Identifikation von Lösungsstrategien bei der

mentalen Rotation im Kindergartenalter

Ergebnisse einer latenten Klassenanalyse

Claudia Quaiser-PohlUniversität Siegen

Tobias AmbergerUniversität Trier

Gliederung

1. Mentale Rotation im Vorschulalter2. Der Bilderrotationstest - BiRT3. Lösungsstrategien bei

Raumvorstellungsaufgaben 4. Lösungsstrategien im BiRT5. Ergebnisse der Latent Class Analyse

6. Ergebnisse der LatentTransition Analyse

Mentale Rotation im Vorschulalter?

nach Piaget: Vorstellung von Bewegung (mentale Rotation) erst beim Übergang zum konkret-operationalen Stadium (mit 7-8 Jahren) möglich

widersprüchliche empirische Befunde Merkmale des Aufgabenmaterials wie

Konkretheit, Bekanntheit und Salienz der Stimuli beeinflussen die mentale Rotationsleistung

keine Geschlechtsunterschiede

Der Bilder-Rotationstest (BiRT)

Hinze (2002); Quaiser-Pohl (2003)

Stimuli:farbige 3-dimensionaleAbbildungen von Tieren und Menschen

Anforderung:Rotation in der Bildebene

Testumfang:12 (16) Items plus2 Beispielitems

1 Standardreiz und 3 Vergleichsreize(1 rotiert; 2 gespiegelt)

Zielgruppe:4- bis 6Jährige

Warum Analyse vonLösungsstrategien im BiRT ?

Hinweise: Deckeneffekt nach

Förderung bimodale Verteilung der

Testwerte Strategieunterschiede

bei Rotationsaufgaben bei Erwachsenen

als Indikator für Entwicklungsprozesse

Lösungsstrategien bei Aufgaben zum räumlichen Vorstellen

whole approach

holistische Strategien

Barratt (1953)

Cooper (1976)

Lohman & Kyllonen (1983)

Schultz (1991)

räumlich-visuelle Strategien

part approach

analytische Strategien

nicht räumlich-visuelle Strategien

verbal-analytische Strategien

move object move self key feature

Lohman & Kyllonen (1983)

Analyse von Lösungsstrategien bei Raumvorstellungsaufgaben lautes Denken (French, 1965; Grüßing, 2002) intro- bzw. retrospektive Berichte (Schultz, 1991) Diskussion über die Aufgabenbearbeitung (Myers,

1957) Reaktionszeiten (Putz-Osterloh, 1977) Blickverhalten (Just & Carpenter, 1985) Item Response Theorien (Glück et al., 2002; Lohaus

et al., 1994) LCA bzw. LTA (Geiser et al., 2004; 2006)

Bei der Lösung von mentalen Rotationsaufgaben beteiligte kognitive Prozesse

Phase A Phase B Phase C

Just & Carpenter (1985)

Kyllonen, Lohman & Woltz (1984)

Such- oder Enkodierphas

e

Rotations- oder

Synthese-phase

Vergleichs-phase

Rosser et al. (1985)

Erkennen der unter-

schiedlichen Ausrichtung

Entwicklung einer

Strategie

Urteil über Überein-

stimmung

Erhebung derLösungsstrategien im BiRT

1. durch retrospektive Interviews (Rohe, 2006) Im Anschluss an die Durchführung des BiRT anhand von 2 Items (Item 9 „Bär“; Item 8 „Frau mit Ball“) „Warum meinst du, dass diese Abbildung die richtige bzw.

die falsche ist?“

2. durch statistische Analysen (Amberger, 2006) Replikation der gefundenen Lösungsstrategien durch

Modelltestung mit Latent Class Analyse (LCA) Analyse der Veränderung der Strategie nach einem

Training mit Latent Transition Analyse (LTA)

Lösungsstrategien im BiRT holististisch analytisch geringste

Winkeldiskrepanz Details vergleichen gleiche Blickrichtung immer die erste bzw.

die dritte Lösung Raten

Lösungsstrategien im BiRT retrospektive Interviews (Rohe, 2006)

0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50%

Rater und keine Antwort

3er Strategen

1er Strategen

gleiche Blickrichtung

Detail vergleichende Analytiker

geringste Winkeldiskrepanz zu 0°

Analytiker

Holistiker

t1t2

Modell erwarteter Lösungsstrategien

GeeigneteStrategie*

Bedingt geeignete Strategie**

Ungeeignete Strategie***

geringste Winkeldiskrepanz

Gleiche Blickrichtung

Holistiker und Analytiker

1er Strategen

3er Strategen

Detail vergleichende Analytiker oder Rater

Erkennen der unterschiedlichen

Ausrichtung

Entwicklung und Anwendung einer Lösungsstrategie

Urteil über

Übereinstimmung

* eher räumlich-visuelle, aber auch verbal analytische Strategie

** (räumlich-)visuelle und (verbal-)analytische Strategien

*** Sonstige nicht-räumliche Strategien

Amberger (2006)

Stichprobet1 TG zu t2 KG zu t2 kein t2

Hinze (2002) 109 - - 109

Köhler (2005) 94 - 94 -

Bremer (2005) 59 - - 59

Rademacher et al. (2005) 95* 48 43 4

Wender et al. (2005) 18 - - 18

Grimm (2006) 76 - - 76

Rohe (2006) 114 56 55 3

GESAMT 565 104 192 271

t1: erster Messzeitpunkt; t2: zweiter Messzeitpunkt; TG: Trainingsgruppe; KG: Kontrollgruppe; * zu t1 nur Item 1-4 bearbeitet

Amberger (2006)

Ergebnisse derLatent Class Analyse

BIC-Werte und Anzahl freier Parameter der unterschiedlichen Klassenlösungen

Unrestringiertes Modell

Teilrestringiertes Modell

Vollständig restringiertes Modell

Anzahl Klassen

Freie Para-meter

BICFreie Para-meter

BICFreie Para-meter

BIC

1 Klasse 12 8026 - - - -

2 Klassen 25 7193 - - - -

3 Klassen38

7099 - - -

4 Klassen 51 7042 - - - -

5 Klassen 64 7067 - - - -

6 Klassen 77 7105 13 6960 5 7011

7 Klassen 90 7154 - - - -

Amberger (2006)

Ergebnisse derLatent Class Analysen

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Item

LSW

Holistiker und Analytiker geringste Winkeldiskrepanz gleiche Blickrichtung

00,10,20,30,40,50,60,70,80,9

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

ItemLS

W

1er Strategen 3er Strategen Detail vergleichende Analytiker und Rater

Itemprofil der 6-Klassenlösung (N = 565)

Amberger (2006)

Häufigkeitsverteilung der Lösungsklassen

Lösungsklassen N %

Holistiker und Analytiker 178 31,5

GeringsteWinkeldiskrepanz 94 16,6

Gleiche Blickrichtung 115 20,4

1er Strategen 25 4,4

3er Strategen 66 11,7

Detail vergleichende Analytiker bzw. Rater

87 15,4

Amberger (2006)

Weitere Ergebnisse

1. Die Lösungsstrategie steht in Zusammenhang mit der Testleistung dem Alter der Kinder dem Rotationswinkel

2. Die Lösungsstrategie ist nicht abhängig vom Geschlecht

Amberger (2006)

Lösungsstrategie und Testleistung (η2 = .74)

Lösungsklassen N M SD

Geeignete Strategien 142 10.47 1.31

Bedingt geeignete Strategien 174 4.86 1.78

Ungeeignete Strategien 154 4.41 1.56

Amberger (2006)

Lösungsstrategie und Alter(η2 = .22)

Lösungsstrategie Alter in Monaten SD Minimum Maximum

Geeignete Strategie 70.4 5.95 52 83

Bedingt geeignete Strategie 64.0 7.53 48 81

Ungeeignete Strategie 61.0 7.91 48 76

Amberger (2006)

Lösungsstrategie und Alter

Lösungsklasse Alter in Monaten SD Minimum Maximum

Holistiker und Analytiker 70,4 5,95 52 83

Geringste Winkeldiskrepanz 62,8 8,35 48 78

Gleiche Blickrichtung 65,0 6,66 51 81

1er Strategen 60,0 9,25 48 75

3er Strategen 61,6 7,31 48 76

Detail vergleichende Analytiker und Rater 60,7 8,00 48 76

Amberger (2006)

Prozentueller Anteil „Holistiker und Analytiker“ an der Gesamtstichprobebezogen auf das Alter

0%

25%

50%

75%

100%

48 52 56 60 64 68 72 76 80

Alter in Monaten

Ante

i an

der G

esam

tstic

hpro

be

Amberger (2006)

0

2

4

6

8

10

12

48 52 56 60 64 68 72 76 80

Alter in Monaten

Rohw

erte

im B

iRT

Ergebnisse derLatent Transition

Analyse (LTA)

Hinweise auf systematische Veränderung der Lösungsstrategie

durch Training geeignete Strategien werden

häufiger verwendet

Ergebnisse der LTA:Wechsel der Lösungsklasse in Trainings- und Kontrollgruppe

TG KG

Lösungsklasse t1 t2 t1 t2

Holistiker und Analytiker 30% 63% 26% 41%

geringste Winkeldiskrepanz 21% 14% 15% 9%

gleiche Blickrichtung 21% 14% 23% 22%

1er Strategen 4% 0% 5% 2%

3er Strategen 12% 5% 13% 8%

Detail vergleichende Analytiker und Rater 12% 4% 18% 18%

Amberger (2006)

Latente Klassenübergangswahrscheinlich-keiten von t1 (Zeilen) zu t2 (Spalten)

TG 1 2 3 4 5 6

1 1.00 .00 .00 .00 .00 .00

2 .42 .41 .17 .00 .00 .00

3 .89 .00 .00 .00 .00 .11

4 .08 .63 .29 .00 .00 .00

5 .41 .00 .28 00 .31 .00

6 .00 .25 .52 .00 .11 .12

KG 1 2 3 4 5 6

1 .95 .00 .00 .00 .00 .05

2 .03 .45 .35 .00 .17 .00

3 .53 .00 .35 .00 .03 .09

4 .13 .03 .24 .32 .00 .28

5 .28 .00 .10 .00 .23 .39

6 .00 .14 .36 .00 .08 .42Amberger (2006)

Ausblick BiRT als „Entwicklungsdiagnostikum“

Erfassung des individuellen Entwicklungsstandes der mentalen Rotationsfähigkeit durch die Analyse des Lösungsmusters über alle Items

Frühe Identifikation von Leistungsgruppen (rechenschwache, leserechtschreibschwachen, mathematisch begabten Kinder) anhand des Alters/Zeitpunkts, zu dem eine bestimmte Lösungsstrategie beherrscht wird.

Ein DANK gilt Jeanette Antemann, Madeleine Bremer,

Christian Geiser, Marion Grimm, Antje Günther, Anja Köhler, Wolfgang Lehmann, Sina Marke,

Jeanne Rademacher, Anna Rohe, Nicole Trautewig, Daniela Wagner

und allen Kindern und Studierenden,die an den Untersuchungen beteiligt waren.

Lösungsstrategien beim BiRT

„wenn ich den Bär so drehe (Handbewegung), ganze Figur 27%/48.6% dann guckt er so wie hier“ drehen

Beispiel/Erläuterung Strategie Häufigkeit t1/t2 (in TrainingsGruppe)

besonders auf den Kopf Drehen 0.9%/4.5% des Bären bzw. den Ball eines Teils bei der Frau achten der Figur

immer die 3. bzw. Favorisierung 18%/9% bzw. immer die bestimmter 1. Antwort Antwortpositionen

bei Item „Bär“ Antwort Lösung mit 22.5/23.4% mit 45%-Winkel geringster Winkeldiskrepanz

Lösungsstrategien beim BiRT

„hat das Fell auf dem Rücken so wie …“; Details 9%/1.8%

„weil ihre Schuhe vergleichen anders sind“

Beispiel/Erläuterung Strategie Häufigkeit t1/t2 (in TG)

“guckt genauso gleiche 9.9%/6.3% wie der hier“ Blickrichtung

“weiß nicht“ keine Antwort 12.6%/6.3%

bzw. Raten

Klasse 1 2 3 4 5 6

1 .93 .01 .04 .00 .01 .02

2 .00 .73 .10 .00 .04 .13

3 .04 .12 .70 .00 .02 .12

4 .00 .03 .02 .80 .00 .15

5 .07 .12 .04 .00 .73 .04

6 .01 .04 .12 .03 .04 .76

Die Klassenzuordnungswahrscheinlichkeiten für die einzelnen Lösungsklassen (fett gedruckt)

Ergebnisse derLatent Class Analyse

Amberger (2006)