Neurokognition der Verarbeitung und des Erlernens von Brüchen

• Antragsteller: Professor Dr. Korbinian Möller
• Fachliche Zuordnung: Allgemeines und fachbezogenes Lehren und Lernen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 22134855

Das Verständnis und der Umgang mit Proportionen, Verhältnissen und Teil-Ganzes-Relationen sind integrale Bestandteile des Alltags. Jedoch zeigen erziehungswissenschaftliche Ergebnisse differentielle Einflüsse unterschiedlicher Präsentationsformate (z.B. Kreisdiagramme, Punktmuster oder symbolische Darstellungen) auf die Verarbeitung und den Lehr- bzw. Lernerfolg bei der Aneignung diesbezüglicher Fähigkeiten. Daher ist es wichtig, die Formate zu identifizieren, die am besten zu verarbeiten sind bzw. zur besten Lernleistung führen. Im vorliegenden Projekt sollen deshalb die neurokognitiven Grundlagen der Bruchverarbeitung und des Bruchlernens mittels bildgebender Verfahren (fMRT und DTI) untersucht werden, und insbesondere der Frage nachgegangen werden, ob diese neurokognitiven Korrelate abhängig oder unabhängig vom Präsentationsformat sind. Bisher stützt sich die Mehrheit der Studien zur Verarbeitung von Brüchen lediglich auf Verhaltensdaten. Darüber hinaus sind die Aussagen dieser wenigen Daten hinsichtlich der Größenrepräsentation von Brüchen widersprüchlich. Einerseits legen sie eine holistische Verarbeitung nahe, d.h. eine Repräsentation des Bruches als Ganzes, andererseits aber auch eine komponentielle, d.h. eine separate Repräsentation von Zähler und Nenner. Jedoch waren in den bisherigen Studien holistische und komponentielle Verarbeitung oft kaum zu differenzieren, weil die entsprechenden Parameter hoch miteinander korrelierten. Deshalb sollen im vorliegenden Projekt behaviorale und neurokognitive Korrelate der Bruchverarbeitung mittels geeigneter, unkonfundierter Stimulus Sets zu untersuchen. In einem zweigestuften Verfahren soll zuerst in einer ersten fMR Adaptationsstudie untersucht werden, ob die Repräsentation der numerischen Größe von Brüchen wirklich unabhängig vom Präsentationsformat ist, wie erste Daten von Jacob und Nieder (2009) nahelegen. In einem zweiten kombinierten fMRT und DTI Experiment sollen dann sowohl die neuro-funktionalen als auch die neuro-strukturellen Veränderungen, die mit dem Bruchlernen assoziiert sind, in einer Trainingsstudie mit pre-post Messungen näher untersucht werden. Dieses Vorgehen erlaubt es sowohl Veränderungen der Lokalisation neuronaler Aktivität während der Bruchverarbeitung und die bislang noch nie untersuchten Faserverbindungen zwischen diesen Arealen zu beschreiben, als auch die Neuroplastizität dieser beteiligten Faserverbindungen zu untersuchen. Für das Training sind zwei Lernumgebungen geplant (symbolisch numerisch vs. Teil-Ganzes-Visualisierungen) womit es möglich sein sollte, die Generalisierbarkeit der Trainingseffekte über verschiedene Präsentationsformate hinweg einzuschätzen. Durch die Verwendung unkonfundierter Stimulus Sets und die erstmalige pre-post-test Erhebung von Trainingseffekten bei der Bruchverarbeitung auf neuronaler Ebene kann das vorliegende Projekte einen weitreichenden Beitrag zur Vertiefung unseres Wissen über die Verarbeitung und das Lernen von Brüchen leisten.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 738: Analyse und Förderung effektiver Lehr-Lernprozesse
• Beteiligte Person: Dr. Elise Klein