FracMag – Fraction Magnitude

Förderung des Aufbaus von Größenvorstellungen für Bruchzahlen zu Beginn der Sekundarstufe – behaviorale Effekte und neuronale Korrelate

DFG

Beschreibung

Es handelt sich um ein Kooperationsprojekt zwischen Mathematikdidaktik (PH Freiburg) und kognitiven Neurowissenschaften (Universität Tübingen). Das Projekt zielt auf die Verknüpfung unterschiedlicher Erklärungsebenen (Verhaltensebene und neuronale Ebene) zur Beschreibung fachspezifischen Lernens im Themenbereich Brüche. Der Aufbau von Größenvorstellungen für symbolische Zahldarstellungen gehört allgemein zu den wesentlichen Schritten des Kompetenzerwerbs im Themenbereich Zahlen. Studien zeigen, dass vielen Schülerinnen und Schülern der Aufbau solcher Größenvorstellungen für Bruchzahlen schwerfällt. Die neuro-psychologische Forschung legt nahe, dass das Aktivieren von Größenvorstellungen von Zahlen zu erhöhten Aktivitäten in bestimmten Gehirnregionen (v.a. intra-parietaler Sulcus) führt, die sich von Regionen etwa beim Abruf von Faktenwissen über Zahlen abgrenzen lassen. Wie sich die Aktivierungsmuster bei Schülerinnen und Schülern zu Beginn der Sekundarstufe beim Arbeiten mit Brüchen darstellen, und wie sie sich durch ein gezieltes Training verändern, wurde bislang nicht untersucht. Im Projekt soll der Aufbau von Größenvorstellungen für Brüche bei Schülerinnen und Schülern im sechsten Schuljahr gefördert werden. Für die Förderung werden computerbasierte Aufgaben mit geeigneten Visualisierungen (z. B. Zahlenstrahl) verwendet. Die Lerneffekte werden zunächst auf der Verhaltensebene untersucht. In einer Teilstichprobe werden die Lerneffekte zusätzlich auf neuronaler Ebene mit der Methode des funktionellen Magnet-Resonanz-Tomographie erfasst. Durch das Training sollten sich Veränderungen in Aktivierungsmustern (verstärkte Aktivierung parietaler Gehirnregionen, reduzierte Aktivierung frontaler Regionen) ergeben. Im Sinne der Grundlagenforschung können damit kognitive Veränderungen beim fachspezifischen Lernen genauer beschrieben werden. Solche Erkenntnisse stellen eine Grundlage zur Optimierung von Förderansätzen dar.

Projektteam

Team Pädagogische Hochschule Freiburg

Prof. Dr. Andreas Obersteiner
StR Johannes Rosenkranz

Team Eberhard-Karls Universität Tübingen

Dr. Thomas Dresler
Dr. Johannes Blöchle
Silke Bieck, M. Sc.

Kooperationspartner

Prof. Dr. Korbinian Moeller, Universität Tübingen

Laufzeit und Förderung

Das Projekt wird im Zeitraum 2018–2021 gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG).

Projektbezogene Publikationen

  • Obersteiner, A., Dresler, T., Bieck, S. M., & Moeller, K. (2019). Understanding fractions: Integrating results from mathematics education, cognitive psychology, and neuroscience. In A. Norton, & M. W. Alibali (Eds.). Constructing number. Merging perspectives from psychology and mathematics education (pp. 135–162). Springer. doi:10.1007/978-3-030-00491-0_7
  • Rosenkranz, J., & Obersteiner, A. (in press). Förderung des Aufbaus von Größenvorstellungen für Bruchzahlen zu Beginn der Sekundarstufe – behaviorale Effekte und neuronale Korrelate. In xxx (Hrsg.) Beiträge zum Mathematikunterricht 2019 (S. xxx–xxx). Münster: WTM-Verlag.
  • Rosenkranz, J., Obersteiner, A., Blöchle, J., & Dresler, T. (2019). Fostering students’ understanding of fraction magnitudes: behavioral effects and neural correlates. Poster presented at the 18th Biennial Conference of the European Association for Research on Learning and Instruction (EARLI). Aachen.
  • Rosenkranz, J., & Obersteiner, A. (accepted). Assessing and fostering students’ understanding of fraction magnitudes. Poster to be presented at the Meeting of the scientific network “Developing and stimulating competencies: Methodological challenges and opportunities for research”. Leuven (BE).