Ez az agyad a fizikáról: A tudósok kitalálják, hogyan tanulják az emberek az elvont fogalmakat

Neuronok

Hogyan használhatjuk az agyunkat, amely évezredek alatt fejlődött ki, olyan elvont fogalmak manipulálására, mint a gravitáció, a fénytörés és a tehetetlenség, amelyeket csak az elmúlt néhány száz évben definiáltunk? Kiderült, hogy olyan struktúrákat használunk, amelyeket régen fejlesztettünk ki, olyan hálózatokat, amelyeket már sokkal alaposabb dolgok, például ritmus és nyelv feldolgozására használunk. A CMU tudósai arról számolnak be, hogy Robert Mason, legújabb tanulmányuk társszerzője szerint az agy „abból eredő, újrafogalmazott agyi rendszereket használva” kezeli a tudományos absztrakciókat.

A kutatók kilenc haladó fizika és mérnöki hallgatót toboroztak, fMRI-be helyezték őket a CMU Tudományos Képalkotó és Agykutató (SIBR) központjában, és arra kérték őket, hogy gondolkodjanak el olyan magas szintű fogalmakról, mint a diffrakció, az elmozdulás, a rádióhullámok és a centripetális erő. Ezután gépi tanulási modellbe táplálták ezeket az agyi vizsgálatokat, és megállapították, hogy az agy bizonyos helyeken világít bizonyos fizikai fogalmakra reagálva, függetlenül attól, hogy melyik személy folytatja a szemlélődést.



Kép: Mason, Just et al

Kép: Mason, Just et al

Aztán megkérték a modellt, hogy azonosítsa, hogy a hallgatók milyen koncepciókon gondolkodnak, csak ezek alapján. Helyesen, könnyedén válaszolt. Amikor a többi résztvevő adatairól képezték, akkor még pontosan tudta, mire gondol egy kizárt résztvevő.

A modell kitalálta azt is, hogy a motorháztető alatt az agy képes megtanulni a fizikát, mert megértheti az „oksági mozgás, periodicitás, energiaáramlás és algebrai (mondatszerű) ábrázolások négy alapvető fogalmát. Az elvont fogalmakat úgy kezeljük, hogy bonyolultabbá tesszük az idegiátcélozza”Ugyanazokat a struktúrákat használjuk, amelyeket az alapvető, intuitív fogalmak kezelésére használunk. A szoftver cseréje olcsó és egyszerű az új hardver cseréjéhez képest.



A ritmikus periodicitást feldolgozó agyi rendszerek, amikor hallják a ló vágtáját, szintén támogatják a hullámfogalmak megértését a fizikában. Hasonlóképpen, az energiaáramlás megértése ugyanazt a rendszert használja, mint a tűz vagy a nap melegének érzékelése. Ha megértjük, hogy egy fogalom hogyan viszonyul a többiekhez az egyenletben, ugyanazokat az agyi rendszereket használja, amelyeket a mennyiségeket leíró mondatok megértésére használnak.

Az ilyen áttörések megváltoztathatják a fizika tanításának módját. Hatalmas eszköz annak ismerete, hogy az agy mit csinál, amikor fizika fogalmakat tanul. Lehetővé teszi az oktatók számára, hogy testre szabják tananyagukat arra, amire törekednek.

'Ha a természettudományi tanárok tudják, hogy az agy hogyan fog kódolni egy új természettudományi fogalmat, akkor ezt a fogalmat a kódolásnak megfelelő módon határozhatják meg és fejthetik ki' - mondta Mason. 'Az agy nyelvét használva taníthatnak az agynak.'



Copyright © Minden Jog Fenntartva | 2007es.com