Arbeitsgedächtniskapazität und arithmetische Leistungsfähigkeit in Kindergarten und Grundschule

Mithilfe von drei Studien wurde untersucht wie die fruhe arithmetische Leistungsfahigkeit von der Arbeitsgedachtniskapazitat beeinflusst wird. In allen Studien wurde das Arbeitsgedachtnismodell von Baddeley (1986) genutzt, welches aus drei Komponenten, namlich der zentralen Exekutive als Kontrolleinheit, sowie den beiden untergeordneten Speichersystemen, der phonologischen Schleife und dem visuell-raumlichen Skizzenblock besteht. Der genaue Einfluss dieser Komponenten auf die fruhe Arithmetik kann jedoch noch nicht vollstandig erklart werden, da es in der Forschung teilweise zu widerspruchlichen Ergebnissen kommt. In dieser Publikation soll die Frage in den Blick genommen werden, ob sich die Korrelation zwischen Arbeitsgedachtniskapazitat und arithmetischer Leistungsfahigkeit als Funktion des Alters, der arithmetischen Problemstellung oder der Gruppenzugehorigkeit zu bestimmten arithmetischen Leistungsgruppen andert. Die aktuelle Forschung zeigt in Bezug auf die zentrale Exekutive, dass viele arithmetische Probleme im Kindergartenbereich noch nicht hinreichend komplex sind, um diese uberhaupt nutzen zu mussen (Espy et al., 2004). Andererseits benotigen auch Kinder die mathematische Fahigkeiten bereits vollstandig automatisiert haben kaum noch die zentrale Exekutive, sondern eher die reinen Speichersysteme (de Smedt et al., 2009, Meyer et al., 2009). Zusammengefasst ist die zentrale Exekutive damit vor allem fur neue, nicht automatisierte und hinreichend komplexe Probleme vonnoten. Das heist aber auch, dass dieselben mathematischen Problemstellungen im jungen Alter auf zentralexekutive Kapazitaten zugreifen konnen, wahrend dies spater nicht mehr der Fall sein muss. In Bezug auf die Subsysteme zeigen sich ahnliche Befunde mit Bezug zum Alter. So konnten de Smedt et al. (2009) zeigen, dass der Einfluss des visuell-raumlichen Arbeitsgedachtnisses von der ersten zur zweiten Klasse abnimmt, wahrend gleichzeitig starker auf phonologische Ressourcen zuruckgegriffen wurde. Dies wird von ihnen mit einem Wechsel von einfachen Zahlstrategien (z.B. Fingernutzung) zu verbalen Strategien interpretiert. Wie bereits erwahnt wurde, mussen Probleme hinreichend neu und komplex sein um zentralexekutive Aktivitat auszulosen, was in direktem Zusammenhang mit der zweiten zu untersuchenden Variable, namlich den unterschiedlichen arithmetischen Problemstellungen steht. Andersson (2008) konnte zeigen, dass Teil-Teil-Ganze Aufgaben (61 + __ = 73) visuell-raumliche Kapazitat nutzen, da diese Probleme durch ein ‚Umarrangieren‘ der Aufgabe leichter gelost werden konnen. Andererseits benotigen normale Additionsaufgaben (61 +12 = __) diese Fahigkeit nicht und konnen allein durch verbales Rekodieren und damit die phonologische Schleife gelost werden. In Bezug auf unsere dritte Frage wollten wir vor allem herausfinden ob sich Kinder mit Problemen im arithmetischen Bereich von solchen ohne diese Probleme in Bezug auf ihre Arbeitsgedachtnisnutzung unterscheiden. In Studie 1 wurden Kindergarten und Grundschulkinder auf ihr Wissen um basale arithmetische Konzepte nach dem Modell von Fritz und Ricken (2008) getestet. Basierend auf diesen Ergebnissen wurden sie in zwei Gruppen gleicher arithmetischer Leistung aufgeteilt. Die eine Gruppe zeigte jedoch altersangemessene Leistung, wahrend die andere zwar dieselbe absolute Leistung zeigte, jedoch aufgrund ihres groseren Alters altersverzogerte Leistungen zeigte. Anschliesend wurden sowohl die Arbeitsgedachtniskapazitat als auch die arithmetische Leistungsfahigkeit noch einmal detaillierter erfasst. Mithilfe von Regressionsanalysen wurde festgestellt, dass fur die gesamte Stichprobe sowohl die zentrale Exekutive, als auch der visuell-raumliche Skizzenblock arithmetische Leistungen vorhersagten, selbst wenn Intelligenz, phonologische Bewusstheit, Naming Speed und Alter als Kontrollvariablen eingesetzt wurden. Daruber hinaus gab es keine Mittelwertsunterschiede im Bereich der Arbeitsgedachtniskapazitat zwischen den beiden Gruppen. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass der visuell-raumliche Skizzenblock lediglich fur die durchschnittlich entwickelten Kinder pradiktiven Wert hatte, nicht aber fur jene mit altersverzogerten Leistungen. Dies wird als Nutzungsdefizit interpretiert, da die Kinder uber die notwendigen Kapazitaten verfugen, aber nicht in der Lage sind diese zielfuhrend zur Losung arithmetischer Probleme einzusetzen. In Studie 2 wurde die arithmetische Leistung basierend auf dem Modell der beiden Kernsysteme nach Feigenson et al. (2004), sowie die Arbeitsgedachtniskapazitat zu Beginn der ersten Klasse, sowie die schulische Leistung zu Beginn der zweiten Klasse erfasst. Es sollte untersucht werden, ob Kernsysteme und Arbeitsgedachtnis in einem Zusammenhang stehen und wie sich der pradiktive Wert fur spatere Schulleistung darstellt. Es konnte gezeigt werden, dass die Kernsysteme weitestgehend unabhangig vom Arbeitsgedachtnis funktionieren, da dieses kein Pradiktor fur diese Leistungen war. Fur die Schulleistungen hingegen zeigte sich, dass vor allem die zentrale Exekutive in diesem Alter wesentlichen Einfluss hat. Diese Befunde decken sich mit denen von Bull et al. (2008), die festgestellt haben, dass die zentrale Exekutive fur fast alle Lernprozesse in diesem Alter verantwortlich ist. In Studie 3 wurde die Arbeitsgedachtniskapazitat, die mathematische Leistungsfahigkeit sowie die Lesegeschwindigkeit von Zweit-, Dritt- und Viertklasslern erhoben um herauszufinden ob der Einfluss des Arbeitsgedachtnisses sich uber das Alter verandert. Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere die Lesegeschwindigkeit im jungeren Einfluss einen starkeren Einfluss auf die mathematischen Leistungen hatte, welche sie im hoheren Alter an die phonologische Schleife verliert. Daruber hinaus konnte auf einem deskriptiven Niveau gezeigt werden, dass der Einfluss der zentralen Exekutive und des visuell-raumlichen Skizzenblockes mit steigendem Alter abnimmt. Zu Beginn der Grundschulzeit scheinen selbst einfache Aufgaben dual-task Anforderungen an die Schulerinnen und Schuler zu stellen, da gleichzeitig gelesen und gerechnet werden muss. Mit besseren – und zumindest fur einfache mathematische Aufgabe ausreichenden – Fahigkeiten im Bereich des Lesens verschwindet diese Anforderung an die zentrale Exekutive, so dass wieder die Speichersysteme im Vordergrund stehen.