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脳科学から見た物理の学習法

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脳科学から見た物理の学習法

難しい物理の授業 ・・・・・ ちゃんと理解できた!

はずなのに、、、、、試験ではさんざん、のような経験はありませんか?

  •  きちんと授業を聞いて理解したつもりなのに試験がぼろぼろ
  •  わかるけどできない。

これらは受験生によくある悩みです。

物理学は公式を暗記して当てはめるものでは決してありません。

そこには、高度に洗練された内容があるのです。したがって、その根本を理解する、少なくとも理解しようとつとめることが大事です。

物理の学習段階

みなさんおおむね、次のような段階を経るのでは?と勝手に想像しています。

  1. 物理の授業で先生が何を言っているのかちんぷんかんぷん
  2. 教科書を読んでも内容が意味不明
  3. 少しずつ、自分の自然に対する素朴な科学を破壊することができるようになる
  4. 科学による新しい自然観を得ることが少しずつできるようになる
  5. 教科書の内容や、授業がわかるようになる
  6. 物理の楽しさに目覚める

でしょうか?

さて、物理の受験生にとってはこのあと、大事なことがあります。

それは・・・・試験で高得点が取れるようになる!

ですね。

特に、大学受験の物理は、難関といわれる大学になるにつれ、知識そのものを問われることは少なくなり、高度な数学的・物理的思考を要求されるものです。

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わかることとできること

よく言われることですが、わかることとできることは少し違います。

ある数学の大学教授の話です。

教授がまだ大学生であったころ、同級生が、

「数学の授業はすごくよくわかる・・・・。だが、試験はぜんぜんできない!」

と嘆いていた。

彼は、数学をあきらめ、哲学の道に進んだそうですが、かの教授曰く

「そんなことは当たり前なんですよ。数学がわからない、なんていうやつは相当なバカでありまして・・・・・、その上で数学を解けるというのは才能がいるんです・・・云々」

物理学でも、理屈はわかった。でも、試験が、、、。という段階の人は多く見られます。

私は、物理を理解できたけど問題ができない人を「バカ」とは思いません。それどころか、かなり頭のいい人だと思います。

自らの素朴な自然観を克服し、過去の天才たちが築いてきた科学の思考方法を理解できたのですから。

ですので、あと一息踏ん張って物理脳を作り上げましょう。

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暗記は必要か?

このことに対する答えはもちろん、、、、イエスです。

暗記を軽視するべきではありませんし、物理の問題を解くにも暗記はやはり必要です。

おやおや・・・・物理は公式を暗記して当てはめるものではないといったではないか・・という声が聞こえそうです。

しかし、他の教科と比較すると、物理の公式など覚えるうちには入らないのです。

それに、現象をきちんと理解できれば、公式は自分で作れるものがほとんどになります。(電磁気以降の現代物理では、式を導出すること自体が難しく、時間もかかるので、大学受験においてこのあたりを暗記する量が増えるのは致し方ないところもあります—–その場合もできうる限り、一度は背景と式の導出を考えるべきです)

近年の大学入試における物理は、昔とは違ったさまざまな問題が考えられています。しかし、物理学としては基本的なところは変わっておりません。

ここでいう暗記とは、単なる公式の暗記だけではなく、もう少し違うニュアンスの暗記を指しています。次で考察してみましょう。

現代の受験物理に対応するためには

受験物理のためには、物理の本質・物理の考え方を身につけた後、「物理を理解した頭で良問を解く」という作業が何度も必要です。

そして、問題に対して、このようなアプローチをするということを「暗記」(体得といったほうがいいかもしれません)するのです。これはアプローチなので、解法を丸暗記するということとは違います。

解法丸暗記では、似た問題しか対応できません。

しかし、本質を理解した上で、アプローチ方法を体得した場合、今まで見たことの無い問題に対しても対処ができるようになります。

物理問題のにおいをわかるようになる。という感覚でしょうか。

このあたりは自分で何度もトライして感覚をつかんでほしいところです。

その上で脳科学でよく話題になる、記憶の特性について知ってほしいことがあります。

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短期記憶と長期記憶

人間の記憶には主に、短期記憶と長期記憶の二種類あるといわれています。

短期記憶はコンピュータで言うところの揮発メモリみたいなものです。つまり、電源を落とせば消えてしまいます。

それに対して長期記憶はハードディスク(最近はSSD)といえるでしょう。電源を落としても、記憶は保持され、いつでも呼び出すことができます。

私たちは日々、短期記憶を活用して生活しています。しかし、その名のとおり、短期でメモリが消えてなくなってしまうのです。

物理だけでなくすべての教科で、受験を乗り切るためには長期記憶として物事を保存する必要があります。しかし、脳の能力には限りがあるため、日々短期記憶としたものを全て長期記憶とはできないといわれています。

そのため、脳は一時的に保存された記憶のうち、これは重要である、と判断したもののみを長期記憶の倉庫に入れます。

もしも、日々なにもかも忘れられなければ、重要な事柄に対しての優先度も低くなりそうです。

これは、人間が生きるため必要な性質なのかもしれません。

海馬の役割

人間にとって、この記憶が必要か否かを判断するのが海馬と呼ばれる部位です。この海馬を無事通過できたものだけが長期記憶として残されていくと考えられています。

進化論を信ずれば、ヒトも他の生物と同じように原始の時代から進化をしてきているはずで、生き残るための壮絶な戦いを乗り越えてきたはずです。

つまり、ヒトにとって生き残り、種を存続させることが生物としての最大の目的のはずです。

したがって、海馬の判断基準は「生きていくため、種を保存するため」が最優先になるのです。

例えば、一昨日に食べた夕食など多くの人が覚えていませんが、地震のため緊急避難先で食べる二日ぶりのおにぎりは忘れがたいのではないですか?

そうすると、例えば、物理の問題の解法など、長期記憶にはなれそうもありませんね。英単語も少なくとも日本の高校生にとっては、直ちに生命にかかわる・・・というようなこともなさそうです。

余談ですが、日本語の全く通じない国への長期留学が、その国の言葉を覚える最短の方法であることは、このような理由からではないでしょうか。(日々生きるために必死になるからですね)

記憶の達人たち

しかし、世の中には例外ももちろんあるわけで、以下のような人が知られています。

南方熊楠

By 寺島良安 Terajima Ryoan – en:National Diet Library, Japan, http://kindai.ndl.go.jp/BIImgFrame.php?JP_NUM=41017077&VOL_NUM=00002&KOMA=43&ITYPE=0, パブリック・ドメイン, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2828945

南方熊楠 ( 1867-1941 ) という日本の偉人がいますが、ご存知ですか?

彼の幼いころの逸話に次のようなものがあります。

当時の百科事典とも言うべき「和漢三才図会」を知り合いの家で見せてもらい、それを暗記し、自宅に帰った後に記憶を呼び起こしてすべて模写した。

私は実物を、和歌山にある南方熊楠記念館で見ましたが、絵まで非常に正確に模写していることに驚嘆しました。(和漢三才図会は105巻81冊に及ぶ膨大なものです)

また、熊楠の書いたもののなかに、経理簿をさらりと一度見ただけで、焼失した経理簿を完璧に再現する人の話が出てきます。

キム・ピーク

また、アメリカ合衆国のキム・ピーク ( 1951-2009 ) は9000冊以上の本を丸暗記していたといいます。映画レインマンのモデルともなった人物として有名です。

彼は、図書館に行き、本を手に取りページをすばやくめくって、1ページあたり8~10秒程度で丸暗記できた。それはさながら、脳のハードディスクにコピーするかのようであったという。

彼らは特別ですね。われわれ凡人は次のことを心に留めておくべきでしょう。

長期記憶の獲得のために

長期記憶を獲得するには、関所である海馬をうまくだましてやればよいのでは?と誰しも思うはずです。そうです。海馬に、これは超重要であると感じさせればよいのです。

記憶の達人は、そもそも海馬のブレーキが外れているか、自分でブレーキを外すすべを知っている・できる人かもしれません。

凡人にとっては海馬をうまくだますため、何度も何度も物事を繰り返すというのが、現在考えられる最善の方法なのです。

何度も何度も繰り返すことで海馬は、生命維持のために重要であると勘違いをして、長期記憶としてくれると考えられます。

今日理解できたことを、解けた問題を、何度も何度も繰り返すのです。

天才では無い一般の人間にとってこれが学問の王道とも言えるものです。

何度やっても忘れます (泣) ・・・・・いえ、何度でも繰り返すのです。

ありきたりな結論ですが。