Das Training der „Exekutiven Funktionen“ fördert die Mathematikkompetenz

Marcel Liechti, neuronalfit.ch

Das Konzept der „Exekutiven Funktionen“ bezieht sich in der Gehirnforschung auf die kognitiven Fähigkeiten, des menschlichen Denkens und Handelns. Wenn wir zB. Jugendliche ermahnen aufzupassen oder sich auf eine Sache zu fokussieren, so hat dies mit dem „Exekutiven-System“ im Frontalhirn zu tun.

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Exekutiv-Funktionen und Mathematische Förderung
Die exekutiven Funktionen, Arbeitsgedächtnis und Inhibition stehen dabei in einer engen Beziehung zur sprachlichen, mathematischen und naturwissenschaftlichen Lernleistung der Schülerinnen und Schüler. Vom Vorschulalter bis zur Matur (Abitur) sagen die Messwerte des Arbeitsgedächtnisses und der Inhibition sehr genau voraus, welche Schulleistungen in Mathematik und beim Lesen erreicht werden. Jugendliche mit geringerer mathematischer Leistungsfähigkeit haben oftmals Schwierigkeiten sich von bereits angewandten Lernstrategien zu lösen, um zu einer neuen, besseren Strategie zu wechseln. Schüler mit gut trainierten Exekutiven Funktionen“ sind eher in der Lage, sich mehr Zahlen zu merken und können dadurch leichter addieren bzw. subtrahieren. slider1-smallDiese Jugendlichen zeigen eine bessere Arbeitsgedächtnisleistung als solche mit geringerer Rechenspanne. Diese Erkenntnis machen wir uns beim Mathematik-Coaching zu Nutze! Nebst ergänzenden Gehirnübungen streuen wir immer Arbeitsgedächtnis fördernde Übungen in das Coaching mit ein. Der Erfolg lässt sich mit dem speziell entwickelten Arbeitsspeichertest „LIE-KAI“ wöchentlich messen. Mehr Infos erhalten Sie direkt bei marcel@liechti.ch . Man geht davon aus, dass die bessere Leistungsfähigkeit beim Lösen von Mathematik-Aufgaben auch darauf zurückzuführen ist, dass Informationen, die zuvor im Arbeitsgedächtnis gespeichert wurden, aber für die aktuelle Aufgabenlösung keine Bedeutung mehr besitzen, besser unterdrückt werden können (Inhibition). Zudem reduziert eine erhöhte Kapazität des Arbeitsgedächtnisses das gedankliche Abschweifen. Dagegen wird die Aufrechterhaltung von Gedanken bei veränderten Aktivitäten, die Konzentration erfordern, unterstützt; also bessere Fokussierung. Somit fördert ein gut entwickeltes Arbeitsgedächtnis die Problemlösungskompetenz in Mathematik. Andererseits verfügen Kinder mit Rechenstörungen sowie Lese-Rechtschreib-Schwäche über beeinträchtigte exekutive Funktionen. Gut ausgebildete exekutive Funktionen liefern also eine wichtige Basis für schulisches Lernen und tragen damit entscheidend dazu bei, dass Jugendliche ihre geistigen Potentiale und ihre Lernleistung voll entfalten können.

Fazit: Die Lernleistungsschwäche von Jugendlichen in Mathematik ist vorallem auf mangelnde Arbeitsspeicherkapazität zurückzuführen und weniger auf den traditionellen IQ.

Das Konzept der „ Exekutiven Funktionen“ steht teilweise in Konkurrenz zu dem Arbeitsspeichermodell von Baddeley. Für die globalen Betrachtungen stellt dies jedoch kein grösseres Problem dar. Viele Resultate liefern dann teilweise überschneidende Erklärungen, in der Sache ist aber das gleiche gemeint. Gut ausgebildete „Exekutive Funktionen“ bzw. ein gut trainiertes Arbeitsgedächtnis sind eine wichtige Voraussetzung für erfolgreiches Lernen, speziell in der Mathematik. Deshalb ist es so wichtig, dass diese „Exekutiven Funktionen“ im Gehirn in der Schule gehirngerecht geschult, trainiert und gefördert werden.
Im Konzept der „Exekutiven Funktionen“ unterscheidet man drei Komponenten: Inhibition, Arbeitsgedächtnis und die geistige (kognitive) Flexibilität. In der Folge werden die drei Komponenten genauer beschrieben.

1. Die Hemmung des Aufmerksamkeitsfokus (Inhibition)
Unter Inhibition versteht man die Fähigkeit etwas „nicht zu tun“, trotz vorhandenem Reiz sich ablenken zu lassen. Die Fokussierung und die Arbeitshaltung können durch eine gut funktionierende Inhibition merklich verbessert werden. Mit einer funktionierenden Inhibtion ist es für Jugendliche leichter, den TV auszuschalten um besser die Hausaufgaben zu erledigen. Genau diese Inhibition ist verantwortlich, dass ein Konflikt überlegt mit Worten anstelle mit roher Gewalt geführt wird.

2. Der Arbeitsspeicher oder Arbeitsgedächtnis (working memory)
Das Arbeitsgedächtnis hat eine begrenzte Kapazität von ungefähr sieben bis neun Elementen (Chunks) wie einzelne Zeichen oder Wörter, Gegenstände und Figuren, welche über eine Zeitspanne von wenigen Sekunden präsent im Arbeitsspeicher gehalten werden können . Trotz dieser relativ begrenzten Kapazität des Arbeitsspeichers ist die Existenz von großer Bedeutung. Dank ihm können Informationen vorübergehend gespeichert und anschliessend abgearbeitet werden. Es sei erinnert, dass das Finden einer Lösung oder die Berechnung einer Rechenaufgabe im Gehirn auf Zwischenergebnisse oder teilweise auf Zugriffe auf externe Speicher (Kurz- oder Langzeitgedächtnis) angewiesen ist. Zugriffe und Zwischenspeichern von Informationen im Arbeitsspeicher ist auch erforderlich, wenn wir einen Satz sprechen oder ihn richtig interpretieren wollen. Wenn wir eine Fremdsprache lernen und dauernd von der einen Sprache in die andere „switchen“, wird einem die grosse Bedeutung des Arbeitsspeichers sehr bewusst. Bei Mathematik ist dies sogar entscheidend. Das Arbeitsgedächtnis spielt bei aller Art von Planung und geschachtelten Vorgängen oder Handlungsanweisungen die entscheidende Rolle. Wer ein Defizit in der Arbeitsspeicherfunktionalität hat, kann definitiv nur geringe geistige Leistungen erbringen. Nachhaltiges Arbeitsspeicher-Training hat genau diese Verbesserung als Hauptziel.

3. Die kognitive Flexibilität
Die kognitive Flexibilität basiert auf den beiden Elementen Arbeitsspeicher und die Inhibition . Eine gut ausgebildete kognitive Flexibilität ermöglicht dem Jugendlichen, sich schnell auf neue Anforderungen anpassen zu können oder zu reagieren. Sie generiert auch die Fähigkeit, Menschen und Situationen aus anderen neuen Perspektiven zu betrachten und zwischen diesen Perspektiven zu interagieren. Eine gut ausgebildete kognitive Flexibilität öffnet die Fähigkeit aus einmal gemachten Fehlern zu lernen. Sich auf neue Anforderungen schneller einzustellen wie auch eine höhere Flexibilität in neuen Lebenssituationen sind das Resultat. Wir alle wissen, dass eine Einschränkung der kognitiven Fähigkeit für den Erfolg im Alltag, ganz speziell in der Schule, bedeutend ist.

4. Selbstregulation
Unter Selbstregulation versteht man oft das Zusammenspiel aller drei Exekutiven Funktionen (siehe auch Abbildung oben).

Wichtigkeit der „Exekutiven Funktionen“
Je höher die Plastizität des Gehirns, desto flexibler kann man mit der Umwelt interagieren. Wie wichtig dies für den Schulerfolg eines Jugendlichen ist wurde bereits klar. Wie diese intensiv zu trainierenden „Exekutiven Funktionen“ den Alltag beinflussen, zeigt die folgende kurze Aufstellung der wichtigsten zu förderden Fähigkeiten in der Schule:

  • Der Jugendliche kann sein Handeln immer häufiger bewusst steuern
  • Er kann Handlungsabläufe bewusst planen ( In der Mathematik sehr wichtg; Ablaufplanung einer Aufgabe)
  • Er kann Störreize gezielt ausblenden (Inhibition)
  • Er kann bewusst und willentlich seine Aufmerksamkeit fokussieren
  • Er kann sich Ziele setzen (Inhibition und Selbstreguliereung)
  • Er kann sich Prioritäten setzen(basiert auf Inhibition, Arbeitsgedächtnis und kognitive Flexibilität)
  • Er kann über Handlungsabläufe nachdenken (alle drei )
  • Er ist befähigt über sein soziales Verhalten zu reflektieren (Selbststeuerung der Emotionen)
  • Er kann eigene emotionale Impulse kontrollieren (Inhibition und Selbstregulation)
  • Systematisch eine Mathematik-Aufgabe richtig lösen (Arbeitsspeicher und Selbstregulation)
  • Usw.

Wie bereits in vielen Forschungsberichten zu erfahren ist, muss dem Training der „Exekutiven Funktionen“ im zukünftigen Schulunterricht viel Beachtung geschenkt werden. Professoren wie Tracy Alloway , Manfred Spitzer und Marcus Hasselhorn sagen schon seit ca 10 Jahren:

Die Lernleistungen von Jugendlichen in den wichtigsten Schulfächern wird im Wesentlichen vom trainierten Zustand des Arbeitsgedächtnisses bzw. allgemein von den „Exekutiven Funktionen“ bestimmt und weniger von der Höhe des traditionellen IQ’s.