Защо децата имат затруднения с математиката? Ново изследване разкрива причините

Ново изследване показва, че децата, които се затрудняват с математиката, имат проблеми не само с уменията си за смятане, но и с начина, по който мозъкът им обработва числата и контролира грешките.

Изследователски екип, ръководен от Хйесанг Чан (Университет на щата Сан Хосе, САЩ), проведе проучване, включващо ученици от втори и трети клас, разделени на две групи: тези с математически затруднения и тези с типични математически способности. Задачата им била много проста: да погледнат две числа от 1 до 9 и да изберат по-голямото число в рамките на няколко секунди.

На пръв поглед това изглежда като прост тест. Но вместо просто да маркират правилен или неправилен отговор, учените използват сложни поведенчески модели, за да видят как децата подхождат към задачата. Реагират ли предпазливо? Забавят ли темпото, след като допуснат грешка? Коригират ли подхода си с течение на времето?

Резултатите, публикувани в Journal of Neuroscience, показват, че децата, които имат затруднения с математиката, са склонни да реагират по-малко предпазливо и не забавят темпото след допускане на грешки. С други думи, механизмите им за самоконтрол и поведенческа адаптация изглежда функционират по различен начин при изпълнение на математически задачи.

Ядрено-магнитният резонанс (ЯМР) е помогнал за изясняване на това. Тази група деца е демонстрирала намалена активност в две области на мозъка: среднофронталния кортекс – областта, отговорна за обработката на числовата информация, фокусирането на вниманието и контрола на импулсите – и префронталния кортекс – областта, отговорна за откриването на грешки и наблюдението на изпълнението на задачите.

Това откритие предполага, че трудностите при изучаването на математика са свързани не само с „чувството за числа“, но и с изпълнителните функции – набор от умения, които помагат на хората да контролират вниманието си, да потискат импулсите и да коригират поведението си, когато правят грешки.

При преобразуване на числа в точки, разликата изчезва.

Предна цингуларна кора (синя на изображението)

Най-забележителният аспект на изследването е следващият раздел. Учените повторили експеримента, но вместо арабски цифри (1, 2, 3 и т.н.), използвали точки, за да представят количествата. Например, три точки представлявали числото 3.

Резултатите: Разликите между двете групи на практика изчезнали. Активността в двата гореспоменати мозъчни региона вече не се различавала статистически значимо.

Това показва, че проблемът не е в способността за интуитивно възприемане на „количеството“ – нещо, което съществува на основно ниво както при хората, така и при животните – а по-скоро в обработката на числовите символи, т.е. способността да се свързват абстрактните символи с количествената стойност.

Берт Де Смедт, образователен невролог в Университета в Льовен (Белгия), отбелязва, че изследователите отдавна са наблюдавали, че децата, които имат затруднения с математиката, често имат трудности със символната обработка. Нови изследвания подкрепят идеята, че това е свързано със сложни поведенчески механизми, като например нивото на предпазливост при реагиране и как мозъкът реагира на грешките.

Самите автори обаче подчертават, че това е само предварителен анализ и не доказва причинно-следствена връзка. Ядрено-магнитният резонанс в това проучване е инструмент за разбиране на неврологичните механизми, а не диагностичен инструмент за деца с трудности при изучаването на математика.

Въпреки че много въпроси остават без отговор, проучването сочи обещаващ подход към интервенцията. Вместо да се фокусират единствено върху математическите умения, учителите и родителите могат да помогнат на децата да развият самоконтрол, да коригират стратегиите си и да забавят темпото, за да проверят за грешки. С други думи, става въпрос за това да се научат децата да „мислят как решават проблемите“.

За да успеят в математиката, децата се нуждаят от солидна основа в броенето и сравняването на числа.

Друга група европейски учени показа, че при деца с дискалкулия (нарушение на обучението) ключова слабост е способността за обработка на информацията в определен ред, например, когато 3 е преди 4, или за разпознаване на число от 4 до 6.

Изследователският екип установи, че невронните мрежи, свързани с париеталната област – областта, която обработва количествената информация – функционират по различен начин, когато децата обработват числови поредици. Това предполага, че ако вътрешната „числова ос“ е недоразвита, децата ще имат затруднения с напредването към по-сложни изчисления.

От друга страна, мащабни лонгитудинални проучвания в САЩ и Европа, изследващи развитието на аритметичните способности в ранна възраст на образованието, показват, че способността за броене, сравняване на количества и боравене с числа в предучилищна и ранна училищна възраст е силен предсказващ фактор за постижения в математиката много години по-късно.

Изследвания, публикувани в Annual Review of Psychology, подчертават, че това фундаментално умение не е просто „уводно упражнение“, а крайъгълен камък на цялата последваща математическа система. Децата, които имат добро разбиране на количествените понятия и връзките между числата, са склонни да преминават по-плавно към символната математика.