Pracownia poznania matematycznego

Więcej o tematyce i celu badań:

Problemy z matematyką jako źródło pytań badawczych i znaczenie tych badań

Trudności w nauce matematyki stanowią problem nie tylko z perspektywy osób, które znają go z codziennych doświadczeń, ale też ich rodziców, nauczycieli, a potem np. pracodawców. Zatem trudności takie (w niektórych przypadkach niezwykle dotkliwe i definiowane jako tzw. dyskalkulia rozwojowa) to problem o charakterze społecznym czy nawet ekonomicznym. Badania nad przyczynami takich deficytów dowiodły, że nie są one wcale skutkiem lenistwa, statusu socjoekonomicznego czy warunków nauczania. Obecnie bowiem wiadomo, że mimo znaczenia tych czynników, problemy takie jak dyskalkulia mają przede wszystkim swoje dość dobrze określone neurobiologiczne podłoże. Nie brakuje także badań nad efektywnością różnych metod pokonywania tego typu deficytów, m.in. komputerowo wspieranych treningów poznawczych. Jednakże, mimo wagi problemu i bogatej literatury naukowej, nie przeprowadzono jak dotąd dobrze zaplanowanych badań eksperymentalnych prezentujących z jednej strony kompleksowy obraz anatomii i organizacji funkcjonalnej mózgu osób doświadczających takich trudności oraz, z drugiej strony, rezultatów oddziaływania treningów umiejętności matematycznych na poziomie zarówno wykonywania zadań, jak i zmian w strukturze, połączeniach i wzorcu aktywacji neuronalnych.

Mózgowe podłoże przetwarzania liczb

Dlatego jednym z celów projektu jest poznanie kompleksowego obrazu struktury i organizacji funkcjonalnej mózgu dzieci wykazujących trudności w nauce matematyki oraz porównanie go z wzorcem funkcjonowania i anatomią mózgu prawidłowo rozwijających się rówieśników. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu metody rezonansu magnetycznego, która pozwala nie tylko na śledzenie aktywacji mózgu podczas wykonywania różnych zadań angażujących określone procesy umysłowe (tu: przetwarzanie liczb), ale też badanie gęstości substancji białej i szarej w poszczególnych jego regionach, a także analizowanie połączeń między wybranymi strukturami. W badaniu tym biorą udział dwie grupy uczestników: dzieci wykazujące poważne problemy w nauce matematyki oraz grupa dzieci niewykazująca takich trudności. Zespół badawczy uzbrojony w tak szczegółową wiedzę o organizacji mózgu dzieci z obu grup, może realizować drugi cel badań.

Komputerowe treningi umysłowej osi liczbowej

Drugim celem projektu jest z kolei sprawdzenie, co zmienia się w strukturze i funkcjonowaniu mózgu dzieci przejawiających problemy z przetwarzaniem liczb pod wpływem udziału w specjalnie opracowanym komputerowym ćwiczeniu procesów umysłowych będących podstawą kształtowania się umiejętności matematycznych. Aby poznać odpowiedzi na pytanie o jego efekty, grupa dzieci, dla których matematyka stanowi problem weźmie udział w badaniu mózgu, ale też wykona z użyciem komputera szereg zadań pozwalających zmierzyć poziom podstawowych zdolności w zakresie matematyki. Następnie uczestnicy zostaną przydzieleni do 3 grup treningowych. Część dzieci będzie odbywać trening przy użyciu programu komputerowego pozwalającego ćwiczyć i utrwalać umysłową reprezentację osi liczbowej za pomocą monitora dotykowego. Druga grupa będzie trenować to samo, ale w takiej wersji programu, w której wykonanie zadań treningowych wymaga wykonywania ruchów ramion rejestrowanych czujnikiem Kinect. Trzecia grupa odbędzie identyczny trening jak pierwsza, ale zadania będą pozbawione informacji liczbowej.

Trening mentalnej reprezentacji osi liczbowej ma formę atrakcyjnej dla dzieci gry „Kalkulilo”, w której uczestnik ma za zadanie sterować lotem statku kosmicznego, pokonując górzyste przeszkody pojawiające się na jego drodze poprzez rozpoznawanie liczb i umieszczanie ich na osi będącej elementem gry.