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Neuro-kognitive Plastizität

Die Nachwuchsgruppe Neuro-kognitive Plastizität beschäftigt sich mit den neurokognitiven Grundlagen von Wissenserwerb und Wissensnutzung. Der inhaltliche Schwerpunkt liegt dabei auf der Untersuchung von numerisch-mathematischen Kompetenzen, deren neurokognitiven Korrelaten sowie deren Entwicklung während der Kindheit. Diese Kompetenzen stellen sogenannte Schlüsselkompetenzen unserer modernen Wissensgesellschaften dar und sind sowohl für die individuelle (berufliche) Entwicklung wie auch für die Gesellschaft als Ganzes von enormer Bedeutung.


Unter dem Schlagwort "Educational Neuroscience" werden in der internationalen Forschung auch immer mehr die neuronalen Prozesse, die numerisch-mathematischen Kompetenzen zugrunde liegen und Einfluss auf deren Erwerb haben, als Variablen für die Prognose der numerischen Entwicklung angesehen. Die Nachwuchsgruppe untersucht deshalb neben den Grundlagen der Zahlenverarbeitung und deren Entwicklung vor allem die neurokognitiven Korrelate des Erwerbs numerisch-mathematischer Kompetenzen. Die Nachwuchsgruppe forscht damit im Kontext angewandter Lern- und Wissenspsychologie mit einem Fokus auf neurokognitionswissenschaftlichen Theorien und Methoden.

Team Neuro-kognitive Plastizität

Projekte

Einfluss des Aufgabenwechsels auf Zahlenverarbeitung

Verschiedene Studien zeigen, dass ein ausreichendes Verständnis von Zahlen wichtig ist für das Leben in unserer modernen Wissensgesellschaft. Vor diesem Hintergrund ist Forschung zur Repräsentation numerischer Information und den dazu notwendigen kognitiven Prozessen hoch relevant. Im vorliegenden Projekt werden Einflüsse von kognitiver Kontrolle auf die Verarbeitung von Zahlen untersucht.

Entwicklung geometrischer Kompetenzen im frühen Kindesalter

Mathematik wird auch als die Wissenschaft der Muster und Strukturen bezeichnet. Am eindrücklichsten lässt sich dies vermutlich im Umgang mit geometrischen Formen nachvollziehen. Bereits früh beschäftigen sich Kinder beim Spielen mit Bauklötzen, Puzzles o.ä. mit geometrischen Mustern und Strukturen. Das Projekt „Entwicklung geometrischer Kompetenzen im frühen Kindesalter“ versucht herauszufinden, wie sich geometrische Fähigkeiten entwickeln und wie sie sinnvoll im Kindergartenalltag gefördert werden können.

Finger begreifen Zahlen – Entwicklung und Evaluation einer digitalen App für selbstreguliertes Training fingerbasierter numerischen Strategien

Fast alle Kinder nutzen ihre Finger zum Zählen und Rechnen. Finger können als eine verkörperlichte (engl. embodied) Repräsentation von Zahlen angesehen werden. In diesem Projekt untersuchen wir die Frage, ob und wie frühe numerische Fähigkeiten im Kindergarten durch das gezielte Training finger-basierter Strategien mittels einer App auf touch-sensitiven Tablets gefördert werden können.

Genetische und sprachliche Einflussfaktoren auf die Entwicklung numerischer Kompetenzen

Numerisch-mathematische Fähigkeiten spielen sowohl im Privaten als auch in Bezug auf die professionelle Laufbahn eine entscheidende Rolle. Ungefähr drei bis sechs Prozent der Bevölkerung leiden unter Schwierigkeiten schon in basalen numerischen und mathematischen Fähigkeiten. Diskutierte Ursachen dieser Schwierigkeiten sind divers und reichen von kognitiven über umweltbezogene hin zu genetischen Einflussfaktoren. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel des Projektes Forschung im Bereich kognitiver und genetischer Bedingungsfaktoren typischer und atypischer numerischer Entwicklung zu integrieren.

Learning Analytics für sensorbasiertes adaptives Lernen

Die allgegenwärtige Verfügbarkeit von Smartphones, Tablets und Tracking-Armbändern ermöglichen die Aufzeichnung und Verarbeitung von persönlichen sensorbasierten Daten. Doch wie können diese Sensordaten genutzt werden, um den Lernprozess personalisiert und adaptiv zu gestalten? In diesem Projekt wird untersucht, inwiefern Messzahlen für das Lernen aus Sensoren extrahiert werden können und in weiterer Folge in unterschiedlichen Kontexten des Lernens zur Verbesserung des Lern- als auch Lehrprozesses eingesetzt werden können.

Mit Fingern Zahlen begreifen – Fingermotorische Fähigkeiten und fingerbasierte Strategien im Kontext frühen numerischen Lernens

Die mentale Repräsentation von Zahlen wurde lange als abstrakt angesehen. Mittlerweile weisen jedoch zahlreiche Befunde darauf hin, dass Zahlrepräsentationen zumindest teilweise auf senso-motorischen Erfahrungen des frühen Fingerzählens und -rechnens beruhen und somit einen spezifischen Fall von sogenannter Embodied Cognition darstellen. Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Projekt untersucht, inwiefern sowohl fingermotorische und -sensorische Fähigkeiten wie auch fingerbasierte Strategien zur Entwicklung von basalen numerischen Fähigkeiten beitragen.

Neurokognitive Grundlagen und Verarbeitungspfade beim Erlernen von Rechnen sowie deren Plastizität bei Erwachsenen sowie bei Kindern mit typischer und atypischer Entwicklung

Mittels bildgebender Verfahren (funktionelle Magnetresonanztomografie, Diffusionsbildgebung) werden in diesem Projekt neben der neuronalen Plastizität des Gehirns beim (numerischen) Lernen auch die neuronalen Grundlagen der Zahlenverarbeitung und des Rechnens untersucht. Zentraler Aspekt ist dabei, welche Gehirnareale beim Rechnen beteiligt sind und wie diese über Faserverbindungen innerhalb des Gehirns miteinander interagieren und wie sich diese Interaktion durch Lernprozesse verändert.

Programmieren zur Förderung von Computational Thinking durch Spielen & Gestalten

Die Fähigkeit zu Programmieren ist eine entscheidende Fähigkeit des 21. Jahrhunderts. Programmieren – als praktische Fähigkeit – teilt gemeinsame Konzepte mit dem psychologischen Konstrukt des Computational Thinking (CT). CT bezeichnet die Grundidee, eine generische Lösung für ein Problem zu entwickeln, indem man es zerlegt, relevante Variablen und Muster identifiziert und ein algorithmisches Lösungsverfahren ableitet. Im aktuellen Projekt wird ein Hector Core Kurs entwickelt und evaluiert, welcher darauf abzielt CT bei Kindern zu fördern.

Von kognitiven Prozessen zu Netzwerken und ihrer Konnektivität

In diesem Habilitationsprojekt werden die neuronalen Grundlagen der Zahlenverarbeitung und des Rechnens sowie die neuronale Plastizität beim (numerischen) Lernen untersucht. Die zentrale Forschungsfrage ist dabei, wie neurofunktionelle Gehirnareale über neurostrukturelle Verbindungen innerhalb des Gehirns bei kognitiven Prozessen miteinander interagieren und wie sich diese Interaktion durch Lernprozesse verändert.

Vorteile einer spielbasierten kognitiven Schnittstelle – von Wirkmechanismen und neuronalen Korrelaten zur neuropsychologischen Rehabilitation

Digitale Lernspiele können aus psychologischer Perspektive als kognitive Schnittstelle zwischen Individuum und den Wissensinhalten einer digitalen Umgebung bezeichnet werden. Solche spiel-basierten Lernumgebungen zielen darauf ab, traditionelle pädagogische Ansätze zu erweitern und zu verbessern. Dies ist besonders bei wissensintensiven Aktivitäten/Lernprozessen, wie bei numerischer oder mathematischer Kognition, vielversprechend. Das aktuelle Projekt verfolgt das Ziel, Vorteil und Nutzen einer adaptiven, spiel-basierten Lernumgebung zur Förderung von konzeptuellem Wissen über Zahlen zu untersuchen.

Abgeschlossene Projekte