„Symbolische Zahlen sind eine genuin menschliche, kulturelle Erfindung.“
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Der Entwicklungsneurowissenschaftler Daniel Ansari erklärt, wie Kinder Zahlenverständnis entwickeln und warum manche Menschen bessere numerische und mathematische Fähigkeiten haben als andere.
Meeri Kim: Die Fähigkeit zu zählen geht der Fähigkeit zum Aufzählen oder zur Bestimmung der Gesamtanzahl von Elementen in einer Menge voraus – eine interessante Unterscheidung. Durch welchen Prozess erlernen Kinder diese Konzepte?
Daniel Ansari: Das Fundament der grundlegenden Zahlenentwicklung bildet die Fähigkeit, Mengen zu zählen. Dies geschieht typischerweise durch Zählen, und wie Sie bereits angedeutet haben, lernen Kinder zunächst, Folgen zu zählen. Anders ausgedrückt: Für kleine Kinder ist Zählen anfangs fast wie ein bedeutungsloses Lied. Sie lernen die Abfolge der Zählwörter und sagen sie oft eifrig auf, aber sie haben diese noch nicht mit einer Menge verknüpft.
Im Alter zwischen dreieinhalb und fünf Jahren verstehen Kinder, dass man beim Zählen Mengen aufzählt. Wenn man also die Treppe hinaufsteigt und „1-2-3-4-5“ zählt, hat man insgesamt fünf Stufen gezählt. In diesem Alter haben Kinder das Kardinalitätsprinzip verstanden – die Kardinalität bezeichnet die Gesamtanzahl der Elemente in einer Menge. Dies ist ein wichtiger Meilenstein in der Entwicklung des frühen Zahlenverständnisses, da sie nun eine symbolische Darstellung von Zahlen besitzen. Sie verstehen, dass die Zahl Fünf für jede beliebige Menge von fünf steht.
Natürlich ist das noch nicht alles. Kinder entwickeln neben der verbalen Darstellung von Zahlen auch andere symbolische Darstellungsformen wie arabische Ziffern. Mithilfe dieser symbolischen Darstellungen lernen sie, Mengen zu vergleichen und zu ordnen. Arabische Ziffern sind besonders aussagekräftig, da sie es Menschen in verschiedenen Ländern ermöglichen, über Zahlenwerte und Mengen zu kommunizieren, auch wenn sie nicht dieselbe Sprache sprechen. Zudem erlauben sie die Darstellung großer, mehrstelliger Zahlen mithilfe des Stellenwertsystems.
MK: Man hört oft Sätze wie: „Ich bin einfach kein Mathe-Typ“ oder „Ich war schon immer schlecht in Mathe“. Warum fällt es manchen Menschen schwerer als anderen, Zahlen und mathematische Fähigkeiten zu erlernen? Liegt es vielleicht daran, dass sie es in der frühen Kindheit nicht gelernt haben?
DA: Wir wissen, dass mathematische Leistungen ... vererbbarDas bedeutet nicht, dass unsere mathematischen Fähigkeiten genetisch bedingt sind, sondern vielmehr, dass ein erheblicher Teil der Unterschiede in den mathematischen Fähigkeiten von Kindern und Erwachsenen durch ihre Gene erklärt werden kann. Betrachtet man die kognitive Ebene, die im Fokus meiner Forschung steht, zeigt sich, dass Kinder, die Schwierigkeiten mit einfachen Rechenaufgaben haben, oft auch Probleme mit grundlegenderen Fertigkeiten aufweisen.
„Für kleine Kinder ist das Zählen anfangs fast wie ein bedeutungsloses Singen.“
Sie haben beispielsweise Schwierigkeiten, Symbole mit Mengen in Verbindung zu bringen und zu verstehen, dass die Fünf Teil einer geordneten Folge ist (z. B. dass die Fünf nach der Vier, aber vor der Sechs und Acht kommt). Einige dieser grundlegenden Fähigkeiten scheinen bei Kindern, die später Rechenschwächen entwickeln, nicht vorhanden zu sein.
Eines der Dinge, die mein Labor – das Labor für numerische Kognition an der Western University – ist sehr daran interessiert, diese frühen Bausteine zu identifizieren und besser zu charakterisieren, wie wir sie finden können Bildschirm Für Kinder, die möglicherweise Schwächen in einigen dieser grundlegenden Fähigkeiten aufweisen, und wie wir dieses Wissen nutzen können, um Strategien für frühzeitige Interventionen zu entwickeln. Im Vergleich zu Screening-Verfahren für frühe Lese- und Schreibfähigkeiten gibt es derzeit nur sehr wenige evidenzbasierte Screening-Verfahren für mathematische Fähigkeiten im frühen Kindesalter.
Wie beim Lesen baut auch Mathematik stark auf aufeinander auf. Grundlegende Fähigkeiten bilden die Basis für fortgeschrittene Fähigkeiten, und diese wiederum bilden die Grundlage für noch komplexere Fähigkeiten. Daher wird deutlich, dass fehlende Grundlagen die Lernfähigkeit und den weiteren Lernweg beeinträchtigen.
MK: Beschreiben Sie Ihre Arbeit im Bereich der Entwicklungsdyskalkulie, einer spezifischen Lernstörung, die den normalen Erwerb arithmetischer Fähigkeiten beeinträchtigt.
DA: Kinder mit Dyskalkulie weisen eine spezifische und anhaltende Schwäche im Bereich Mathematik auf. Das heißt, ihre Leistungen in standardisierten Mathematiktests sind beispielsweise niedriger als in standardisierten Intelligenztests.
„Derzeit gibt es keine Hinweise darauf, dass sich die Gehirne von Kindern mit Entwicklungsdyskalkulie qualitativ von denen von Kindern mit normalen mathematischen Leistungen unterscheiden.“
Diese Kinder haben besondere Schwierigkeiten mit symbolischen Darstellungen. Sie haben möglicherweise keine so großen Probleme damit, zu unterscheiden, welche von zwei Punktreihen größer ist, aber wenn es darum geht, zu unterscheiden, welche von zwei arabischen Ziffern größer ist, sind sie deutlich langsamer und machen mehr Fehler als Kinder mit relativ normalen mathematischen Leistungen.
Wir beobachten auch Unterschiede in der Hirnfunktion und -struktur in Regionen, die typischerweise mit Zahlenverarbeitung und Mathematik in Verbindung gebracht werden. Derzeit gibt es jedoch keine Hinweise darauf, dass sich die Gehirne von Kindern mit Dyskalkulie qualitativ von denen von Kindern mit normalen mathematischen Leistungen unterscheiden. Das heißt, die Hirnregionen, die bei Dyskalkulie eine reduzierte Aktivierung aufweisen, sind auch bei Kindern und Erwachsenen ohne mathematische Schwierigkeiten an der Zahlenverarbeitung beteiligt.
MK: Ein weiterer Aspekt Ihrer Forschung befasst sich mit der Struktur und den Schaltkreisen der Hirnregionen, die an mathematischen Verarbeitungsprozessen beteiligt sind. Welche Erkenntnisse haben Sie in diesem Bereich gewonnen?
DA: Wir betreiben im Labor intensive Forschung, um die Hirnschaltkreise besser zu verstehen, die bei der Ausführung einfacher numerischer Aufgaben aktiv sind. Ein in verschiedenen Studien sehr konsistentes Muster zeigt, dass die Verarbeitung symbolischer Zahlen – also selbst das passive Betrachten von Zahlensymbolen (wie arabischen Ziffern) während einer MRT-Untersuchung – mit einer Aktivierung des linken Parietallappens einhergeht. Wir haben kürzlich eine Studie dazu veröffentlicht. XNUMX Meta-Analysen Das veranschaulicht dies sehr gut.
„Das Schöne am Studium symbolischer Zahlen ist, dass wir nicht mit der Fähigkeit geboren werden, sie darzustellen – sie sind eine einzigartige menschliche, kulturelle Erfindung.“
Das Schöne an der Erforschung symbolischer Zahlen ist, dass wir nicht mit der Fähigkeit geboren werden, sie darzustellen – sie sind eine einzigartige menschliche, kulturelle Erfindung. Daher können wir untersuchen, wie solche Symbole im Laufe des Lernens und der Entwicklung im Gehirn repräsentiert werden. Numerische Symbole müssen Kinder erst lernen und entwickeln daher neuronale Schaltkreise, die schließlich mit der Verarbeitung symbolischer Zahlen korrelieren.
Wir sind sehr an diesem Lernprozess interessiert und möchten künftig weitere Entwicklungsstudien durchführen – beispielsweise Längsschnittstudien, in denen wir die neuronalen Veränderungen verfolgen können, die mit der Entwicklung der Verarbeitung symbolischer Zahlen bei Kindern mit unterschiedlichen mathematischen Fähigkeiten einhergehen.
Mathematik ist faszinierend, weil das Lernen so viele verschiedene Facetten hat. Man lernt zunächst die ganzen Zahlen, dann die Brüche und so weiter. Die Komplexität mathematischer Konzepte ist sehr hoch, und die meisten von uns erreichen nicht das Niveau von Mathematikern. Doch im Kern geht es darum, eine symbolische Darstellung von Zahlen zu entwickeln und diese flexibel in verschiedenen numerischen Kontexten anwenden zu können.
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Fußnoten
Daniel Ansari ist Professor und Inhaber des Canada Research Chair für Entwicklungsbezogene Kognitive Neurowissenschaften im Fachbereich Psychologie und im Brain & Mind Institute der Western University in London, Ontario, wo er die Leitung des Labor für numerische KognitionAnsari und sein Team erforschen mithilfe von Verhaltens- und bildgebenden Verfahren die Entwicklungspfade, die sowohl der typischen als auch der atypischen Entwicklung numerischer und mathematischer Fähigkeiten zugrunde liegen. Daniel Ansari ist Jacobs Research Fellow.