Theorien der Informationsverarbeitung - Entwicklung des Problemlösens

Mit den Theorien der Informationsverarbeitung

= Ein Problem liegt vor, wenn ein bestimmtes Ziel nicht unmittelbar erreicht werden kann z.B. weil Hindernisse bestehen

= Problemlösen ist der Prozess der Überführung eines Ausgangszustands in einen Zielzustand durch die Anwendung einer Strategie, mit der ein Hindernis überwunden werden kann

Mentale Repräsentation eines Zielzustandes

Mentale Repräsentation von Hindernissen, die dem Erreichen des Ziels im Weg stehen

Mentale Repräsentation von Strategien, die zum Erreichen des Ziels geeignet sind

Evaluation der Ergebnisse von zielgerichteten Handlungen im Hinblick auf die Problemösung

Weil es eine mentale Repräsentation von vielen verschiedenen Faktoren voraussetzt

Beispiel: Lösen des Brückenbau-Problems

Ab 12 Monaten

Rudimentäre Handlungsplanung d.h. einfache Pläne, die noch Lücken aufweisen

Beispiel: Studie zur Untersuchung des Planens bei 12-Monate-alten Kindern von Willatts

Die Kinder sollen an ein Spielzeug herankommen, indem sie ein Hindernis beseitigen und das Spielzeug mit einer Schnur heranziehen -> 12-Monate-alte Kinder sind dabei erfolgreich

3- und 4-Jährige handeln meist wenig planvoll und scheitern in Situationen, in denen Planung notwendig wäre, um ein Problem zu lösen und somit ein Ziel zu erreichen

5-Jährige zeigen Ansätze systematischer Planung

Schwierigkeit, Handlung zu unterdrücken (Hemmung)

Übermäßiger Optimismus

Beanspruchung großer mentaler Ressourcen

Äußerung:

• Planen erfordert eine Strategieauswahl, bei der man auf sofortige Lösungsversuche verzichtet und stattdessen analysiert, welche Strategie wahrscheinlich am effektivsten ist

• Dabei muss der Wunsch, sich direkt auf das Ziel zuzubewegen, unterdrückt werden

• Die Fähigkeit von Kindern unter 5 Jahren, Handlungen zu unterdrücken, ist noch beschränkt

Grund:

• Fehlende Reife des Frontallappens, der für Inhibitionsprozesse wichtig ist (reift bis zur Pubertät)

Äußerung:

• Kinder denken, dass sie Probleme effektiver lösen können als es ihnen tatsächlich möglich ist d.h. sie überschätzen ihre Leistung

• Dementsprechend sind sie dazu geneigt, nicht zu planen, weil sie glauben, dass sie auch ohne das Planen Erfolg haben

Grund:

• Eher aufgrund von Wunschdenken als durch Defizite in der Metakognition

Äußerung:

• Planen braucht bei jüngeren Kindern größere mentale Ressourcen als bei älteren Kindern

Gründe:

• Geringere Kapazität des Arbeitsgedächtnisses

• Weniger Wissen über geeignete Strategien

Ab 5 Jahren

Fähigkeit zur Regelumstellung

Beispiel: Studie zur Untersuchung der Umstellung auf neue Sortierregeln bei 3- bis 5-Jährigen von Frye et al.

Die Kinder spielen ein Sortierspiel, bei dem nach einiger Zeit die Sortierrregel verändert wird -> 5-Jährige sind bei der Regelumstellung erfolgreich

Voraussetzung für das Gelingen der Regelumstellung ist die Unterdrückung aufgabenirrelevanter Informationen z.B. muss das Farbenspiel unterdrückt werden, wenn das Formenspiel gespielt wird

Grund für die Interferenzanfälligkeit der 3- und 4-Jährigen ist die fehlende Reife ihres präfrontalen Cortex, der für Inhibitionsprozesse wichtig ist (reift bis ins junge Erwachsenenalter)

5-Jährige schaffen die Regelumstellung, weil ihr präfrontaler Cortex schon gereifter ist (reift beschleunigt im Altersbereich von 4 bis 7 Jahren)

Ab 9 Jahren bei einfachen Aufgaben

Erst ab dem Erwachsenenalter vollständig

Beispiel: Studie zur Anwendung von Regeln beim Balkenwaage-Problem von Siegler

Die Kinder sollen das Balkenwaage-Problem in verschiedenen Variationen lösen und erklären, warum sie sich für welche Lösung entschieden haben (die Antworten werden jeweils einer von vier definierten Regeln zugeordnet) -> Nur wenige nutzen Regel 4, erst 9-Jährige nutzen teilweise Regel 3

= Analoges Schlussfolgern ist das Verstehen und Lösen eines Problems durch den Rückschluss auf ein bereits bekanntes Problem und dessen Lösung

Vergleich des gegenwärtigen Problems mit einem früheren Problem

Finden von Übereinstimmungen zwischen dem gegenwärtigen und früheren Problem

Transfer von Erkenntnissen aus der Auseinandersetzung mit dem früheren Problem auf das gegenwärtige Problem

Nutzung perzeptueller Ähnlichkeiten

Nutzung relationaler Ähnlichkeiten

Ab 12 Monaten

Rudimentäre Form des analogen Schlussfolgerns d.h. nur dann möglich, wenn das Problem einem früheren Problem stark ähnelt

Beispiel: Studie zur Nutzung perzeptueller Ähnlichkeiten beim analogen Schließen von Chen et al.

Die Kinder sollen mehrmals an ein Spielzeug herankommen, indem sie eine Hindernis beseitigen und das Spielzeug mit einer Schnur heranziehen (diese Problemsituation erleben sie in drei analogen Varianten) -> 13-Monate-alte Kinder sind auch dann erfolgreich, wenn die Oberflächenmerkmale der Spielzeuge weniger ähnlich sind

Ab 4 Jahren

Nur dann, wenn das Problem aus einem vertrauten Bereich stammt

Beispiel: Studie zur Nutzung relationaler Ähnlichkeiten beim analogen Schließen von Goswami und Brown

Die Kinder sollen ein Bilderlegespiel mit dem Aufgabentyp “A:B = C:?” (A verhält sich zu B wie C zu D) lösen -> 4-Jährige sind dabei erfolgreich, wenn das Spiel aus einem vertrauten Bereich stammt

Auch, wenn Kinder analoges Schlussfolgern schon sehr früh nutzen können, verbessert sich diese Fähigkeit gravierend mit steigendem Alter

Grund: Zunahme des kindlichen Wissens über Probleme und Relationen

= Deduktives Denken ist das Ziehen eines logischen Schlusses aufgrund gegebener Prämissen

Beispiel: Syllogismus

• Prämisse 1: Alle Hunde bellen.

• Prämisse 2: Rex ist ein Hund.

• Logischer Schluss Rex bellt.

Kinder neigen dazu, ihr Weltwissen heranzuziehen und aufgrund des Wahrheitsgehalts von Prämissen zu urteilen -> Ablehnung kontrafaktischer Schlüsse

Präsentation der Prämissen in einem Fantasiekontext

• Intonation, die ein fiktives Szenario signalisiert

• Instruktion, die auffordert, visuelle Vorstellungen zu bilden

Gleiche Aufgaben mit gleichem Schwierigkeitsgrad sind in einer konkreten Version (Aufgabe anhand eines Alltagsbeispiels) sehr viel leichter zu lösen als in einer abstrakten Version

Beispiel: Studie zum Einfluss des Aufgabenkontexts auf das

deduktive Schließen von Erwachsenen von Goswami

Die Erwachsenen sollen eine konkrete und eine abstrakte Version der Selektionsaufgabe von Wason lösen -> Die meisten können die konkrete Version, jedoch können nur 10% die abstrakte Version lösen

Für Kinder gilt das gleiche wie für Erwachsene: Gleiche Aufgaben mit gleichem Schwierigkeitsgrad sind in einer konkreten Version (Aufgabe anhand eines Alltagsbeispiels) sehr viel leichter zu lösen als in einer abstrakten Version

Beispiel: Studie zur Selektionsaufgabe bei Kindern von Harris und Nunez

Die Kinder sollten eine konkrete Version der Selektionsaufgabe von Wason lösen -> 3- und 4-Jährige sind dabei erfolgreich

Weil bei alltagsnahen Aufgabenkontexten auf pragmatische (aus der Alltagserfahrung bekannte) Denkschemata zurückgegriffen werden kann z.B. Erlaubnisregeln

Mit steigendem Alter nimmt die Neigung nur Orientierung am Wahrheitsgehalt bzw. an der Realität (Alltagsnähe) ab

Gründe:

• Höhere Kapazität des Arbeitsgedächtnisses

• Verbesserte Problemlösestrategien

• Mehr inhaltliches Wissen

• Verbesserte Metakognition

= Wissenschaftliches Denken ist die Anwendung systematischer Strategien zur Hypothesenprüfung und Bewertung von Befunden

Erst ab dem Jugendalter (formal-operatorisches Stadium)

Ab dem Ende der Grundschulzeit

Nur dann, wenn ihnen ein unterstützender Kontext für die Methotik geboten wird

Beispiel: Münchener Längsschnittstudie LOGIK von Sodian et al.

Die Kinder müssen mittels der Variablenkontrollstrategie herausfinden, wodurch der Treibstoffvebrrauch eines Flugzeuges beeinflusst wird (entweder als Produktions- oder als Wahlaufgabe) -> Bei der Produktionsaufgabe sind erst Jugendliche erfolgreich, bei der Wahlaufgabe sind schon 4. Klässler erfolgreich

Implementierung wissenschaftstheoretisch und forschungsmethodisch adäquater Curricula im Sachkundeunterricht der Grundschule und naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe I

Förderung des wissenschaftliches Denkens im Grundschulalter durch Strategietrainings