اسکن مغزی؛ جایگزین آزمون‌های دانشگاهی

ندا اظهری، مترجم: آزمون‌هایی که در دوران مدرسه و حتی دانشگاه از دانش‌آموزان و دانشجویان گرفته می‌شود به‌نوعی میزان یادگیری دروس را نشان می‌دهد اما گاهی این ارزیابی به‌درستی نمی‌تواند نتیجه نهایی را اعلام کند و به دلایل مختلفی که ممکن است در فرآیند آزمون رخ دهد، نتیجه روشن و درستی به دست نمی‌آید. بنابراین محققان همواره به‌دنبال راه‌های متفاوت و موثرتری برای ارزیابی میزان یادگیری و موثر بودن آموزش‌ها در مغز دانشجویان بوده‌اند تا اینکه به‌تازگی به شیوه جدیدی دست پیدا کرده‌اند که تنها با یک مدل تصویربرداری می‌توانند فرآیند و تغییرات مغزی حاصل از آموزش را ارزیابی کنند.

  شیوه‌ای جدید که می‌تواند دانشگاه‌ها را متحول کند
به‌طورکلی علوم اعصاب به مطالعه سیستم عصبی ازجمله مغز می‌پردازد که طی این فرآیند، چگونگی کیفیت آموزشی را در میان دانشجویان بررسی می‌کند. دانشمندان حوزه اعصاب مدت‌هاست روی این موضوع بحث‌وجدل دارند اما از آنجا که نمی‌توان مغز همه افراد را اسکن کرد، این امر دور از ذهن می‌نمود و این کار را امری غیرممکن تلقی می‌کردند. اما محققان بر این باورند با روشی که برای ارزیابی ذهنی دانشجویان ابداع کرده‌اند، می‌توان کیفیت آموزش را در دانشگاه‌ها و به‌طورکلی سیستم آموزش عالی دنیا تغییر داد. گروهی از دانشمندان دانشگاه جورج تاون با حمایت‌های مالی بنیاد ملی علوم آمریکا دریافته‌اند که مشاهده و بررسی تغییرات عصبی ایجادشده در مغز گروهی از دانش‌آموزان مقطع دبیرستان از طریق اسکن MRI می‌تواند توانایی انتقال یادگیری شناخت فضایی به بهبود استدلال کلامی را پیش‌بینی و آن را بهتر از صرف ارزیابی‌های استاندارد شناخت فضایی بدانند. البته این مسیری رو به آینده نیست که در آن دانشجویان دانشگاهی عملا به مغزهای تپنده آزمایشگاهی تقلیل می‌یابند و در پایان دوره آموزشی، تحت اسکن مغزی قرار می‌گیرند تا نمره مدرک تحصیلی آنها تعیین شود. اما محققان با ثبت تغییرات عصبی قابل‌اندازه‌گیری و پیوند آن با انتقال یادگیری، تصور می‌کنند یافته‌های آنها می‌تواند مسیری را رو به آینده شکل دهد که در آن، اسکن‌های MIR از مغز دانش‌آموزان در مقیاس محدود می‌تواند به توسعه برنامه‌های درسی برای تمام دانش‌آموزان و دانشجویان آموزش عالی کمک کند. محققانی که روی این شیوه نوین تصویربرداری از مغز کار می‌کنند، معتقدند این کار نه‌تنها دستیابی به توسعه برنامه‌های درسی را برای دانشجویان از نظر سطح محتوای حفظ‌شده کمک می‌کند، بلکه منابعی را توسعه می‌دهد که به‌طورکلی‌تر و انعطاف‌پذیرتر قابل‌اجرا هستند. این شیوه انتقال یادگیری که شامل کاربرد دانش خاص در مفاهیم دیگر یا گسترده‌تر می‌شود، به شیوه‌ای قابل‌توجه در آموزش‌های دانشگاهی تبدیل می‌شوند.

  تغییرات مغزی بیشتر، استدلال کلامی بیشتر؟
در گزارش‌هایی که به بررسی اسکن مغزی دانش‌آموزان می‌پردازند، از عبارت «آموزش فضایی» یادشده است که در آن، دانشجویان نقشه‌ها یا بازنمایی‌های فضایی از مجموعه داده‌های جغرافیایی دنیای واقعی را با استفاده از فناوری سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی ساخته‌وپرداخته و ارزیابی می‌کنند. در علم فلسفه و روانشناسی بر سر این موضوع بحث است که شناخت فضایی زیربنای استدلال کلامی است. این ایده به‌عنوان یک نظریه مدل ذهنی، این‌گونه بیان می‌کند که وقتی ما درحال خواندن یا کار با کلمات هستیم، به منابعی تکیه می‌کنیم که اجداد نخستین ما برای حرکت در دنیای فضایی تکامل‌ یافته‌اند، سپس بازنمایی‌های فضایی اطلاعات کلامی را ایجاد می‌کنند. بنابراین محققان با تصویربرداری از نقاط فضایی مغز دانش‌آموزان قبل و بعد از برگزاری کلاس‌های درس، به بررسی تغییرات ایجادشده در قسمت‌های فضایی مغز آنها می‌پردازند. آنها با بررسی این تغییرات به‌دنبال آن هستند که آیا دانش‌آموزانی که تغییرات بیشتری در قسمت‌های فضایی مغز آنها ایجادشده، احتمال بیشتری دارد که این تغییرات را در استدلال کلامی اعمال کرده و عملکرد بهتری در آن زمینه نشان دهند؟
یادگیری و آموزش فضایی، درواقع یادگیری و آموزش درباره فضا و امور فضایی چه در محیط‌های آموزشی رسمی و چه غیررسمی مانند مواردی چون کلاس‌های درس یا کتاب‌های درسی است. جهان‌های انتزاعی، استعاره‌های هنری، ادبیات و ریاضیات جزء مفاهیم فضایی به‌شمار می‌روند. مشکلات مربوط به استدلال، درک و بازنمایی فضایی تقریبا در تمام فعالیت‌های انسانی حضور دارد. به‌نظر می‌رسد هوش و مهارت‌های فضایی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند و تفکر فضایی به‌طور فزاینده‌ای عامل مهمی برای بسیاری از مهارت‌ها به‌شمار می‌رود که برای زندگی امروزی الزامی هستند. مهارت‌های فضایی تنها به‌عنوان فرآیندهای شناختی مشهود نیستند.

  تغییرات مغزی، بیانگر یادگیری عمیق
به گزارش تایمز، پژوهشگران از دستگاه MRI عملکردی (fMRI) برای این تصویربرداری‌ها استفاده می‌کنند. در این دستگاه از فناوری مشابهی استفاده شده است که از آن در تصویربرداری از زانو و شانه برای بررسی میزان آسیب وارده به این بافت‌ها استفاده می‌کنند. اما در اینجا، این فناوری مشابه برای ردیابی جریان خون در مغز به‌عنوان شاخصی از میزان فعالیت مغزی به‌کار رفته است. آنچه محققان در این تحقیقات مشاهده کرده‌اند، نشان می‌دهد که تغییرات عصبی و انتقال یادگیری در تصاویر مشاهده‌شده در این تصویربرداری‌ها پیش‌بینی‌شده بود و در این تصاویر به عینه مشاهده شد. به عبارتی، انتقال از آموزش فضایی به استدلال کلامی و پیش‌بینی انتقال از تغییرات عصبی مرتبط با یادگیری، فرآیندی است که در این تصویربرداری به‌دست آمده است. محققان در قالب اسکن‌های به‌دست آمده، تغییراتی را در نقاط فضایی مغز دانش‌آموزان و تغییراتی را در ارتباط میان این نقاط مغزی و نقاط قشر جلوی مغزی مشاهده کردند که همواره در فرآیند تفکر و استدلال کلامی مورد استفاده قرار می‌گیرند. زمانی که محققان در بررسی‌های خود، این تغییرات را نه‌تنها با مدارج و نمرات آزمون‌ها بلکه با تغییرات ایجادشده در عملکردهای رفتاری در امور شناخت فضایی مقایسه کردند، انتقال آنها به استدلال کلامی، بیشتر از هر معیار علمی سنتی یا عملکردی پیش‌بینی می‌شد. زمانی که به فرآیند یادگیری فکر می‌کنیم، ارزش توجه به درون، ارزش توجه به آنچه با تغییر در مغز رخ می‌دهد، همان چیزی است که به آن فعل یادگیری اطلاق می‌شود و همان تغییر در مغز است. مساله مهم اینجاست که تغییرات مغزی بیشتر پیش‌بینی‌کننده انتقال از فرآیند فکری به استدلال کلامی است که نوعی شاخص برای یادگیری عمیق تلقی می‌شود. در یادگیری عمیق، فرآیند یادگیری فراتر از حفظ کردن و به‌خاطر سپردن مفاهیمی پیش می‌رود و دانشجو یا دانش‌آموز به‌طور کاملا عمیق فرآیند یادگیری را پشت‌سر می‌گذارند. مردم دنیا تا مدت‌ها نسبت به این موضوع متحیر بوده‌اند که علوم اعصاب ارزش کاربردی برای آموزش‌های کلاسی دارد یا نه؟ در اینجا یک مانع بسیار مهم ایجاد می‌شود مبتنی‌بر اینکه علوم اعصاب چگونه برای آموزش‌های کلاس ارزش کاربردی دارند؟ همچنین مانع بسیار واضحی در مسیر کاربرد علوم اعصاب در سنجش یادگیری وجود دارد که نشان می‌دهد اسکن مغز هر دانش‌آموز بسیار پرهزینه و زمانبر است از این رو انجام آن برای همه افراد درگیر غیرقابل‌قبول و ناخوشایند است. تحقیقاتی از سوی پژوهشگران و دانشمندان علوم اعصاب روی نمونه‌هایی از یادگیری تصویری یا خوانش‌پریشی انجام شده، اما ارزیابی‌های عصب‌شناسی یادگیری از طریق تفاوت‌های طولی بین نقاط زمانی به نوبه خود در دستورکار محققان قرار نگرفته است. از سوی دیگر، برخی محققان از اسکنر MRI برای ارزیابی مغز دانش‌آموزان استفاده کرده‌اند. به‌عنوان مثال، گروهی از محققان دانشگاه پرینکتون در مقاله‌ای که سال گذشته منتشر شد، فرضیه‌های خود را مورد آزمایش قرار دادند. آنها در قالب این فرضیه‌ها اعلام می‌کنند که یادگیری در تراز عصبی منعکس شده است؛ درجه‌ای که در آن بازنمودهای عصبی یک فراگیر با کارشناسان و سایر فراگیران مطابقت می‌کند. محققان با بررسی فعالیت‌های مغز با دستگاه MRI کاربردی، به‌طور منظم دانشجویان ثبت‌نام‌شده در دوره مقدماتی علوم کامپیوتر را بررسی کردند. این اقدام دانشمندان موارد ثبت‌شده ویدئویی از سخنرانی‌هایی را حین اسکن‌گرفتن از مغز نشان می‌دهد. اسکن‌های گرفته‌شده، همسویی بین دانشجویان با موفقیت عملکرد کلی آنها را در آزمون‌های نهایی پیش‌بینی می‌کند.
محققان این دانشگاه در نمونه اسکن‌هایی که از مغز دانشجویان مورد آزمایش تهیه کردند، اعلام کردند زمانی که دانشجویان یک دوره مقدماتی علوم کامپیوتر را پشت‌سر می‌گذارند، مطالب برنامه‌های درسی ردپای عصبی را در مغز آنها به جا می‌گذارد که این اثر بین همه آنها مشترک است. آنها اعلام کرده‌اند هرچه این الگوها بیشتر با یکدیگر تراز و همسو باشند، موفقیت آنها در یادگیری بالاتر است. اما آنچه محققان را شگفت‌زده کرده، این است که چرا وقتی دانشجویان یک مفهوم انتزاعی ریاضی را می‌آموزند، تغییرات مشابهی در مغز همه آنها شکل می‌گیرد و این همان چیزی است که دانشمندان انتظارش را نداشتند. یافته‌های آنها از نخستین اسکن‌های گرفته‌شده از مغز آنها بعد از دو هفته شروع برنامه درسی نشان می‌دهد که دانشجویان تا چه اندازه در آزمون نهایی موفق عمل کرده‌اند. استادان دانشگاهی از این داده‌ها استفاده می‌کنند تا میزان تلاش دانشجویان خود را برای یادگیری ارزیابی کنند. درنهایت، دانشمندان به این نتیجه رسیده‌اند که شاید اسکن‌های مغزی نتواند جایگزین آزمون‌های درسی در دانشگاه‌ها و مدارس شوند، اما در هرحال قابلیت آن را دارند که سیستم‌های ارزیابی دانشجویان و دانش‌‌آموزان را در سطح جهانی بهبود بخشیده و بسیاری از نواقص موجود را رفع کنند. آزمون‌های فیزیکی معمولا از نظمی خاص برخوردار بوده و علاوه‌بر اینکه سیستمی خودکنترلی دارند، باعث ایجاد رقابت در دانشجویان می‌شود اما با بررسی اسکن‌های مغزی می‌توان آن گروه از برنامه‌های درسی را که در یادگیری موثرتر عمل می‌کنند، شناسایی کرد. به‌عبارتی، اسکن‌های مغزی نشان می‌دهد همزمان که دانشجویان تفکر فضایی را یاد می‌گیرند، در استدلال کلامی پیشرفت می‌کنند.

  ارزیابی برنامه‌های درسی به جای ارزیابی فردی
هدف اصلی از انجام این اسکن‌ها، سنجش علوم اعصاب در چنین مقیاس وسیع تحت آموزش نیست اما درعوض، قرار است در سطح توسعه برنامه‌های درسی دانشگاهی مورد استفاده قرار گیرند. از آنجا که برنامه‌های درسی معمولا در مقیاس کوچک توسعه پیدا می‌کنند، اگر از تغییر این شاخص‌های عصبی استفاده کنند، می‌توان نشان داد کدام روش‌های تدریس قدرتمندترین تغییرات را ایجاد می‌کنند. استادان دانشگاهی قادرند از این بینش در سطح توسعه برنامه‌های درسی استفاده کنند. اعمال نفوذ تغییرات عصبی که این انتقال‌ها را پیش‌بینی می‌کند، ارزیابی‌های آگاهانه عصبی را امکان‌پذیر می‌کند، بنابراین تعهد بلندمدتی دارد مبنی‌بر اینکه علوم اعصاب با اطلاع از طراحی برنامه‌های درسی، به‌عنوان مثال، شناسایی برنامه‌های درسی موجود در انتقال، شناسایی تغییرات برنامه درسی که باعث بهبود در فرآیند انتقال می‌شود و نیز توسعه برنامه‌های درسی جدید و قابل انتقال ممکن است در حیطه آموزش اطلاع‌‌رسانی کند. این درحالی است که از محدودیت‌های عملی و اخلاقی تصویربرداری عصبی در مقیاس بزرگ برخوردار است، به‌طوری‌که در آن، به جای ارزیابی‌های فردی، برنامه‌های درسی را ارزیابی می‌کنند. محققان تاکید کرده‌اند درحالی‌که اسکن‌های MRI از تغییرات عصبی مغزی پیش‌بینی‌کننده‌تر از ارزیابی‌های سنتی برای انتقال فرآیند یادگیری عمل می‌کنند و عملا دقیق‌تر از هر روش دیگری هستند، این روش دقیق را می‌توان به ارزیابی‌های یادگیری اضافه کرد.