із вищим рівнем навчання з англійської мови отримано прямий кореляційний зв'язок успішності навчання із цього предмета лише з успішністю навчання з української мови, тоді як у учнів із нижчим рівнем навчання з англійської мови виявлено також прямі кореляційні зв'язки з оцінками з історії та природничих наук. Імовірно, у мозку учнів із вищим рівнем опанування іноземної мови виникають тісніші зв'язки між нейронними системами оброблення обох мов - рідної та іноземної. Використання цього тесту має прогностичне значення: чим коротші латентні періоди реакції - тим кращий рівень володіння англійською мовою.

Список використаних джерел

1. Куценко Т. В. Міжпівкульне перенесення інформації при виконанні складного тесту Струпа із залученням просторової ознаки у прав- шів і лівшів / Т. В. Куценко // Вісн. Черкаськ. ун-ту. Серія: Біологічні науки. - 2017. - № 1. - С. 37-47.

2. Куценко Т. В. Виконання комбінованого тесту із завданнями Струпа, Поффенберга, Сперрі у нав'язаному та довільному режимах / Т. В. Куценко, Д. Б. Насєдкін // Вісн. Черкаськ. ун-ту. Серія: Біологічні науки. - 2018. - № 1. - С. 62-69.

3. Caldwell-Harris C. L. Emotionality differences between a native and foreign language implications for everyday life / C. L. Caldwell-Harris // Current Directions in Psychological Science. - 2015. - Vol. 24. - P. 214-219.

4. Costa A. Your morals depend on language / A. Costa, A. Foucart, S. Hayakawa et al. // PloS one. - 2014. - 9 (4).-e94842.

5. D'Souza D. Bilingual Language Control Mechanisms in Anterior Cingulate Cortex Dorsolateral Prefrontal Cortex: A Developmental Perspective / D. D'Souza, H. D'Souza // Journal of Neuroscience. - 2016. - 36 (20). - P. 5434-5436.

6. Donnelly S. Examining the bilingual advantage on conflict resolution tasks: a meta-analysis / S. Donnelly, P. J. Brooks, B. Homer // Paper presented at the 37th Annual Conference of the Cognitive Science Society, Pasadena, CA, July. - 2015. - 596-601.

7. Grundy J. G. and Kalinka Timmer Bilingualism and working memory capacity: A comprehensive meta-analysis / J. G. Grundy, K. Timmer // Second Language Research. - 2017. - Vol. 33(3). - P. 325-340.

8. Geukes S. Stroop effects from newly learned color words: effects of memory consolidation and episodic context / S. Geukes, M. G. Gaskell, P. Zwitserlood // Frontiers in Psychology. - 2015. - Vol. 6. - No. 278. - P. 1-16.

9. Lehtonen M. Is bilingualism associated with enhanced executive functioning in adults? A meta-analytic review / M. Lehtonen, A. Soveri, A. Laine et al. // Psychological Bulletin. - 2018. - 144 (4). - P. 394-425.

10. MacLeod C. M. Half a century of research on the Stroop effect: an integrative review // Psychological Bulletin. - 1991. - Vol. 101. - No. 2. - P. 163-203.

References

1. Kutsenko Т. Interhemispheric transfer of information in performance of complex Stroop test involving spatial properties by right- and left-handers / Kutsenko Т. // Bulletin of Cherkasy university. Biological Sciences Series. - 2017. - № 1. - P. 37-47

2. Kutsenko Т. Performance of the combined test with the tasks of Stroop, Poffenberger, Sperry in the forced and voluntary regimes / Kutsenko Т., Nasiedkin D. // Bulletin of Cherkasy university. Biological Sciences Series . - 2018. - № 1. - P. 62-69.

3. Caldwell-Harris C. L. Emotionality differences between a native and foreign language implications for everyday life / Caldwell- Harris C. L. // Current Directions in Psychological Science. - 2015. - Vol. 24. - P. 214-219.

4. Costa A. Your morals depend on language / Costa A., Foucart A., Hayakawa S., Aparici M., Apesteguia J., Heafner J., Keysar B. // PloS one. 2014. - 9 (4).-e94842.

5. D'Souza D. Bilingual Language Control Mechanisms in Anterior Cingulate Cortex Dorsolateral Prefrontal Cortex: A Developmental Perspective/ D'Souza D., D'Souza H. //Journal of Neuroscience. - 2016. - 36 (20). - P. 5434-5436.

6. Donnelly S. Examining the bilingual advantage on conflict resolution tasks: a meta-analysis / Donnelly S., Brooks P.J., Homer B. // Paper presented at the 37th Annual Conference of the Cognitive Science Society, Pasadena, CA, July. - 2015. - 596-601.

7. Grundy J. G. and Kalinka Timmer Bilingualism and working memory capacity: A comprehensive meta-analysis / Grundy J.G., Timmer K. // Second Language Research. - 2017. - Vol. 33(3). - P. 325-340.

8. Geukes S. Stroop effects from newly learned color words: effects of memory consolidation and episodic context / Geukes S. ,Gaskell M.G., Zwitserlood P // Frontiers in Psychology. - 2015. - Vol. 6. - No. 278. - P. 1-16.

9. Lehtonen, M. Is bilingualism associated with enhanced executive functioning in adults? A meta-analytic review / Lehtonen, M., Soveri, A., Laine, A., Jдrvenpдд, J., de Bruin, A., & Antfolk, J. // Psychological Bulletin.

10. 2018. - 144(4). - P. 394-425.

11. MacLeod C. M. Half a century of research on the Stroop effect: an integrative review // Psychological Bulletin. - 1991. - Vol. 101. - No. 2. - P.163-203.

Размещено на Allbest.ru