Bildung Wie Kinder besser lernen


Was passiert im Kopf, wenn Kinder büffeln? Hirnforscher wollen das herausfinden, um unser Unterrichtssystem zu modernisieren. Erstmals arbeiten sie dabei mit Pädagogen Hand in Hand.

"Ziept es?", fragt Katrin Hille. David, 15, grinst und schüttelt den Kopf. Ach nein, die Frau Doktor behandelt ihn wie ein rohes Ei, während sie seinen nackten Oberkörper mit Elektroden pflastert. Mitten auf Davids Brust pflanzt sie ein schwarzes Kästchen. "Das ist der Lagemelder." Kästchen Nummer zwei, etwa so groß wie ein Feuerzeug, enthält einen Bewegungsmelder und kommt auf seinen linken Oberschenkel. Schließlich spannen sich sieben Kabel kreuz und quer über Davids Körper, vor dem Bauch trägt der Gymnasiast ein 500 Gramm schweres Gerät, das seine Herzfrequenz misst, und einen Minicomputer mit Tastatur, kaum größer als ein Taschenrechner.

In den kommenden Monaten werden fast 100 Ulmer Jungen und Mädchen in der Schule derart aufgerüstet, jeder der Jugendlichen für jeweils 24 Stunden. In dieser Zeit stehen sie unter minutiöser Beobachtung: beim Unterricht in Mathe, Englisch und Deutsch, aber auch bei Hausaufgaben und Einkauf, Sport und Fernsehen. Viermal pro Stunde erinnert der Taschencomputer mit einem Piepsen an den Rapport. Fragt: "Wie fühlst du dich?" - "Was machst du?" Dann müssen die 15-Jährigen sofort Auskunft geben: "Lerne gerade" - "Schaue Actionfilm". Der Bewegungsmelder registriert, ob der Proband gerade ruht oder rennt. Schlägt sein Herz schnell, obwohl er sich nicht bewegt, heißt das: emotionale oder geistige Belastung. Heraus kommt schließlich ein Protokoll über sämtliche Aktivitäten von Kopf und Körper im Laufe eines Tages und einer Nacht.

Was passiert im Kopf, wenn Kinder büffeln?

Das Ulmer Projekt ist eine Premiere. Erstmals arbeiten Hirnforscher und Pädagogen Hand in Hand; zwei Seiten, die bisher eher wenig voneinander hielten. Am neuen Transferzentrum für Neurowissenschaften und Lernen der Universitätsklinik Ulm erforschen Ärzte, Neurobiologen, Biochemiker und Psychologen mit Hirnstrommessung, EKG und Magnetresonanztechnik die Anatomie des Lernens - am lebenden Objekt. Was passiert im Kopf, wenn Kinder büffeln? Was behindert und was befeuert sie? Welchen Einfluss haben Gefühle wie Angst, Lust oder Langeweile, und wie beeinflussen sie das Erinnerungsvermögen? Welche Rolle spielt die Bindung zum Lehrer? Das Ziel der Feldstudie sind neue Einblicke in den Prozess des Lernens - und die Umsetzung der Erkenntnisse. "Wir wollen Schule besser machen", sagt Manfred Spitzer, Hirnforscher, Psychiater und Gründer des Instituts.

Das wollen viele. Doch auf der noch jungen Disziplin der medizinischen Lernforschung ruhen hohe Erwartungen. "Das ist die kommende Generation der Bildungsforschung", prophezeit Andreas Schleicher, der die zweite Pisa-Studie international betreut; sie wird im Dezember vorgestellt. Lange genug habe allein die "weiche" Pädagogik den Ton angegeben. Die aber, sagt Schleicher, "ist eine Ansammlung von Erfahrungen, keine empirische Wissenschaft". Auf kaum einem anderen Wissensgebiet sei in den vergangenen Jahrzehnten weniger geforscht worden. "Vieles, was Pädagogikprofessoren verzapfen, hat weder mit Wissenschaft noch mit Schulpraxis zu tun", rügt auch Gerhard Roth, Professor für Neurobiologie an der Uni Bremen.

Wer bis zum Abitur bleibt, verbringt 16.000 Stunden in der Schule

Pisa-Chef Schleicher will die Hirnforscher international vernetzen und dafür sorgen, dass ihr Wissen und damit "harte Daten" schneller in die Schulen kommen. "Für jedes neue Medikament", so der Statistiker, "verlangen wir eine Vielzahl von Untersuchungen. Aber mit unseren Kindern machen wir, was uns gerade so einfällt." Die Erforschung der "Hardware" des Lernens verspricht faszinierende Einblicke in eine Welt, von der längst nicht alles bekannt ist.

Versetzen wir uns in unsere Schulzeit zurück: Was blieb haften aus 13 Jahren Mathematik oder sechs Jahren Chemieunterricht - aufregende Kurvendiskussionen, spannende Versuche im Chemiesaal, anregende Diskussionen mit dem Lehrer? Die Bilanz der meisten Schulabgänger sieht anders aus: Als "ein wüster Haufen Müll mit einigen korrekten Fetzen" bezeichnet Elsbeth Stern, Entwicklungspsychologin am Berliner Max-Planck-Institut, das durchschnittliche Schulwissen. Wer bis zum Abitur bleibt, verbringt 16.000 Stunden in der Schule. Meist mit Faktenhuberei.

"Unsere Kinder sind nicht blöder als andere"

Zusammenhanglose Wissensinseln, hastig Angelerntes statt wirklich Verstandenes: Solche Ergebnisse deutscher Pädagogik kritisieren Lernforscher ebenso wie Arbeitgeber. Quer zu denken, sich neue Lösungswege einfallen zu lassen, hartnäckig an einem Problem dranzubleiben, das fällt der Nation der Dichter, Denker und Erfinder offenbar schwerer als anderen. Allerdings, da sind sich alle einig: Schuld sind nicht die Schüler. "Unsere Kinder sind nicht blöder als andere", sagt der Kasseler Professor Werner Blum, der die Mathematik-Fragen des zweiten Pisa-Tests ausgearbeitet hat.

Denn nichts können Kinder von Natur aus besser als lernen. Von der Stunde ihrer Geburt legen sie dabei ein atemraubendes Tempo vor. Neugier und Entdeckerlust sind angeborene Triebe, ähnlich wie der Drang nach Nahrung. "Unser Gehirn belohnt Lernen außerordentlich stark", sagt Gerhard Roth. Endorphine und Enkephaline heißen die körpereigenen Drogen, die jede Entdeckung prompt mit einem kleinen Glücksrausch belohnen und Lust auf den nächsten Kick machen.

Das Gehirn ähnelt einer riesigen Baustelle

Aber wozu müssen wir so viel und so lange lernen? Weil sich der Klügere in der Evolution durchsetzt? Nur bedingt. "Zu den erfolgreichsten Lebewesen gehören Bakterien mit ganz einfachen Gehirnen, die sich ihrer Umwelt optimal angepasst haben - die brauchen nicht viel zu lernen", erklärt Hirnforscher Roth. Pausenlos lernen müsse aber, "wer aus dem Urwald rausgedrängt wird in eine komplexe Umgebung. Und die menschliche Gesellschaft ist das Komplizierteste, was man sich vorstellen kann".

Die Entwicklung des Gehirns folgt einem ausgeklügelten Schaltplan. Jedes Neugeborene verfügt über 100 Milliarden Nervenzellen. Jede Nervenzelle ist mit Tausenden anderer Nervenzellen verknüpft. Das Gehirn ähnelt einer riesigen Baustelle: Ständig wird neu verdrahtet, werden alte Verbindungen aufgelöst und neue geschaffen. Treffen zwei oder mehrere Signale zusammen, entsteht eine Verbindung. Neuron "rund" trifft Neuron "glatt" trifft Neuron "gelb" trifft Neuron "bewegt sich". So speichert ein Baby das Bild von einem Ball. Sieht es kurz darauf einen roten Ball, senden die Neuronenverbindungen elektrische Impulse aus und melden Wieder- erkennen.

"Lernen ist kein Aufbau, sondern Abbau von Nervenzellen"

Schon mit der Geburt beginnt das Gehirn zugleich "auszumisten". Unwichtige Verbindungen werden gekappt, wichtige Stränge gefestigt. Vor Jahren wurde vermutet, dieser Vorgang leite einen geistigen Abbauprozess ein. Tatsächlich gehört er zu den genialsten Leistungen des Gehirns. "Lernen ist kein Aufbau, sondern Abbau von Nervenzellen", erklärt Gerhard Roth.

Erst eine ausgewogene Zahl an Verbindungen zwischen den Nervenzellen ermöglicht die optimale Anpassung des Menschen an die komplizierte Außenwelt. Müsste das Gehirn eines Kleinkindes alle Signale seiner Außenwelt aufnehmen, würde es unter einem Trommelfeuer von Reizen "dichtmachen". Ein präzises genetisches Uhrwerk sorgt dafür, dass nur eingelassen wird, wozu das Gehirn reif ist - sei es zu laufen, eine Fremdsprache oder Geige spielen zu lernen. Wann sich welches "Entwicklungsfenster" öffnet, ist unterschiedlich und sollte von Eltern nicht forciert werden. "Kinder zeigen durch ihr Verhalten und ihre Fragen selbst am besten, was sie brauchen", sagt der Frankfurter Hirnforscher Wolf Singer. Das Gehirn ist sein bester Lehrer.

Wer sich "Stoff" bloß eintrichtert, verbindet das Neue nur lose

Die immer noch verbreitete klassische Paukschule aber begünstigt ein anderes Lernen. "Kalkülorientiert" nennt es der Mathematik-Didaktiker Werner Blum. 20 Minuten in der U-Bahn, das kann durchaus reichen für die Mathearbeit. Eine Woche später ist alles wieder vergessen. Der Grund: Oberflächliches und tiefes Lernen werden im Gehirn ganz unterschiedlich verarbeitet. Wer sich "Stoff" bloß eintrichtert, verbindet das Neue nur lose. "Nicht wichtig" heißt der Stempel auf dem Paket, das der Kurier an der Pforte des Großhirns abliefert.

Wann wurde Karl der Große geboren? Anno 742. Kinder, die so lernen, speichern Wissen "für einen einzigen Zusammenhang", so Gerhard Roth. Solche Wissenspakete landen irgendwo weit hinten in der Rumpelkammer, werden nur einmal geöffnet und bei nächster Gelegenheit auf den Müll geworfen. Je höher aber die Aufmerksamkeit, die einem Thema gewidmet wird, desto zahlreicher die Verknüpfungen zwischen den Neuronen - was automatisch das Erinnerungsvermögen stärkt. Jede Information sollte "in möglichst vielen Schubladen gleichzeitig abgelegt werden", sagt Roth. Dann kann sie nämlich später leichter abgerufen und übertragen werden. Höheres Lernen heißt, Wissen jederzeit auf andere Bereiche übertragen können.

Hoch dosiertes Wissen ist dem Gehirn zunächst unheimlich

Statt sperrige Zahlen und Fakten auswendig zu lernen, sollten Schüler besser Szenen aus dem Leben von Karl dem Großen - beispielsweise die Kaiserkrönung - nachspielen, schlägt Psychiater Manfred Spitzer vor. Wer dabei in die Rolle von Sklaven, Soldaten oder Kaiserstöchtern schlüpft, bekommt aufregende und ganz andere Einblicke in die Geschichte. "Das vergessen die Schüler nie, und nebenbei merken sie sich auch noch Jahreszahlen."

Hoch dosiertes Wissen ist dem Gehirn zunächst unheimlich, erscheint sogar widersprüchlich. Negative Zahlen beispielsweise. Was ist das, weniger als Null? Warum gibt ein Viertel und ein Viertel ein Halbes statt zwei Achtel? "Mathe kann man eben oder kann man nicht", ist ein beliebter Trost von Lehrern und Eltern, wenn ein Kind mit dem Zahlensalat nichts anfangen kann. Falsch, sagt Manfred Spitzer. Mathematik sei nur zu einem Teil Begabung, mindestens genauso aber eine Frage des Übens. Schon Babys haben ein Verständnis für Zahlen, wie neue Untersuchungen zeigen. Kinder lernen Mathematik auf verschiedene Weise. Exakt gerechnet wird im Frontalhirn, wo auch Sprachprozesse ablaufen, grob geschätzt wird dagegen im entwicklungsgeschichtlich älteren Parietalhirn, das für räumliche Vorstellungskraft und Handbewegungen zuständig ist - weshalb Kinder anfangs mit den Fingern rechnen. Guter Mathe-Unterricht, sagt Spitzer, muss beide Hirnregionen ansprechen.

"Lernen funktioniert autobiografisch"

Hans Kraus, Mathematiklehrer an einer Hauptschule im fränkischen Reifenberg, bringt seinen Schülern das Bruchrechnen schon seit Jahren mit einem Schokoladenquadrat bei. Das dürfen sie knacken und in Hälften und Viertel teilen. Damit lassen sich Brüche spielerisch addieren und subtrahieren. Was greifbar auf dem Tisch liegt, lässt sich besser speichern, erst recht, wenn die Schokolade zum Schluss verspeist werden darf - süßer Einstieg in ein Fach, das für viele Kinder mit Angst besetzt ist.

"Lernen funktioniert autobiografisch", erklärt Gerhard Roth. "Es geht am einfachsten, wenn es mit mir und meiner Situation zu tun hat." Mit anderen Worten: Das Gehirn hat durchaus bequeme Züge. Es bevorzugt, was es schon kennt. Hirnforscher können damit erklären, warum Methoden, die Lehrer wie Hans Kraus längst anwenden, so erfolgreich sind: Sie arbeiten mit Lockstoffen fürs Gehirn, kombinieren abstrakte und räumlich-sinnliche Informationen. Zugleich werden die Schüler dazu gebracht, selbst zu denken, statt den Lehrer vorturnen zu lassen.

"Lernen lernen" gilt an immer mehr Schulen als wichtiges Handwerkszeug

Doch irgendwann gibt es auch beim lebendigsten Unterricht Durststrecken. Unregelmäßige englische Verben, binomische Formeln, Ablativ und Kommaregeln; da hilft nur Lernen in kleinen Portionen. Und: üben, üben, üben. Bisweilen hilft dabei die gute alte Eselsbrücke. "Die meisten Menschen haben ein gutes bildhaftes Gedächtnis und ein schlechtes Zahlengedächtnis", so Gerhard Roth. Wird nun dröge Materie gekoppelt mit Bildern und Geschichten, haftet sie viel besser. Gedächtniskünstler beispielsweise merken sich endlose Zahlenkolonnen, indem sie jede Zahl mit einem Bild koppeln: zur Eins die Kerze, zur Zwei den Schwan. Die Bildfolge verknüpfen sie zu wilden Geschichten, die sie auswendig lernen: Ein Kerze gleitet auf dem Rücken eines Schwans über den See. Je paradoxer die Sequenzen, desto eindrücklicher die Spur, die im Gehirn haften bleibt.

"Lernen lernen" gilt deshalb an immer mehr Schulen als wichtiges Handwerkszeug. So an der Integrierten Gesamtschule in Flensburg: "Methodenkompetenz gewinnt gegenüber speziellem Fachwissen immer mehr an Bedeutung", sagt Schulleiter Jochen Arlt. Ab Klasse fünf lernen die Schüler, wie man einen Text zügig liest und dabei das Wichtigste herausdestilliert. Wie beschaffe ich mir Informationen? Wie arbeite ich effektiv mit anderen zusammen? Dieses selbstständige Arbeiten wird ihnen oft außerhalb des Klassenraums beigebracht: bei Projekten mit Museen, Firmen, Ämtern.

Wie wild Kinder aufs Lernen sind, zeigt sich am Boom der Schüler-Unis

Wer die Grundlagen des Lernens beherrscht, kann sich an die Kür machen - in Flensburg nennt sie sich "Schülerforschung mit Ernstcharakter". Zwölftklässler erforschen im Auftrag des Fraunhofer Instituts für Chemische Technologie nachwachsende Faserverbundstoffe oder machen sich Gedanken über Brennstoffzellen aus Kunststoff. Per E-Mail diskutieren die Jugendlichen dann ihre Ergebnisse mit Wissenschaftlern im 800 Kilometer entfernten Pfinztal und reisen während ihres Projekts mehrmals für eine Woche zum Fraunhofer Institut nach Baden-Württemberg.

Wie wild Kinder aufs Lernen sind, wenn man sie nur lässt, das zeigt sich auch am Boom der Schüler-Unis. Wenn Annie Powell, Professorin für Anorganische Chemie an der Uni Karlsruhe, "Gummibärchen leuchten" lässt, dann sitzen 500 Kinder in ihrem Hörsaal, die bei jedem Versuch klatschen und vor Begeisterung mit den Füßen trampeln; die ältesten sind gerade einmal zwölf Jahre alt. Themen wie: "Woran starben die Saurier?" oder "Wo ist Gott?" locken regelmäßig Hunderte von Kindern in die Hörsäle - mitten in den Ferien, bei bestem Badewetter.

"Ich hab nur noch gedacht, ich bin bekloppt"

Selbst Schulversager, die innerlich längst mit dem Lernen abgeschlossen hatten, lassen sich ködern. Manuela, 17, schrieb in der neunten Klasse auf einer Berliner Gesamtschule "vor allem Fünfen und Sechsen. Ich hab nur noch gedacht, ich bin bekloppt", erzählt sie. Ihre Reaktion: "Schwänzen, kiffen, saufen." Jetzt fährt sie morgens um vier mit U-Bahn und Bus bis an die südliche Stadtgrenze Berlins, wo um halb sechs ihr "Unterricht" beginnt - auf einem der letzten Bauernhöfe der Stadt.

Eigentlich besucht Manuela die Waldenburg-Oberschule in Berlin-Schöneberg, die sie jedoch an drei Tagen pro Woche vor die Tür setzt - in bester Absicht. Drei Praktika hat Manuela bereits hinter sich, auf der Kinderstation eines Krankenhauses, in einer Bibliothek und einer Massagepraxis; jetzt arbeitet sie auf dem Milchhof von Bauer Georg Mendler, 52. Sie fegt den Hof, bringt Pferde auf die Koppel und päppelt neugeborene Kälber mit der Flasche auf. Nur an zwei Tagen pro Woche geht sie zur Schule, wo Lehrer Rainer Finke den Lernstoff direkt von ihren praktischen Erfahrungen ableitet: Flächenberechnung, Tierhaltung, künstliche Befruchtung, EU-Subventionen. Das Konzept heißt "Produktives Lernen", dauert zwei Jahre und wird in speziellen Klassen an 16 Berliner Hauptschulen und seit kurzem in Brandenburg, Sachsen-Anhalt und Hessen angeboten. "Mir hat Schule noch nie so viel Spaß gemacht wie jetzt", sagt sie. Drei von vier Schülern schaffen den Hauptschulabschluss, und manche finden an ihrem Praxisplatz eine Lehrstelle. Der Erfolg hat sich herumgesprochen: Die Waldenburg-Schule hat für ihre beiden Praxisklassen mehr als doppelt so viele Bewerber wie Plätze.

Unser Schulsystem setzt stärker auf Bestrafung als auf Belohnung

Gute Lehrer wissen, wie man lustlose Schüler zum Arbeiten bringt: durch Lob, Lob, Lob. Doch was wie eine Binsenweisheit erscheint, wird in Klassenzimmern tagtäglich verletzt. Unser Schulsystem setzt immer noch stärker auf Bestrafung als auf Belohnung. Zehn bis 15 Prozent der Schüler, so Schätzungen, haben "innerlich gekündigt", 250.000 Schüler bleiben Jahr für Jahr sitzen.

Zu den gängigen Kardinalfehlern zählt die Hirnforschung, wenn der Lehrer "dumme Fragen" oder "falsche Antworten" ignoriert oder gar lächerlich macht. "Das müsstest doch auch du so langsam kapiert haben." Sätze wie diese haften im Hirn wie Kleister und verstopfen alle Kanäle. Folge: Die Angst, sich zu blamieren, sitzt bei manchen Kindern so tief, dass sie lieber abtauchen, als eine Frage zu riskieren. Vor Klassenarbeiten entwickeln sie oft eine panische Furcht.

Sensible Phase: Transfer zwischen Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis

Solcher Stress ist Gift fürs Denken. Weil das Gehirn dann auf Fluchtreaktion schaltet und sämtliche höheren Denkvorgänge blockiert - ein Verhaltensmuster, das noch von unseren Ahnen stammt. "Achtung, Löwe von links - da rennen die Beine von selbst nach rechts", sagt Manfred Spitzer. Im Urwald sind solche Reaktionen sinnvoll, im Klassenzimmer nicht.

Auch was zu Hause geschieht, also das "Lernen nach dem Lernen", genießt bei Hirnforschern besondere Aufmerksamkeit. Wie störanfällig der Speicher im Kopf ist, zeigen Untersuchungen der Unis Bremen und Magdeburg: Kinder, die sich am Nachmittag aufwühlende Filme reinziehen, laufen Gefahr, das Erlernte vom Vormittag zu vergessen. Denn der Transfer zwischen Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis gilt als besonders sensible Phase. Was genau passiert in den Stunden nach dem Vokabellernen? Erhöht dagegen ein Viertelstündchen Schlaf die Merkfähigkeit? Wie wirken sich Musik hören oder körperliche Anstrengung auf die Konzentration aus? In Ulm strampeln Schüler eine halbe Stunde auf dem Fahrrad-Ergometer und lösen danach Matheaufgaben.

Unstrittig ist schon heute: Die Vormittagsschule ist ein Auslaufmodell

Sinn solcher Studien sind nicht nur neue Erkenntnisse über die Vorgänge im Gehirn, sondern möglichst konkrete Empfehlungen für den Schüleralltag. Die könnten zum Beispiel so lauten: vor der Mathestunde eine Stunde Sport. Oder: nach den Hausaufgaben besser Joggen statt Action-Filme schauen. Denn sonst, so Michael Fritz, "schmeißt der Hippocampus das Gelernte vom Vormittag raus". Fritz ist Geschäftsführer des Transferzentrums und ehemaliger Grundschulrektor.

Unstrittig ist schon heute: Die Vormittagsschule ist ein Auslaufmodell. Denn die Ganztagsschule macht auch aus Sicht der Hirnforschung mehr Sinn. Aber nur dann, wenn sie neu strukturiert wird und sich auf das individuelle Tempo des einzelnen Kindes einlässt. In Ulm feilen Wissenschaftler und Lehrer an Kriterien für einen Stundenplan der Zukunft: kein 45-Minuten-Takt mehr, keine fünf verschiedenen Fächer hintereinander. Stattdessen: Auflockerung, viele Pausen, gesundes Frühstück, Bewegung, Spiel, dazwischen konzentriertes Arbeiten in altersgemischten Gruppen, in Lernlabors und im Schulgarten; vieles im Selbststudium und Projekten. Das Rezept heißt: raus ins Leben!

"Die Gehirne unserer Kinder sind die Zukunft der Gesellschaft", so Institutschef Spitzer. "Wenn wir dieses Kapital weiterhin verschleudern, müssen wir uns nicht wundern, wenn wir eines Tages in Deutschland T-Shirts für China nähen."

Ingrid Eissle
Mitarbeit: Asmus Hess, Friederike Nagel, Mathias Rittgerott

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