lesson 8: building foundations: The crucial role of domain-specific skills in early childhood education

Kleuterklas

start op 2.5 jaar, heeft 3 klassen obv de leeftijdsgroep. Deze is niet verplicht (98% aanwezigheid). Kinderen leren hier op spelenderwijze. Er zijn minimumdoelen die bereikt moeten worden inclusief voor wiskunde

Lager onderwijs

start op 6 jaar, 6 leerjaren. Deze is verplicht en kinderen leren hier op een formele benadering. Er zijn minimumdoelen die bereikt moeten worden inclusief voor wiskunde

Paper: bekijkt de link tussen de prestaties voor wiskunde en lezen (rond leeftijd 7 jaar) tov de socio-economische status in de volwassenheid

bekijkt de link tussen de prestaties voor wiskunde en lezen (rond leeftijd 7 jaar) tov de socio-economische status in de volwassenheid

- Resultaten: wiskunde en lezen zijn substantieel & positief geassocieerd met de SES op 42 jaar. + is onafhankelijk van relevante confounding variabelen (vb. IQ, ...)

- Moeilijk prestaties te meten op die leeftijd, dus SES bekijken van hoe goed het gesteld staat in het leven

Gevoel voor nummers

Begrip hebben voor de betekenis van een nummer (kwantiteit). -> kan opgedeeld worden in verschillende categorieën

- Niet-symbolisch

- Symbolisch

Niet-symbolisch

letterlijke afbeelding van hoeveel een bepaald voorwerp is

- Fundamenteel gevonden in veel diersoorten. Is ook evolutionair relevant: onderscheid kunnen maken met hoeveel de vijand is, en of je die zou aankunnen met de aantallen waarmee je eigen groep is (1v1 vs 1v5)

Symbolisch

zijn woorden en/of tekens die deze representeren

- Dominante theorie: bij processering van kwantiteiten zijn de symbolische gemapped over de niet-symbolische en omgekeerd (bidirectioneel verband: zie wederkerende pijlen). Niet duidelijk hoe deze wordt ontwikkeld maar zijn intergerelateerd

- Theorie uitgedaagd met simple unidirectionele mapping hypothese door hersen- en gedragsmatige data

- Symbolisch is dus sterker voorspellend voor latere wiskundige vaardigheden.

Bidirectionele relatie tussen rekenen en symbolische verwerking

Onderzoek toont:

- Symbolische vergelijking in het 1e leerjaar voorspelt rekenprestaties in het 6e leerjaar.

- Rekenprestaties in het 1e leerjaar voorspellen symbolische vergelijking in het 6e leerjaar.

→ Bidirectioneel systeem: Rekenen versterkt getalbegrip, en getalbegrip versterkt rekenen.

Hoge scoorders

1. Sterke domeinspecifieke vaardigheden:

- Number order

- Numeral recognition

- Symbolic arithmetic

2. Sterke algemene cognitieve vaardigheden:

- Visuospatiale vaardigheden

- Visuospatiaal werkgeheugen

- Verbale vaardigheden

Kritieke predictoren voor excellentie:

- Number order

- Numeral recognition

- Proportioneel redeneren

Voorspelling van latere wiskundeprestaties (4)

- Alle numerieke vaardigheden zijn unieke en stabiele predictoren.

- Meest voorspellend:

1. Dot enumeration

2. Numeral identification

3. Calculation

4. (vanaf 3e leerjaar ook number order)

Wat kunnen 4-5-jarigen?

- 80% kan 4 steentjes geven.

- 75% kan 2+1 en 3+1 oplossen.

- 50% kan cijfers 1-10 identificeren.

- <30% kan tot 20 tellen of 16 steentjes geven.

- Slechts 6% kan tot 40 tellen.

- In het 1e leerjaar stijgen alle vaardigheden sterk, maar tellen tot 40 blijft moeilijk.

Associaties van non-symbolische en symbolische numerieke magnitude processing

processing is voorspellend voor individuele verschillen in wiskundige vaardigheden

- Resp. r = .241 & r = 0.302

- Vnl symbolische die sterk voorspellend is voor performantie

Onderzoek: kinderen met dyscalculie vertonen consistente moeilijkheden in symbolische magnitude processering

kinderen met dyscalculie vertonen consistente moeilijkheden in symbolische magnitude processering

- Symbolische processering komt hieruit als de key element g = .75 (itt non-symbolic met g = .24)

met SYMP test

screening procedure waar je het getalgevoel nagaat. 2 getalparen tegenover elkaar gezet en kinderen moeten zo snel mogelijk het kleinste getal doorstrepen. Kan gebruikt worden om leermoeilijkheden op te sporen

Onderzoek: SYMP test

- Dit kan ook gedaan worden met cijfers bestaande uit 2 getallen. Deze komen interessant uit. Vnl omdat naamwoorden in het Nederlands gewisseld worden (23 = drie-en-twintig vs Engels: twenty three), daardoor wordt het moeilijker voor kinderen.

- In het onderzoek worden metingen gedaan aan het begin en het einde van het schooljaar -> standaardisatie mogelijk, want ook nagaan in verschillende leerjaren en nagaan van de performantie

- Bij kinderen met wiskundige leermoeilijkheden (MLD) nagegaan en kinderen zonder

-> Leerproblemen wanneer lager dan bepaalde cut-off score: lager dan 10e percentiel van het leeftijdscohort. In typische ontwikkeling zitten kinderen in 25e percentiel of hoger

- Resultaten: verschillen worden kleiner naarmate je verder gaat in de leerjaren (makkelijke taak voor iemand uit het 6e leerjaar) maar nog steeds zichtbare verschillen tussen kinderen met en zonder wiskundige leermoeilijkheden. Er zijn grotere verschillen voor de 2-digit omdat het nummersysteem moeilijker wordt

Onderzoek: in mate heeft mathematische ontwikkeling op zichzelf of arithmetic een impact heeft op getalgevoel (domeinspecifieke vaardigheden

- Bovenste grafiek: deze vergelijkt de arithmetic op het einde van de basisschool (y-as) tov de symbolische vergelijking bij de start van de basisschool (1e leerjaar; op de x-as)

& Vertoont consistente bevindingen

- Onderste grafiek: vergelijkt het omgekeerde (symbolische vergelijking op het einde van de basisschool (y-as) tov de arithmetic bij de start van de basisschool(x-as))

& Relatie is iets sterker dan de vergelijking erboven => toont aan dat het een bidirectionele associatie is (processering naar berekenen en omgekeerd)

symbolische vergelijking op het einde van de basisschool (y-as) tov de arithmetic bij de start van de basisschool(x-as): bidirectionele associatie

symbolische vergelijking op het einde van de basisschool (y-as) tov de arithmetic bij de start van de basisschool(x-as))

mensen met dyscalculie zijn dubbel zo kwetsbaar

- Slecht doen in wiskunde omdat ze het slecht doen op de vaardigheden die bij de basis liggen

- Krijgen niet dezelfde input voor de domeinspecifieke processering als kinderen met een typische ontwikkeling (leren van berekeningen doen reïnforced de typische ontwikkeling voor het begrip van nummers. In dyscalculie wordt dit uitgedaagd) -> rol van de bidirectionaliteit

- Vergelijkbaar met dyslexie en de voorgangers voor lezen (weten dat een woord bestaat uit verschillende klanken). Deze is belangrijk voor het lezen, maar ook omgekeerd. Dubbel risico lopen want men gaat minder goed lezen en daardoor de fonologische processering minder goed ontwikkelen

verschillende manieren van symbolisch processeren

Kwantiteit, orde, place value, syntax

Syntax

speelt belangrijke rol: er is een linguïstisch element bij cijfers uitspreken en deze kan variëren over verschillende talen (Engels vs Nederlands zoals eerder) + zie ook het verschil met Frans: 84 uitspreken as quatre-vingt-quatre. Dit tov het systeem uit het Chinees dat veel transparant is: niet zeggen van 'elf', zoals in vele talen, maar zeggen van 10 en 1. => wanneer getallen leren in een meer transparant systeem, dan gaat processering, inzicht,... makkelijker zijn.

Vroege numerieke vaardigheden

is een veelzijdig construct (vb. vergelijken van nummers, getallenlijn, numerieke identificatie, ordinaliteit, subitizing (= in 1 oogopslag objecten kunnen tellen), place value, tellen, operaties) => verschuiven van de focus naar enkel de processering, maar daar de bredere betekenis van het construct.

Onderzoek met 17 scholen, longutidinale studie waar kinderen opgevolgd van 2e kleuterklas tot 3e leerjaar

- Bekijken van numerieke vaardigheden, algemene cognitieve vaardigheden, prestaties voor wiskunde & huiselijke omgeving

- Ook bekijken van complexe wiskunde: patronen, schattingen, proporties en probabiliteiten

Een netwerkanalyse

taken die kinderen krijgen en vaardigheden die worden aangeleerd zijn intergerelateerd. Daarom netwerkanalyse maken.

- Numeral identification en Numeral Order staan centraal in het netwerk

- Sterke associaties tussen orde van nummers en nummer identificatie. Nummer identificatie is sterk gelinkt aan verbaal tellen. Er is ook een vrij sterke assoicatie tussen dot enumeration en object counting. Daarnaast word er met naar de derde kleuterklas gaan een sterker verband tussen rekenen en dot enumeration

Domeinspecifieke vaardigheden: vroege wiskundige vaardigheden

- Bij de overgang van kleuterklas naar eerste leerjaar: nagaan in welke mate de numerieke vaardigheden de latere mathematische prestaties voorspelt? -> 5 jarige longitudinale studie uit gehaalt

- Vergelijken van de verbale vaardigheden en de spatiale vaardigheden voor 1e en 3e leerjaar: bekijken van de correlatie met alle bovenstaande concepten uit de legende (behalve hetgeen in cursief)

-> Partiële correlatie: controleren voor de verbale en de spatiale vaardigheden

-> Al deze numerieke vaardigheden zijn uniek en stabiele predictoren(, sommige meer predictief dan de andere: dot enumeration, numeral identification en rekenen zijn meest predictief in 1e leerjaar, in 3e leerjaar komt number order er ook bij)

-> Vroege numerieke vaardigheden komen overeen met prestaties voor wiksunde

1.1.1 Verschillen obv geslacht?

Duidelijk effect gevonden dat over het algemeen meisjes beter zijn in lezen, jongens beter in wetenschappen (blauw) en wiskunde (groen)

- tijdens vroege kindertijd bestaan de verschillen tussen jongens en meisjes (waarschijnlijk) niet

Heterogeniteit

- Verschillen zijn grotendeels kwantitatief

- Deze verschillen in performantie zijn er dus wel: er zijn groepen die een gelijkaardige performantie heeft overheen verschillende wiskundige vaardigheden. Logisch, want als je goed bent in 1 van de dingen, dan ben je ook goed in andere wiskundige vaardigheden.

- Er is heterogeniteit, deze is dimensioneel

Vergelijken van kleuterschool met 1e en 3e leerjaar

Per jaar doen van een predictie van de performantie van de groepen. Zonder covarianten enkel gebaseerd op de wiskundige vaardigheden (zoals vorige grafiek). Maar dit onderzoek is bekeken met de covarianten: includeren van andere vaardigheden als predictoren (verbale en spatiale vaardigheden, WG)

-> Slightly betere predictie, maar geen groot verschil. De vroege domeinen zijn daarom het meest belangrijk

-> De predictoren die er bovenuit springen voor het profiel te bepalen, zijn woordenschat (linguïstieke vaardigheden) en visuospatiale WG. Maar de andere predictoren zijn ook zeer belangrijk => rol van de domeinspecifieke numerieke vaardigheden

In onderzoek volgen van de hoge scoorders van 2e kleuterklas tot basisschool

nagaan van de wiskundeprestaties doorheen de tijd

- Op vlak van domeinspecifieke vaardigheden zijn er grote effect sizes: number order, numeral recognition en symbolic arithmetic steken er het hoogste bovenuit (tussen de vele)

- Voor algemene cognitieve vaardigheden is er de hoogste effect size voor spatiale vaardigheden. Daarnaast nog significante effect sizes voor visuospatiaal WG en verbale vaardigheden

hoge scoorders: Kritieke predictoren

nummervolgorde, numerieke herkenning en proportioneel redeneren

-> Domeinspecifieke vaardigheden zijn de belangrijkste voor het voorspellen van super te zijn in wiskunde (IQ en SES mee in rekening brengen hebben gebracht)

Domeinspecifieke vaardigheden van vroege wiskunde vaardigheden en lezen zijn verweven

vroege leesvaardigheden voorspelt vroege wiskunde vaardigheden en omgekeerd (onafhankelijk van IQ)

- (nadelig bij mensen met dyscalculie en dyslexie en beide zijn comorbiditeiten)

- Vraag tot welke mate deze specifieke vroege vaardigheden uniek zijn in dingen te voorspellen

Onderzoek: bekijken van vroege numerieke- en leesvaardigheden in de kleuterklas

- Vroege rekenvaardigheden is voorspeld door vroege leesvaardigheden en omgekeerd (step 3): unieke contributie van elk naar de ander toe.

- Dit geld ook uniek voor hun predictoren

o Vroege rekenen wordt voorspeld door de herkenning van nummers, maar ook door predictoren van lezen (fonologische awareness)

o Vroege lezen wordt voorspeld door de fonologische awareness, maar ook door predictoren van numerieke vaardigheden (herkenning van nummers)

-> Sterke relatie tussen de 2, ook al in de kleuterklas

De impact van onderwijs

- Het effect op wiskunde en lezen in de kleuterklas naar 1e leerjaar: nagaan van voorafgaande vaardigheden voor rekenen en lezen, effectieve rekenen en lezen + pretest & posttest

- Sterke verschillen zichtbaar!: onderwijs speelt grote rol

- Numerieke vaardigheden heeft onderwijs een sterk effect

- School vormt het brein en hersenfunctie. Hersenstructuur veranderd ook door onderwijs

- School veranderd hersenfunctie (en structuren) gerelateerd tot wiskunde en lezen

Domeinspecifieke vroege interventies op school

Interventies zijn add-ons op school, maar kunnen ook deel worden van het curriculum en aangepast op de interventies. De interventies zijn effectief voor alle kinderen, niet enkel voor typische achievers. Ook voor kinderen met moeilijkheden op school, kinderen met lage SES, hoge SES, anderstalige kinderen,...

- Het gaat ook om verschillende numerieke vaardigheden, niet enkel focus op 1 vaardigheid

- Korte interventies hebben ook al positieve effecten

Domeinspecifieke vroege interventies op school: Bekijken van onderzoek tot 2025 (multilevel model)

- Had gemiddeld tot grote directe effecten: g =. 52 en de LT-effecten waren g = .35

o Effect size geeft grote evidentie aan

o Ook follow-up effect bekeken: kleiner effect, maar consistente bevinden

o Effect van de interventies vervaagt overheen de tijd

- Interventies gevonden als effectief voor alle kinderen, ook maar niet enkel kinderen met leermoeilijkheden (MLD). + had een effect of verschillende vroege numerieke vaardigheden

- Digitale interventies hebben kleinere effecten

Domeinspecifieke vroege interventies thuis

Interventies op speelse wijze door de ouders aangeboden: spellen en verhalen met specifieke wiskundige content

Domeinspecifieke vroege interventies thuis: Onderzoek: bij 5-jarigen (2e kleuterklas) mathematische activiteiten doen vs zonder (controle

- Had positieve effecten op vroege numerieke vaardigheden

- Positieve effecten op de activiteiten en verwachtingen van de ouders. Ouders hadden hogere verwachtingen van hun kind en waren meer geneigd om meer moeilijke wiskunde dingen aan te bieden aan het kind => positieve reïnforcing spiraal

- Goed voor preventief werken (maar ook at risk context)

Algemene interventies: zijn ze zinvol?

Interventies doen op werkgeheugen en executieve functies

-> Nee, het is niet zinvol. Interventies hebben een klein effect op het WG maar generaliseren niet naar academische vaardigheden. Daarom niet nodig om hierin te blijven investeren

- Effect sizes dichtbij 0

- Geen payoff zoals bij de specifieke vaardigheden

- Interventies op het werkgeheugen of executief functioneren transfereren niet naar specifieke vaardigheden

Leren of leermoelijkheden

is een functie van capaciteit van WG, specifieke kennis & strategieën (=> leren = capaciteit WG specifieke kennis strategieën)

- Vroege strategieën zorgen voor een hogere WG load, bij het automatiseren van de strategieën wordt de load op het WG lager

- Het leren van academische vaardigheden verbeterd WG en executief functioneren

Take home message

- Domeinspecifieke wiskundige vaardigheden zijn cruciaal in de vroege educatie in de kindertijd

- Kleuterschool en basisschool hebben een kritieke impact op deze vaardigheden

- Domeinspecifieke interventies zijn het meest effectief

- WG en executief functioneren zijn belangrijk, maar niet nodig als target om aan te werken

sterkste voorspellers (2)

Onderzoek toont dat

1. school-entry math

2. school-entry reading

de sterkste voorspellers zijn van latere academische prestaties én zelfs van SES op volwassen leeftijd.

→ Dit effect blijft overeind wanneer gecontroleerd wordt voor IQ en andere confounders.

Relatie tussen vroege wiskunde en lezen

Vroege rekenvaardigheden ↔ vroege leesvaardigheden:

- Vroege lezen voorspelt vroege rekenen.

- Vroege rekenen voorspelt vroege lezen.

- Onafhankelijk van IQ.

Belangrijke gedeelde predictoren:

1. Fonologische awareness

2. Numeral recognition

→ Domeinspecifieke vaardigheden van beide domeinen zijn verweven.