Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass metakognitive Fähigkeiten, oft als „thinking about thinking“ beschrieben, entscheidend für effektives Lernen und schulischen Erfolg sind. Sie ermöglichen es Schüler:innen, Fehler zu erkennen, Lernstrategien zu reflektieren und ihre Herangehensweise zur Lösung eines Problems aktiv anzupassen (Guo, 2022). Trotz der anerkannten Bedeutung metakognitiver Prozesse im Schul- und Lernkontext gibt es erst in den letzten Jahren intensive Bestrebungen, die (neuro-)kognitiven Mechanismen der Metakognition im mathematischen Kontext zu untersuchen.

Im Rahmen dieses Vortrags werde ich auf diese Entwicklungen eingehen und aktuelle (neuro-) kognitive Studienbefunde aus der Metakognitionsforschung diskutieren, die insbesondere die Relevanz der beiden regulierenden kognitiven Komponenten der Metakognition in den Vordergrund rücken: Überwachung und Steuerung. Überwachung bezeichnet die Fähigkeit, den eigenen Wissensstand oder die eigene Leistung während der Bearbeitung einer Aufgabe einzuschätzen, während Steuerung die gezielte Anpassung von Strategien auf Basis dieser Einschätzung beschreibt. Zur Verdeutlichung dieser Aspekte werde ich sowohl behaviorale als auch neurowissenschaftliche Studien, darunter funktionelle Magnetresonanzstudien (fMRI) und Elektroenzephalografie (EEG), mit Kindern und Erwachsenen vorstellen, die die neuronalen Korrelate dieser Regulierungsprozesse im Kontext mathematischer Problemstellungen untersuchen.

Die Ergebnisse zeigen einen signifikanten Zusammenhang zwischen metakognitiven Regulierungsprozessen, Mathematikleistung und Lernfortschritt und belegen die zentrale Bedeutung dieser Fähigkeiten (z.B., Jacobs et al., 2024). Zudem liefern die Studien erste Hinweise auf die (neuro-)kognitiven Mechanismen, die diesen Prozessen zugrunde liegen, und ermöglichen somit ein besseres Verständnis ihrer Wirkungsweise (z.B., Thagizadeh et al., in prep). Letztlich bietet die Verbindung dieser Forschungserkenntnisse und schulischer Praxis ein vielversprechendes Fundament, um Lernprozesse besser zu verstehen und Lernkompetenzen gezielt zu fördern.

Aktuelle wissenschaftliche Befunde zeigen, dass metakognitive Fähigkeiten eine zentrale Rolle für das arithmetische Lernen besitzen. Sie ermöglichen es Kindern, ihre Lösungswege einzuschätzen, Fehler zu identifizieren und Strategien zielgerichtet anzupassen (Ahmad et al., 2018). Besonders die aufgabenspezifische metakognitive Überwachung erweist sich als prädiktiv valide für spätere Rechenleistungen und leistet somit einen maßgeblichen Beitrag zur Entwicklung arithmetischer Kompetenzen (Bellon et al., 2019). Darüber hinaus lassen sich domänenübergreifende Effekte beobachten, etwa der Zusammenhang zwischen metakognitiven Fähigkeiten im Bereich der Arithmetik und der Rechtschreibleistung (Bellon et al., 2020).

Zunehmend rückt die Rolle der Metakognition zudem bei der Bewältigung von Interferenzen – Konflikten zwischen alltagsnaiven Vorstellungen und mathematisch intendierten Konzepten – in den Fokus. Solche Interferenzeffekte beeinträchtigen insbesondere das Verständnis grundlegender arithmetischer Inhalte und treten häufig an konzeptuellen Übergängen auf, etwa im Stellenwertverständnis oder beim Aufbau von Operationsvorstellungen. Erste Befunde deuten darauf hin, dass Kinder mit ausgeprägteren metakognitiven Fähigkeiten diese Interferenzen besser identifizieren und regulieren können, was sich positiv auf die Konzeptentwicklung und Rechenleistung auswirkt (Meier et al., 2022; Stricker et al., 2021).

Im Vortrag wird herausgearbeitet, inwieweit die genannten neuro- und kognitionswissenschaftlichen Befunde bereits in der Mathematikdidaktik rezipiert sind und welche Implikationen sich für die Gestaltung arithmetischer Lernprozesse in der Primarstufe ergeben. Abschließend wird ein längsschnittlich angelegtes Forschungsvorhaben vorgestellt, das den Einfluss metakognitiver Fähigkeiten auf die arithmetische Kompetenzentwicklung im Grundschulalter untersucht.

Metacognitive monitoring, the ability to evaluate one’s own performance, is crucial for effective learning. (Rinne & Mazzocco, 2014). However, less is known about its neurocognitive mechanisms in the academic context, such as multistep problem-solving, like Mathematics, especially with children.

In this study, for the first time in this context, we examine how children aged 10–12 years (N = 40) monitor their performance while solving multiplication problems and how this is reflected in their brain activity. Children complete paper-and-pencil tasks assessing arithmetic and reading fluency, followed by an electroencephalogram (EEG) session. During EEG recording, participants verify a multiplication answer and then rate their confidence in their answer on a 6-point Likert scale from “not sure” to “sure.”

We have collected data from 15 children and expect to complete the sample by the symposium dates. Our prior research with a similar adult design showed a significant association between online arithmetic performance (error rates and reaction time) and monitoring (confidence). At the neural level, error-related potentials (Ne/Pe) systematically varied with confidence, reflecting monitoring during arithmetic problem solving. We will analyze the children’s data to explore whether similar patterns at both the behavioral and neural levels emerge. Since this age range is critical for the development of metacognition(Bellon et al., 2020), this research could help shed light on the underlying neurocognitive architecture that supports monitoring abilities, which are vital for error detection and learning multistep problem solving, such as in arithmetic.