Kognitive Stile und Lösungsstrategien in Arithmetik

Dieses Projekt hat das Ziel den Einfluß des kognitiven Stiles (Verbaler/Visueller Typ) auf das Problemlöseverhalten zu untersuchen. Komplexe Probleme können meist auf mehr als nur eine Art und Weise gelöst werden. Da Menschen jedoch starke individuelle Unterschiede hinsichtlich ihrer Möglichkeiten, Gewohnheiten und Vorlieben aufweisen, müssen Anstrengungen komplexe Probleme effizienter zu lösen die Eigenheiten eines Individuums berücksichtigen. Obwohl in den letzten zehn Jahren unser Wissen über die Funktion des menschlichen Gehirn stark gewachsen ist, hat sich die Forschung bislang meist mit den Gemeinsamkeiten aller Menschen beschäftigt und sehr viel weniger mit den Ursachen und Folgen individueller Unterschiede. Wir schlagen mit diesem Projekt eine Serie an Experimenten mit bildgebenden Verfahren (fMRI/EEG) vor, um die neuronalen Grundlagen unterschiedlicher kognitiver Stile und Lösungsstrategien zu erhellen. Arithmetik ist ideal für Untersuchungen komplexen Problemlöseverhaltens, da hier systematisch eine Vielzahl relativ homogener Probleme mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad konstruiert werden kann. Arithmetische Probleme können meist auf mehr als nur einem Weg gelöst werden. Zum Beispiel kann 37 x 9 in seine Teilaufgaben 30 x 9 und 7 x 9 zerlegt werden, deren Ergebnisse dann addiert werden. Alternativ kann man eine `0` and 37 anhängen (Multiplikation mit 10) und 37 abziehen, um zum richtigen Ergebnis zu gelangen. Gebildete Erwachsene sind sich oft beider Möglichkeiten bewußt, aber unterscheiden sich darin, welche der Strategien sie gewohnheitsmäßig anwenden. Menschen unterscheiden sich außerdem darin, ob sie beim Lösen komplexer Probleme lieber verbale oder visuelle Denkwege gehen. Wenn zum Beispiel zwei gesprochene Zahlen im Kopf addiert werden sollen, stellen sich manche Menschen dabei die Zahlen wie auf einem Blatt Papier geschrieben vor (Visualisierer), während andere angeben (Verbalisierer), das Problem verbal zu lösen und sich nichts visuell dabei vorstellen. Mit diesem Projekt verfolgen wir im wesentlichen zwei Ziele: Erstens soll geklärt werden, auf welche Hirnareale sich individuelle Unterschiede hinsichtlich kognitiver Stile beim Lösen komplexer arithmetischer Aufgaben auswirken. Zweitens, soll der Zusammenhang zwischen kognitivem Stil und den an Zahlenverarbeitung beteiligten Hirnarealen untersucht werden um besser zu verstehen, wie kognitive Stile sich auf die Präferenz bestimmter Lösungsstrategien auswirken. Des weiteren hoffen wir, mit der Untersuchung des Einflusses individueller Unterschiede auf die Hirnaktivierung die angenommene Spezifizität der an Zahlenverarbeitung beteiligten Hirnareale überprüfen zu können. Es ist zum Beispiel völlig unklar, ob ein Areal wie der linke Gyrus angularis, von dem eine Affinität zum Sprachsystem angenommen wird, systematische Aktivierungsunterschiede zeigt, abhängig vom Grad der Beanspruchung des verbalen Systems durch bestimmte Lösungsstrategien oder einen verbalen kognitiven Stil. Falls keine Modulation beobachtet werden kann, kann daraus gefolgert werden, daß die zahlenverarbeitenden Areale weniger modalitätsspezifisch sind, als bisher angenommen.

In der modernen Arbeitswelt werden durch das Zurückdrängen ungelernter Tätigkeiten die kognitiven Anforderungen an die Arbeitnehmer immer höher. Die Fähigkeit komplexe Probleme zu lösen wird daher immer mehr zu einem Gehalts- und Karrierebestimmenden Faktor. Bei komplexen Problemen kommt man jedoch oft auf verschiedenen Wegen zur richtigen Lösung. Das vorliegende Projekt untersuchte den Einfluss von kognitiven Stilen (verbaler/visuelle Typ) und unterschiedlichen Problemlösestrategien beim Lösen arithmetischer Probleme. Arithmetik erlaubt Untersuchungen zum komplexen Problemlöseverhalten, da hier eine Vielzahl von homogenen Problemen mit unterschiedlichem Schwierigkeitsgrad konstruiert werden kann. Menschen unterscheiden sich zum Beispiel darin, ob sie beim Lösen komplexer Probleme lieber verbale oder visuelle Denkwege gehen. Wenn zwei Zahlen im Kopf addiert werden sollen, stellen sich manche Menschen dabei die Zahlen wie auf einem Blatt Papier geschrieben vor (Visualisierer), während andere angeben (Verbalisierer), das Problem verbal zu lösen und sich nichts visuell dabei vorstellen. Zudem können komplexe arithmetische Probleme meist auf mehr als nur einem Weg gelöst werden. Zum Beispiel kann 37 x 9 gelöst werden indem man 30 x 9 und 7 x 9 addiert. Alternativ kann man 37 mit 10 multiplizieren und einmal 37 abziehen, um zum richtigen Ergebnis zu gelangen. Im Projekt wurden bildgebende Verfahren des Gehirns wie die Elektroenzephalographie (EEG) und die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) eingesetzt, um die an unterschiedlichen arithmetischen Strategien und kognitiven Stilen beteiligten Hirnregionen zu untersuchen. Dabei wurde gefunden, dass Menschen die eher einen verbalen kognitiven Stil verwenden tendenziell stärker mit Sprache assoziierte Areale aktivieren, während Menschen mit einem visuellen kognitiven Stil Areale der visuellen Verarbeitung stärker aktivieren. Diese Unterschiede sind jedoch relativ klein. Außerdem konnte kein Einfluss des kognitiven Stils auf das Lösungsverhalten und die Strategieverwendung festgestellt werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass es zwar verschiedene kognitive Stile beim komplexen Problemlösen gibt, dass sie jedoch für die Praxis kaum Folgen haben. Es ist daher wahrscheinlich eher nicht notwendig, den kognitiven Stil einer Person zum Beispiel bei Schülern im Unterricht zu berücksichtigen.