Reduktion des Pflanzenschutzmitteleinsatzes – Konsequenzen ...
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht
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Friedrich-Schiller-Universität JenaAbteilung Didaktik der Mathematik und Informatik„Didaktik der Mathematik“ - Modul AProf. Zimmermann
Präsentation von Daniela Hinz, Mandy Weigel und Jonas Gratzgehalten am 20. Mai 2008
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht
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Was unser Gehirn alles kann
Tolle Sachen zum Selbermachen
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Was unser Gehirn alles kann
Afugrnud enier Sduite an enier Elingshcen Unvirestiät ist es eagl, in wlehcer Rienhnelfoge die Bcuhtsbaen in eniem Wrot sethen, das enizg wcihitge dbaei ist, dsas der estre und lzete Bcuhtsbae am rcihgiten Paltz snid. Der Rset knan ttolaer Bölsdinn sien, und du knasnt es torztedm onhe Porbelme lseen. Das ghet dseahlb, wiel wir nchit Bcuhtsbae für Bcuhtsbae enizlen lseen, snodren Wröetr als Gnaezs.
Eine Studie
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Sind die Kreise deckungsgleich?
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Was siehst du?
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Gibt es das wirklich? I
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Gibt es das wirklich? II
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Ein räumliches Dreieck
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Wo ist das Kästchen geblieben?
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Das Gehirn
unglaublich aber wahr:jeder hat eins
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ca. 10¹³ Verbindungen zw. Nervenzellen im Gehirn
Lernen: Schaffen solcher Verbindungen
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Neue Technologien zur Untersuchung/Erforschung des Gehirns
1 Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) = Kernspintomographie (NMR)
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Neue Technologien zur Untersuchung/Erforschung des Gehirns
2 Positronen-Emissions-Tomographie (PET)
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Funktion des Hippocampus
hier laufen Sinnesinformationen zusammen und werden zum Speichern auf Hirnrinde verteilt
spielt wichtige Rolle beim Lernen
Personen mit Ausfall des Hippocampus können keine neuen Dinge mehr lernen (Gedächtnisverlust)
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Hebb’sche Regel (1949)
"what fires together, wires together“
wenn zwei Nervenzellen gleichzeitig aktiv sind, wird die Verbindung zwischen ihnen gestärkt
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Das Gehirn
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Emotionen
Gewühl im Gefühl
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Emotionen
spielen wichtige Rolle beim Lernen
keine einheitliche Ergebnisse, keine allgemeine Theorie
zweidimensional
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Eine Geschichte
„Ein Junge fährt mit seiner Mutter durch die
Stadt, um den Vater, der im Krankenhaus
arbeitet, zu besuchen. Dort zeigt man dem
Jungen eine Reihe medizinischer
Behandlungsverfahren.“[1]
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Eine andere Geschichte
„Ein Junge fährt mit seiner Mutter durch die
Stadt und wird bei einem Autounfall schwer
verletzt. Er wird rasch in ein Krankenhaus
gebracht, wo eine Reihe medizinischer
Behandlungsverfahren durchgeführt werden.“[1]
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Aufregung
emotionale Erregung: Dinge werden besser verstanden
emotionale Beteiligung: verbessertes Lernen
interessant für Menschen: Geschichten, Gefühle, andere Menschen
weniger interessant: Daten und Fakten
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Angst I
allgemein: Angst hemmt Lernen
Verhältnis Angst – Lernen kompliziert
Angst hemmt kreative Prozesse
große Angst: rasches Lernen
verhindert aber: Verknüpfung von Neuem mit Altem
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Angst II
Angst vor (eigentlich) neutralen Sachen: anlernbar
Reaktionen automatisch
Mandelkerne: unangenehme Erlebnisse rasch lernen und in Zukunft vermeiden
flight or fight auch im Geiste
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Angst III
rasches Ausführen einfacher gelernter Routinen, lockeres Assoziieren wird erschwert
verhindert das Draufkommen auf eigentlich einfache Lösungen von Problemen
positive Grundstimmung: gut für das Lernen
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Ein Teufelskreis
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Lernen mit Emotionen
je positiv, desto Merk
Gefühl und Denken sind miteinander verbunden
Fazit: Lernen bei guter Laune funktioniert am besten
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Streß I
Stressor (Situation) Streß (Zustand)
Hilflose Situation: chronischer Streß mit gesundheitsschädlichen Folgen
kalkulierbare Widerwärtigkeiten: erträglich, plötzlich hereinbrechende: nicht
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Streß II
Mechanismen für Notfallsituationen: Streßreaktion
sinnvoll bei akutem Streß: durch Körperreaktionen erhöhte kognitive Leistungsfähigkeit
Kehrseite: streßbedingte Langzeitwirkungen
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Fazit I
Emotionen helfen uns beim Zurechtfinden in unserer Welt
Körper stellt sich sehr fix auf Extremsituationen ein
akuter Streß kann zu verbessertem Lernen führen
aber extrem starker akuter und chronischer Streß: äußerst ungünstige Auswirkungen auf das Gedächtnis
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Emotionen
Fazit II
Streßhormone: erhöhte Beanspruchung bei gleichzeitiger verminderter Energiezufuhr von Neuronen
Chronischer Streß: langfristiger Zelluntergang
Fazit: Streß ist ungünstig für das Lernen und Behalten
Lernen mit positiven Emotionen
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Aufmerksamkeit
ohne geht’s nicht
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Ein Versuch
Schaut euch die folgenden Begriffe nach den folgenden Kriterien an:
1. Sitzreihe: Groß- oder Kleinbuchstaben?
2. Sitzreihe: Verb oder Nomen?
3. Sitzreihe: Gegenstand oder Tätigkeit?
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Was heißt hier aufmerksam?
Bedeutung in der Umgangssprache: gerichtet aufmerksam, z.B. sich auf etwas konzentrieren
aber eigentlich auch:ungerichtet aufmerksam, z.B. leichtes vor sich hin träumen, aber noch reaktionsbereit, also wach
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Was heißt hier wach?
tonische Wachheit
phasische Wachheit: plötzlicher Anstieg der Aufmerksamkeitsleistung nach Warnreiz, um sich z.B. zu orientieren oder flight or fight
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Zur Habituation und der Vigilanz
bei häufiger Wiederholung des Warnreizes: Gewöhnungseffekt, auch Habituation genannt
Reaktionsbereitschaft auf einen Reiz (Vigilanz) hängt vom eigenen Allgemeinzustand und der Reizgestaltung ab
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Was heißt hier Reizgestaltung?
für Reizwahrnehmung muss Reizschwelle überschritten werden
z.B. Mensch hört nur zwischen 20Hz und 20kHz
damit Reize als verschieden wahrgenommen werden muss Differenzschwelle überschritten werden
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Sitz der Aufmerksamkeit
zwei Bereiche
hinteres System erkennt neue Reize
vorderes System ist für Reizhemmung und gerichtete Aufmerksamkeit verantwortlich
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Was heißt das für den Unterricht?
der stärkere Reiz gewinnt, also Unterricht = Superreiz
anregende Lernumgebung:- Methodenwechsel - Stimme modulieren- bei aufkommender Unruhe evtl. das Thema
wechseln- Ruhephasen einplanen, wo keine gerichtete
Aufmerksamkeit notwendig ist- Bewegungsspiele zum Aktivieren der Schüler usw...
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Aufmerksamkeit
Kurze Pause: Die Tänzerin
Gegen den Uhrzeigersinn?
Vorrangige Nutzung der linken Hirnhälfte
In welche Richtung dreht sie sich?
oder
Mit dem Uhrzeigersinn?
Vorrangige Nutzung der rechten Hirnhälfte
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Motivation
(k)ein Hoch auf die Antriebslosigkeit
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Wenn unser Gehirn positiv überrascht wird
Gehirn hat Erwartungen an zukünftiges Geschehen um uns herum
werden die Erwartungen positiv übertroffen, tritt ein Lerneffekt auf, das Verhalten wird entsprechend optimiert
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Da war doch noch was: das Dopamin
wichtiger Botenstoff im Gehirn
wirkt in verschiedenen Systemen
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Bewertung und Bedeutungszuweisung
wesentliches System: dient der Bewertung und der Zuweisung von Bedeutung von Reizen
wenn etwas besser als erwartet, dann positive Bewertung und von Bedeutung
bei persönlicher Bedeutung, eher motiviert sich mit dem Reiz zu beschäftigen
Effekt tritt auch schon bei freundlichem Verhalten auf
![Page 58: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/58.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Bedeutung für den Unterricht I
Loben, aber...
nicht nur das Beste loben
nicht übertriebenen loben
situationsgebunden loben
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Bedeutung für den Unterricht II
Der Lehrer...
überfordert seine Schüler nicht, indem erSchüler bei Schwierigkeiten ermutigt und ihnen bei Bedarf hilft
aber unterfordert sie auch nicht, also stellt er machbare Herausforderungen
![Page 60: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/60.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Bedeutung für den Unterricht III
Der Lehrer...
hat ein freundliches Auftreten
zeigt Begeisterung für sein Fach, damit die Begeisterung auf die Klasse übergeht
![Page 61: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/61.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
Der virtuose Kreis
![Page 62: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/62.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Motivation
MAN BEACHTE
Dauermotivation gibt es nicht!
Jeder hat mal einen schlechten Tag!
Man darf auch mal antriebslos sein!
![Page 63: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/63.jpg)
Vernetzend Lernen
von Eseln und Delphinen
![Page 64: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/64.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Implizites Gedächtnis
unbewußtes Abrufen von gespeichertem Wissen
Ergebnisse klassischer Konditionierung
Gewohnheiten
z.B.: schnell Tippen
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
![Page 66: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/66.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Explizites Gedächtnis
bewußtes Erinnern
wird im Kurzzeitgedächtnis verarbeitet
z.B.: Aufsagen der Tastaturbelegung
![Page 67: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/67.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Deklaratives Gedächtnis
faktisches Wissen, was man mitteilen (deklarieren) kann
speichert Begriffe, Definitionen, Namen, Daten und Fakten
Unterscheidung in Gedächtnis für allgemeines Wissen vs. Erlebniswissen
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Prozedurales Gedächtnis
speichert Bewegungsabläufe
Lernergebnisse der Konditionierung
![Page 69: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/69.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
„Ich hab‘s auf der Zunge“
Wort kennzeichnen, aber es fällt einem nicht ein
Anzahl der Silben oder Anfangsbuchstaben bekannt
Merken nicht nur mittels akustischen, sondern auch mittels visuellen bzw. Bedeutungsmerkmalen
falls passiert: freier Einfall
Erkenntnisse über Organisierung der Inhalte im Gehirn
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Semantisches Netzwerk
zw. bestimmten Begriffen: Verbindungen
Ordnungen des Langzeitgedächtnis: Netzwerk
Knoten: Begriff, der mit einem anderen verknüpft ist
Verarbeitung erfolgt parallel
einzelnes Lernergebnis: lokal
komplexes Wissen: über gesamtes Gehirn verteilt
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
![Page 72: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/72.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Mnemotechniken
Ordnen von sinnlos erscheinendem Lernmaterial
Gedächtnisstützen, Eselsbrücken
Maßnahmen, die das Behalten von Lernmaterial unterstützen sollen
Lernmaterial wird in eine Ordnung gebracht (unterstützt das Behalten)
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Erfinden von Erzählungen
schwierig, Wörter zu lernen, die in keinem Zusammenhang stehen
Erzählung erfinden, die alle Wörter beinhaltet
Essen, Nerv, Lehrer, Flut, … Eines Abends zum Essen hatte ich den Nerv, meinen Lehrer mitzubringen. Es hatte an jenem Tag eine Flut gegeben …
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Schlüsselwort-Methode
Merken von Ziffernfolgen
Erzählung ausdenken nicht sinnvoll
Zahlenreim ausdenken, anschließend Geschichte
Eins ist in Mainz, Zwo ist ein Floh, Drei ist aus Brei, …In Mainz wohnt ein Floh, der ißt gerne Brei …
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Platz-Lernmethode I
Verknüpfung bildhafter Vorstellungen mit räumlichen Gegebenheiten
Funktion : Begriff -> räumlicher Gegenstand
basiert auf Ordnung, die im Gehirn bereits vorhanden ist (sein sollte?)
fällt einem leicht, Bildeindrücke als Wörter festzuhalten
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Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
Platz-Lernmethode II
Wurst, Brot, Milch, Bier, …
gedanklicher Gang durch Wohnung
Kleiderschrank, Kaminsims, Badewanne, Waschbecken, …
Wurst : Kleiderschrank, Brot : Kaminsims, Milch : Badewanne, Bier : Waschbecken, …
![Page 77: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/77.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Vernetzend Lernen
![Page 78: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/78.jpg)
Von Regeln und Sätzen
selber denken macht schlau
![Page 79: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/79.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Von Regeln und Sätzen
Konsequenzen für den Matheunterricht
in der Schule nicht Regeln auswendig lernen lassen sondern Beispiele geben, aus denen die Schüler die Regeln selbst entwickeln können
falls es unvermeidbar ist, die Regeln zu geben, viele Beispiele und Übungen machen, damit es von Wissen in Können übergeht
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Zahlensinn
exaktes Abschätzen
![Page 81: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/81.jpg)
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Zahlensinn
Abschätzen versus Exaktes Rechnen
exaktes Rechnen wird sprachlich gespeichert
ungefähres Abschätzen wird räumlich gespeichert
![Page 82: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/82.jpg)
Ergänzende Bemerkungen I
neues Thema anhand von Beispielen einführen, etwa:
Bruchrechnung: Kuchen bzw. Pizza
Negative Zahlen: Minustemperaturen
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Ergänzende Bemerkungen
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Ergänzende Bemerkungen II
unreflektiertes, schematisches Ausführen von Regeln führt zu bestimmten Fehlern
Faszination bei Kindern auslösen: Kinder beschäftigen sich mit bestimmten Dingen (etwa Taschenrechner)
anhand der Ergebnisse selbstständig Regeln ableiten
Ziel: Erkennen von Regelmäßigkeiten
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Ergänzende Bemerkungen
![Page 84: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/84.jpg)
Ergänzende Bemerkungen III
kreative Lösungswege können durchaus vorkommen
sollten belohnt und nicht unterbunden werden
durch Anwendung allgemeiner Prinzipien: Finden einer Lösung(unabhängig von der Lösung des Lehrers)
Das ist mathematisches Denken!
Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht – Ergänzende Bemerkungen
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Das Gehirn kann nur eines nicht:
Nicht lernen!
Literatur
M. Spitzer: Lernen. Spektrum Akademischer Verlag München, 2007.
G. Mietzel: Wege in die Psychologie. Klett-Cotta Verlag Stuttgart, 2005.
Brockhaus Enzyklopädie Band 2. F.A. Brockhaus GmbH Mannheim, 1987.
T. Baumann, T. Nehlsen, Prof. G. Roth, Neorobiologie im Lehrbetrieb. orbitak Business Marketing GmbH Bremen, 2007.
http://paedpsych.jk.uni-linz.ac.at:4711/LEHRPROGRAMME/PSYCHGRUNDLAGEN/Contents/Descript/sensdepr.htm, 10.05.2008 13:41.
Dr. W. Stangl, Motive und Motivation; http://arbeitsblaetter.stangl-taller.at/MOTIVATION/default.shtml,Zugriff: 09.05.08 10:23.
Dr. W. Stangl, Lernmotive und Lernmotivation; http://arbeitsblaetter.stangl-taller.at/MOTIVATION/Lernmotivation.shtml,Zugriff: 09.05.08 11:27.
Prof. A. Kreitel, Die Neurobiologie der Aufmerksamkeit: Wie wir aus einer Flut von Informationen das Wichtige herausfiltern; impulse aus der Forschung, Nr. 1/2006. Pressestelle der Universität Bremen, 2006.
![Page 86: Hirnforschung und mögliche Konsequenzen für den Mathematikunterricht](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022062502/56814c86550346895db9a24e/html5/thumbnails/86.jpg)
Prof. Dr. Thomas J. Feuerstein, Dopamin - körpereigenes Doping fürs Denken; http://www.bio-pro.de/de/region/freiburg/magazin/01929/index.html, Zugriff: 13.05.2008 21:13.
Istvan Tiringer, Aufmerksamkeit und Bewusstsein; http://aok.pte.hu/docs/dsg/studium/neuropsychologie/Aufmerksamkeit.pdf,Zugriff: 13.05.2008 21:18.
Janine Dötsch, Dopamin und positive Emotionalität; http://www.gp.tu-berlin.de/Biopsychologie/Studium/Sommer07/neuro/DOPAMINReferat_ueberarbeitet.pdf,Zugriff: 13.05.2008 21:20.
M. Nußbaumer, Satisfaction; http://oe1.orf.at/highlights/70529.html,Zugriff: 13.05.2008 21:22.
J. und K.-H. Krause, ADHS im Erwachsenenalter: Die Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung bei Erwachsenen. Schattauer Verlag Stuttgart, 2003. S. 14.
http://www.michaelbach.de/ot/index-de.html,Zugriff: 18.05.2008 18:03
http://www.schule.rorschach.ch,Zugriff: 17.05.2008 14:51