En büyük bölüm cerebrum olup, beyin kabuğunu (korteks) içeren bölümdür. Cerebellum (beyincik) beynin altındaki daha küçük bölümdür ve hareket, denge ve öğrenme ile ilgilidir. Beyin sapı en alt yapı olup, otomatik işlevlerle (kalp hızı, solunum, uyku, …) ilgilidir ve beyni omuriliğe bağlar.

Beynimiz simetrik 2 yarımküreden oluşur (sağ ve sol hemisferler). Bu iki yarımküre ‘’korpus kallosum’’ adı verilen lif demetleriyle birbirine bağlıdır. Genel olarak, sol yarımküre lisan, okuma-yazma ve aritmetiği, sağ yarıküre görsel-mekânsal yetenek ve işitsel-müziksel becerileri (sanatsal yetenekler) kontrol eder.

Beynin Her yarım küresinde 4’er lop vardır:

1- Frontal (ön) lop

2- Paryetal (yan) lop

3- Temporal (şakak) lop

4- Occipital (arka) loplar

Bu lopların farklı fonksiyonları vardır. Bunlar;

Frontal lop: Yargılama, planlama, problem çözme, farkındalık, konuşma ve hareket;

Paryetal lop: lisan, dokunma ve hareket duyuları, ağrı; Temporal lop: işitme, lisan, bellek, sıralama ve organizasyon;

Oksipital lop: görme fonksiyonlarından sorumludur.

Beynin işlevleri, nöron adı verilen beyin hücrelerince gerçekleştirilir. Beynimizde yaklaşık 100 milyar nöron vardır. Bu nöronların 15 milyarı korteksde (beyin kabuğu) bulunur. Nöronların akson ve dentrit denilen uzantıları vardır. Bu uzantılar ile nöron diğer nöronlar ile bağlantı kurar. Nöronlar arasındaki bu bağlantılara sinaps adı verilir. Öğrenme nöronlar arası bağlantılarla yani sinaps oluşumu ile gerçekleşir. Her nöron 10-15.000 adet sinaps yapabilir. Bazı hesaplamalara göre beynimizde saniyede 1 trilyon byte işlem yapılabilir. Başka bir şekilde ifade edilecek olursa, beynimizin hafıza kapasitesinin ortalama 1000 tetrabyttır. Bu kütüphanelerce bilgiden daha fazlası anlamına gelmektedir.

Beyni yapısal olarak bölümlere ayıran diğer bir model, Üçlü Beyin Teorisi’dir.

Üçlü beyin, sinirbilimci Paul MacLean’in insan beynini evrimsel döngünün farklı aşamalarına göre 3 bölüme ayırarak incelediği modeldir (Triune Beyin). İnsanın sergilediği kompleks davranışlar bu 3 beyin katmanının birlikte hareket etmesi ile gerçekleşir. Bu katmanlar, sürüngen, memeli ve İnsan beynidir.

1- Sürüngen beyni: Beynin en ilkel bölümü. Kalp atışı, sindirim, nefes ve basit hareketleri kontrol ederek hayatta kalmamızı sağlayan alanlardan oluşur.

2- Memeli beyni: Duygusal beyin. Düşünmemize gerek duymayan birçok ileri işlev gerçekleştirilir. Limbik sistem denilen duygularımızla ilgili bölümdür. Alışkanlıklar, duygular ve bunlarla ilgili bellek işlevlerinden sorumludur.

3- İnsan beyni (neokorteks): Beynin evrimsel olarak en son gelişen kısmı. Öğrenme, planlama, kontrol, lisan, analiz gibi gelişmiş fonksiyonlardan sorumludur.

Sinir sisteminin gelişimi:

Sinir sistemi anne karnında ilk gelişen sistemdir ve gebelikte 3. haftada gelişmeye başlar. Sinir sistemi ve beynimizin gelişimi doğumdan sonra da devam eder ve yirmili yaşlarda tamamlanır. Bu yaşlar ergenlik döneminin tamamlandığı, genç erişkinlik dönemidir.

C- BEYİN TEMELLİ ÖĞRENME KURAMI

Nörobilim, sinir sistemini inceleyen bir bilim dalıdır. Tıp, biyoloji, kimya, matematik, biomühendislik, fizik, nöroloji ve psikoloji bilimlerinin bir arada çalıştıkları multidisipliner bir alandır. Nörobilim çalışmalarından elde edilen veriler birçok alanda kullanılmaktadır. Eğitim alanında da nörobilimden yararlanılır. Nörobilim, beynin öğrenme özellikleri ve beyin-öğrenme ilişkisi hakkında da birçok bilgi sunmaktadır.

Nöroloji ve bilişsel psikoloji alanında yapılan araştırmalardan elde edilen bulguların eğitime uyarlanması sonucunda ortaya çıkan, yeni ve popüler bir yaklaşım olan beyin temelli öğrenme; verimli ve kalıcı öğrenme için beyne ait bilgilerin kullanılmasını, öğretimin bu bilgilere paralel olarak gerçekleştirilmesini ve öğrenme sürecinin nörobilim temellerine oturmasını içeren kuramdır (Caine & Caine, 1995). Kısacası, Beyin temelli öğrenme, beyni anlayarak ve onun yapı ve işlevlerini aklımızda bulundurarak öğrenmeye ait modellemeler yapar ve uygulamalar üretir.

Beyin Temelli Öğrenme,          

• Öğrenmenin beyinde nasıl meydana geldiğini sinirbilim (neuroscience) ilkeleri ile açıklayan bir öğrenme modelidir.
• Öğrenme için beynin yapısal ve işleyişsel özelliklerini kullanmayı amaçlar.
• Böylelikle daha etkin öğrenme ve öğretme yöntemleri geliştirilebilir.

1970’li yıllardan günümüze kadar, nörobilişsel teorilerle (neurocognitive) insanın zeka ve öğrenme özellikleri açıklanmaya çalışılmıştır. Rus bilim adamı Alexander LURİA 1970’li yıllarda kognitif nöroloji alanında önemli çalışmalar yapmıştır. Luria’ya göre beyin 3 işlevsel alana ayrılmaktadır. Bu 3 işlevsel alan öğrenme ile ilgili mental süreçlerin gerçekleştiği alanlardır. Das, Kirby ve Naglieri; Luria’nın nöropsikolojik teorisini temel alarak zekayı ve öğrenmeyi açıklamaya çalışmış, CAS testi ve PASS teorisini geliştirmişlerdir (1996).

Beyin temelli öğrenme kuramı, İkibinli yılların başlarında Renata ve Goeffrey Caine tarafından tanımlanan öğrenme kuramıdır. Nörobilimin, öğrenme ile ilişkilendirilmesi sonucu geliştirilmiş bir kuramdır; temel hedefi, bilginin ezberlenmesi değil anlamlı ve kalıcı bir şekilde öğrenilmesini sağlamaktır. Kuramın 12 temel ilkesi vardır. Bu ilkeler kuramın öğretimde kullanılmasında yol göstericidir (Caine, R. N., & Caine, G. (2002). Beyin temelli öğrenme, Making Connections: Teaching And The Human Brain).

Beyin temelli Öğrenme ilkeleri:

1. Beyin bir paralel işlemcidir. İnsan beyni birçok işlemi aynı anda yapabilir (Davis, 2004). Öğrenme, düşünme, duygular gibi birçok farklı işlem aynı anda yerine getirilebilir.
2. Öğrenme fizyolojik bir olaydır. Vücudumuzdaki diğer sistemler (dolaşım, sindirim) gibi beyin de fizyolojik kurallara göre çalışır. Bu nedenle, genel sağlık, beslenme, ilaç kullanımı gibi etkenler öğrenmeyi etkiler.
3. Beyin anlam arayışındadır. İnsan beyni, kendisine ulaşan verilere anlam yüklemeye onları anlamlandırmaya çalışır. Böylelikle insan, yaşadığı çevreye uyum sağlayabilir. Etkin bir öğrenme için bilgilerin belli bir anlam bütünlüğü ile algılanabileceği öğrenme yöntemleri kullanılmalı, öğrencinin yeni bilgileri anlamlandırması sağlanmalıdır.
4. Anlam yükleme, örüntüleme yoluyla olur. Beyin anlamlandırmayı yapabilmek için, bilgileri ilişkilendirir. Yani USB deki kayıtlarla bağlantı kurar. Etkili bir öğrenme için anlamlı ve ilişkili örüntüleri fark etmek, yeni örüntüler oluşturmak önemlidir.
5. Duygular Örüntülemede önemli bir yer tutar. Duyguların öğrenmeye 2 tür etkisi olur. Birincisi olumlu duygusal ortam, öğrenme için pozitif etki sağlar. İkinci etki ise öğrenme sırasındaki duygusal yoğunluk öğrenilen bilginin kaydedilmesinde 2. Bir örüntü sağlayabilir. Bu da daha kalıcı bir öğrenme demektir.
6. Beyin parçaları ve bütünü aynı anda algılar. Paralel bir işlemci olan beyin, eşzamanlı düşünme becerisine sahiptir. Bu yolla parça- bütün, neden-sonuç, analiz gibi çok yönlü düşünme becerilerine sahiptir.
7. Öğrenme hem doğrudan hem de ikincil uyarıcılardan algılanan bilgileri işler. Beyin doğrudan odaklandığı uyaranlarla birlikte ikincil uyaranları da algılar. Hedef olmayan, odaklanılmayan zayıf uyaranlar da fark edilir.
8. Öğrenme bilinçli ve bilinçsiz süreçlerle gerçekleşir. Bilinçli olarak öğrendiğimiz şeylerin yanında, istemeden-farkında olmadan da bir şeyler öğreniriz. Farkında olmadan bilinç dışımız da kayıt yapar.

9. Öğrenmede bellek kaydı 2 yolla olur. Birincisi yaşantıların görsel-uzaysal kaydedilmesi ile öğrenme (bir gün önce yapılan alışveriş veya akşam yenilen yemek ile ilgili bilgiler). İkincisi ise, somut olmayan, sistematik (okunan, anlatılan vb) bilgilerin edinilmesi.
10. Bilgiler görsel olarak kaydedilirse (uzaysal hafıza) daha kalıcı olur. Öğrenme sürecine görselleştirme, deneyler vb. eklenmelidir.
11. Öğrenme için dengeli zorlanma olumlu etki yapar. Bu nedenle öğrencilere kapasitelerine uygun çalışmalar verilmelidir. Öğrenci bilgiye yeterince maruz bırakılmalıdır.
12. Her beyin özeldir, hiçbir beyin diğerine benzemez. Beyin fizyolojik kurallara göre canlılığını sürdürür. Bu nedenle yapısal (genetik) ve çevresel etkenlerden etkilenir. Yani her beyin farklıdır. Her çocuk da farklı öğrenir. İnsan beynindeki sosyallik, öğrenme, dikkat ve diğer zihinsel işlevlerle ilgili olarak patolojik olmayan varyasyonlar vardır (Neurodiversty, nöroçeşitlilik), bu çeşitlilik her beyni özel kılar.

D- BEYİN NASIL ÖĞRENİR: KURAMLARDAN NÖRONLARA ÖĞRENME

Öğrenme, algılamanın ilk bölümü sonrasında beyinde gerçekleşir. Uyaranın (bilgi) bilinçli olarak algılanması, anlamlandırılması ve kaydedilmesi süreçleri (bellek) beyin hücrelerince (nöronlar) gerçekleştirilir. Beyin hücrelerine nöron (sinir hücresi) adı verilir. Nöronların uzun ve kısa uzantıları vardır. Uzun olan uzantılara akson, kısa olan uzantılara dentrit denir. Nöronlar (sinir hücreleri) bu uzantılar aracılığı ile birbirleri ile bağlantı kurarlar. Nöronların akson ve dentritlerinin birbirleri ile yaptıkları bu bağlantılara sinaps denir.

Öğrenme sürecinde duyu organlarından alınan uyarılar sinir hücrelerine (nöronlara) geldiklerinde, öncelikle nöronda uyarılma oluştururlar. Bu uyarılma, ilgili nöronlar arasında sinaptik aktiviteyi (bilgi alışverişini) arttırır. Öğrenme; hücresel düzeyde, nöronlar arasında ilişki kurulması yani sinaps oluşumu ile gerçekleşir. Uyaranlar, (bilgi) bu bağlantılar yoluyla nöronlar arasında transfer edilir ve öğrenme gerçekleşir. Öğrenmenin gerçekleşmesi için bilginin uzun süreli belleğe kaydı gerekir, bu kayıt için de sinapslarda bazı proteinlerin sentezi gerekir. Bu proteinler sinaptik bağlantıların kalıcı hale gelmesini sağlar.

Uzun süreli ve yineleyen ve belli şiddetin üzerindeki uyaran varlığında, uyarı nöronun çekirdeğine kadar ulaşır ve çekirdekte uyarılma oluşur. Nöron çekirdeğine ulaşan bu sinyallerle (uyarılar) nöronda protein sentezi gerçekleşir. Yani sinaptik protein sentezi, uyaranın nöronun çekirdeğini uyarması ile mümkündür. Günlük öğrenme pratiğinde bilginin veriliş şekli ve kalıcı öğrenme arasındaki ilişki, nöronal düzeyde bu mekanizma ile gerçekleşir. Yani bilginin yeterince güçlü verilmesi, nöronların çekirdek düzeyinde uyarılması, sinaptik protein sentezi ve kalıcı öğrenme ile sonuçlanır.

İnsan beyninde yaklaşık 100 milyar nöron bulunmaktadır. Nöronların da yaklaşık 15 milyarı beyin kabuğundadır. 15 milyar nöronun birbirleri ile oluşturacağı sinaps sayısı hesaplanamayacak kadar çoktur. Bu nedenle insanın öğrenme kapasitesi de ölçülemeyecek kadar büyüktür (ortalama 1000 tetrabyttır).

E- BEYİN NASIL ÖĞRENİR: BİLGİ-İŞLEM KURAMI

Bilgi işleme kuramına göre öğrenmede 3 temel aşama vardır: 

1) algılama 2) kaydetme 3) hatırlama ve kullanma.

 Çevreden gelen her türlü bilgi ve uyaran duyu organlarımız tarafından algılanır. Öğrenme sürecinde ilk aşama, algılama aşaması temel olarak duyu organlarının fonksiyonudur. Öğrenilecek obje, bilgi, olay vb. göz, kulak, deri gibi duyu organlarınca algılanır. Duyu organlarımız çevreden gelen çok fazla sayıda uyaranı sürekli alırlar, buradaki birçok bilgi ve uyaran 100 milisaniye içinde silinerek kaybolur. Algımızdaki seçicilik belleğe kayıtta ve öğrenmede önemlidir. Duyduğumuz, dinlediğimiz bir olay (uyaran, bilgi) ilgimizi çekerse, o olaya odaklanır ve kayıt sürecini başlatabiliriz.

Eş zamanlı olarak, çevreden gelen diğer uyaranlar arka planda kalır. Örneğin, bir müzik sesi çok az ve çok silik algılanıp, kaydedilmeyebilir.

İkinci aşama duyusal kayıt sistemidir. Bu aşama beyinde gerçekleşir. (Serebral korteksin duysal alanları). Duyusal kayıt sisteminde bilgi, 100 milisaniye- 2 saniye arasında tutulur.

Duyusal kayıt (duyusal bellek) USB ile ilişkilidir ve uyaran USB’deki kayıtlarla karşılaştırılır. Bu yolla uyaran (bilgi) decode edilir (örüntü tanıma, analiz).

Sonrasında işlemleme süreçleri başlar. Uyaranlar  kısa süreli bellek ve çalışma belleğine (KSB/ÇB) gelir. Bu aşama depolama-işlemleme aşamasıdır. KSB depolama yapar, ÇB ise ise KSB ile USB arasında köprü olup, bilgi yeniden kodlanır. Çalışma belleği depolama ve işlemleme yeteneğine sahiptir, bilgi bir süreliğine depolanır ve işlenir.

Bilginin uzun süreli belleğe geçmesine karar verme süreci bireyin isteğine bağlı bilinçli olarak gelişir. (yürütücü biliş). Bu karar uzun süreli bellekte daha önce kayıt ve organize edilmiş bilgilere bağlı olarak verilir. Yani yeni bilginin kaydedilmesine USB’deki eski bilgileri kullanılarak karar verilir. USB’ye kayıt son aşamadır ve bilgi özelliğine göre, USB’deki eski bilgilerle birleştirilir. Uzun süreli belleğe kayıt ve sonrasında hatırlama öğrenme olarak kabul edilebilir.

Buraya kadar olan öğrenme aşamalarını, beynimizi bir bilgisayara benzeterek modelleyebiliriz. Bilgisayarlarda üzerinde çalışılan bilgiler, kaydedilinceye kadar geçici bellekte (Random Access Memory, RAM) depolanır. RAM, kısa süreli bellek (çalışma belleği) gibidir, çok hızlı çalışır, ancak kapasitesi çok kısıtlıdır. Üzerinde çalıştığımız şeyi daha sonra tekrar kullanmak istersek kaydetme işlemi ile bilgisayarımızın hafıza kartına (ROM, Read Only Memory, bilgisayarın kalıcı belleği) kaydederiz. Hafıza Kartı da uzun süreli bellek (USB) işlevini görür.

F- KOGNİTİF FONKSİYONLAR ve ÖĞRENME

Beyin, bilginin işlendiği yerdir. Çocuk bilgiyi işlemede problem yaşıyorsa, işlemi gerçekleştiren mekanizmayı biliyor olmak çözüm için avantaj sağlar (Kirby, Williams).

Bilişsel fonksiyonlar (cognitive functions) beynimizin okumak, öğrenmek, düşünmek, akıl yürütmek için kullandığı temel becerilerdir. Beynimizin uyaranları işlemesi sırasında gösterdiği faaliyet grubudur. Algı, hatırlama, düşünme, muhakeme, yargılama gibi bütün öğrenme alt işlemlerini kapsayan bir terimdir. Bilişsel fonksiyonlar; çevresel uyaranların (bilginin) işlenmesi, depolanması ve kullanılmasını sağlayan mental süreçler (MENTAL FONKSİYONLAR) olarak da tanımlanabilir.

Biliş (Kognisyon) kavrama, bilme, idrak.

Bilişsel fonksiyonlar: Öğrenirken kullandığımız mental süreçler = beyinsel beceriler

Kognitif süreçler; uyarıcı (algısal kognit, perceptual cognit) ve tepki (eylem kognit, executive cognit) arasındaki işlevler olarak özetlenebilir. Öğrenme , bir dizi kognitif fonksiyon aşamasından oluşur. Bu modelde, ilk aşama dikkat ve algısal süreçlerdir. Bunu kısa süreli hafızaya kayıt ve işlemleme izler. Sonrasındaki aşama bilginin uzun süreli hafızaya kaydedilmesidir. Bu proses bir dizi kutu ve ok diyagramı olarak gösterilebilir. Bu yaklaşımla beynin öğrenmesi, bilgisayar modeli ile açıklanmış olur. Modern bilişsel psikolojide 1950´lerden sonra popüler olan öğrenmede bilgi işleme kuramı, nöropsikologların beyni bilgisayar metaforuyla açıklama modeline dayanır.

Mesulam’a göre biliş (Kognisyon); insanın düşünme, öğrenme ve hatırlama süreçlerinin tamamıdır ve 5 temel bilişsel fonksiyon vardır.

• Görsel-uzaysal algı becerileri
• Duysal algılama ve Lisan
• Dikkat
• Bellek
• Yürütücü işlevler

Çocukların dünyayı anlaması; büyüme ve zihinsel faaliyetlerindeki gelişme ile mümkündür. Bu süreç bilişsel gelişim sürecidir. Bilişsel gelişim; akıl yürütme, düşünme, sorun çözme ve bellek kavramlarının matürasyonunu kapsamaktadır. Piaget’e göre bir şeyleri bilir hale gelmemiz, bilişsel basamakların bir seri gelişimsel süreci ile mümkün olur (S.Güney, B.Baykara).

Bilişsel kuram bilginin; algılanması, kodlanması, işlenmesi ve depolanması basamaklarından oluşur (M.Kayacı). Çok doğaldır ki; düşünme, algılama, hayal etme, konuşma, hareket etme ve planlama gibi çeşitli yüksek zihinsel süreçler, öğrenme ile direkt ilişkilidir. Kognitif süreçlerin uyarıcı (perceptual cognit) ve tepki (executive cognit) arasındaki işlevler olduğunu düşünürsek, kognitif fonksiyonlar uyaranların davranışa dönüşünceye kadar geçirdiği süreçlerle ilgili işlemlerdir.

Bilişsel müdahale programları, bilişsel fonksiyonlarda gelişme sağlayarak öğrenme performansındaki sorunları giderme temeline dayanır. Öğrenme güçlüğü yaşayan çocuklardaki bilişsel problemler, psikometrik değerlendirme yöntemleri ile tespit edilir (WISC-IV, CAS gibi testler). Psikometrik değerlendirme sonuçlarına göre çalışılması gereken bilişsel alanlar tespit edilir. Eğitim psikometrik değerlendirme sonuçları dikkate alınarak planlanır.

Yine normal gelişim gösteren ve öğrenme problemi yaşamayan çocuklarda da bilişsel işlev çalışmaları yapılabilir. Bilişsel işlev çalışmaları, öğrencilerin öğrenme becerilerini geliştirerek, öğrenme performanslarında ve akademik performanslarda artma sağlar.

Bilişsel müdahale programları; bilişsel (kognitif) fonksiyonlarda gelişme sağlayarak akademik başarının artmasını hedefler. Bilişsel becerilerde elde edilen kazanımlar, çocukta akademik alanlarda yeterliliklerin artmasına yol açar.

Örneğin;

• Patern ayırt etme becerisi gelişen çocukta akıcı okuma problemleri çözülebilir.
• Eşzamanlı düşünme becerisi gelişmesi, anlama kapasitesini arttırabilir
• Görsel-uzaysal becerilerin geliştirilmesi, imgelenmeyi ve okuduğunu anlama performansını arttırabilir.

Motive olma, dikkati yoğunlaştırma (odaklanma), tekrar etme, kodlama ve organize etme gibi faktörler öğrenmede önemli rol oynarlar ve öğrencinin öğrenme faaliyetine aktif olarak katılmasını sağlarlar. Dolayısıyla, kuramlardan bağımsız olarak, öğrenmenin bireysel ve aktif bir süreç olma özelliği de unutulmamalıdır.