Не бойтесь ошибаться. Почему мы всегда учимся на ошибках — и только на них

Сам процесс обучения основан на ошибках. Мы не просто учимся на них — не существует другого способа учиться, кроме как совершая ошибки. Во время обучения и приобретения нового жизненного опыта ошибки даже не неизбежны — они составляют суть процесса. Соответственно, если нет ошибок, нет и обучения и вообще мы мертвы.

Ошибки играют ключевую роль в обучении с точки зрения и психологии, и нейробиологии.

Психология о роли ошибок в процессе обучения

Кэрол Двек, профессор психологии в Стэнфордском университете, предложила теорию о существовании двух полярных подходов к обучению, которые соответствуют двум типам мышления: фиксированному (fixed mindset) и гибкому (growth mindset).

Люди с фиксированным мышлением считают, что обладают определенным уровнем интеллекта и не могут заметно его изменить. Они руководствуются принципом «выше себя не прыгнешь», а ошибку воспринимают как знак того, что они недостаточно способны. Те же, кто обладают гибким мышлением, ориентированы на процесс развития. Они полагают, что если приложат усилия и проявят трудолюбие и терпение, то смогут значительно улучшить свои способности. Ошибка для них — это повод учиться.

Теория Кэрол Двек основана на ее психологических экспериментах. В одном из них поучаствовали более 400 пятиклассников. Дети проходили несложный тест, состоящий из невербальных пазлов, после чего им сообщали результат. Половину детей хвалили за то, что они умные, а другую половину — за старание. Затем детям предложили выбрать между двумя тестами разной сложности. Около 90% детей, которых похвалили за ум, выбрали более простой тест, предпочтя остановиться на уже достигнутом и не потерять репутацию умных. Дети, которых похвалили за усилия, были более безжалостны к себе — они выбрали тест посложнее, который позволил им продемонстрировать свое стремление прилагать усилия.

Затем Двек предложила тем же пятиклассникам пройти очень сложный тест, рассчитанный на 8-й класс. Ученики, которых хвалили за старательность, настойчиво пытались решить задания и добивались значительных успехов. Те же, кого похвалили за ум, быстро разочаровывались в себе и переставали прилагать усилия. Свои ошибки они воспринимали как признак поражения и доказательство того, что не такие уж они и умные.

Таким образом, боязнь совершить ошибку отрицательно влияет на образовательный процесс, в то время как отсутствие этого страха и готовность работать над ошибками гарантирует эффективное обучение.

Согласившись с идеей Двек о разграничении фиксированного и гибкого мышления, психолог из Мичиганского университета Джейсон Мозер исследовал нейронные механизмы, лежащие в основе разных типов реакций на ошибки. Он проследил взаимосвязь между типом мышления человека и его реакцией на ошибки.

Участники его эксперимента должны были выполнять задания, в которых легко ошибиться. В это время Мозер с помощью энцефалограммы анализировал нейронные сигналы, участвующие в обработке ошибок: рефлекторную регистрацию ошибки ERN (error-related negativity) и осознанную реакцию на ошибку Pe (error positivity). Первый сигнал показывает конфликт между правильным и ошибочным ответом, он возникает приблизительно через 50 миллисекунд после допущения ошибки. Второй сигнал регистрируется через 100–600 миллисекунд после ответа и указывает на осознание ошибки и концентрацию внимания на ней.

Согласно исследованиям сигналы ERN и Pe, скорее всего, генерирует передняя поясная извилина коры — зона, которая участвует в мониторинге поведения и сигнализирует о том, что нужно усилить когнитивный контроль.

В эксперименте Мозера уровни сигналов ERN и Pe коррелировали с более сосредоточенными и более точными ответами, следующими за ошибками. Оказалось, что чем выше амплитуда ERN- и Pe-сигналов, тем более эффективен процесс обучения.

Мозер подтвердил теорию Кэрол Двек: его эксперимент доказал, что обладатели гибкого мышления больше сосредотачиваются на ошибках и демонстрируют большую точность ответов после ошибок, то есть лучше учатся. Амплитуда сигнала Pe у них в среднем равна 15 пунктам, тогда как у носителей фиксированного мышления — 5. Ошибившись, «гибкие» люди сразу же сосредотачиваются, обрабатывают ошибку и после этого демонстрируют прирост точности.

Работа Мозера показала, что ошибки являются важной составной обучения и развития. Если их избегают или воспринимают как показатель отсутствия способностей к определенному занятию, эффективность обучения заметно снижается.

Именно ошибки запускают нейроактивность, отражающую процесс обучения. На субъективном уровне мы воспринимаем ошибку как «что-то пошло не так», но именно это «не так» на нейронном уровне содействует наиболее активным процессам. Для обучения ценнее всего именно ошибки: этот процесс построен на провалах, а не на успехе. Упускать возможность неудачи, пытаясь всё делать правильно и безошибочно, — значит упустить возможность обучения и развития.

Ниже на схеме из эксперимента Мозера видна разница в уровне интенсивности реакции мозга на ошибку у людей с фиксированным и гибким мышлением.

Кэрол Двек описала это различие так:

«Слева вы видите студентов с фиксированным мышлением. Активность практически отсутствует. Они бегут от ошибок. Они не хотят с ними связываться. Справа же вы видите студентов с гибким мышлением — тех, кто убежден, что способности можно развивать. Они полностью погружены в процесс. Их мозг охвачен идеей „пока нет“. Они глубоко вовлечены. Они обрабатывают ошибку. Они на ней учатся и исправляют ее».

Как ни странно, теория Двек о гибком и фиксированном мышлении и ключевой роли ошибок в его усовершенствовании крайне популярна. Вероятно, это связано с тем, что Двек предлагает путь к успеху (от фиксированного мышления к гибкому), утверждая, что способность нашего мозга к преобразованию ограничена только нашими внутренними барьерами, которые можно преодолеть, перестав бояться ошибок.

Но в действительности поводов для оптимизма в теории Двек мало, ведь она констатирует, что для освоения нового знания нет другого пути, кроме как пройти через изматывающую фазу ошибок, и чем больше растет гибкость, тем болезненнее эта фаза.

Ошибки с точки зрения нейробиологии

Есть основания утверждать, что ошибки играют определяющую роль не только в процессе обучения и приобретения навыков, но и в том, насколько высока нейропластичность мозга. Более того, такой подход может перевернуть представление о человеке и вписать его в эволюционную перспективу, тем самым высвободив из перспективы теологии, в которую он был традиционно вписан.

Биологической основой обучения является нейрональная пластичность. Эта концепция относится к способности нервной системы изменять силу синапсов — соединений между нейронами.

Основная теория, с помощью которой сейчас объясняют понятие нейропластичности, была разработана американским психологом Дональдом Хеббом. Согласно теории Хебба в основе способности нашего мозга меняться лежит изменение силы синапсов, то есть связей между нейронами.

Правило Хебба гласит: если два нейрона активны примерно в одно и то же время, их связи усиливаются (Cells that fire together, wire together).

Процесс, благодаря которому усиливаются синаптические связи между нейронами, называется долгосрочным потенцированием.

Именно долгосрочное потенцирование считается ключевым процессом в объяснении нейропластичности. Хотя известно, что модификация силы синапсов включает также процесс его угнетения — долгосрочную депрессию. Однако если при рассмотрении темы нейропластичности упомянуть потенцирование считается обязательным, то о депрессии синапсов либо говорят во вторую очередь, либо не говорят вообще.

Модификация силы связей нейронов предполагает как их усиление, так и ослабление. Мы склонны забывать об этом втором аспекте, поскольку привыкли считать генеративные процессы ключевыми, а дегенеративные — вторичными.

Впрочем, в истории нейробиологии были и попытки свергнуть общую перспективу. Некоторые исследователи утверждают, что именно долгосрочную депрессию следует рассматривать как ключевой процесс, лежащий в основе обучения и формирования памяти.

Общая логика здесь такова: конфигурация существующего объема знаний в человеческом мозге оставалась бы неизменной, если бы нейронные контакты не обладали способностью ослабевать и в конечном итоге исчезать. Другими словами, механизм обучения и формирования знаний, синаптическая пластичность обязательно включает в себя способность ослаблять синаптические связи.

Так, американский инженер Джеймс С. Альбус, работавший над созданием модели мозжечка, предположил, что «хранение паттернов должно осуществляться главным образом за счет ослабления синаптических весов, а не их усиления».

Английский ученый Ричард Докинз полагает, что избирательная смерть нейронов может лежать в основе хранения памяти. Французский нейробиолог Жан-Пьер Шанжё в книге «Нейрональный человек» утверждает, что «учиться — значит стабилизировать заранее установленные синаптические комбинации и устранять излишки».

В своей статье Learning from Mistakes ученые Данте Чиалво (Аргентина) и Пер Бак (Дания) продвигались дальше по этому пути. По их мнению, то, как мы сегодня понимаем биологические механизмы, обусловлено нашей склонностью к телеологическому (то есть предполагающему, что у всего происходящего есть конечная цель) мышлению. Оно не позволяет нам перенастроить наше мышление так, чтобы оно было выгодно для изучаемого процесса, а не служило нашему удобству.

Чиалво и Бак пересмотрели общепринятое мнение о том, что для обучения обязательно требуется усиление синапсов и что долгосрочное потенцирование — это ключевой процесс:

«Хотя можно представить, что долгосрочное потенцирование является определяющим явлением для хранения информации и что долгосрочная депрессия может существовать просто для перезагрузки долгосрочного потенцирования, следует отметить, что также можно представить, что противоположное может быть правдой».

Ученые предложили схему понимания нейронных процессов обучения, которая переворачивает всё с ног на голову, утверждая, что именно снижение синаптической активности является фундаментальным динамическим механизмом, а потенциация играет только вспомогательную роль. Именно долгосрочная депрессия имеет формообразующую силу.

«Вера в подкрепление Хебба долгое время оказывала влияние на исследования, препятствуя объективному изучению альтернативных сценариев. Мы утверждаем, что отрицательное подкрепление имеет важное значение и, кроме того, любое положительное подкрепление снижает способность к адаптации».

Согласно Чиалво и Баку обучение в основном происходит путем исправления ошибок. «Окружающая среда действует как критик, а не как учитель».

Это означает, что негативный фидбек (который коррелирует с долгосрочной депрессией синапсов) — это основа обучения. В соответствии с альтернативным взглядом Чиалво и Бака в процессе обучения активные синаптические соединения временно «помечаются» и, если получаемый результат оказывается неудачным, впоследствии подавляются. Учась чему-то, мы не формируем новые синапсы, а в первую очередь уничтожаем лишние. Таким образом, любое обучение в основании предполагает ошибку.