חקר המוח ואקלים כיתה

חקר המוח ואקלים כיתה הוא תחום ידע העוסק בעיון משולב בנושאים מתחום החינוך ומתחום מדעי המוח ומתייחס לקשר הקיים בין השניים. מדובר בשדה מחקר בין-תחומי הבודק את השפעת אקלים הכיתה על מיומנויות למידה קוגניטיביות של תלמיד, באמצעות חקר המוח. בין מיומנויות למידה אלו נכללות קבלת החלטות, קשב, ריכוז, חשיבה, זכירה והנעה.
הבנת הקשר בין אקלים כיתה ומיומנויות למידה כוללת בחינת הקשר בין מרכיבים קוגניטיביים ורגשיים במוח, ובוחנת מנגנונים עצביים הקשורים לכך. מחקר על קשר זה מאפשר השלכות חינוכיות הניתנות ליישום במסגרת בית-ספרית.

רקע

האווירה הכיתתית, המכונה גם "אקלים כיתתי", מהווה את הסביבה שבה מתחנך הילד, וכוללת את התהליכים הפסיכו-חברתיים בין מורה לתלמיד ובין תלמידים לבין עצמם. זהו מושג רחב הכולל גורמים רבים כגון נורמות, יחסים בין-אישיים, חומרת הפיקוח או החופש, לכידות, תחושת שייכות וסיפוק, חוקים וכללים הנהוגים בכיתה, תהליכי שיתוף ותחרותיות. לאקלים הכיתתי השפעה גדולה על עיצוב דמותו של תלמיד, בייחוד בהתחשב בזמן הרב בו מבלה תלמיד בכיתה במשך שנות לימודיו.
המורה הוא המשפיע העיקרי על האקלים הכיתתי, זאת מתוך היותו המנהיג הפורמלי בכיתה. קיימים שלושה גורמים ביחסי מורה-תלמיד התורמים לאקלים מסייע ומשמעותי: "כנות" – המורה אמיתי וישר עם תלמידו; "אמפתיה" – המורה מבין את עולמו וחוויותיו של תלמידו; "יחס חם ומקבל" – המורה מקבל את התלמיד כפי שהוא.
מחקרים מצאו כי יחסי מורה-תלמיד חיוביים מביאים לתפקוד טוב יותר של תלמיד בכיתה. אחד המחקרים הראה כיצד למידה בסביבה קומוניקטיבית, המאופיינת בין היתר בתמיכת המורה ובשיתופו בתהליך הלמידה, משפיעה על מיומנויות למידה. קבוצת הניסוי כללה 659 תלמידים מבית ספר על-יסודי בו התקיימה שיטת הוראה קומוניקטיבית, וקבוצת הביקורת כללה 292 תלמידים בני גילם אשר למדו בשיטת הוראה פרונטאלית מסורתית. נמצא כי תלמידים שלמדו בסביבה הקומוניקטיבית תפסו את יחסיהם עם המורה בצורה חיובית יותר יחסית לתלמידים שלמדו בשיטה המסורתית. כמו כן, נמצא כי מיומנויות הלמידה שנבחנו במחקר, כתיבה, סדר וארגון, אחריות ורצינות של תלמידים, היו גבוהות יותר אצל הראשונים. 
עם זאת, כדי להבין לעומק כיצד ובאיזה אופן משפיעים יחסים אלו על מיומנויותיו הקוגניטיביות של תלמיד, נבחן נושא זה בעשורים האחרונים מהיבט נוסף ועדכני יותר – חקר המוח. כן נבחן היבט זה במטרה להבין את הקשר בין רגש וקוגניציה המוסבר באמצעותו. הפרדיגמה המרכזית הקושרת בין חינוך וחקר המוח הופיעה בשנת 1983. בשנים האחרונות הצטברו ראיות אמפיריות ותגליות חדשות בתחום מדעי המוח שהן מהותיות לתחום החינוך, ובמקביל חלה התעניינות גוברת מצד אנשי חינוך והוראה בהתפתחויות החלות בתחום, בהשלכותיהן וביישומיהן.

דופמין ומרכז העונג

מודל נוירו-פסיכולוגי בשם תאוריית הרגישות לחיזוקים ("Reinforcement sensitivity theory") מציע שלוש מערכות הנעה (מוטיבציה). אחת מהן נקראת "מערכת התנהגות מתקרבת", שבה ההתנהגות מונעת על ידי מוטיבציה אפטטיבית, כלומר הרצון להתקרב לגורם רצוי המעורר הנאה. במוח, המוטיבציה הזו מתווכת על ידי מערכת התגמול. כאשר מגיע גירוי אשר נתפס בעיני האדם כנעים, אזור במוח האמצעי שנקרא הטגמנטום הגחוני שולח מידע עצבי לגרעין האקומבנס, המכונה "מרכז העונג", ומפריש לתוכו דופמין בכמות מוגברת. 
בהקשר למודל זה, אם המורה יחזק ויעריך את תלמידו, כלומר יעניק לו חיזוק חיובי, מרכזי העונג יופעלו ויופרש דופמין במוח. הדופמין שיופרש יעורר בתלמיד רצון לחזור ולקבל את החיזוק החיובי. ניתן לשער כי בעת מתן חיזוק לתלמיד על ידי המורה, יחול גירוי במעגלים העצביים של מערכת התגמול. בעקבות זאת תיווצר תחושת ריגוש גבוהה, אשר תעורר בקרב התלמיד מוטיבציה אפטטיבית, כלומר רצון לבצע שוב את אותה התנהגות אשר הובילה לקבלת התגמול. 
פרט לכך, נמצא כי עלייה בכמות הדופמין במוח קשורה גם למערכות קשב וריכוז הנחוצות ללמידה. קשר זה מתקיים באמצעות קבוצת תאי עצב המחברת בין מערכת התגמול הדופמינרגית לקליפה הקדם-מצחית, אזור האחראי על הקשב. הדופמין המופרש לקליפה הקדם-מצחית מסייע להעריך באופן יעיל את הסביבה, כאשר הוא בוחר בין שפע הגירויים שבה את הרלוונטיים ביותר.

אופי האקלים הכיתתי

התייחסות למימד הרגשי בכיתה היא חיונית, שכן המימד הרגשי משפיע בין היתר על זיכרון, הנעה או עיכוב למידה. 
כמו כן, הרגש משפיע על מעגלים עצביים הקשורים למנגנונים רציונליים של שיקולי רווח והפסד, כלומר משפיע על קבלת החלטות. 
באופן כללי, כאשר מתקיימים יחסי מורה-תלמיד חיוביים, וכאשר המורה מעודד את תלמידו לבצע ניסוי וטעייה ללא חשש, מתחזקים קשרים סינפטיים המביאים לשיפור מיומנויות קוגניטיביות של תלמיד, כגון חשיבה וזכירה. 
לעומת זאת, איומים וחרדה מפני כישלון מחלישים את הפעילות המוחית המאפשרת למידה.

השפעתו של אקלים כיתה שלילי

הופעת גורם שאינו נעים, המעורר לחץ, פוגע בזיכרון ומביא להפחתה ברישום המידע הנקלט. לחץ מצד המורה ויצירת אקלים שאינו חיובי במרחב הכיתתי, כולל, בין היתר, הערכה שלילית מתמשכת ויצירת עומס מטלות. הלחץ הוא מצב רגשי אשר הוכח קשר בינו לבין מעגלים עצביים, ביניהם מעגלים המפרישים שני חומרים - קורטיזול ואנדורפינים. כאשר אין יכולת להדוף סכנה גוברת או איום מתמשך, נוצרת תחושת דחק, ובלוטות יותרת הכליה משחררות קורטיזול. הקורטיזול מפעיל תגובת הגנה שביטוייה הפיזיולוגיים מגוונים, ביניהם צמצום משאבי קשב וזיכרון.
בלחץ מתון, כדוגמת מורה הדורש השקעה לימודית המותאמת ליכולות תלמידיו, רמות נמוכות של קורטיזול מפיקות תחושת אופוריה ושליטה. מנגד, רמות גבוהות של קורטיזול המופרשות במצבי דחק מובילות לייאוש, תחושת כישלון וחוסר יכולת התמודדות. רמות גבוהות אלו עלולות להביא להרס נוירונים בהיפוקמפוס, הקשורים ליכולות של זיכרון ולמידה ולהבחנה בין עיקר לטפל. 
סביבת בית ספר שיוצרת דחק רגשי מדכאת פעילות פורה, שכן היא פוגעת ביכולת הלמידה של תלמידים. בתי ספר המתבססים במידה רבה על סמכות, עשויים לקדם יעילות לימודית, אך עלולים גם להעלות את רמת הדחק ולפגוע ביכולות הלמידה. על מנת לעודד רגשות חיוביים ולהקטין את השפעת הדחק על פעולות מטא קוגניטיביות, על בית-הספר להתמקד בפעולות שעיקרן עידוד, הקשבה, שיתוף והערכה של התלמיד.

אקלים כיתה חיובי ואנדורפינים

נמצא כי אנשים הנמצאים במצב-רוח חיובי יוצרים יותר אסוציאציות וקשרים בין גירויים, כלומר מסוגלים לפתור בעיות בצורה יצירתית יותר. בנוסף, אווירת שמחה בכיתה, המעודדת התנהגות חווייתית וכוללת ממדי הערכה חיוביים, מובילה לנכונות רבה יותר ללמידה. ניתן להסביר זאת באמצעות הפרשת אנדורפינים, קבוצת פפטידים, המביאים להפחתה בתחושת הכאב ולהגברת תחושת האופוריה והרגיעה. כמו כן, האנדורפינים מפחיתים את הורמוני הלחץ, כדוגמת קורטיזול, ומאפשרים הגברת יעילותה של מערכת הקשב. 
ניתן להעלות את רמת האנדורפינים באמצעות מגע חברתי חיובי, כגון חיבוק ותקשורת בלתי מילולית חיובית. תקשורת חיובית בלתי מילולית, כגון מגע, מביאה לשחרור של ההורמון אוקסיטוצין, המסייע ליצירת תחושת אמון, ובמקביל מפחיתה ברמת הורמון הלחץ קורטיזול. כך נוצרת תחושה של חלוקת הנטל והאחריות עם אנשים נוספים, דבר המאפשר לאזורים הפרה-פרונטאליים להשתחרר מתפקידם כמווסתים רגשיים ולהתמקד בפתרון בעיות, שהוא אחד מתפקידיהם העיקריים.
השלכות חינוכיות אפשריות של חקר חשיבות האנדרופינים, הן הטמעת ההבנה בקרב אנשי חינוך כי רגשות משפיעים באופן מהותי על מיומנויות קוגניטיביות הדרושות ללמידה. בהקשר הבית-ספרי, ניתן לטעון כי המושגים "יחסי גומלין" ו"הישגים" קשורים זה לזה. יצירת חוויה רגשית חיובית בקרב תלמידים, תוך הפחתת לחץ באקלים הכיתתי, יכולה להביא לכדי שיפור במיומנויות למידה קוגניטיביות.