การเรียนรู้เป็นกระบวนการทางสติปัญญาที่ต้องอาศัยสมองจัดกระทำกับข้อมูลต่าง ๆ ที่ผ่านประสาทสัมผัสทั้งห้าเข้าไปในสมอง กระบวนการทางสติปัญญานี้เราอาจเรียกว่า กระบวนการคิด ซึ่งเป็นกระบวนการหนึ่งของการเรียนรู้นั้นเอง
ทฤษฎีการเรียนรู้ตามธรรมชาติของสมอง (Brain - Based Learning หรือ BBL) เกิดจากความสนใจของนักการศึกษา นักจิตวิทยา และนักวิทยาศาสตร์ด้านสมอง มองว่า การจัดการศึกษาในระบบโรงเรียนที่แบ่งเป็นระดับชั้นต่าง ๆ ไม่ใช่ การเรียนรู้ที่แท้จริงของมนุษย์ แต่เป็นวิธีคิดของมนุษย์ที่จะจัดการ ศึกษา เรียนรู้ ให้สอดคล้องกับข้อจำกัดที่มีอยู่ เช่น ผู้สอนจำนวนน้อย กับ ผู้เรียนจำนวนมากและหลากหลาย การแบ่งชั้นเรียนตามช่วงอายุของผู้เรียน เพื่อสะดวกในการจัดทฤษฎีการเรียนรู้ตามธรรมชาติสมอง เป็นแนวทางจัดการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับวิถีการทำงานของสมอง และธรรมชาติสมองของเด็กแต่ละคน โดยเชื่อว่า มนุษย์ทุกคนสามารถเรียนรู้ได้ เราสามารถเปลี่ยนโครงสร้างการทำงานของสมองได้ด้วยการกระตุ้นที่เหมาะสม เพื่อเพิ่มศักยภาพการเรียนรู้ โดยปัจจัยที่มีผลต่อการเรียนรู้ ได้แก่ ยีนส์ อาหาร การออกกำลังกาย ดนตรี ศิลปะ ความรัก ความรู้สึกท้าทาย และการได้ข้อมูลย้อนกลับ เป็นต้น
หน้าที่ของสมอง
สมองทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอวัยวะสำคัญของร่างกาย เช่น การทำงานของหัวใจ ระบบภูมิคุ้มกัน ฮอร์โมนต่าง ๆ รวมทั้ง สติปัญญา ความคิด การเรียนรู้ ความฉลาด พฤติกรรม และบุคลิกภาพของคน
การทำงานของสมอง
สมองมีองค์ประกอบที่ซับซ้อนมากมาย สมองของคนเราไม่ได้ทำงานแยกกันเป็นซีกซ้าย ซีกขวา แต่ทำงานเชื่อมโยงกันทั้งหมด สมอง แบ่งเป็น 3 ส่วนหลัก คือ สมองซีกซ้าย-ขวา สมองส่วนหน้า-หลัง และสมองส่วนบน-ล่าง ในสมองแต่ละซีกประกอบด้วย กลุ่มเซลล์ประสาทนับล้านกลุ่มที่ติดต่อถึงกันด้วยเส้นใยประสาท โดยเซลล์ประสาท 1 ตัว จะมีเส้นใยประสาทติดต่อกับเซลล์ประสาทอื่น หรือในกลุ่มอื่นเป็นหมื่น ๆ เส้นใย และเชื่อมต่อไปยังเซลล์ประสาทในสมองซีกตรงข้าม เช่น สมองซีกซ้ายเชื่อมต่อกับสมองซีกขวา สมองส่วนหน้าเชื่อมต่อกับสมองส่วนหลัง เป็นต้น เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์จะติดต่อกลับไปกลับมาระหว่างเซลล์ และกลุ่มเซลล์ประสาท ทำให้ไม่ว่าจะมีปฏิบัติการอย่างใดเกิดขึ้นก็สามารถมีผลต่อสมองทั้งสมองได้ เซลล์ประสาทแต่ละตัวจะรับข้อมูลเข้าและส่งข้อมูลออกในเวลาเดียวกัน การเชื่อมโยงโต้ตอบผ่านใยประสาท ทำให้สมองแต่ละส่วนทำงานร่วมกันอย่างมีประสิทธิภาพ การเรียนรู้หรือการทำงานต่าง ๆ ของคนเกิดจากการทำงานร่วมกันของสมอง ไม่ได้ใช้สมองเพียงซีกใดซีกหนึ่งเท่านั้น
ความสามารถของสมอง
นักจิตวิทยาได้ค้นพบความสามารถด้านการคิดของสมองที่ช่วยให้มนุษย์สามารถแก้ปัญหาต่าง ๆ ได้ สามารถสร้างสรรค์และค้นพบสิ่งใหม่ ๆ ช่วยอำนวยความสะดวก ทำให้ชีวิตดำรงอยู่ได้อย่างมีความสุข ซึ่งสมองมีความสามารถอย่างน้อย 3 ประการ คือ
1.) ความสามารถในการสร้างภาพในใจหรือในความคิด
เป็นสิ่งที่สมองสร้างขึ้น เมื่อประสาทสัมผัสรับข้อมูล จะส่งสัญญาณสู่สมอง สมองจะนำข้อมูลที่ได้รับไปเปรียบเทียบกับสิ่งของประเภทเดียวที่เก็บไว้ในความทรงจำ โดยเชื่อมโยงข้อมูลความรู้ประสบการณ์ในอดีต แปรข้อมูลที่ได้รับเป็นภาพ ตามที่ตนเข้าใจอย่างอัตโนมัติ สมองสามารถสร้างภาพต่าง ๆ ได้โดยไม่จำเป็นต้องมองเห็น ภาพที่เกิดขึ้นในใจเป็นส่วนสำคัญของการคิด เพราะเกี่ยวข้องโดยตรงกับการจินตนาการ ซึ่งทำให้เกิดความคิดสร้างสรรค์ การแก้ปัญหา และการพัฒนาทักษะด้านต่าง ๆ
2.) ความสามารถสร้างภาพมโนทัศน์
คนเราสร้างมโนทัศน์ของทั้งสิ่งที่เป็นรูปธรรม และสิ่งที่เป็นนามธรรม ขึ้นอยู่กับความสามารถในการจดจำ การจำแนกแยกแยะ การจัดหมวดหมู่ การค้นหาลักษณะเด่นพิเศษ ซึ่งช่วยให้สมองสามารถจัดระเบียบข้อมูลที่ซับซ้อนในรูปแบบง่าย ๆ เพื่อให้ง่ายต่อการบันทึกเป็นความทรงจำ และนำกลับมาใช้ และช่วยให้เกิดความเข้าใจในการรับรู้ข้อมูลที่มีลักษณะคล้ายคลึงกันได้ง่ายขึ้น
3.) ความสามารถใช้เหตุผลเพื่อการตัดสินใจ
คนเรามักใช้เหตุผลแบบนิรนัย (Deductive Reasoning) และแบบอุปนัย (Inductive Reasoning) การใช้เหตุผลแบบนิรนัยยึดหลักว่า เราเชื่อว่า สิ่งที่นำมาอ้างนั้นถูกต้องเป็นจริง ดังนั้น ย่อมนำไปสู่ข้อสรุปที่เป็นจริงด้วย ข้ออ้างต่าง ๆ ที่เราคิดว่า เป็นจริง จะเป็นเหมือนฐานข้อมูลในสมอง เมื่อมีข้อมูลหรือข้ออ้างใหม่ ๆ เข้ามา เราจะเอาเข้ามาเปรียบเทียบเพื่อหาข้อสรุปว่า เราจะตัดสินเรื่องนั้นอย่างไร โดยข้อสรุปของเราจะถูกต้อง ถ้าข้ออ้างที่เราคิดนั้นถูกต้อง การใช้เหตุผลแบบอุปนัย เป็นกระบวนการใช้เหตุผลโดยสรุปจากเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ กัน อย่างเฉพาะเจาะจงหลาย ๆ กรณี
การจัดการเรียนรู้ให้สัมพันธ์กับสมอง
ทฤษฎีการเรียนรู้ที่ให้ความสำคัญกับการทำงานของสมอง ทฤษฎีหนึ่ง คือ ทฤษฎีพหุปัญญา (Multiple Intelligences) ของ Horward Gardner
1.) ภาษาศาสตร์ ความสามารถในการใช้ภาษา ทั้งภาษาพูดและภาษาเขียน
2.) ตรรกศาสตร์ ความสามารถในการใช้เหตุผล และตัวเลข
3.) มิติสัมพันธ์ ความสามารถในการเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างระยะ ขนาด ตำแหน่ง และการมองเห็น (มิติ)
4.) การเคลื่อนไหวของร่างกาย ความสามารถในการควบคุม และการแสดงออกผ่านอวัยวะส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เช่น มือ เท้า
5.) ดนตรี ความสามารถที่จะซึมซับ และเข้าถึงสุนทรียทางดนตรี แยกแยะ และแสดงออก
6.) ความสัมพันธ์ระหว่างบุคคล ความสามารถในการเข้าใจ รับรู้ แยกแยะความแตกต่างในอารมณ์ สมาธิ แรงกระตุ้น แรงจูงใจ และความรู้สึกของผู้อื่น
7.) ความเข้าใจตนเอง ความสามารถในการเข้าใจตนเองและปรับตัวบนฐานแห่งความเข้าใจนั้น
8.) การเข้าถึงลักษณะธรรมชาติ ความสามารถในการรู้จักและเข้าใจธรรมชาติ ชีวิตในสิ่งแวดล้อมทั้งของสัตว์และของพืช
ผู้สอนต้องค้นหาความสามารถเหล่านี้ในตัวผู้เรียนแต่ละคนให้พบแล้ว จัดการศึกษาที่ส่งเสริมและกระตุ้นความสามารถนั้น ๆ นอกจากนี้การจัดการเรียนรู้ที่เอื้อต่อการทำงานของสมองตามธรรมชาติ ควรจัดการเรียนรู้ให้มีลักษณะดังต่อไปนี้
1.) การเรียนรู้ขณะที่ผู้เรียนมีอารมณ์เหมาะสม เช่น ไม่อิ่ม หรือ หิวเกินไป มีการพักผ่อนเพียงพอ
2.) การเรียนรู้ที่มีความสามารถต่อชีวิต หรือ เชื่อมโยงกับชีวิตจริงของผู้เรียน
3.) การเรียนรู้ที่ผู้เรียนจดจ่อหรือมีสมาธิโดยมีการกระตุ้นผู้เรียนอย่างสม่ำเสมอ มีการพัก และทบทวนสิ่งทีเรียนรู้ไปแล้ว
4.) การเรียนรู้ที่ผู้เรียนจดจำได้ มีวิธีกระตุ้นให้ความจำอยู่ได้นาน ๆ เช่น ซักถาม ให้อธิบายสิ่งที่เพิ่งเรียนรู้ไป ให้ดูภาพ หรือ ฟังเสียง
5.) การเรียนรู้ที่ผู้เรียนสามารถนำไปใช้ได้ในสถานการณ์อื่น
