Inilah otak Anda tentang fisika: Para ilmuwan mencari tahu bagaimana manusia mempelajari konsep-konsep abstrak

Neuron

Bagaimana kita bisa menggunakan otak kita, yang berevolusi selama ratusan ribu tahun, untuk memanipulasi konsep abstrak seperti gravitasi, refraksi, dan kelembaman yang baru kita definisikan dalam beberapa ratus tahun terakhir? Ternyata kami menggunakan struktur yang kami kembangkan sejak lama, jaringan yang sudah kami gunakan untuk memproses hal-hal yang lebih mendasar seperti ritme dan bahasa. Para ilmuwan dari CMU melaporkan bahwa otak menangani abstraksi ilmiah 'menggunakan sistem otak yang melekat dan dirancang ulang', menurut Robert Mason, salah satu penulis studi terbaru mereka.

Para peneliti merekrut sembilan mahasiswa lanjutan fisika dan teknik, memasukkan mereka ke fMRI di Pusat Penelitian Pencitraan dan Otak Ilmiah (SIBR) CMU, dan meminta mereka untuk merenungkan konsep tingkat tinggi seperti difraksi, perpindahan, gelombang radio, dan gaya sentripetal. Kemudian mereka memasukkan hasil pemindaian otak tersebut ke dalam model pembelajaran mesin, dan menemukan bahwa otak menyala di tempat-tempat tertentu sebagai respons terhadap konsep fisika tertentu, terlepas dari siapa yang melakukan perenungan.

Gambar: Mason, Just et al

Gambar: Mason, Just et al



Kemudian mereka meminta model untuk mengidentifikasi konsep apa yang dipikirkan setiap siswa, hanya berdasarkan pemindaian tersebut. Itu menjawab dengan benar, dengan mudah. Ketika dilatih tentang data dari peserta lain, ia bahkan tahu persis apa yang dipikirkan oleh peserta yang dikecualikan.

Model tersebut juga menemukan bahwa di balik kap mesin, otak dapat mempelajari fisika karena dapat memahami empat konsep dasar 'gerak sebab akibat, periodisitas, aliran energi, dan representasi aljabar (seperti kalimat)'. Kami menangani konsep abstrak dengan menambahkan kompleksitas pada pola pengaktifan saraf dan 'repurposingStruktur yang sama yang kami gunakan untuk menangani konsep dasar dan intuitif. Mengganti perangkat lunak itu murah dan mudah dibandingkan dengan mengganti perangkat keras baru, di sini.

Sistem otak yang memproses periodisitas ritmik saat mendengar derap kuda juga mendukung pemahaman konsep gelombang dalam fisika. Demikian pula, memahami aliran energi menggunakan sistem yang sama seperti merasakan hangat dari api atau matahari. Memahami bagaimana satu konsep berhubungan dengan yang lain dalam sebuah persamaan menggunakan sistem otak yang sama yang digunakan untuk memahami kalimat yang menjelaskan besaran.

Terobosan seperti ini bisa mengubah cara kita mengajar fisika. Mengetahui apa yang dilakukan otak saat mempelajari konsep fisika adalah alat yang ampuh. Ini memungkinkan instruktur menyesuaikan kurikulum mereka dengan apa yang ingin mereka capai.

“Jika guru sains tahu bagaimana otak akan menyandikan konsep sains baru, maka mereka dapat mendefinisikan dan menguraikan konsep itu dengan cara yang sesuai dengan pengkodean,” kata Mason. Mereka bisa mengajar ke otak dengan menggunakan bahasa otak.

Copyright © Seluruh Hak Cipta | 2007es.com