Diagnose und Förderung des Arbeitsgedächtnisses bei Kindern. Prof. Dr. Claudia Mähler Dr. Kirsten Schuchardt Universität Hildesheim

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1 Diagnose und Förderung des Arbeitsgedächtnisses bei Kindern Prof. Dr. Claudia Mähler Dr. Kirsten Schuchardt Universität Hildesheim

2 Was ist Lernfähigkeit?! Klassische Antwort: Intelligenz " (Spearman, 1904, Thurstone, 1937)! Intelligenz, was ist das überhaupt? 2

3 Einige Intelligenz-Definitionen! Fähigkeit zum abstrakten Denken (Terman, 1921)! Befähigung zum Auffinden von Ordnung bzw. von Redundanz (Hofstätter, 1966)! Allgemeine angeborene kognitive Fähigkeit (Burt, 1970)! Fähigkeit zu hoher Bildung (Asendorpf, 2004) diese Ansätze bieten keinen Ansatz für die Aufnahme von Informationen und das Bewältigen von Leistungsanforderungen 3

4 Kritische Stimmen! Fast 10 % der Schülerschaft hat trotz mindestens durchschnittlicher Intelligenz massive Probleme beim Erlernen schulischer Teilleistungen " Legasthenie, Dyskalkulie, kombinierte Störung schulischer Fertigkeiten (Hasselhorn & Schuchardt, 2006)! Ein hoher Anteil der Schülerschaft zeigt trotz überdurchschnittlicher Intelligenz anhaltende Lernprobleme " 12 % der Hochbegabten werden den sog. Underachievern zugezählt (Sparfeldt et al., 2006) 4

5 Neuer Ansatz der Intelligenzforschung: Arbeitsgedächtnis und Intelligenz # Beide Forschungslinien werden in jüngster Zeit zusammengeführt # Hohe Beziehung zwischen beiden Konstrukten vielfach belegt (r =.90 und höher) 5

6 Modell mehrerer gemeinsamer Faktoren von Thurstone (1938) Primärfaktoren:! Verbales Verständnis! Wortflüssigkeit! Schlussfolgerndes Denken! Räumliches Vorstellungsvermögen! Merkfähigkeit! Rechenfähigkeit! Wahrnehmungsgeschwindigkeit Testverfahren $ I-S-T 2000

7 Berliner Intelligenzstrukturmodell (BIS) von Jäger (1982)

8 Neuer Ansatz der Intelligenzforschung: Arbeitsgedächtnis! AG ist an sämtlichen höheren kognitiven Leistungen wesentlich beteiligt! AG als Flaschenhals kognitiver Leistungsfähigkeit (Süß, 2001)! Kapazität des AG variiert stark zwischen Personen " Diese individuellen Unterschiede gut für Vorhersage intelligenter Leistungen unterschiedlicher Art geeignet! Hoher Zusammenhang zwischen AG und schulischen Leistungen aller Art " AG-Kapazität im Alter von 5 Jahren sagt Schulleistungen 6 Jahre später besser vorher als IQ (Alloway & Alloway, 2010) 8

9 Informationsverarbeitung

10 Arbeitsgedächtnis (Baddeley, 1986) Visuell-räumlicher Notizblock Phonologische Schleife Zentrale Exekutive 10

11 Phonologische Schleife Größe Phonetischer Speicher Verarbeitungspräzision Automatisierungsgrad der Aktivierung Rehearsal Geschwindigkeit 11

12 Entwicklung Phonologische Schleife! Von früher Kindheit bis Jugendalter " 4 Jahre: 2-3 Items " 12 Jahre: 6 Items! phonetischer Speicher bereits sehr früh (ca. 2-3 Jahre) ausgebildet! Subvokaler Rehearsalprozeß erst ab 7 Jahre! Wichtig ist die innere Sprechgeschwindigkeit 12

13 Visuell-räumlicher Notizblock Visual cache Passiver visueller Speicher Entwicklung ist mit Jahren abgeschlossen Inner scribe Aktiver Räumlicher Pehearsalprozess Entwicklung ist mit 15 Jahren abgeschlossen 13

14 Zentrale Exekutive! Stellt ausgewählte Information gezielt in den Fokus der Aufmerksamkeit! Aktiviert Wissen aus dem Langzeitgedächtnis! Sorgt während des Lernprozesses dafür, dass sich aufdrängende aufgabenirrelevante Handlungsimpulse unterdrückt werden! Ermöglicht gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Aufgaben! Entwickelt sich ab 6. Lbj.! Noch keine genauen Erkenntnisse über weitere Entwicklung 14

15 Funktionsbeeinträchtigungen! Lese-Rechtschreibstörung (Schuchardt, Mähler & Hasselhorn, 2008; Hasselhorn, Schuchardt & Mähler, 2010) " Phonologische Schleife " Zentral-exekutive Abweichungen lassen sich auf phonologisches Defizit rückführen! Rechenstörung (Schuchardt, Mähler & Hasselhorn, 2008, 2010) " Visuell-räumlicher Notizblock! Kombinierte Störung schulischer Fertigkeiten (Schuchardt, Mähler & Hasselhorn, 2008, Schuchardt & Mähler, 2010) " Additives Defizit von LRS und RS " Phonologische Schleife und visuell-räumlicher Notizblock 15

16 Funktionsbeeinträchtigungen! Sprachentwicklungsstörung (Schuchardt, Bockmann, Bornemann & Mähler, 2013) " Phonologische Schleife (massiv) und zentrale Exekutive! Aufmerksamkeitsdefizitsyndrom (Mähler & Schuchardt, in Vorb.) " Zentrale Exekutive! Lernbehinderung/Intelligenzminderung (Mähler, 2007; Mähler & Schuchardt, 2009; Schuchardt, Gebhardt & Mähler, 2010) " Generalisierte AG-Beeinträchtigungen in allen drei Bereichen! Hochbegabung (Vock & Hasselhorn, 2011; Schuchardt & Mähler, 2012) " Leistungsvorsprünge in allen Bereichen, insbesondere bei seriellen Anforderungen 16

17 Literatur

18

19 Praxisteil: Lösungen

20 Ziffernspanne vorwärts Antworten:) 1. ) 4)9)2)8 ) 2. ) 8)1)3)7)9 ) 3. ) 9)1)8)4)7)5 ) )

21 Ziffernspanne rückwärts Antworten:) 1. ) 9)1)8 ) 2. ) 8)2)9)4 ) 3. ) 9)7)3)1)8 ) )

22 Matrix

23 Farbspanne rückwärts

24 5. Corsi Block Antworten:) ) ) ) ) )

25 Zählspanne Antworten:) 1. ) 5)1)6 ) 2. ) 2)6)4)9 ) 3. ) 4)1)6)8)5 ) )

26 Aufgabenübersicht Name Abkürzung Zuordnung Ziffern rückwärts ZR ZE Kontrolle von Enkodier- und Abrufstrategien Zählspanne ZS ZE Kontrolle von Enkodier- und Abrufstrategien und Koordination zweier simultaner Anforderungen Farben rückwärts FR ZE Kontrolle von Enkodier- und Abrufstrategien und Inhibitionskontrolle Objektspanne OS ZE Kontrolle von Enkodier- und Abrufstrategien und Koordination zweier simultaner Anforderungen Go/NoGo GNG ZE Selektive Aufmerksamkeit / Inhibitionskontrolle Stroop SP ZE Selektive Aufmerksamkeit / Inhibitionskontrolle Ziffernspanne ZSV PS Rehearsalprozess Wortspanne 1 WS1 PS Rehearsalprozess Wortspanne 3 WS3 PS Rehearsalprozess Kunstwörter KW PS Phonetischer Speicher Matrix MX VR Visuell-statisch (visual cache) Corsi Block CB VR Räumlich-dynamisch (innerscribe)

27 Objektspanne?'?'?'?' S*mulus' 1' rung' S*mulus' 2' rung' S*mulus' 3' rung' anforderu ng' Erwartete'' Reak*onen:' NEIN ' JA ' NEIN ' Fußball' Bonbon' Kerze'

28 Ziffernspanne rückwärts neun fünf eins? eins, fünf, neun t (s) Startsign al (Ton) Stimulus 1 1, 5 Stimulus 2 3, 0 Stimulus 3 4, 5 Aufforderun g (Ton) 6, 0 Erwartete Reaktion 7, 5

29 Farbspanne rückwärts S*mulus' 1' t'(ms)' 1900ms' Maske' 300ms' S*mulus' 2' 1900m s' Maske' 300ms' S*mulus' 3' 1900m s' Maske' 300ms' anforderu ng' Reproduk*on'

30 Wortspanne vorwärts einsilbig Haus ' Topf ' Fisch '?' Haus,' Topf,' Fisch ' Startsigna l'(ton)' S*mulus' 1' S*mulus' 2' S*mulus' 3' Aufforderung' (Ton)' Erwartete' Reak*on' t'(s)' 1, 5' 3, 0' 4, 5' 6, 0' 7, 5'

31 Matrix Spanne S*mulus'' Maske' Reak*onsanforderung'

32 Go-NoGo-Aufgabe (2er) Kriterienpräsentation I Target Target Distraktor Distraktor

33 Go-NoGo-Aufgabe (3er) Kriterienpräsentation II Target Target Distraktor Distraktor

34 Corsi-Block-Aufgabe S*mulus'1' S*mulus'2' S*mulus'3' Reak*onsanforderung' Erwartete'Reak*on'

35 Counting-Span S*mulus'1' S*mulus'2' S*mulus'3' Wortspanne)vorwärts,)einsilbig) 5,7,5 ' Reak*onsanforderung' Erwartete'Reak*on'

36 Stroop-Aufgabe Beispiel'1'(kongruent)' Beispiel'2'(inkongruent)' Audi*ver'S*mulus:' Mann ' Audi*ver'S*mulus:' Mann '

37 Versionen! Standardversion " Alle 12 Untertests! Screeningversion " Ziffernspanne, Kunstwörter, Corsi-Block, Matrix, Objektspanne, Ziffern rückwärts! Profiversion " Enthält ausführliches Exportmodul " Norm- und Rohwerte für alle Statistikprogramme verwendbar

38 Allgemeine Hinweise! Minuten! Es ist zu empfehlen, nach der Hälfte der Untertests eine Pause einzulegen! Normwerte für einzelne Subtests und die drei AG-Systeme " Zwischen 5;0 und 7;11 Halbjahresnormabstände " Zwischen 8;0 und 12;11 Ganzjahresnormabstände

39 Allgemeine Hinweise! Alle Spannenaufgaben folgen adaptiven Algorithmus " nach Alter gestaffelte Anfangsstufe " 2 Items zur Kalibrierung, 8 Testserien " Werden diese falsch gelöst, ein Item weniger " Werden diese richtig gelöst, ein Item mehr! Auswertung: mittlere Leistung über die 8 Testserien

40 Testaufbau

41 Normierungsstichprobe Alter in Jahren; Monaten Alter in Monaten Anzahl (n) 5;0-5; ;6-5; ;0-6; ;6-6; ;0-7; ;6-7; ;0-8; ;0-9; ;0-10; ;0-11; ;0-12; ;0-12;

42 Retestreliabilitäten 5-8 Jährige 9-12 Jährige Phonologische Schleife Visuell-räumlicher Notizblock Zentrale Exekutive.78.85

43 Fallbeispiele Aufgabe: Sie sehen die Ergebnisse der AGTB 5-12 von drei Kindern. Welche Stärken und Schwächen liegen im Arbeitsgedächtnis vor? Auf welche schulischen Schwierigkeiten könnten die Ergebnisse hindeuten?

44 Fallbeispiel 1 Schulkind Mädchen 8;8 Jahre knapp überdurchschnittliche Intelligenz gute bis sehr gute Leistungen im Lesen, Schreiben und Rechnen

45 Fallbeispiel 2 Schulkind (LRS) Junge 8;8 Jahre durchschnittliche Intelligenz große Probleme in der Rechtschreibung und im Lesen gute Rechenfähigkeiten

46 Fallbeispiel 3 Schulkind (Dyskalkulie) Mädchen 9;0 Jahre Durchschnittliche Intelligenz Lesen und Schreiben unauffällig Große Probleme im Rechnen

47 Gesprächsrunde! Sind Ihnen in Ihrem beruflichen Kontext Kinder mit Schwierigkeiten im Arbeitsgedächtnis (oder überhaupt im Gedächtnis) aufgefallen?

48 Förderung des Arbeitsgedächtnisses Evaluation eines computergestützten adaptiven Trainingsprogramms zur Förderung der Arbeitsgedächtnisfähigkeiten von Grundschülern M.Sc.-Psych. Christina Jörns, M.Sc.-Psych. Ellen Radtke, Prof. Dr. Claudia Mähler

49 Ist das Arbeitsgedächtnis trainierbar? Contra: Steigerung von Gedächtnisleistungen nur durch Verbesserung des Vorwissens, der Strategien und der Metakognition, Kapazitätsverbesserungen durch Effizienzsteigerung (Mähler & Hasselhorn, 2001) Metaanalyse konnte lediglich Befunde für kurzeitige Effekte für verbales AG, wenige & inkonsistente längerfristige Effekte für visuellräumliches AG finden (Melby-Lervåg & Hulme, 2012)

50 Ist das Arbeitsgedächtnis trainierbar? Pro: Erfolgreiches Training von Probanden mit ADHS (Klingberg et al., 2005) Erfolgreiches Training von Kindern mit niedriger AG-Leistung und partieller Transfer auf Schulleistungen (Holmes et al., 2009) Erfolge durch Training intelligenznaher Aufgaben (exekutive Funktionen) und schulleistungs-bezogener Inhalte (Alloway, 2010)

51 Fragestellung Lassen sich Arbeitsgedächtnisdefizite von Kindern mit Lese- und/oder Rechtschreibschwierigkeiten durch Training kompensieren?

52 Forschungsdesign Prätest PosZest KlassenAGtestung Erhebung AGErhebung Klassentestung AGErhebung ) ) 6'Wochen'Training' ' bzw.'wartepause' 6 Monate Pause Intelligenz: 3 Untersuchungsgruppen Intelligenz:CFT-1 CFT-20-R Lesen: Unbeeinträchtigte Wartekontrollgruppe (n = 28) Lesen:ELFE ELFE VS Schreiben: 2+ Unbeeinträchtigte Trainingsgruppe (n = 37) Schreiben: WRT 3+. WRT Trainingsgruppe mit Lese- u./o. Rechtschreibschwierigkeiten (n = 37) Rechnen: Rechnen:DEMAT DEMAT2+ 3+

53 Das Trainingsprogramm AGENT computergestützt Gruppentraining (Betreuungsschlüssel 1:10) 10 Trainingsspiele eingebettet in eine Detektivgeschichte 6 Wochen à 3 Trainingseinheiten (35-45 Min.) 5 Spiele pro Trainingseinheit 15/20 Trials pro Spiel Detektiv Anton

54 Das Trainingsprogramm AGENT Konzipiert nach dem Arbeitsgedächtnismodell von Baddeley (1986): Zentrale Exekutive Phonologische Schleife Phonetischer SpeicherWo wurde was geklaut? Phonologische Rehearsal Öffne den Tresor Schleife Vis.-räuml. Notizblock Visuell-räumlicher Notizblock Zentrale Exekutive statisch Erfolgreicher Einsatz dynamisch Reiche Beute Wie bitte? Wer hat`s gesehen? Chaos im Schmuckgeschäft Knack den Code Räuberjagd Auf frischer Tat ertappt

55 Öffne den Tresor Phonologische Schleife % Farbspanne

56 Verfolgungsjagd Vis.-räuml. Notizblock (dynamisch) % Corsiblock

57 Erfolgreicher Einsatz Zentrale Exekutive (phonol.) % Wortspanne rückwärts

58 Auf frischer Tat ertappt Zentrale Exekutive (vis.-räuml. / dynamisch) % Verfolgungsaufgabe

59 Das Trainingsprogramm AGENT Adaptivität: Start bei 2 Items, später x - 1 2x Erfolg: Aufstieg 3x Misserfolg: Abstieg Feedback: Rückmeldung nach jedem Item Münzbelohnungsystem

60 Erhebung des Arbeitsgedächtnisses Phonologische Schleife Wortspanne einsilbig Wortspanne dreisilbig Ziffernspanne (Kunstwörter) Visuell-räumlicher Notizblock Matrixspanne Corsiblock Zentrale Exekutive Farbspanne rückwärts Ziffernspanne rückwärts Objektspanne Zählspanne + Corsiblock rückwärts + Wortspanne rückwärts

61 Stichprobe Kontrollgrupp e (n = 28) Trainingsgrupp e (n = 37) Alter (in Jahren) 9.00 (0.32) 8.94 (0.48) 9.15 (0.54) Geschlecht (männlich/weiblich) 16 / / / 14 Intelligenz (CFT-1 / IQ) (6.45) (13.87) (13.01) Lesen (ELFE / T-Wert) (3.65) (7.76) (7.70) (T 40: 43.2%) Schreiben (WRT2+ / T-Wert) (4.86) (7.60) (5.67) (T 40: 94.6%) Rechnen (DEMAT2+ / T-Wert) (4.75) (7.77) (11.09) Phonologische Schleife (T-Wert) (7.32) (6.80) (6.99) Vis.-räuml. Notizblock (T-Wert) (7.71) (7.96) (5.65) Zentrale Exekutive (T-Wert) (8.32) (7.49) (6.28) N = 102 Trainingsgruppe mit L.- u./o. R.-Schw. (n = 37)

62 Mittelwert über die Mittelwerte Ergebnisse - Phonologische Schleife Kontrollgruppe Trainingsgruppe Trainingsgruppe mit Lese- u./o. Rechtschreibschw. Haupteffekt Gruppe: F (1, 99) = 9.12,.01, η2 =.99 Haupteffekt Zeit: F (1, 99) = 38.22, p.01, η2 =.28 Interaktionseffekt Zeit*Gruppe: F (1, 99) = 0.38, p >.05

63 Mittelwert über die Mittelwerte Ergebnisse - Phonologische Schleife Trainingsgruppe mit Leseu./o. Rechtschreibschw.: über dem Median im Pretest unter Median im Pretest Haupteffekt Gruppe: F (1, 35) = 37.95, p.01, η2 =.52 Haupteffekt Zeit: F (1, 35) = 9.32, p.01, η2 =.21 Interaktionseffekt Zeit*Gruppe: F (1, 35) = 6.06, p.05, η2 =.15

64 Mittelwert über die Mittelwerte Ergebnisse - Visuell-räumlicher Notizblock Kontrollgruppe Trainingsgruppe Trainingsgruppe mit Lese- u./o. Rechtschreibschw. Haupteffekt Gruppe: F (1, 50) = 2.70, p >.05 Haupteffekt Zeit: F (1, 99) = 57.82, p.01, η2 =.37 Interaktionseffekt Zeit*Gruppe: F (1, 99) = 2.09, p >.05

65 Ergebnisse - Visuell-räumlicher Mittelwert über die Mittelwerte Notizblock Trainingsgruppe mit Lese- u./ o. Rechtschreibschwierigkeiten über dem Median im Pretest unter Median im Pretest Haupteffekt Gruppe: F (1, 35) = 19.69, p.01, η2 =.99 Haupteffekt Zeit: F (1, 35) = 43.57, p.01, η2 =.56 Interaktionseffekt Zeit*Gruppe: F (1, 35) = 13.12, p.01, η2 =.27

66 Mittelwert über die Mittelwerte Ergebnisse - Zentrale Exekutive Kontrollgruppe Trainingsgruppe Trainingsgruppe mit Lese- u./o. Rechtschreibsch w. Haupteffekt Gruppe: F (1, 98) = 0.63, p >.05 Haupteffekt Zeit: F (1, 98) = 8.28, p.01, η2 =.08 Interaktionseffekt Zeit*Gruppe: F (1, 98) = 6.27, p.01, η2 =.11

67 Mittelwert über die Mittelwerte Ergebnisse - Zentrale Exekutive Trainingsgruppe mit Lese- u./o. Rechtschreibschwierigkeiten.: über dem Median im Pretest unter Median im Pretest Haupteffekt Gruppe: F (1, 34) = 36.05, p.01, η2 =.52 Haupteffekt Zeit: F (1, 34) = 3.71, p >.05 Interaktionseffekt Zeit*Gruppe: F (1, 34) = 5.73, p.05, η2 =.14

68 Fazit # Das Arbeitsgedächtnis ist offenbar schwer zu trainieren. # Es gelingt nicht bei unbeeinträchtigtem Arbeitsgedächtnis. # Es gelingt jedoch bei Kindern mit LeseRechtschreibproblemen, WENN sie auch tatsächlich Einschränkungen im Arbeitsgedächtnis haben!

69 Fazit # Offen: Ist der Effekt groß genug? Findet ein Transfer auf Schulleistungen statt? (Follow-up!) # Das Training ist noch nicht optimal gestaltet: - Dosis zu gering? - Motivation zu gering? - Adaptivität hat nicht gegriffen? # Das Training müsste altersmäßig früher ansetzen?

70 Was dann?

71 Kleiner Selbstversuch I Bitte merken Sie sich die folgenden Begriffe: Eiche Kühlschrank Laterne Krankenwagen Bleistift Kürbis Stehlampe Rasenmäher Hausaufgabe Eigensinn

72 Speisekammer Zirkus Geometrie Telefon Modulklausur Intercity Saturn Seifenoper Teppich Sommerferien

73 Kleiner Selbstversuch II Hier kommt eine zweite Liste: Tanne Schreibtisch Eisbär Lastwagen Strumpfhose Sessel Tiger Buche Traktor Mantel

74 Fichte Schrank Giraffe Flugzeug Schal Flamingo Regal Birke Eisenbahn Hemd

75 Training von Strategien! Kognitive Strategien (Unterteilung nach ihrer Funktion im Lernprozess, Mayer, 2003) (Mayer, 2003) Mnemonische Strategien Strukturierungsstrategien (organisierende) Generative Strategien (elaborative)

76 Mnemonische Strategien! Einprägen isolierter Fakten Einfaches Wiederholen Verknüpfen sprachlicher und bildlicher Kodierungsformen Ziele: " - neue Informationen länger im Arbeitsgedächtnis halten " - multiple Enkodierung " - Verknüpfung mit vorhandenem Wissen befördern

77 Strukturierungsstrategien! Strukturen des Lernstoffs und interne Verknüpfungen Reduktion der Lerninhalte auf das Wesentliche Organisation der Lerninhalte durch Zusammenfassen und Gruppieren bessere Ausnutzung der begrenzten Arbeitsgedächtniskapazität Kategorisieren von Informationen z.b. durch mind maps...

78 Generative Strategien Elaboration relevanter Informationen Verknüpfung von Informationen mit verfügbarem Vorwissen Ziel: Erzeugung eines tieferen Verständnisses Beispiele: Analogien bilden, Selbstbefragung...

79 Metakognitive Strategien Zielen auf die Steuerung und Kontrolle kognitiver Strategien Übergeordnete Strategien der Planung, Überwachung, Bewertung und Regulation des eigenen Lernprozesses

80 Planung Antizipation von Aufgabenanforderungen Festlegen eines Zieles (Planungs- vs. Effizienzziele) Entwerfen eines Handlungsplans - Strategieauswahl - Reihenfolge des strategischen Vorgehens planen Einschätzen eigener Ressourcen

81 Überwachung und Bewertung Korrekturen während der Aufgabenbearbeitung Überwachen des Bearbeitungsfortschritts Lernprozess- und Lernergebnisbeurteilung - Waren die ausgewählten Strategien hilfreich? - Konnte der Zeitplan eingehalten werden?

82 Murmelrunde / Partnerarbeit Frage: Welche Strategien kann ich lehren in meinem beruflichen Kontext (als Lehrerin? als Lerntherapeutin?), die für die Kinder hilfreich wären? Finden Sie ein konkretes Beispiel für ihren beruflichen Alltag!

83 Lerntransfer wenn angeeignete Kenntnisse oder Fertigkeiten in einer neuen, zuvor nicht ersichtlichen Situation erfolgreich angewendet werden können = Lerntransfer

84 Empfehlungen für die Unterrichtsgestaltung! Inhalte direkt vermitteln! Verständnis und Erwerb von Fertigkeiten sichern! Gebrauch von Hilfsmitteln und Arbeitstechniken erläutern! Beispiele und Anwendungen des Gelernten in möglichst realistischen Situationen demonstrieren und erproben! vielseitige Übungsvarianten nutzen, um Lernschritte und Vorgehensweisen explizit zu machen! Achtung: Transfer ist nur zu erwarten, wenn die Lernmotivation sowohl in der Lern- als auch in der Anwendungsphase hoch und intrinsisch ist!

85 Vielen Dank für Ihr Interesse, für Ihre Aufmerksamkeit und Ihre Mitarbeit!