För att lärande ska kunna ske behöver hjärnan få arbeta. Men vad är det egentligen som händer därinne? Här rör vi oss i ett kognitionsvetenskapligt perspektiv på lärande. Fokus ligger på hur vi uppmärksammar, tänker, minns och förstår när vi möter ett innehåll. Det är denna nivå som blir särskilt relevant i undervisning, eftersom den hjälper till att synliggöra vad som behöver hända för att elever ska kunna ta till sig ett innehåll och utveckla kunskap.

När lärande förstås ur ett kognitionsvetenskapligt perspektiv blir det också tydligare hur undervisning kan formas. Vad behöver fånga uppmärksamhet? Hur kan innehåll bearbetas? Vad skapar förutsättningar för att kunskap ska stanna kvar?

Baddeley och Hitch har utvecklat en modell över minnet som senare vidareutvecklats av Baddeley. Den beskriver hur olika delar av minnessystemet samspelar när vi lär. Vi tar oss nu igenom modellen steg för steg.

Sensoriskt perceptuellt system

Allt börjar i det sensoriskt perceptuella systemet. Här möter eleven undervisningen genom sina sinnen – det som syns, hörs och upplevs i stunden. Mängden intryck är stor och varaktigheten kort.

Här får uppmärksamheten en avgörande roll. Den riktas mot det som upplevs som relevant i situationen. Det som fångar fokus går vidare i processen, medan annat passerar förbi. Hjärnan tolkar det som uppmärksammas och sätter det i relation till tidigare erfarenheter.

Vad som fångar uppmärksamheten kan se olika ut. I många undervisningssituationer blir det tydligt hur vissa elever lättare fastnar i intryck som tar fokus från innehållet. För elever med NPF kan detta bli särskilt påtagligt, där filtreringen av intryck kräver mer stöd.

Arbetsminnet

Det som uppmärksammas förs vidare till arbetsminnet. Här sker det aktiva arbetet med innehållet. Eleven prövar, sätter ord på det som möts, jämför och skapar mening.

Arbetsminnet beskrivs ofta som lärandets flaskhals, som en trång passage där all ny information behöver ta sig igenom för att kunna bearbetas vidare. Utrymmet är begränsat. I praktiken handlar det om några få delar åt gången, ofta tre till fem nya enheter - ibland upp till nio, som kan hållas kvar under en kort stund, cirka 15-20 sekunder.

När arbetsminnet fylls för snabbt tappar innehållet fäste och förs inte vidare. Det gör att varje del av undervisningen behöver få tydlig riktning och möjlighet att bearbetas, så att det som möts kan stanna kvar och utvecklas vidare.

I arbetsminnet samspelar flera funktioner:

Den centrala exekutiva funktionen

Den centrala exekutiva funktionen kan liknas vid en chef eller arbetsledare i arbetsminnet. Den riktar uppmärksamheten, fördelar mentala resurser och samordnar de olika delarna i arbetet. Här avgörs vad som får ta plats i stunden och vad som behöver vänta, så att tänkandet kan hållas samman och drivas framåt.

Den fonologiska loopen

Den fonologiska loopen tar hand om språk, ljud och ord. Den fungerar som en inre röst som håller igång det vi just hört eller läst.

Det märks till exempel när en sifferkombination ska hållas kvar. Den upprepas tyst för att inte försvinna. Slutar upprepningen glider informationen snabbt bort, ofta redan efter någon sekund.

Här pågår ett slags tyst samtal där ord prövas, hålls kvar och ges möjlighet att bli begripliga.

Det visuospatiala skissblocket

Det visuospatiala skissblocket är den del av arbetsminnet som hanterar visuella och rumsliga intryck. Här bearbetas det som syns, samtidigt som hjärnan håller reda på hur saker förhåller sig till varandra i rummet. Det handlar om färger, former, bilder och symboler, men också om avstånd, riktning och rörelse.

Det som bearbetas här är inte bara det som kan ses med ögonen, utan också det som föreställs i form av inre bilder. Det märks när en bild tolkas, en modell följs eller när något “ses” framför sig. I matematiken kan en figur ta form i tanken. I en berättelse kan en miljö växa fram. Här får tänkandet en visuell form som hjälper innehållet att bli begripligt.

Den episodiska bufferten

Om arbetsminnet kan liknas vid hjärnans arbetsbord, är den episodiska bufferten själva arbetsytan där allt plockas ihop.

Det räcker inte att vi hör ord i den fonologiska loopen eller ser bilder i det visuospatiala skissblocket var för sig. För att förstå behöver informationen flätas samman till en helhet. Den episodiska bufferten har en särskild roll i detta. Här hämtas delar från de andra funktionerna och kopplas samman med tidigare erfarenheter och kunskaper från långtidsminnet.

Utan den här funktionen skulle vi bara uppfatta lösryckta intryck utan att förstå sammanhanget.

Korttidsminnet

Ett annat begrepp som kan vara bra att ha hört är korttidsminnet. Man kan säga att korttidsminnet är en begränsad del av det som arbetsminnet gör. Det handlar främst om själva lagringen. Ny information kan hållas kvar i ungefär 15–20 sekunder.

I modern forskning används arbetsminne som ett bredare begrepp. Det inkluderar det som kallas korttidsminne, men lägger också till det aktiva tänkandet.

Långtidsminnet

När arbetet i arbetsminnet leder till förståelse kan kopplingar till långtidsminnet växa fram. Här finns tidigare kunskaper organiserade i scheman, där fakta, begrepp och erfarenheter hänger ihop i meningsfulla helheter.

Ett schema kan beskrivas som en slags kunskapsstruktur: sådant som från början består av många lösryckta delar kan, när vi förstår hur delarna hänger ihop och har övat på dem, bli till en sammanhållen enhet.

Det innebär att det som tidigare tog upp flera “platser” i arbetsminnet efter hand kan hanteras som en enda enhet. När sådana scheman är väl uppbyggda och automatiserade tar de liten plats i arbetsminnet. Det gör att det som tidigare krävde stor ansträngning kan hanteras med större flyt och lämnar utrymme för vidare tänkande.

Vi läste tidigare att arbetsminnet fungerar som en slags flaskhals i lärandet. Men när kunskap väl har byggts upp i långtidsminnet förändras villkoren. Då finns ingen motsvarande flaskhals tillbaka. Vi kan hämta fram kunskaper, begrepp och hela scheman till arbetsminnet när vi behöver dem, ofta snabbt och med liten ansträngning. Det är därför det är nödvändigt att vi ger våra elever möjlighet att få lära sig saker utantill och förstå hur de hänger ihop.

Långtidsminnet rymmer olika former av minnen:

Deklarativt minne

En del handlar om sådant som går att sätta ord på, som fakta, begrepp och samband. Det brukar beskrivas som deklarativt minne. Det deklarativa omfattar i sin tur både:

• semantiskt minne, som rör fakta och begrepp
• episodiskt minne, som rör erfarenheter och situationer där lärande ägt rum

Icke-deklarativt minne

En annan del handlar om kunskap som visar sig i handling. Färdigheter utvecklas genom att göra, pröva och öva. Det brukar beskrivas som icke-deklarativt minne. När dessa färdigheter automatiseras kräver de mindre utrymme i arbetsminnet. Det icke-deklarativa minnet består av:

• procedural kunskap, som gör att man vet hur man gör något (cykla, köra bil, skriva på ett tangentbord, spela ett instrument, utföra en viss matematisk beräkning)
• associativa minnen, som bygger på kopplingar mellan stimuli och reaktioner, till exempel genom priming (att tidigare erfarenheter påverkar hur vi reagerar) och klassisk betingning (att vi lär oss att associera olika saker med varandra).

Tidigare kunskaper fungerar som ankare. De gör det möjligt för ny information att få fäste i befintliga scheman och bli begriplig. När sådana kopplingar saknas blir innehållet lätt lösryckt.

Kunskap behöver också vara möjlig att plocka fram. Det räcker inte att den finns lagrad. När kunskap används, återkallas och sätts i spel stärks kopplingarna i scheman och gör dem mer tillgängliga i nya situationer.

Att glömma och att minnas

För att förstå hur lärande fungerar behöver vi också förstå hur glömska fungerar. De hänger nära samman. När vi lär oss något bildas minnesspår i långtidsminnet. Dessa spår är från början sköra och förändras över tid. Varje gång de används stärks de och blir stabilare.

Redan på 1800-talet visade Hermann Ebbinghaus hur glömska följer ett tydligt mönster. Det som nyligen har lärts in bleknar snabbt, särskilt i början. Därefter avtar glömskan i takt. Glömskekurvan visar att vi glömmer fakta redan efter mycket kort tid. Redan efter 20 minuter har vi glömt nästan hälften av det vi precis lärt oss. Efter en timme är mer än hälften borta, och efter ett dygn har så mycket som två tredjedelar av informationen försvunnit. Efter en vecka återstår endast cirka en fjärdedel av kunskapen om den inte har repeterats. Inom bara några dagar har vi glömt 70-80 procent.

Det innebär att minnesspår behöver aktiveras för att bli bestående.

Glömska en del av hur minnet fungerar. När ett minnesspår plockas fram igen, efter att ha börjat blekna, stärks det. Det är därför nödvändigt att både glömma och anstränga sig för att minnas, annars kan inte kunskapen lagras.

För att förstå detta kan vi skilja mellan två aspekter av minnet:

• Lagringsstyrka, som handlar om hur starkt ett minnesspår är och hur stabilt det finns kvar över tid.
• Framplockningsstyrka, som handlar om hur lätt det är att aktivera minnesspåret i stunden.

Ett minnesspår kan vara relativt starkt, men ändå svårt att få fram. När elever får möjlighet att återkalla kunskap stärks både tillgängligheten och själva minnesspåret.

Det innebär att lärande handlar om både att bygga upp minnesspår och att återaktivera dem. När kunskap används, prövas och plockas fram på nytt blir den mer hållbar över tid.

Ett samspel som formar lärande

Lärande rör sig mellan dessa delar. Det som redan finns i långtidsminnet påverkar vad som uppmärksammas och hur nytt innehåll tolkas. Samtidigt kan tidigare kunskaper plockas fram till arbetsminnet, användas och utvecklas vidare.

När detta samspel blir synligt går det också att sätta ord på undervisningens betydelse. Vi kan tänka på sådant som:

• Hur riktas uppmärksamheten?
• Hur ges elever möjlighet att stanna kvar i tänkandet och bearbeta innehållet?
• Hur kan undervisningen utformas så att elever inte blir kognitivt överbelastade?
• Hur kan bild och språk användas tillsammans för att avlasta arbetsminnet?
• Hur skapas kopplingar till det eleverna redan kan?
• När får elever använda kunskap så att den kan plockas fram igen?

Det är i dessa frågor som didaktiken tar vid.