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Lernen braucht Bewegung

i-Punkt Ausgabe 03/2004

Gesundheit

 

Die Bedeutung der Motorik für Verarbeiten, Speichern, Erinnern
Bewegung ist nicht nur Sache des Sportunterrichts. Neu ist das nicht: „Übe unablässig den Leib, mache ihn kräftig und gesund, um ihn weise und vernünftig zu machen“, war schon bei Rousseau 1778 zu lesen. Immer häufiger berichten Schulen, die Bewegung als zentrale Elemente im Schulleben und auch im Unterricht berücksichtigen, von größeren individuellen Lernerfolgen, von abnehmenden Aufmerksamkeitsstörungen, einer besseren Lern- und Arbeitsatmosphäre und sogar von geringerer Gewaltbereitschaft.

Das Auf- und Abgehen beim Einprägen neuer Vokabeln, die Lerneffekte durch bloßes Mitschreiben bei einem Vortrag oder kreative Impulse beim schlichten Spazierengehen, die schon manche Examensarbeit gerettet haben, machen deutlich, dass die Beteiligung motorischer Zentren des Gehirns offensichtlich eine wesentliche Rolle bei Verarbeitungs, Lern- und Erinnerungsvorgängen spielt.
Die gedächtnispsychologische Forschung hat gezeigt, dass das Erlernen von Wortlisten zu besseren Erinnerungsleistungen führt, wenn es gestisch als auch sprachlich unterstützt wird. Erklärt wird dies mit der doppelten Kodierung der Lerninhalte, motorisch und kognitiv, die zu schnellerem und sichererem Wiederauffinden von Gedächtnisspuren im Langzeitspeicher führen. Nicht zuletzt in therapeutischen Zusammenhängen wird Bewegung deshalb gezielt in Förderprogrammen zur Überwindung von Sprach- und Lernschwierigkeiten eingesetzt.

Neues aus der Forschung

Was steckt dahinter? Gibt es neben den Interpretationen von Beobachtungen und Erfahrungswissen sowie den oft eher appellativen Hinweisen auf die Wichtigkeit von Bewegung auch „harte Daten“ aus der Forschung, die den positiven Einfluss von Bewegung auf Lernprozesse bestätigen? Müssten wir viel stärker oder zumindest systematischer als bisher körperliche Aktivitäten in den Unterricht einbeziehen? Mehr Bewegung auch im Unterricht statt Stillsitzen als vermeintlicher Ausdruck von Konzentration und Lernbereitschaft?

Die Hirnforschung zeigt in der Tat, dass Muskelaktivitäten und speziell koordinierte Bewegungen zur Produktion von Neurotrophinen führen, die das Wachstum von Nervenzellen anregen und die Anzahl neuronaler Verbindungen vermehren. Dabei meint Bewegung mehr als einfach nur Sport, sondern motorische Aktivität im weitesten Sinne. Das Gehirn arbeitet nicht als isoliertes System unabhängig von weiteren Funktionsabläufen und aktuellen Zuständen im Gesamtkörper. Muskelaktivität, Enzymhaushalt, Botenstoff- Milieus etc. sind unmittelbar einbezogen und für Denk- wie Lernleistungen offensichtlich von großer Bedeutung. Forschungsarbeiten zur Dynamik und Organisation von Stoffwechselprozessen, die für die Neubildung und Umstrukturierung neuronaler Netze im Gehirn verantwortlich sind, bestätigen dies.

Die Bielefelder Neurowissenschaftlerin Gertraud Teuchert-Noodt thematisiert in ihren Arbeiten die Organisation und die Entstehung von Handlungen. Allein durch Bewegung und die damit eng verknüpfte Sensorik werden die für dauerhafte Lerneffekte grundlegenden Verbindungen zwischen Nervenzellen im Gehirn gebildet, erhalten und verstärkt. Ein Lernen ohne Bewegung, ohne Rückkopplung von Sensorik und Motorik ist somit kaum denkbar.
Andere Forschungsarbeiten zum Zusammenhang von motorischer Leistungsfähigkeit und Konzentrationsfähigkeit haben gezeigt, dass Kinder mit guten Ergebnissen bei der Gesamtkörperkoordination in Konzentrationstests am besten abschneiden.

Kinder „begreifen“ die Welt

Kinder erschließen sich motorisch handelnd die Welt
Baby auf Krabbeldecke

Kinder erkrabbeln, ertasten, erschließen sich motorisch handelnd die Welt. Die Neurowissenschaften beschreiben detailliert, wie Strukturen des Gehirns angelegt und wie im Laufe der Entwicklung bestimmte Funktionen ausgebildet werden. Für diesen „Reifungsprozess“, der in den höchsten Hirnarealen etwa bis zum zwanzigsten Lebensjahr andauert, ist die interne Verarbeitung der von unseren Sinnen aufgenommenen Reizen und Impulsen entscheidend. Die Verarbeitung ist im Gehirn in Regelkreisen und Schleifen organisiert, die ineinander greifen und zur Reifung und Ausbildung der Strukturen und ihrer Funktionen beitragen. Die Entwicklung von Denk- und Wahrnehmungsleistungen ist eng an die Motorik gebunden. Sie benötigt motorische Fertigkeiten als Voraussetzung. Gleichzeitig sorgt Bewegung für eine ausgewogene Funktionsweise des zentralen Botenstoffsystems im Gehirn. Somit fördert Bewegung die Entstehung dauerhafter Lerneffekte.
„Die Reifung des Stirnhirns“, schreibt Gertraud Teuchert-Noodt, die den Zusammenhang von Hirnforschung und Bewegung zu einem Schwerpunkt ihrer Forschungsarbeit gemacht hat, „dauert etwa bis zum 18. Lebensjahr. Die Dauer dieser Entwicklung ist unter anderem auf die langsame Einreifung von Dopamin ins Stirnhirn zurückzuführen. Dopamin veranlasst als Botenstoff die ... abgestimmte Umstrukturierung der neuronalen Netze des Stirnhirns sowie die Bildung neuer synaptischer Kontakte. Die Reifung der Dopaminfasern ist aktivitätsabhängig.“ Die Balancen innerhalb dieses sensiblen Interaktions- und Botenstoffsystems können durch Bewegungsmangel - wie übrigens auch durch Drogenkonsum - empfindlich gestört werden. Dieser Funktionszusammenhang ist nicht nur in den ersten Jahren der Entwicklung von Bedeutung, sondern prägt Lernen bzw. Anpassungsprozesse im Gehirn auch im Erwachsenenalter.

Wie unser Gehirn lernt

Die Reifung des Hirns ist aktivitätsabhängig
Gehirn

Gedächtnisspuren in Synapsen und Neuronen-Netzen
Formulierungen wie „Wissen anreichern“, „Informationen abspeichern und abrufen“ täuschen vor, das menschliche Gehirn könnte so wie ein Computer mit Informationen gefüttert werden. Doch weder nimmt das Gehirn Informationen ungefiltert auf noch werden sie auf der Hirnrinde, dem Kortex, eins zu eins wie auf einer Festplatte abgelegt. Sämtliche Informationen, die das Gehirn erreichen, werden zunächst einer Art Verträglichkeitsprüfung unterzogen und emotional bewertet. Dafür ist das limbocorticale System zuständig, das die für die Informationsverarbeitung und Gedächtnisbildung notwendige Aufmerksamkeit herstellt. Erst wenn sie geweckt und ausgerichtet ist, können Informationen weitergeleitet und verarbeitet werden. Stellt sich diese physiologische Aufmerksamkeit nicht ein, bleibt der Lernerfolg aus.
Nervenzellen kommunizieren miteinander, indem sie mit Hilfe von Botenstoffen, so genannten Neurotransmittern wie z.B. Acetylcholin oder Dopamin, Signale senden. Das verändert das elektrische Gleichgewicht der Partnerzellen. Eine erhöhte Aktivität der Nervenzellen (Langzeitpotenzierung) bewirkt eine nachhaltige Veränderung der Kontaktstellen (Synapse). „Lernen“ bedeutet, dass solche Verbindungen geschaffen oder verändert werden. Wird eine Synapse nun in kurzer Folge immer wieder aktiviert, so „erinnert“ sie sich an die vorherige Stimulation und passt sich der Beanspruchung an. Die Verbindung wird nachhaltiger und stabiler.
Gedächtnisinhalte sind aber nicht nur in einzelnen Zellverbindungen repräsentiert, sondern auch in ausgedehnten neuronalen Netzwerken, die sich über den hinteren und vorderen Bereich der Großhirnrinde erstrecken können. Dabei kann jede Nervenzelle in mehreren Netzwerken gleichzeitig mitwirken und damit am Behalten und Erinnern verschiedener Inhalte beteiligt sein.

Regelkreise und Funktionsschleifen

In der psychologischen Handlungstheorie werden gern alltägliche Beispiele gewählt, um die Organisation von Handlungen und die daran beteiligten Steuerungsmechanismen zu beschreiben: Julia, Wissenschaftlerin vor einem Kongressbesuch, zerbricht in der Hektik ihrer Reisevorbereitung beim Kofferpacken ihre Brille. Sie ist verärgert, ihre Bewegungen verändern sich schlagartig. Sie schlägt den Kofferdeckel zu, greift hektisch zum Telefonhörer, um ihren Optiker anzurufen und rechtzeitig eine neue Sehhilfe zu bekommen. Die emotional geprägte „Entdeckung“ kommt in ihren motorischen Handlungen zum Ausdruck und verändert ihre Handlungsplanung.
Wie einzelne Planungsschleifen ineinander greifen und modifiziert werden, ist mittlerweile auch in der neurowissenschaftlichen Forschung ein Thema. Julias limbisches System - ein Hirnareal, in dem „Input“ emotional bewertet und die Weiterverarbeitung im Gehirn organisiert wird - prüft die Entdeckung und aktiviert den motorischen Kortex sowie sensorische und motorische Assoziationsfelder, um die eingehenden Informationen einzuordnen und die beginnende Reaktion angemessen, sinnvoll und schließlich bewusst - übrigens als letztes Glied der Kette - zu gestalten.
Entscheidend ist dabei, dass an den damit verbundenen Regelkreisen und Funktionsschleifen das motorische System grundlegend beteiligt ist. Fällt es aus, laufen Interpretationen der sensorischen Eindrücke falsch bzw. sucht das limbische System sich neue Bezüge. Es „wendet“ sich gewissermaßen ab, weil über fehlende motorische Rückkopplungen Steuerungsmöglichkeit wegfallen und eine entsprechende Bearbeitung unmöglich wird - es sei denn, andere motorische Aktivitäten werden ersatzweise eingebunden.
Ein Ausfall motorischer Rückkopplung ist nämlich nicht mit körperlichen Behinderungen gegeben oder gleichzusetzen: Ob spastisch gelähmt oder auf den Rollstuhl angewiesen, das motorische Rückmeldesystem kann ebenso aktiv oder durch Lernarrangements reduziert sein wie bei uneingeschränkter körperlicher Bewegungsfähigkeit.

Wie groß der Anteil motorischer Beteiligung und Rückmeldung sein muss, ist allerdings zurzeit noch ungeklärt. Was zählt, ist der Hinweis - und da ist sich die Forschung einig -, dass die Motorik an Lernprozessen beteiligt sein muss, wenn Lernen und Gedächtnisbildung stattfinden sollen - und dies bei allen Menschen und in jedem Alter.

Bereichsübergreifende Effekte

Eine weitere Wirkung von Bewegung bei der Informationsverarbeitung ist die Einwirkung des motorischen Systems auf benachbarte Bereiche. Dies wird z.B. in der Arbeit mit Kindern genutzt, die Lese-Rechtschreib-Probleme haben. Trainingsprogramme, in denen gezielt schreibrelevante Bewegungsaufgaben integriert sind, führen zu vergleichsweise schnelleren und größeren Lernfortschritten. [1]
Weitere Forschungsarbeiten lassen sich in diesen neuronalen Funktionszusammenhang einordnen. So zeigt eine Untersuchung mit 668 Grundschulkindern, dass die Kinder, die über eine bessere Bewegungskoordination verfügen, sich auch besser konzentrieren können. [2]
Auch der Karlsruher Sportwissenschaftler Klaus Bös berichtet in seiner vergleichenden Studie für das Bündnis „gesunde Kinder“, dass Kinder, die täglich Bewegungsangebote erhalten, seltener aggressives Verhalten zeigen und deutlich weniger Unfälle erleiden. Sie gehen motivierter zur Schule, sind offensichtlich lernbereiter und werden in ihrer Persönlichkeit gestärkt. Darüber hinaus macht Bös darauf aufmerksam, dass tägliche Bewegungszeiten nicht nur die Gesundheit fördern, sondern sich auch positiv auf das Schulklima insgesamt auswirken.

„Runners High“

Ausdauersport fördert die Bildung neuer Hirnzellen
Mann und Frau beim Joggen

Wer nicht selbst lange Strecken joggt, wird sicher schon einmal davon gehört haben: Ausdauersport kann im Laufe der Belastung zu einem drogenähnlichen Glückszustand führen. Verantwortlich dafür ist die mit der motorischen Beanspruchung verbundene Ausschüttung von Serotonin, ein Botenstoff, der im limbischen System im Gegenspielerprinzip mit Dopamin die Bildung neuer Hirnzellen und synaptischer Verbindungen anstößt und steuert. Fehlen in der frühkindlichen Entwicklung Bewegungsanreize, wird das Stoffwechselgleichgewicht zwischen Dopamin und Serotonin und die mit diesen Botenstoffen verbundene Dynamik und Funktionalität neuronaler Anpassungsprozesse gestört. Geschieht dies in der frühkindlichen Entwicklung, werden aktivitätsbedingte Anpassung und Umstrukturierung neuronaler Strukturen dauerhaft weniger effizient ablaufen. Führt dies im Kindesalter zu Entwicklungsstörungen, so werden in späteren Lebensphasen alltägliche Prozesse der Informationsverarbeitung negativ beeinflusst.
Aktivitätsbedingte Anpassungs- und Umstrukturierungsprozesse im Gehirn laufen zunächst aufgabenspezifisch ab. Gertraud Teuchert-Noodt weist darauf hin, dass darüber hinaus Bewegung das Stoffwechselmilieu insgesamt begünstigt und für ein allgemein günstigeres Anpassungs- und Verarbeitungsniveau im Gehirn sorgt. Dies ist unmittelbar erfahrbar, zum Beispiel, wenn man Bewegungspausen am Schreibtisch einlegt, die neben den bekannten entlastenden und belebenden Kreislaufreaktionen auch tiefergehende Stoffwechselprozesse im Gehirn befördern.

Bewegte Praxis

Aktive Bewegungspausen beschleunigen den Lernprozess
Kinder beim aktiven Bewegen

Sich am Platz bewegen, herumzappeln oder rumlaufen ist in der Regel schlicht Störung des Unterrichts. „Im richtigen Unterricht laufen wir nicht herum!“ - so die entsprechende Regel in einer sechsten Klasse.
Demgegenüber kann Bewegung durchaus selbstverständlicher Bestandteil des Unterrichts werden: Informationen von einem Nachbarn holen, Aufsuchen einer anderen Gruppe bei der Gruppenarbeit, ein mathematisches Problem kooperativ lösen und einen Lösungsweg mit anderen vergleichen, in die Schulbücherei oder im Computerraum ins Internet gehen oder in der Fußgängerzone bzw. „draußen vor Ort“ recherchieren - all dies lässt sich nicht still sitzend am Platz bewerkstelligen.
Mit neuen Aktions- und Interaktionsformen, mit neuen Aufgabenstellungen kommt Bewegung in den Lernprozess. Darin liegt die Chance, Unterrichtsprozesse an den Lernrhythmus von Schülerinnen und Schülern besser anzupassen. Die Bewegungspause in der Grundschule mit einer Bewegungsgeschichte oder einem Bewegungslied, die Entspannungsphase oder das Dehnen und Stretchen im stark beanspruchenden Unterricht in der Sekundarstufe I und II können zu einer Rhythmisierung des Lernens führen, die den Aufmerksamkeits- und Konzentrationsmöglichkeiten der Schülerinnen und Schüler sehr viel eher entspricht.

Michael Gasse, Peter Dobbelstein

Nachdruck aus Forum Schule mit Genehmigung des GUV Westfalen-Lippe.

[1] Michael Wendler: Diagnostik und Förderung der Graphomotorik. Inauguraldissertation. Marburg 2001
[2] Christine Graf, Benjamin Koch, Sigrid Dordel: Körperliche Aktivität und Konzentration - Gibt es Zusammenhänge? In: Sportunterricht, 52, 2002, H5, S. 142-145
Klaus Bös: Bündnis „Gesunde Kinder“.
Vortrag auf dem Stuttgarter Sportkongress 9. November 2001;
www.uni-karlsruhe.de/~sportwiss/Personal/ Boes/GesundeKinder.pdf

Literaturtipps zum Projekt: „Bewegtes Lernen“

Müller, Chr.(2003). Bewegte Grundschule.
2. Aufl. St. Augustin: Academia.

Müller, Chr./Petzold, R. (2002). Längsschnittstudie bewegte Grundschule. Ergebnisse einer vierjährigen Erprobung eines pädagogischen Konzeptes zur bewegten Grundschule. St. Augustin: Academia.

Nach erfolgreicher Erprobung in Versuchsschulen sind die ersten Bände der didaktisch-methodischen Empfehlungen „Bewegtes Lernen“ für die Klassen 5 bis 10/12 erschienen.

Fach Fremdsprachen (ISBN 3-89665-300-8)
Fach Biologie (ISBN 3-89665-301-6)
Fach Geschichte (ISBN 3-89665-302-4)
Fach Sozialkunde/Gemeinschaftskunde/Politik (ISBN 3-89665-303-2)
Fach Evangelische Religion (ISBN 3-89665-304-0)
Fach Mathematik (ISBN 3-89665-305-9)

In Vorbereitung (für 2005) befinden sich Materialsammlungen zum bewegten Lernen, Klassen 5 bis 10/12 in den Fächern Deutsch, Kunst, Musik, Physik, Geografie, Ethik. Für die Grundschulen liegt die 2. erweiterte und überarbeitete Auflage für die Fächer Mathematik, Deutsch, Sachunterricht vor:

Klassen 1 - 4 (ISBN 3-89665-283-4)
Klasse 1 (ISBN 3-89665-280-X)
Klasse 2 (ISBN 3-89665-281-8)
Klassen 3/4 (ISBN 3-89665-282-6)

Ergänzung durch die Fächer:
Ethik (ISBN 3-89665-285-0)
Englisch Anfangsunterricht (ISBN 3-89665-286-9)
Kunst (ISBN 3-89665-284-2).

Bezug: Academia Verlag, PF 1663, D-53734 St. Augustin oder www.academia-verlag.de

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