Zahlen und räumliches Vorstellungsvermögen sind für die meisten von uns zwei getrennte Bereiche, mit wenigen, bis keinen Interferenzen. Denken Sie an die Rechenaufgabe 3+8 und an eine simple Würfeldrehaufgabe, wie sie oft bei Intelligenztests oder auch im Quiz-Teil von Zeitschriften vorkommt. Der Vortrag geht der Frage nach, warum etwa die Fähigkeit solche Würfeldrehaufgaben zu meistern auch für das Lösen der oben genannten Rechnung von Bedeutung ist. Konkret wird der Zusammenhang zwischen Zahlenverständnis und visuell-räumlicher Kognition auf Basis bisheriger kognitions- und neurowissenschaftlicher Evidenz dargestellt und ein Bogen zum Grundvorstellungsbegriff aus der Mathematikdidaktik gespannt. Letzteres dient insbesondere dazu, die Relevanz von Ergebnissen aus der Bezugsdisziplin Psychologie für die Mathematikdidaktik hervorzuheben und Parallelstrukturen sichtbar zu machen.

Zahlreiche Studien aus der Kognitions- und Neurowissenschaft weißen auf einen Zusammenhang zwischen Raumvorstellung und arithmetischen Kompetenzen hin (vgl. Graß, 2023; Graß & Krammer 2018; Vogel & de Smedt, 2021). So werden etwa Zahlen räumlich entlang eines mentalen Zahlenstrahls repräsentiert (Lindemann & Fischer 2015). Dies bestätigen sowohl der SNARC-Effekt, bei dem kleinere Zahlen mit der linken und größere mit der rechten Raumhälfte assoziiert werden, als auch der Distanzeffekt, wo größere numerische Differenzen zu schnelleren Reaktionen führen (Dehaene et al. 1993, Moyer & Landauer 1967).

Neurowissenschaftliche Studien weißen auf die zentrale Rolle des intraparietalen Sulcus für die numerische Kognition hin, ein Gehirnareal, das auch für die Verarbeitung räumlicher Informationen verantwortlich ist (Hawes et al. 2019).

Zudem spielt das Arbeitsgedächtnis – insbesondere der visuell-räumliche Notizblock – eine entscheidende Rolle für Rechenleistungen und stellt damit einen weiteren indirekten Zusammenhang zwischen Raumvorstellung und arithmetischen Kompetenzen her (Landerl, Vogel & Kaufmann 2022; Zhang et al. 2022).

Bislang wenig Evidenz gibt es jedoch hinsichtlich des kausalen Zusammenhangs zwischen Raumvorstellung und Arithmetik im Grundschulalter. Im Vortrag wird dazu eine längsschnittliche Interventionsstudie mit 400 Schüler:innen der zweiten Schulstufe durchgeführt. Dabei erhält die Interventionsgruppe ein strukturiertes Raumvorstellungstraining. Veränderungen in zentralen arithmetischen Kompetenzen werden mittels Pre-, Post- und Follow-Up-Test erfasst, um sowohl kurzfristige als auch nachhaltige Effekte sichtbar zu machen.

Der Beitrag gibt einen Einblick in das Studiendesign und präsentiert erste Ergebnisse aus der Pilotierungsphase. Die Ergebnisse sollen nicht nur die Bedeutung von Raumvorstellungsübungen für die arithmetische Kompetenzentwicklung verdeutlichen, sondern auch praxisrelevante Implikationen für die Grundschulmathematik aufzeigen.

Die Ergebnisse von mehr als 4,5 Millionen bearbeiteter Aufgaben auf der freien Online-Plattform für räumliches Denken RIF 3.0 (https://rif4you.eu/) wurden wissenschaftlich ausgewertet. Die große Datenmenge ermöglicht facettenreiche Analysen und verschiedenste Interpretationen der räumlichen Denkfähigkeiten von Lernenden im Alter von 7 Jahren bis 99 Jahren. Die Daten wurden unter anderem hinsichtlich alters- und geschlechtsspezifischer Unterschiede sowie der Leistungen in den verschiedenen Bereichen des räumlichen Denkens untersucht.

Im Vortrag wird einerseits die Online-Lernplattform RIF 3.0 kurz vorgestellt und andererseits werden die Ergebnisse der ausgewerteten Daten präsentiert. Diese zeigen klare Trends: (1) Mädchen und Burschen verfügen in zahlreichen Teilbereichen des räumlichen Denkvermögens über gleich gute Fähigkeiten. (2) Burschen haben (nur) im Bereich der mentalen Rotation einen klaren Vorteil. (3) Die räumlichen Fähigkeiten von Jugendlichen verbessern sich während der Pubertät (im Alter zwischen 12 und 16 Jahren) kaum. (4) Mit zunehmendem Alter steigt die durchschnittliche Wahrscheinlichkeit, die Aufgaben richtig zu lösen, für die Lernenden in allen Bereichen des räumlichen Denkens.