CO SIĘ DZIEJE Z NAMI PODCZAS SNU?
Podczas snu całe nasze ciało leży
niemal sparaliżowane. Tylko nasz
mózg dalej pracuje. Dlaczego tak się
dzieje, dlaczego masz mózg również
nie „odpoczywa”? Na takie pytania
starali się odpowiedzieć naukowcy.
Sen jest nie odłącznym elementem
życia. Śnią ludzie oraz zwierzęta,
które poprzez sen stają się bezbronne
i mogę łatwo skończyć jako czyjś
pokarm. Ze względu na to, sen musi
spełniać jakieś bardzo ważne zadanie.
Ale jakie ?
ROLA SNU
Sen musi spełniać jakieś
kluczowe role w naszym
organizmie. Wyniki badań
sugerują że podczas snu
rozluźniają się połączenia
między komórkami
nerwowymi co pomaga
zapobiegać przesycaniu
komórek mózgu codziennymi
doświadczeniami i zużywaniu
zbyt dużej ilości energii.
DLACZEGO ŚPIMY ?
W czasie kiedy śnimy dochodzi do
wzmacniania połączeń między
neuronami, które ulegają aktywacji co
jednocześnie doprowadza do
powstawania wspomnień.
Głównym celem snu jest zachowanie
energii i zmniejszenie przebudzenie
komórek nerwowych.
CZUWANIE
Komórki nerwowe podlegają
przebudzeniu podczas ważnej, wartej
zapamiętania sytuacji z otoczenia jak i
bardzo przypadkowej. Prowadzi t o do
wzmacniania synaps w obwodach
neuronalnych, które zostały
przebudzone.
SEN KORZYSTNY NA
PAMIĘĆ
Naukowcy już wiele lat temu zauważyli
ze sen korzystnie wpływa na pamięć.
Wiele eksperymentów wykazały że po
śnie, a nawet po małej drzemce świeże
wspomnienia lepiej lepiej się „zapisują”,
niż po takiemu samym czasie czuwania.
Skłoniło to naukowców do dalszych
badań które udowodniły że nocą
podczas snu dochodzi do przetwarzania
świeżo nauczonego materiału.
DROGIE UTRZYMANIE MÓZGU
U ludzi mózg wykorzystuje ok 20 %
zasobów energetycznych całego ciała.
W przeliczeniu na masę jest to najwięcj
w naszym organizmie.
Co najmniej w 2/3 ta energia
wykorzystywana jest na
podtrzymywanie aktywności synaps.
Intensywne korzystanie z zasobów
zaburza równowagę. Mózg nie jest w
stanie wzmacniać i utrzymywać
„podkręconych synaps” dniem i nocą.
MÓZG PODCZAS SNU
Jest hipoteza według której, mózg
podczas snu wykorzystuje przebudzenie
neuronalne nie po to aby wzmacniać
synapsy, ale po to aby je osłabiać.
Dzięki badaniom na zwierzętach
potwierdzono hipotezę, że synapsy są
osłabiane podczas snu, a nawet mogą
zostać zlikwidowane.
SEN I FALE
Rejestracja aktywności elektrycznej
mózgu wykazały że fale mózgowe
ulegają znacząco w ciągu nocy. Kiedy
śpiący przechodzi pomiędzy fazami
REM (faza szybkich ruchów gałek
ocznych) a fazami NREM (faza snu
wolnofalowego)
LOKALNE SNY
Jeżeli zbyt długo nie śpimy lub
nadwyrężamy określone obwody w
mózgu, to niewielkie fragmenty mózgu
mogą niepostrzeżenie uciąć sobie małą
drzemkę. Przez co zdarza nam się
popełniać głupie pomyłki, zły nastrój,
błędne osądy.
WSZECHŚWIAT
BUDOWA
WSZECHŚIWATA
Fizycy ciągle opisują wszechświat jako
struktura zbudowana z małych cząstek
które odpychają się lub przyciągają za
pomocą sil oddziaływania między nimi.
Naukowcy przyjmują model świata
zbudowany z klocków lego. Ale czy tak
jest naprawdę ? Czy świat może być
zbudowany z innych obiektów?
CZĄSTKI
Wydaje się że fizyka cząstek
elementarnych zajmuje się cząstkami
które większość ludzi wyobraża sobie
jako malutkie kule bilardowe
poruszające się od zderzenia do
zderzenia. Jedna bliższe spojrzenie
załamuje definicję cząstek.
CZĄSTKI SĄ
ZLOKALIZOWANE
Z definicji cząstka ma określone
położenie, które zmienia się w wyniku
jej ruchu. Ale standardowa
interpretacja teorii kwantowej nie
pozwala, aby jakikolwiek obiekt miał
określoną trajektorię. Chociaż
instrumenty, takie jak komora
pęcherzykowa, pozwalają oglądać tory,
błędny nyłby wniosek, że badane
obiekty poruszają się w przestrzeni jak
kulki. Obserwowany tor przedstawia
tylko ciąg zdarzeń.
NIC SIĘ NIE ZDARZY BEZ
CZĄSTEK
Jeżeli cząstki są składnikami materii, to
próżnia, czyli stan, w którym liczba
cząstek jest równa zero, powinna być
wolna od jakichkolwiek procesów.
Fizyka kwantowa przewiduje jednak, że
licznik Geigera lub podobny instrument
umieszczony w próżni wykryje obecność
materii. Wynika stąd, że materia nie
składa się z obiektów, które zwykle
bywają nazwane ”cząstkami”.
CZY CZĄSTKA ISTNIEJE ?
Kiedy fizycy chcą sprawdzić czy coś jest
prawdziwe, czy nie, sięgają po prosty
test: jeżeli dany obiekt naprawdę
istnieje, wszyscy obserwatorzy powinni
to potwierdzić. „Cząstki” które fizycy
obserwują, w naturze, nie przechodzą
tego testu. Obserwator który spoczywa,
widzi próżnię, obserwator który
przyspiesza, widzi gaz cząstek od różnej
od zera temp. Wynika to stąd, że cząstki
są pewnego rodzaju złudzeniem.
OKREŚLONE
WŁAŚCIWOŚCI CZĄSTEK
Spodziewamy się, że cząstkom można
przypisać pęd, energię itp. Fizyka
kwantowa jednak dopuszcza, że cząstki
mogą utworzyć stan splątany i
zachowywać się jak jedna całość,
chociaż nie da się dostrzec żadnych
materialnych związków pomiędzy nimi.
W takim przypadku obiekty nazywane
cząstkami tracą swoje właściwości; ma
je tylko układ jako całość.
NIE MA POLA MARZEŃ
Fizycy nazywają podstawową teorię
materii, „kwantową teorią pola”. Można
by przypuszczać, że jej przedmiotem są
pola. Jednak te pola które opisuje, nie
są tym samym, co w fizyce klasycznej
rozumiano przez „pole”
POLE KLASYCZNE
Z definicji pole przypomina
przenikający przestrzeń pył. Z każdym
punktem jest związany pewien możliwy
do zmierzenia stan. Przykładem jest
pole elektryczne. Natężenie pola
elektrycznego jest większe wokół
przewodników, ładunków elektrycznych
itd. Jeżeli w przestrzeni umieścimy
cząstkę naładowaną, działająca na nią
siła, a więc także w przyspieszenie,
będzie zależeć od natężenia pola. Pole
definiuje też, w jakim kierunku cząstka
będzie przyspieszana
POLE KWANTOWE
Pola opisywane przez fizykę kwantową
nie pasują do definicji klasycznej. Z
punktem w przestrzeni nie jest
związana określona wielkość fizyczna,
ale pewien zbiór dopuszczalnych
wielkości. Wybór określonej wartości
zależy od osobnej konstrukcji
matematycznej zwanej wektorem stanu,
który jednak nie jest związany z żadnym
szczególnym punktem; rozciąga się w
całej przestrzeni.
CO MÓWIĄ FIZYCY ?
Wielu fizyków uważa, że cząstki nie są
obiektami, ale wzbudzeniami pól
kwantowych, które są kwantowym
odpowiednikiem pól klasycznych, np.
pola magnetycznego. Takie podejście
również prowadzi do paradoksów.
Które obiekty są fundamentalne, jeżeli
nie są to ani cząstki, ani pola? Niektórzy
badacze uważają, że świat zbudowany
jest nie z obiektów materialnych, ale
relacji lub właściwości, takich jak np.
masa, ładunek i spin.
ROZWÓJ NAUKI I
TECHNIKI
ROZWÓJ TECHNIKI
Analiza danych i strumieniowanie wideo
to innowacyjne techniki komputerowe,
które jako jedne z wielu przenikają z
rynku konsumentów do szkół. Czołowe
uniwersytety za darmo oferują masowe,
ogólnodostępne kursy internetowe
mieszkańcom odległych rejonów świata.
SZKOŁY W SIECI
Innowacyjne techniki komputerowe
przebudowują każdy aspekt procesu
edukacji. Za ich sprawą świetniej
jakości kursy trafiają do
najbiedniejszych mieszkańców naszego
globu i zmieniają gruntownie sposób, w
jaki uczniowie przyswajają wiedzę.
NOWY EKSPERYMENT,
WIELKIE NADZIEJE
Wgląd w śmiały eksperyment na skalę
globalną: mieszkańcy najuboższych
rejonów świata będą mieć dostęp do
najlepszej edukacji dzięki darmowym
ogólnodostępnym kursom online.
Celem eksperymentalnego projektu pod
nazwą Kepler, pilotowanego przez
niewielką organizację non profit
Generation Rwanda, jest oferowanie
masowych, ogólnodostępnych kursów
internetowych MOOC (massive open
online courses). Maja one zapewnić
najwyższej jakości edukację młodym
Rwandyjczykom urodzonym około roku
1994 w czasie trwającej w kraju wojny
domowej.
Platformy kształcenia adaptacyjnego
skrupulatnie śledzą postępy czynione
przez ucznia, dostosowują materiały
dydaktyczne do indywidualnych
umiejętności i zdolności oraz
przewidują, jak uczeń będzie sobie
radził z danym tematem. Jednak krytycy
tej metody ostrzegają, że należy
inwestować nie tylko w nowoczesne
techniki, lecz przedewszystkim w
nauczycieli z powołania.
Kształcenie tysięcy uczniów metodą
online może przynieś tak dobre efekty
jak nauczanie indywidualne. Aktualnie
35% nauczycieli pracujących w
szkołach podstawowych i średnich mają
dostęp do tabletu lub e-czytnika.
Technika w klasie może czynić naukę
bardziej ludzką.
Kursy online mogą złagodzić
niedogodności związane z brakiem
kadry akademickiej i przyczynić się do
poprawy jakości edukacji.
EKSPERYMENTUJMY
66% odsetek rektorów amerykańskich
colleg’ów, którzy myślą że techniki
nauczania adaptacyjnego i testowania
są obiecujące. Przyszłość studiów
stacjonarnych leży w odpowiedniej
kombinacji narzędzi cyfrowych i
tradycyjnego nauczania.
W Stanach Zjednoczonych zarówno
szkoły niższego szczebla, jak i
uniwersytety z zapałem wprowadzają
do procesu nauczania nowe techniki,
które dostosowują materiał do
możliwości studentów. Tym samym
zamykają epokę tradycyjnego
kształcenia, w której to nauczyciel grał
pierwsze skrzypce.
ASYSTENT NAUCZYCIELA
W typowym systemie nauczania
adaptacyjnego studenci czytają tekst i
robią ćwiczenia na komputerze, który
odsyła dane o ich postępach do
serwera. Następnie odpowiedni
program analizuje dane opatrzone
sygnaturą czasową, biorąc pod uwagę
informację, które już ma na temat
ucznia, przechowywane przez szkołę,
bądź okręg szkolny, by przewidzieć, jak
będzie on sobie radził podczas zajęć.
Nauczyciele i administratorzy mogą
obserwować postęp każdego z uczniów
na panelu. Potem ten sam program
predykcyjny przesyła informację z
powrotem do systemu nauczania
adaptacyjnego, który z kolei
dopasowuje strategię nauczania do
konkretnego studenta. W razie
konieczności, nauczyciele i
administratorzy mogą odrzucić
strategię programu adaptacyjnego i
interweniować zmieniając materiał
wyświetlany na monitorze ucznia.
NAUKA Z GIER
Wielu uważa, ze uczenie powinno
dawać podobne odczucia jak praca.
Imigranci, którzy odsyłają swoje dzieci
do lokalnych szkół w Finlandii, martwią
się, że ich dzieci w tych szkołach
niczego się nie uczą, tylko ciągle się
bawią. A przecież człowiek najszybciej
uczy się poprzez zabawę. Taka filozofia
jest podstawą fińskiego systemu
szkolnictwa. Fińscy uczniowie osiągają
najwyższe wyniki w międzynarodowych
testach.
Czego można się nauczyć grając w gry?
W Finlandii mamy jeden dobry
przykald. Badacze zauważyli, że fińscy
chłopcy mówią lepiej po angielsku niż
dziewczynki. Z czego to wynika ?
Wynika to bowiem z
udokumentowanego wieloma badaniami
faktu, że chłopcy grają w gry wideo.
Ponieważ gry są po angielsku, gracze
bardzo szybko opanowują ten język.
W zeszłym roku rozpoczęła się
współpraca z NASA, by opracować
Angry Birds Space – grę, która uczy
dzieci mikrograwitacji. Powstała
również współpraca z CERN, próbując
stworzyć gry i animację, których celem
będzie uczenie małych dzieci, nawet
czterolatków, zasad fizyki kwantowej.
Również powstaje rozwój branży gier w
kierunku produktów wspomagających
naukę języków obcych.
Proces kształcenia w przyszłości nie
będzie realizowany w całości za pomocą
komputerów. Bardzo ważne jest, by
dzieci mogły poznawać świat
rzeczywisty, by bawiły się
przedmiotami, których można dotknąć,
poczuć je w dłoni. Dotychczas niewiele
zrobiono, by łączyć rzeczywistość
materialną i wirtualną. Wydaje się że tu
leżą największe możliwości.
SZEROKOPASMOWY
INTERNET W SZKOŁACH
Dostęp do szerokopasmowego Internetu
pozwoli większej liczbie nauczycieli i
uczniów korzystać z najnowszych
narzędzi cyfrowych.
Rewolucja cyfrowa zmieniła niemalże
każdy aspekt życia Amerykanów-
począwszy od robienia zakupów, po
przez formy komunikowania się, a
skończywszy na poszukiwaniu partnera.
Dzieci które dziś uczęszczają do
podstawówki, będą kończyć szkoły
wyższe ok. 2030 roku. Ich kariery
zawodowe nabiorą tempa, gdy
będziemy zbliżać się do drugiej połowy
XXI wieku. Można się domyślać, ze
gospodarka, w której przyjdzie im
funkcjonować, będzie w większym
stopniu opierać się na wiedzy i
technice. Szkoły muszą przygotować
uczniów na taki scenariusz.
W ciągu kilku następnych lat wszystkie
testy, którym uczniowie są zwyczajnie
poddawani pod koniec roku szkolnego,
będą dostępne tylko w trybie online (w
niektórych okręgach ten proces już się
rozpoczął). Z pewnością też będą
lepsze. W nowych testach uczniowie
będą wymyślać produkty,
przeprowadzać eksperymenty, stawiać
hipotezy, analizować dane, wyjaśniać
swój sposób rozumowania i
przedstawiać dopwody.
Powszechny szerokopasmowy dostęp do
Internetu jest tylko jednym z wyzwań,
którym trzeba sprostać, by nowa
technika stała się narzędziem do
wyrównania szans w edukacji. Wszyscy
muszą się zaangażować w projekt
umożliwiający wykorzystanie nowych
technik do podniesienia poziomu
nauczania. Byłby to prawdziwy dramat
gdyby okazało się, że rozwój techniczny
w edukacji pogłębi dysproporcję.
MOOC
Według ankiety jeden na pięciu studentów
nauk przyrodniczych ankietowanych przez
Nature i Scientific Amerikan uczestniczył w
kursach internetowych MOOC. Większość
planuje ponownie skorzystać z tej
możliwości.
Wśród studentów MOOC, z których
niemalże połowa zajmuje się naukami
przyrodniczymi, znaleźli się również
sceptycy. Liczba osób, która uznała, że
tradycyjne kursy były nie mniej
wartościowe niż MOOC, była mniej więcej
równa liczbie studentów, którym bardziej
podobały się kursy internetowe
W maju Scientific Amerikan i Nature
przeprowadziło ankietę wśród
czytelników na temat ich doświadczeń z
internetowymi kursami MOOC i innymi
cyfrowymi narzędziami edukacyjnymi.
Link do ankiety został zamieszczony na
stronie Scientific Amerikan i Nature,
rozpowszechniony był również za
pomocą mediów społecznościowych
oraz został rozesłany po przez e-mail.
Wykresy ilustrują 5851 odpowiedzi,
które otrzymaliśmy od studentów
pierwszego i drugiego stopnia
matematyki i nauk przyrodniczych,
rozrzuconych po całym świecie.
