Метод "Роганте": новий простий метод для ефективної організації навчального процесу

The «Rogante» method: a new simple method for an efficient organization of the learning process

Rogante Massimo, Rogante Engineering Office, Santelli Claudio, Santelli Medical Office, Zavdoveev Anatolii. Senior Researcher, Senior Research Scientist Paton electric welding institute NAS

Introduction

- Developing and describing a new SOMO (Simple Method of Organizing Learning) that combines elements of emotional memory, enthusiasm, calmness, and concentration to improve learning efficiency.

- Presenting the concept of a rational study guide based on five stages of research that promotes the formation of connectome brain maps and reconfiguration of neural circuits, similar to the deep learning mechanism of artificial intelligence.

- Using graphics, color schemes, drawings, and symbols to activate mirror neurons and eidetic memory based on visual perception.

- Prospects for anti-aging research aimed at improving the quality of life and preserving the cognitive abilities of healthy people, including attention, creativity, memory, mood and motivation.

Conclusion. The described PMON provides students with a solid foundation for performing practical training. Enthusiasm strengthens emotional memory, while calmness, silence, solitude and concentration help to avoid suffering and the resulting hormonal increase in cortisol. An organized calendar, along with a healthy diet, good sleep quality, and a lifestyle based on moderate physical activity without smoking, alcohol, etc. contribute to perfect psychophysical fitness and optimal cognitive performance. Dividing the study into a sequence of 5 stages creates a structure on which to organize a rational and preparatory training manual. It also stimulates the formation of connectome brain maps through progressive reconfiguration of neural circuits, similar to an artificial intelligence deep learning mechanism that creates its own neuromorphic chips by mimicking the dynamic neural circuits of the connectome. Graphics, color schemes, drawings, symbols, etc. finally activate mirror neurons and eidetic memory based on visual perception. Anti-aging-related research is currently focused on improving quality of life and health expectancy. Thus, in addition to promoting healthy lifestyles, future research activities should focus on studying senolytic foods and supplements to improve executive functions and cognitive abilities of healthy individuals, such as attention, creativity, memory, mood, and motivation.

Постановка проблеми

Процес навчання залучає всі наші органи чуття і є внутрішнім явищем як на психічному рівні так, як і людська діяльність із значним впливом на кар'єру та життя. Правильна мотивація та суттєві обставини виступають як засоби навчання. Відповідні заходи сприяють зміцненню процесу навчання та полегшенню його. Цю діяльність слід розвивати на основі здібностей учня та багатокласного середовища [1].

Попередньо представлено огляд основних підходів до навчання, доступних на даний момент у науковій літературі та наданих, щоб допомогти процесу навчання на індивідуальному, командному чи організаційному рівні. Критерієм, за яким були обрані ці підходи, було знайти методології організації навчання, які через послідовні фази мали б поступово привести студента до повного вивчення предмету.

Так звані методи навчання з відкриттям, наприклад, є компонентами освітньої практики, що просувають шлях до активного навчання, орієнтованого на процес і самоспрямованого [2]. Ці методи ґрунтуються на ідеї, що учні створюють своє власне розуміння та знання через досвід і розмірковують над цим досвідом, таким чином взаємодіючи з навколишнім середовищем і стимулюючи їх думати, висувати гіпотези, ставити запитання, міркувати та співпрацювати з іншими, розвиваючи впевненість у вирішенні проблем [3]. Існує стислий метод навчання, наприклад, який базується на використанні інтелект-карт для інтеграції всіх нотаток класу в інтелект-карти, а також вивчення деяких навичок успіху [4].

Такі методи використовують активний, когнітивний, дослідницький конструктивний процес, уникаючи пасивного та тупого запам'ятовування. Це розглядає навчання як багатофазний процес, у якому студент організовує та пов'язує основні поняття за допомогою візуальних карт, критично міркуючи та ставлячи ключові запитання [5]. Підхід до навчання також включено в так званий інструмент мислення «карти розуму», який є формою конспектування, яку можна застосувати там, де зазвичай робляться лінійні нотатки, наприклад, під час проведення досліджень, навчання або відвідування лекцій [6].

У світі проводилися різні експерименти для аналізу процесу навчання. Метакогнітивні навички або стратегії були досліджені, наприклад, розглядаючи 400 студентів університету, випадково вибраних з різних шкіл і факультетів Університету Газі, Туреччина, у 2012 році. Їх відбір проводився відповідно до рівня їхньої самовпевненості щодо навчання. Ті, хто мав більшу впевненість у своїх силах, досягли кращих результатів, використовуючи стратегії конспектування, підсумовування, рефлексії, декламування та повторення того, що вони навчилися, у поєднанні з речами, які вони вже знали, будучи здатними підходити до складних завдань як до викликів, які потрібно освоїти. [7].

Під час просування по шкільній кар'єрі, напр. Переходячи від середньої школи до навчання в університеті, учням потрібно все більше керувати своїм навчанням і залучати зростаючу енергію, щоб стати самокерованими учнями. Основні навчальні та організаційні навички необхідні, щоб розділити класні та домашні обов'язки на підзавдання та вміло використовувати час для виконання обов'язків, таких як зберігання секретних документів та інших текстів для відкладеного пошуку, звичний перегляд конспектів класу та курсів, а також відпрацювання ефективних методів навчання. Деякі концепції, які можуть дозволити навчатися ефективніше та стати більш організованими, були описані в [8], і наступні методи навчання можна згадати як додаткові приклади:

• метод кейс-стаді, методика навчання, за якої студент проводить поглиблене вивчення складних явищ у певному конкретному контексті та реальній ситуації (тобто випадку), аналізуючи її та використовуючи реальну інформацію як методологічний інструмент [9];

• метод дослідження Pomodoro, техніка тайм-менеджменту, яка передбачає використання таймера для короткого, інтенсивного робочого сеансу, який традиційно триває 25 хвилин [10,11];

• методика навчання Фейнмана, в якому процес навчання відбувається через акт навчання. Учні обирають тему, потім пояснюють її своїми словами, ніби навчають, потім вони вдосконалюють свої пояснення і знову проходять процес, поки не засвоять тему [12];

• метод PQ4R, прийнято читати та розуміти детальні наукові тексти, з акцентом на розумінні та запам'ятовуванні змісту, а не на швидкості читання: літери P, Q та 4*R означають 6 різних кроків, необхідних для роботи над текстом [13];

• метод SQ3R, в якому очікується, що учень розвиватиме своє розуміння тексту шляхом цілеспрямованої участі в процесі читання до, під час і після: літери S, Q і 3*R означають у цьому випадку 5 різних кроків, необхідних під час активного та ефективного читання конкретний текст [14].

В останні роки були розроблені цифрові навчальні матеріали та допоміжні ресурси, такі як слайд-деки, відео, симуляції, робочі аркуші та банки тестів, а також всеохоплюючі, автономні онлайн-рішення, які дозволяють студентам виконувати завдання та отримувати автоматичний зворотний зв'язок і спілкуватися зі своїми однокласниками та вчителем. Навчальні матеріали, у будь-якому випадку, повинні бути належним чином контекстуалізовані: курси збираються шляхом збору матеріалів, що надходять із багатьох джерел. Це не схоже на комерційний або відкритий підручник, може не мати вбудованих резюме, часових шкал, довідкової інформації чи чіткого тлумачення, необхідного для того, щоб допомогти студентам повністю зрозуміти предмет. Таким чином, щоб полегшити навчання студентів, пропонується підготовка контекстуального коментаря, наприклад, шляхом додавання вмісту у формі записаних чи письмових лекцій, або шляхом вбудовування його в обговорення та іншу навчальну діяльність [15].

Проте найкраща навчальна програма, безсумнівно, є тією, яка налаштована відповідно до потреб кожного студента, навіть у секторі навчання вищого рівня, через різні програми курсу та навички конкретного студента. Навчання та пам'ять, у будь-якому випадку, мають нейробіологічні основи, які сприяють і розвиваються шляхом застосування нового виділеного простого методу організації навчання (ПМОН), який був ретельно розроблений і вдосконалений під час навчання в університеті, і буде представлено в наступному розділі.

Формулювання мети статті. Метою роботи є вивчення, аналіз та вдосконалення нового простого методу навчання, який розглядається у статті, з метою покращення ефективності навчання та розвитку учнів. Робота спрямована на визначення чинників, які впливають на безпомилкову ідентифікацію та розуміння навчального матеріалу учнями, а також розробку рекомендацій для індивідуального розвитку навчального процесу через самонатхнення та використання природних розумових процедур. Дослідження також має на меті вивчення практичних пропозицій, отриманих завдяки досвіду доктора Массімо Роганте та доктора Клаудіо Сантеллі, з метою розробки інноваційних підходів до навчання та пам'яті.

Основні результати дослідження

Новий простий метод організації навчання (ПМОН). Цей оригінальний метод, створений Dr. Ing. Massimo Rogante, є дійсним навчальним інструментом, який успішно випробували в Італії в різних дисциплінах, особливо під час аспірантури, наприклад: у 80 -х роках у галузі механічної, електронної та цивільної інженерії в Університеті Анкони та в аерокосмічній інженерії в Університеті Анкони. Рим; у 90-х роках на аспірантурі ядерної інженерії в Болонському університеті. Такий ПМОН дозволив усім десяткам студентів, які прийняли його, блискуче скласти університетські іспити, і його можна загалом застосувати до різноманітних вищих і магістратур. По відношенню до раніше існуючих методів, цей ПМОН допомагає: вирішити проблему правильного дотримання часу, доступного для навчання і, зокрема, термінів іспитів; оптимізація часу підготовки та сприяння глибшому засвоєнню знань про предмет, що вивчається, закріпленню їх у довготривалій пам'яті; уникнення з'явлення непідготовленим на іспит або отримання незадовільних результатів. Він складається з п'яти послідовних етапів, з якими студент повинен зіткнутися, з призначенням і ентузіазмом щодо питань, які потрібно вивчити.

Фаза 1. Точно знайте, що ви повинні вивчити. Зберіть, отже, весь необхідний матеріал: особисті нотатки з лекцій викладача курсу, книги, діаграми, різні малюнки, додаткові нотатки та все інше, що рекомендує викладач, з яким слід проконсультуватися, особливо щоб розвіяти всі сумніви.

Ви повинні бути впевнені, що маєте весь необхідний матеріал для проведення дослідження.

Фаза 2. Прочитайте та повністю вивчіть матеріал, зібраний у фазі 1, лише намагаючись зрозуміти. Вам не слід читати далі, якщо ви не чітко розумієте концепцію, формулу чи навіть слово. Перш ніж продовжити, необхідно уточнити зміст прочитаного. Мета цього етапу - лише зрозуміти все, що написано, без спроб запам'ятати чи запам'ятати.

Фаза 3. Запишіть у спеціальному зошиті короткий зміст вивчених текстів. Це найважливіший і відповідальний етап. Реферат має бути складений дуже коректно і максимально зрозуміло, щоб потім його можна було безпосередньо вивчати. У такому самому резюме повинні бути повністю зібрані всі розглянуті концепції, ідеї, проблеми, принципи, правила, теореми та формули, висвітлюючи також основну мету курсу, щоб подолати будь-які запитання, а також підсумковий іспит.

Навіть на цьому етапі, щоб не приносити в зошит тексти, які не впливають на потрібні аргументи, у разі сумнівів слід проконсультуватися з викладачем курсу і, можливо, з тими, хто нещодавно успішно склав іспит. Рекомендується записувати в зошит також усі схеми - технічні, логічні та ін., а також малюнки та графіки для вивчення, намагаючись використовувати різні фарби для кращого сприйняття.

Таким чином, він повинен досягти успіху, щоб більше не потребувати матеріалу, зібраного на етапі 1, за винятком тих випадків, коли він представляє вправи для вирішення. Такі вправи слід розглядати паралельно з вивченням, як тільки ви отримаєте повні знання з тем, яких вони стосуються.

Фаза 4. Опрацювати зміст зошита для узагальнення підготовлені на етапі 3, щоб запам'ятати те, що ви вже зрозуміли - і частково автоматично збережене у вашій свідомості - через підготовку того самого зошита. Дослідження доцільно проводити наступним чином: багаторазово і уважно читати середнім голосом речення за реченням, ніби ти стоїть обличчям до екзаменатора; потім, повторюючи середнім голосом щойно прочитане кілька разів із захопленням, ніби ви хочете запитати людину, яка не знає предмета.

Напишіть кілька разів математичні формули, які можуть бути присутніми в тексті, щоб дізнатися їхнє точне значення та одиниці вимірювання кожного наявного символу. Те саме стосується діаграм і малюнків, які потрібно вивчити. Під час цього етапу перерахуйте окремо та дуже ретельно всі поняття, формули та загалом усі частини, які виникли в результаті, які важко зрозуміти або запам'ятати.

Фаза 5. Освіжувач. Перечитайте весь зошит, зупиняючись на кожному зі складних моментів, уже згаданих під час дослідження з посиланням на Фазу 4, а потім знову вивчайте їх, щоб розвіяти будь-які сумніви. Цей етап також необхідний для того, щоб подумки та швидко сформувати повну картину всіх розглянутих тем. Ту саму фазу також можна повторити більше одного разу, щоб зберегти максимальну чіткість викладу предмета разом із значною готовністю до іспиту.

Додаткові практичні поради. Дотримуйтеся найкращих годин дня для навчання. Зокрема, не слід звертатися до фаз 2, 4 і 5, якщо ви втомлені, ситі або нервуєте. Навчайтеся тихо, зосереджуючись виключно на вищезазначеній темі та уникаючи будь-яких відволікань, таких як фонові шуми, гучна та відволікаюча музика, розмова, куріння або телефон без звуку. Найкращий звук для продуктивності - тиша. Кожні кілька годин можна робити перерву для прослуховування музики, наприклад, на 15 хвилин [16].

Таблиця 1. Приклад простого поділу навчального календаря.

Організуйте навчальний графік , відклавши інші види зобов'язань поза залучений час. Фази 2, 3 і 4, у зв'язку з цим, можна розділити відповідно до розкладу навчання, який необхідно підготувати, щоб зарезервувати потрібний запас часу перед іспитом, щоб відновити сили та відпочити. Див., наприклад, таблицю 1.

Календар повинен бути організований кожним студентом відповідно до його здібностей до навчання. Той самий календар корисний, особливо коли у вас є доступність для навчання в певний період днів. Після встановлення терміни необхідно суворо дотримуватися, усуваючи будь-які затримки та передбачаючи дослідження, де це можливо. На останніх етапах навчання суворо уникайте будь-яких годин недосипу, алкоголю, куріння, значних фізичних зусиль і снодійних або ліків. Забезпечте, однак, правильні інтервали відпочинку та освіження.

Бажано навчатися самостійно, хоча при необхідності можна порадитися з колегами, але після того, як ви вже навчалися самостійно. Тільки тоді від порівняння та перевірки з колегами можна отримати належну користь.

Нейробіологія навчання та пам'яті в контексті MSO

Цей ПМОН містить усі компоненти, які представляють нейробіологічну основу навчання та пам'яті, див. рис. L

Ентузіазм активізує емоційну пам'ять, анатомічне місце якої знаходиться в мигдалині, яка стимулюється внутрішніми і зовнішніми імпульсами. Ентузіазм також «забарвлює» сліди пам'яті, інтерпретуючи їх відповідно до суб'єктивної мови емоцій, записуючи сенсорні дані через зв'язки з таламусом, гіпоталамусом і гіпокампом [17]. Найбільш відповідальними за процеси пам'яті є гіпокамп і мигдалеподібне тіло, дві підкіркові структури скроневої частки, які є частиною лімбічної системи. Гіпокамп відіграє основну роль у формуванні короткочасної пам'яті, але не довготривалої. З іншого боку, мигдалеподібне тіло надає інформації особливо афективне та/або емоційне значення, закріплюючи її з часом. Мигдалеподібне тіло також дозволяє асоціювати стимул з винагородою чи покаранням [18].

Рисунок 1. 5-фазна схема ПМОН: 1 повна збірка текстів для вивчення; 2 читання зібраних текстів для розуміння їх змісту; 3 оформлення конспекту вивчених текстів у зошиті, що містить також схеми, малюнки та графіки; 4 вивчення і запам'ятовування конспекту; 5 повторне рецензування конспекту

Пам'ять спочатку зберігається як тимчасова зміна, яка може консолідуватися в довготривалий слід пам'яті. Консолідація багато в чому залежить від емоційного стану. Взаємодія між цими двома структурами, гіпокампом і мигдалиною, має вирішальне значення для багатьох форм навчання та пам'яті. Гіпокамп, як і мигдалеподібне тіло, демонструє тип синаптичної пластичності, відомий як довготривале потенціювання (Дії). Недавні дослідження показали, що консолідація Дії гіпокампа може модулюватися емоційним станом і активацією мигдалини [19]. Спокій, тиша, самотність і зосередженість - усе це зменшує стрес і знижує рівень кортизолу в крові.

Гіппокампальна система дуже чутлива до стресу, тому пам'ять може збільшуватися або зменшуватися залежно від суб'єктивно сприйнятого відчуття стресу [20]. Гострий стрес заважає центрам пам'яті відновити певні типи спогадів [21], тоді як при хронічному стресі високі концентрації кортизолу пов'язані з надмірним вивільненням збуджуючих нейромедіаторів, що призводить до зниження трофіки нейронів і гальмування нейрогенезу [22].

Організований календар цього ПМОН разом із здоровим харчуванням, хорошою якістю сну та способом життя, що базується на помірній фізичній активності без куріння, алкоголю тощо, вони сприяють ідеальній психофізичній формі та оптимальній когнітивній діяльності.

Також важливо вибрати місце проживання та навчання, щоб отримати правильні епігенетичні стимули середовища [23, 24]. Рекомендується помірне зниження споживання калорій, оскільки надлишок калорій може зменшити синаптичну пластичність. Рекомендується готувати легкі страви на основі сезонних продуктів, багатих активними інгредієнтами, такими як:

• Вітаміни групи В, для захисту функції мозку шляхом зниження рівня гомоцистеїну в крові (яйця, курка, риба, овочі);

• Вітамін С, корисний для тканин мозку і для боротьби зі стресом (чорна смородина, перець, цитрусові, броколі);

• Вітамін Е корисний для захисту синаптичних мембран від окислювального стресу та покращення когнітивних функцій (оливкова олія першого віджиму, горіхи, мигдаль, бразильські горіхи, фундук, насіння льону, оливки, яйця, зелені листові овочі, нерафіновані цільні зерна, особливо спельта та овес);

• Вітамін К для покращення когнітивних функцій (капуста, багата глюкозинолатами, здатна підтримувати високий рівень нейромедіатора ацетилхоліну на синаптичному рівні для здорового мозку та чітких спогадів);

• Цинк, магній і триптофан, попередник серотоніну, для підвищення пам'яті, мислення та гарного настрою (гарбузове насіння);

• Омега 3 для збереження синаптичної функції і пластичності нейронів (волоські горіхи, насіння льону, жирна риба, насіння гарбуза);

• Альфа-ліпоєва кислота, для антиоксидантної дії (шпинат, броколі);

• лікопін, щоб запобігти пошкодженню від вільних радикалів (томат);

• Дубильні речовини, антоціани та феноли для підвищення короткочасної пам'яті та сприяння регенерації пурпури сітківки (чорниця, ожина );

• Спеції, для покращення пам'яті та концентрації (шавлія, розмарин, куркума, перець чилі) [25];

• Астаксантин для захисту сітківки та клітинних мембран. Крім того, астаксантин активує ген FOXO3, також званий «геном довголіття» [26]. Спостерігався нейрогенез гіпокампу в людей похилого віку, які отримували протягом 4 тижнів цю речовину (ракоподібні та лосось).

Страви з високим вмістом насичених жирів (м'ясо та сири) не рекомендуються, оскільки вони зменшують кількість молекул, корисних для когнітивної обробки [23]. Правильна гідратація важлива, випиваючи принаймні 1,5 літра води на день.

Хороша якість сну має першорядне значення для фізичного здоров'я, психічного благополуччя, уваги та творчості [27]. Втрата сну (повна або часткова) погіршує такі показники, як робоча пам'ять, пильність і когнітивні здібності, крім того, викликаючи повне зниження уваги [28]. Крім того, помірна фізична активність зменшує окислювальний стрес (тобто надлишок вільних радикалів) і нітрозативний стрес (тобто надлишок монооксиду азоту), покращує нейроендокринну саморегуляцію шляхом протидії дегенерації нейронів [29], знімає стрес, підвищує ендорфіни, покращує кровообіг і стимулює «антивікову» активність сіртуїнів, які сприяють нейрогенезу [30].

Підготовчий підрозділ дослідження на 5 етапів створює структуру, на основі якої можна організувати ритмічне та раціональне керівництво дослідженням; крім того, завдяки інформації, що надсилається в мозок у формі підсумків, логічних схем, малюнків і графіків, він сприяє формуванню мозкових карт коннектома шляхом прогресивної реконфігурації нейронних кіл.

Нейронним мережам зазвичай потрібні величезні обсяги даних для побудови своїх складних відображень (коннектомів), тому нейронні мережі з доповненою пам'яттю покращують карти коннектомів [31]. Коннектом - це динамічне відображення нейронних мереж, яке посилюється та оновлюється завдяки досвіду та навчанню [32]; його вивчення та кодування розпочато в 2009 році Г.С. Сеунгом у Департаменті мозку та когнітивних наук і Департаменті фізики Массачусетського технологічного інституту.

Використані методи нейровізуалізації, у стані спокою з функціональною зв'язністю [33], для аналізу механізмів сірої речовини та дифузійної візуалізації для дослідження білої речовини - дозволяють відображати пучки аксонів різними кольорами залежно від напрямку синаптичного потоку.

Професор Сеунг схематизував пластикову реконфігурацію коннектома відповідно до 4R:

R1 = Перезважування: нейрони адаптують (або перезважують) свої зв'язки, зміцнюючи або послаблюючи їх через варіації кількості нейромедіаторних везикул у синаптичних закінченнях (див. Малюнок 2);

R2 = Повторне підключення: нейрони відновлюють з'єднання шляхом створення або усунення синапсів;

R3 = Переналаштування: нейрони реформують нові схеми (змінюють самі себе), змушуючи гілки рости або втягуватися;

R4 = Регенерація: створення та знищення нейрональних клітин [34, 35].

Ці нейрофізіологічні моделі спочатку надихнули на побудову нейронних мереж штучного інтелекту (ШІ), де в нейроморфних чіпах, які обробляють алгоритми та обчислювальні математичні розрахунки, відбувається «глибоке навчання» в комп'ютерах і роботах останнього покоління, здатних обробляти функції та динаміка шляхом навчання з досвіду та прикладів [36].

Використання в цьому ПМОН графіки, кольорових діаграм, малюнків, символів тощо активує дзеркальні нейрони та покращує ейдетичну пам'ять, засновану на зоровому сприйнятті. Дзеркальні нейрони дозволяють зрозуміти сенс фізичних дій однолітків і складають нейронну основу навчання шляхом наслідування та емпатії [37]. Сигнали, пов'язані з фігурами на малюнках, через нейрони гіпоталамуса стимулюють мозок формувати спогади про об'єкти [38]. Цей аспект також є основою нейроестетики, дисципліни, заснованої в 1994 році С. Зекі в Університетському коледжі Лондона. У 2004 році разом з Х. Кавабата за допомогою функціонального магнітно-резонансного методу помітив підвищення метаболічної активності в орбітофронтальних областях мозку людини під час спостереження за творами мистецтва [39].

Існує багато анекдотів про відомі випадки ейдетичної (зорової або фотографічної) пам'яті у дорослих. В.А. Моцарт, наприклад, зміг відтворити симфонію, прослухавши її лише один раз (у цьому випадку йдеться про ейдетичну пам'ять на звуки) [40].

Також італійський гуманіст і філософ Піко Делла Мірандола (Мірандола, 24 лютого 1463 - Флоренція, 17 листопада 1494) залишився відомим завдяки здатності робити складні розрахунки, нічого не пишучи, і багатьом роботам, які він знав напам'ять [41] .

Наукова новизна результатів дослідження:

1. Розробка та опис нового ПМОН (Простого Методу Організації Навчання), який поєднує в собі елементи емоційної пам'яті, ентузіазму, спокою та концентрації для підвищення навчальної ефективності.