Spielintegrierte Förderung mathematischer Kompetenzen im ... · voraus (Krajewski und Schneider...

Pädagogische Hochschule St.Gallen 1

Spielintegrierte Förderung mathematischer Kompetenzen im Kindergarten

Prof. Dr. Bernhard Hauser

Institut für Lehr- und Lernforschung Pädagogische Hochschule St. Gallen PHSG , www.phsg.ch/forschung Das Projekt wurde unterstützt vom Schweiz. Nationalfond.

Vortrag an der ecoMEDIA-europe-Konferenz “Digitale Medien in Vorschule und Kindergarten”, PHSG, 18. October 2016


Übersicht

1.  Projekt 1: SpiF (spielintegrierte Förderung früher mathematischer Kompetenzen) a)  Frühe mathematische Förderung: Befunde (Auswahl) b)  SpiF: Forschungsdesign c)  SpiF: Hauptergebnisse

2.  Projekt 2: spimaf (spielintegrierte mathematische Förderung) 3.  Projekt 3: WilMa (wir lernen Mathematik) 4.  Rolle der Erwachsenen-Kind-Interaktion im Spiel

a)  Interaktionsqualität PädagogIn-Kind (Wullschleger, 2010) b)  Interaktionsqualität Kind-Kind (Wolf, 2011) c)  Fragliche Interaktionsnotwendigkeit (Ramani & Siegler, 2008; Schwitter, 2014)

5.  Lernen mit Computerspielen im Kindergarten a)  Spiel oder nur triviale Lernaufgabe:

Am Beispiel des spielbasierten Denktraining b)  Befunde zum Lernen mit Computerspielen c)  Schlussfolgerungen zum Einsatz von Computerspielen in früher Mathematik


Übersicht







Theoretical background importance of early mathematics • Mathematische Kompetenzen am Ende des Kindergartens sagen die

mathematische Kompetenzen am Ende der 4. Grundschulklasse voraus (Krajewski und Schneider 2006).

• Riesige Unterschiede in den diesbezüglichen Kompetenzen der Kinder (Moser und Bayer 2010).

•  Frühe math. Förderung im Kindergarten ist notwendig, um gleiche Chancen sicherzustellen (Krajewski und Schneider 2006; Grüßing und Peter-Koop 2008).

• Stark direktives und instruktionales Unterrichten von Mathematik scheint nicht effektiv zu sein (Dollase 2010; Siraj-Blatchford & Sylva, 2004)

• Würfel-, Brett-, Karten- und andere Spiele fördern mathematische Kompetenzen (i. e. Hauser, Vogt, Stebler und Rechsteiner, 2014; Hughes 1986; McConkey and McEvoy 1986;. Peters 1998; Ramani and Siegler 2011; Schuler 2013, Stebler, Vogt & Wolf 2013);


Förderung von Mathematik im Kindergarten: Ausgewählte Programme und Resultate

•  Mathematisches Förderprogramm [Programm zur Förderung kognitiver Kompetenzen im Bereich der Mathematik] (Rademacher et al., 2005). Gute Effekte: d=.48 to d=.75)

•  Komm ins Zahlenland (Friedrich & Galgczy, 2006): Erwerb u.a. der Zahlen 1-10, eingebettet in Märchen und Spiel. Beachtliche Effektstärken gegenüber Kontrollgruppe (KG) (Friedrich & Munz, 2006). Allerdings: Gemäss Krajewski et al. 2008 keine Vorteile gegenüber KG.

•  Mathe 2000 [Maths 2000] (Wittmann, 2009): Lernaktivitäten (inklusiv Spiel) zu grundlegenden mathematischen Ideen. Gute Effekte, ähnliche Effekte wie Komm ins Zahlenland (Pauen & Pahnke, 2008)

•  Mengen zählen Zahlen (MzZ), (Ennemoser & Krajewski, 2007). Frühes Training, basiert auf Theorien zur kognitiven Entwicklng. Signifikante Effekte, effektiver als Komm ins Zahlenland (Krajewski et al. 2008).

Projekt 1: SpiF (spielintegrierte Förderung früher math. Kompetenzen)


Übersicht







Intervention I Trainingsprogramm

N=110 Kinder

Intervention II Spielintegriert

N=89

Pretest Kinder zw 5-6 J.

Kognit. Kompetenzen Math. Kompetenzen

Akadem. Selbstkonzept

Motivation Kontrollgruppe Kein Treatment

N=125

Posttest Kinder zw 5-6 J.

Math. Kompetenzen Akadem.

Selbstkonzept Motivation

Forschungsdesign

März 2010 Juni 2010 24 halbstündige Fördereinheiten über 8 Wochen

Eltern-Befragung Sozio-ökomischer

Hintergrund Einstellungen zu Lernen und Spiel

FrüpädagogInnen- Befragung:

Einstellungen zu Lernen und Spiel Unterrichts-Stil

Videostudie


Spiel (Hauser et al., 2014) •  24 halbstündige Lerneinheiten über 8 Wochen •  12 Spiele für 2 bis max. 7 Kinder •  Begrenzte Wahlmöglichkeiten: während dieser halben

Stunden konnten Kinder nur aus den vorgegebenen math. Spielen auswählen; Kindergartenlehrperson ist frei in Abfolge des Einsatzes der Spiele

•  Das Spiel-Setting war auf derselben mathematischen Inhalten aufgebaut wie Intervention 1 (MZZ), mit Ausnahme der Verbalisierung

•  Entwickelt von Hauser et al., 2014

Trainingsprogramm (Krajewski et al, 2007) MZZ = Mengen, zählen, Zahlen •  24 halbstündige Lerneinheiten über 8 Wochen •  Entwickelt für Gruppen von Kinder zwischen 4 – 6 Jahren •  Starke Führung durch Lehrperson •  Orientierung an einem Manual mit genau vorgegebener

Abfolge •  Training für kleine Kindergruppen •  Betonung der Verbalisierung der mathematischen Handlung

durch die Kinder •  Entwickelt von Krajewski et al., 2007


Lernfortschritte (Hauptbefunde)

63.9

75.2

65.2

74.3

60.6

68.6

60.0

62.0

64.0

66.0

68.0

70.0

72.0

74.0

76.0

T1 (März 2010) T2 (Mai/Juni 2010)

Spiel

MzZ

KG

•  Der Interaktionseffekt (Zeit * Gruppe) ist signifikant: Testung mit zweifaktorieller Varianzanalyse mit Messwiederholung: F = 4.04, df = 2, p = 0.019, eta2 = 0.025 (partielles η2)

•  η2 ab .01 = klein, ab .06 =mittel und ab .14 =gross (Cohen; 1988)


Videoanalyse zum Blickverhalten der Kinder

Klassenkamera 1 Lehrer-kamera

Aufmerksamkeitsstatus: tief hoch

0 = No task Es liegt keine Aufgabe an (nicht kodiert)

1 = off-task Blick weg von math. Tun; auch Aktiv, interagie-rend, störend

2 = on-task Blick zu math. aktiver Lehrperson

3 = on-task Blick zu math. aktivem Kind

4= on-task Mathematische Aktivität

5 = on-task Mathemat. Verbalisieren


Aufgabenbezug in den beiden Interventionsgruppen

17.5

6.3

36.5

15.9

32.1

26.9

3.2

28.2

10.7

22.8

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

MW SpiF

MW MzZ math. Verbalisieren

mathematische Aktivität

Blick zu math. aktivem Kind

Blick zu math. aktiver LP

Blick weg von mat. Tun

Abb.: durchschnittliche prozentuale Anteile des mathematikbezogenen Verhaltens der Kinder.

M_Verb M_Akt B_Ki B_LP B_weg N_cod

MzZ 103.80 259.49 439.49 462.15 372.53 51.54

SpiF 267.25 558.55 491.16 048.41 163.48 91.88

Signif. *** *** n.s. *** *** n.s. Tab.: Mit Ausnahme der Dauern für Blick zur mathe-aktiven Lehrperson sind alle Mittelwertsunterschiede signifikant (Bonferroni-korrigiert). Die Unterschiede im Anteil nicht kodierbarer Dauern sind nicht signifkant .

•  Blickdauern zu KG-Lehrperson: MZZ 28.2% - SpiF 3.2%

•  Inhalte der Erwachsenen-Kind-Interaktionen: SpiF: Einführung und Erklärung der Spiele MZZ: Kognitive Aktivierung („Wie viele Klötze liegen auf dem Tisch?“)


Übersicht







Spif 10 Spiele

Domino

Fünferraus

Goldstückspiel

Himmel Hölle

Halli Galli

Leiterspiel

Muggelsteinspiel

Quartett

Räuber Goldschatz

Shut the box

Ab in die Mitte

Bohnenspiel

Dreh

Dschungel

Fünferraus

Früchtespiel

Grosses Rennen

Halli Galli

Kleeblatt

Klipp klapp

Mehr ist mehr

Nachbarzahlen

Pasch

Pinguinspiel

Plopp

Quartett

Rechenkapitän

Schüttelbecher

Stechen

Steine sammeln

Treppauf treppab

Verflixte 5

2010 2013

angepasst

entwickelt

gekauft

Spimaf 22 Spiele

Weiterentwicklung der Spiele

Projekt 2:


Spif 10 Spiele

Spimaf 22 Spiele

2010 2013 2014

Ab in die Mitte ♥ Pasch Bohnenspiel Plopp ♥

Dreh Klecksimonster ♥

Dschungel ♥ Nimm weg ♥

Fünferraus Schnapp d Quartett ♥

Halli Galli stechen

Klipp Klapp ▲ Steine sammeln ▲

Mehr ist mehr ▲ Treppauf treppab ♥

Nachbarzahlen Verflixte 5 ▲

18 Spiele

Geschichte der Entwicklung der Spiele Projekt 2:

Ziele von Spimaf: •  Spiele für 6-jährige und neue

Spiele für 5-jährige Kinder •  Nur Spiele, die auch Spass

machten •  Spiele die laufen


Beispiel 1 „Ab in die Mitte“


Beispiel 2 „Dreh“


Beispiel 3 „Dschungel“


Beisipiel 4 „Quartett“


Beispiel 5 „Treppauf treppab“


Produkt

Buch „mehr ist mehr“: •  Publiziert letztes Jahr (Dezember 2015) •  Für Lehrpersonen, Kindergartenlehrpersonen, FrühpädagogInnen – und

Lehrpersonenbildung •  Inhalt: Theorie (u.a. zu Spiel, Regelspiel, frühe math. Kompetenzen, Spielent-

wicklung) und Beschreibung der 18 Spiele zur Förderung math. Kompetenzen


Übersicht







Neues Projekt: Struktur der bereichsspezifischen professionellen Kompetenzen von FrühpädagogInnen

• Struktur der bereichsspezifischen professionellen Kompetenzen von FrühpädagogInnen und deren Effekte auf die Qualität von instruktionalen mathematikbezogenen Situationen im Kindergarten und auf den Lernfortschritt in den mathematischen Kompetenzen der Kinder

• Unterstützt durch den Schweiz. Nationalfonds und die deutsche Forschungsgemeinschaft

– Elisabeth Moser Opitz, Universität Zürich

– Aiso Heinze, IPN Kiel

– Anke Lindmeier, IPN Kiel

– Miriam Leuchter, Universität Münster

– Franziska Vogt, Päd. Hochschule St. Gallen PHSG


Übersicht







Theoretical background to adult-child-interaction

(kognitive Aktivierung)

•  „Lehrpersonen+Kind+Interak3onen4fördern4Lernen4und4Entwicklung4ganz4wesentlich4(...).4Die4frühe4Beziehungs+Geschichte4mit4Erwachsenen4fundiert4die4„Infrastruktur“4des4schulischen4Erfolgs.“4(Robert'Pianta,4paper4presented4at4the4ifp+conference4at4Munich42015)4

•  „Lehrreiche4Momente4(...)4werden4von4Lehr+personen4im4alltäglichen4Mathe+Unterricht4selten4genutzt“4(Ginsburg'&'Ertle,42008,4S.460).4

•  FrühpädagogInnen4haben4ein4nur4wenig4entwickeltes4Verständnis4über4die4Ak3vierung4von4Kindern4in4einem4s3mulierenden4“4(König,42009,4S.453).4

•  „Mit4Ausnahme4des4Zählens4waren4sie4meist4nicht4sensibel4hinsichtlich4des4mathema3schen4Poten3als4des4Spiels.4Deshalb4konnten4sich4auch4keine4weiterführende4mathema3sche4Gelegen+

heiten4schaffen“4(Wittmann & Schuler, 2009, S. 2653). 4


Interaktion Erwachsene – Kind Vergleich zwischen den beiden Interventionsgruppen

• Das Engagement in Mathematik ist im Spiel erheblich grösser als im Training.

• Mathematisches Lernen im Spiel wirkt trotz weniger Interaktionen mit der Frühpädagogin

•  Weiterführende Forschungsfrage: Wie viel Erwachsenen-Kind- oder Lehrperson-Kind-Interaktion braucht es, damit bereichsspezifische Spiele wirksam sind? Und: Welche Rolle spielt dabei die kognitive Aktivierung?


Übersicht







Förderung des Zahlbegriffs durch Interaktion (Andrea Wullschleger, 2010)

Videobasierte Analyse mathematikbezogener Interaktionen zwischen Pädagogin und Kind in Regelspielsituationen

Gewähltes Spiel: Fünferraus


Befunde (Wullschleger, 2010)

Enggeführt

Kognitiv aktivierend

Ko-konstruktiv

Adaptivität & Scaffolding

Besonders ertragreiche Momente sind - sehr selten!

2

63

34

31

9

3

36

14

14

2

4

3

2

0

1

14

1

0 20 40 60 80

100 120 140

dire

cted

Ada

ptiv

e te

achi

ng a

nd

scaf

fold

ing

cogn

itive

act

ivat

ion

co-c

onst

ruct

ive


Interpretation (Wullschleger, 2010)

Förderung des Zahlbegriffs durch Interaktion: •  (Zu) seltenes Vorkommen kognitiv aktivierender Impulse

(Wullschleger) •  (Zu) seltenes Vorkommen ko-konstruktiver Impulse

(Wullschleger)

Zusammenfassung: • Entwicklungsbedarf bei den FrühpädagogIn-Kind-

Interaktionen im Bereich der kognitiven Aktivierung

Rätselhaft: Trotz nur wenig hochwertigen Erwachsenen-Kind- Interaktionen ist das spielintegrierte Lernen wirksam. Andrer- seits war das Training trotz mehr derartiger Interaktionen weniger wirksam.


Übersicht







Das Spiel „Shut the box“ (Wolf, 2011) Sind Mathe-Spiele nicht schon Förderung genug?

Wolf Irene (2011). Wenn Kinder spielend lernen – Förderung arithmetischer Kompetenzen im Kindergarten durch Regelspiele, wie ‘Shut the Box’

-  22 ‚Shut the Box‘ Spielrunden -  634 Episoden - 21 Kinder -  Vergleich mit Prä- &

Posttestergebnissen


Befunde4(Wolf,42011):4Art4und4Anzahl4eingesetzter4Strategien44(in4den4ersten4104Spielzügen,4n4=43814Spielzüge)4


Zusammenfassende Bewertung (Wolf, 2011)

•  Alle Kinder können mitspielen und haben eine Chance auf den Sieg die Mathe-Spiele sind adaptiv

•  Kinder erreichen mit unterschiedlichen Strategien für sie wichtige Ziele Kompetenzerleben, Adaptivität

•  engagiertes, fokussiertes und wenig abgelenktes Tun motivierendes Spiel

•  viele Kinder spielten mehrere Spielrunden intensives Üben

•  Kinder beobachten das Spiel (der SpielpartnerInnen), tauschen viel aus und unterstützen sich gegenseitig Lernen – u.a. durch sozialen Austausch

•  Erfordernis eines Vielzahl von Spielen um Kinder mit unterschiedlichen Kompetenzen zu fördern Förderung mit unterschiedlichen Spielen


Welche Schlussfolgerungen können aus diesen Befunden hinsichtlich der Bedeutung der instruktionalen Unterstützung (Konzeptentwicklung, kognitive Aktivierung usw.) gezogen werden für das Spielen von Mathe-Spielen? Führt kognitiv aktivierende Erwachsenen-Kind-Interaktion Währen dem Spielen zu besseren Lernfortschritten?

If games are so adaptive ...


Übersicht







Lineare Zahlrepräsentation mit Erwachsenen Das grosse Rennen (Ramani & Siegler, 2008)

a)  Zählen bis 10 mit VL (Zählspiel – Farbspiel = KG)

b)  Stichprobe: 124 Kinder zwischen 4 und 5 ½ Jahren Farbspiel: n = 56 Zahlenspiel: n = 68

c)  Methode:

1.  Vortest (zu Beginn 1. Einheit)

2.  Intervention (in 2 Wochen 4 Einheiten à je 15-20 Min.; jeweils ein Kind mit einem VL, 20 x gespielt)

3.  Nachtest (Ende 4. Einheit)

4.  Follow-Up (9 Wochen nach 4. Einheit

d) Spielregel:

•  Kreisel mit Zahlen 1 und 2 (bzw. Farben)

•  Kind muss gekreiselte Zahl benennen, und die Zahlen der beschrittenen Felder

Beim Vorrücken mussten die Kinder die Zahlen benennen, die sie passierten – z.B. „Fünf, sechs.“ Bei Fehlern wurde das Kind durch den Versuchsleiter korrigiert und angehalten, die richtige Version zu repetieren


Hat ein Kind beispielsweise eine 2 gewürfelt, fährt es mit seinem Hasen so viele Schritte auf dem Spielbrett voran und sagt: „Ich bin auf der 2 gelandet.“ Danach öffnet es die Holzklappe und schaut nach, ob dies stimmt. Ist die Antwort korrekt, darf der Hase auf der Zahl sitzen bleiben. Stimmt die Zahl nicht überein, muss das Kind auf die Zahl zurück, von der es gestartet ist. (Schwitter, 2014, S. 95)

Lineare Zahlrepräsentation ohne Erwachsenen Hasenwettlauf (Monika Schwitter, 2014)


Ramani & Siegler (2008) MW Alter: 57 Monate N = 56 (Interventionsgruppe) Erwachsenen-Kind-Relation: 1:1

Schwitter (2014) MW Alter: 63 Monate n = 65 Erwachsenen-Kind-Relation: 1:1

Lineare Zahlrepräsentation ohne Erwachsenen Hasenwettlauf (Monika Schwitter, 2014)

Befund: Derselbe Wechsel von

logarithmischer zu

linearer Repräsentation

wie bei Ramani & Siegler (2008)


Zwischenfazit zur Rolle der Erwachsenen-Kind-Interaktionen in der spielintegrierten Förderung

Vielleicht sind die Erwachsenen-Kind-Interaktionen nicht so wichtig wie vermutet. Trotzdem wissen wir noch zu wenig über die Gründe, warum einige Kinder so viel profitieren von Spielen und andere nicht.

• Ramani & Siegler (2008) and Schwitter (2014):

Ähnliche Lernfortschritte trotz mehr und besseren Erwachsenen-Kind-Interaktionen bei Ramani & Siegler‘s Studie

Meine Schlussfolgerung aufgrund dieser Ergebnisse:


Übersicht







Spiel oder triviale Lernaufgabe: Denkspiele mit Elfe und Mathis

• Denkspiele mit Elfe und Mathis

•  Förderung des logischen Denkvermögens für Vor- und Grundschulkinder

• Alexandra Lenhard, Wolfgang Lenhard & Karl-Josef Klauer, 2011

• Die Denkspiele mit Elfe und Mathis sind ein wissenschaftlich fundiertes und evaluiertes Programm zur Förderung der Intelligenz und des logischen Denkens (vgl. auch Lenhard & Lenhard, 2011)


Typische Beispiele für Aufgaben dieses Trainings: das sind keine Spiele

Fehlendes Merkmal von Spiel ist hier die Unvor- hersehbarkeit und die Variation. Es ist deshalb kein Spiel, nur eine ziemlich einfache Zuordnungs-, Wissens- und Lernaufgabe. Es sind deshalb Bei- spiele für Computer- basiertes Lernen, nicht für gamebased Learning (GBL).


Übersicht







•  Vandercruysse et al. (2012) - Meta-Analyse: Im Vergleich zum herkömmlichem Unterricht positive Effekte von GBL (mit serious games) auf bereichsspezifische Einstellungen, Beliebtheit, Engagement und Interesse (kein Vergleich mit nicht-elektronischen Spielen). Interessanter Hinweis: von total 998 gefundenen Artikeln erfüllten nur 22 die Voraussetzungen für eine Meta-Analyse. Offenbar finden sich im Bereich des GBL mehr behauptete als echte Vorteile.

•  Je jünger die Spielenden, desto stärker die Wirkungen (Huizenga et al., 2009; Vandercruysse et al., 2012)

•  Kernproblem aller Studien: Höhere Motivation als Ergebnis der Neuigkeit der Technologie (z.B. Warren et al., 2008).


•  Wouters, P.J.M., van Nimwegen, C., van Oostendorp, H. & van der Spek, E.D. (2013). A meta-analysis of the cognitive and motivational effects of serious games: SG lernwirksamer und motivierender sind als konventionelle Instruktionsmethoden (ein Vergleich mit nicht computerbasierten Spielen wurde nicht durchgeführt).

•  Ketamo&Kiili (2010): Conceptual Change in Mathe durch GBL ist kein Selbstläufer: Die Ergebnisse zeigten klar, dass erzieherische Computerspiele keine Selbstläufer sind, sondern erst mit pädagogisch gut designten Werkzeugen, die auch die Reflexion sowohl während wie auch nach den Spiel-Sitzungen aktivieren, wirksam sind. Frage: Sind es dann noch Spiele?


• Verschiedene dieser Spiele gibt es auch online (vgl. Beispiel zu „shut the box“ unten).

• Ob die lernförderliche Wirkung dieser Spiele den nicht-elektroni-schen ähnlich ist, ist unbekannt.

http://www.online-games-zone.com/pages/casino/shut-the-box.php

•  Aufgrund unserer Beo-bachtungen ist es wichtig, dass die Kinder sowohl die Würfelaugen als auch die Zahlen mit den Fingern abzählen können.

•  Auch ist die gegenseitige Kontrolle (jedes Kind hat ein reales Spiel vor sich) scheint wichtig


Übersicht







Abschliessende Zusammenfassung hinsichtlich Computerspielen

•  Falls die Computerspiele dasselbe ermöglichen, was in den SpiF- und spimaf-Spielen wichtig war, dann können sie durchaus ebenso wirksam sein.

•  Relevante Merkmale waren: Abzählen von Würfelaugen mit den Fingern, reales Auf- und runterklappen von Klappen, Abzählen der Zahlen in der korrekten Reihenfolge mit den Fingern, verschiedene Repräsentationsformen erkennen, ...

•  Bekannt ist die Bedeutung von Primärerfahrungen bei kleinen Kindern.

•  Eine Kombination „realen“ Spiele und Computerspielen kann ganz gut funktionieren.

•  Es besteht derzeit ein Mangel an und deshalb auch ein Bedarf an Forschung zum Vergleich von realen Spielen und Computerspielen. Bevor wir hierzu ausreichend seriöse Befunde zu den entsprechenden Lernfortschritten haben, ist zu empfehlen, die frühen mathematischen Kompetenzen vor allem mit realen Spielen zu fördern. Computerspiele können dabei als Ergänzung eingesetzt werden.

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