Studien zu unseren Lernprogrammen

Computer-based multisensory learning in children with developmental dyslexia

Kast M., Meyer M., et al., 2007, Restorative Neurology and Neuroscience 25

Die erste Alemira-Studie untersuchte, ob das visuelle und auditorische Training von Alemira ganz grundsätzlich helfen kann, die Rechtschreib-Fertigkeiten zu stärken - sowohl bei Kindern mit und ohne Dyslexie/LRS. In der Studie trainierten deshalb zwei Versuchsgruppen bestehend aus Kindern mit und ohne LRS, eine während dem Frühlings- und die andere während dem Herbstsemester während jeweils 12 Wochen. Die Kinder übten viermal pro Woche 15 - 20 Minuten.

Die Verbesserung wurde mit einem Wörtertest auf Papier mit Vorher-Nachher-Messungen erhoben. Die Kinder, welche kein Alemira-Training absolvierten, erzielten kaum Verbesserungen (0-9%). Kinder, welche im Frühling trainierten, erzielten eine Verbesserung von 19-35%. Die Kinder, welche im Herbst trainierten, erzielten eine Verbesserung in der Rechtschreibung von 27-35%. Dabei profitierten sowohl die Kinder mit wie auch diejenigen ohne LRS vom Training, wobei die Verbesserung bei den Kindern mit LRS ausgeprägter war. Besonders heben die Forscher hervor, dass sich die trainierenden Kinder auch bei nicht gelernten Wörtern verbesserten, so dass ein sogenannter Transfereffekt einerseits vom Computer auf die Papier-und-Bleistift-Situation und andererseits von geübten zu nicht geübten Wörtern gemessen werden konnte.

Der Unterschied zwischen den trainierenden und nicht trainierenden Kindern ist signifikant mit mittleren bis grossen Effektstärken.

Computer-based learning of spelling skills in children with and without dyslexia

Kast M., Baschera G.-M., et al., 2011, Annals of Dyslexia

In dieser Studie wurde einerseits untersucht, ob eine überarbeitete Version von Alemira Orthograph zu einem grösseren Fortschritt führt und ob andererseits die Verbesserung in der Rechtschreibung auf ein verbessertes phonologisches Verständnis zurück geführt werden kann. Um vertiefte Einsicht zu erhalten, welche Faktoren für den Lernerfolg zusätzlich relevant sind, wurde die kognitive Fähigkeit, Aufmerksamkeit und das verbale Erinnerungsvermögen ebenso analysiert. Wie in früheren Studien trainierten wiederum Kinder mit und ohne Dyslexie/LRS (vgl. oben), wobei die Kinder jeweils wiederum einer ersten und zweiten Trainingsphase zugeordnet wurden und während 12 Wochen drei bis viermal pro Woche während 15 bis 20 Minuten trainierten.

Die Studie konnte zeigen, dass die überarbeitete Version gegenüber der älteren Version zu einem um 54% schnelleren Lernfortschritt führte. Insbesondere konnte sie zeigen, dass die Lernenden die Anzahl Fehler beim Phonem-Graphem-Mapping signifikant reduzieren konnten, so dass die Autoren folgern, dass Alemira Orthograph das phonologische Verständnis effektiv stärkt. Diese Reduktion der Anzahl Fehler beim Phonem-Graphem-Mapping konnte für Kinder mit und ohne LRS nachgewiesen werden.

Die Konzentrationsfähigkeit hatte keinen messbaren Einfluss auf den Fortschritt. Insbesondere profitierten auch Kinder mit niedriger Konzentrationsfähigkeit vom strukturierten Lernumfeld von Orthograph.

Mental number line training in children with developmental dyscalculia

Kucian K., Grond U., et al., 2011, NeuroImage

Diese Studie beabsichtigte, mit einer Vorläufer-Version von Calcularis zu zeigen, dass computerbasiertes Training die neurologische Entwicklung der Zahlenverarbeitung verbessern und insbesondere deren Automatisierung fördern kann. Die Vorläufer-Version bestand aus dem heutigen Landespiel und trainierte somit die Zahlenraumvorstellung und das Transcodieren auf den Zahlenstrahl. Sowohl Kinder mit und ohne Dyskalkulie absolvierten das Training, welches aus fünf Mal 15 Minuten pro Woche während lediglich fünf Wochen bestand.

Vor dem Training, direkt nach dem Training sowie ein paar Monate später wurden mit fMRI-Scans Gehirnbilder der Probanden gemacht, um die Veränderung der Hirnaktivität zu messen. Bei den Kindern mit Dyskalkulie war vor dem Training sichtbar, dass die hinteren Hirnregionen, welche den Zahlenstrahl automatisieren sollten, weniger aktiv waren als bei Kindern ohne Dyskalkulie, während die vorderen Regionen übermässig aktiv sein mussten, wie das aufgrund der neuronalen Entwicklungsmodelle zu erwarten war. Nach dem Training war eine Zunahme der Aktivität in den hinteren, spezialisierten Hirnregionen sowie eine Abnahme der Aktivität in den vorderen Hirnregionen messbar. Daraus kann geschlossen werden, dass die neuronale Spezialisierung und Automatisierung der Zahlenverarbeitung durch das Training angestossen wurde.

Mit dieser Studie wurde zum ersten Mal überhaupt gezeigt, dass ein Training mathematischer Fähigkeiten zu neuroplastischen Veränderungen führen kann. Dieser Erfolg motivierte dann die Entwicklung des heutigen Calcularis.

Design and evaluation of the computer-based training program Calcularis for enhancing numerical cognition

Kaeser T., et al, 2013, Frontiers in Psychology

Diese Publikation stellt einerseits die Konzepte von Calcularis (Benutzeranpassung, multisensorisches Lernen, Modellierung des neurologischen Entwicklungsprozesses) vor und führt die Resultate der ersten Studie an. Die Studie sollte zeigen, ob die Lernenden dank Calcularis Zahlenstrahlaufgaben sowie die Grundoperationen Addition und Subtraktion besser lösen können und ob sich der Lernerfolg zwischen einem Training von 6 oder 12 Wochen unterscheidet. Die Kinder trainierten deshalb während 6 oder 12 Wochen drei bis viermal pro Woche während 15 bis 20 Minuten.

Die Kinder konnten durch das Training signifikant profitieren. Dabei lohnte sich ein Training von 12 Wochen gegenüber 6 Wochen. Zahlenstrahlaufgaben lösten die Kinder nach dem Training (12 Wochen) im Durchschnitt rund 30% genauer, während sie durchschnittlich 30% mehr Additions- und 45% mehr Subtraktionsaufgaben korrekt lösen konnten.

Die Verbesserung bei den Subtraktionsaufgaben war grösser als bei den Additionsaufgaben, da die Benutzeranpassung von Calcularis mehr Subtraktionsaufgaben stellte, da Subtraktion für die Kinder allgemein schwieriger war. Die Studie konnte somit auch zeigen, dass Calcularis automatisch jene Themen vermehrt übt, bei welchen der grössere Trainingsbedarf besteht.

Calcularis - Evaluation of a Computer Based Learning Program for Enhancing Numerical Cognition for Children with Developmental Dyscalculia

von Aster M., et al, 2015, AACAP

Das Ziel dieser Studie war zu eruieren, ob auch jüngere Kinder in früheren Entwicklungsstufen von Dyskalkulie dank Calcularis jene numerischen Fähigkeiten individuell verbessern können, bei welchen sie am meisten Unterstützung benötigen. Zudem untersuchte die Studie, ob sich die Angst der Kinder vor Mathematik durch das Training verringern lässt. Mit 6 Wochen Training übten die Kinder im Alter von 7 bis 10 Jahren über einen relativ kurzen Zeitraum. Dafür absolvierten sie pro Woche fünf Trainingseinheiten zu 20 Minuten statt drei bis vier Einheiten zu 15 bis 20 Minuten.

Die Untersuchung zeigte auf, dass die Kinder mit Dyskalkulie/Rechenschwäche die numerische Verarbeitung und Addition sowie insbesondere wiederum die Subtraktion merklich verbessern konnten. Die Studie stellte auch eine signifikante Abnahme der Mathe-Angst fest.

Evaluation of a Computer-Based Training Program for Enhancing Arithmetic Skills and Spatial Number Representation in Primary School Children

Rauscher L., et al, 2016, Frontiers in Psychology

Die Autoren dieser Studie liessen einen Drittel der Probanden mit Calcularis und einen Drittel mit Orthograph als Trainingskontrollgruppe üben, während ein Drittel als Wartekontrollgruppe diente. Der Vergleich der Verbesserung mathematischer Fähigkeiten zwischen der Calcularis- und Orthograph-Trainingsgruppe sollte zeigen, welche Verbesserungen allenfalls nur auf den Einsatz eines computerbasierten Trainingsprogramms zurückzuführen wären, welches gar nicht mathematik-spezifische Fähigkeiten trainiert. Das Training dauerte 6-8 Wochen, mit mindestens 24 Lerneinheiten à 20 Minuten.

Die Calcularis-Trainingsgruppe zeigte sowohl im Vergleich zur Wartekontrollgruppe wie auch im Vergleich zur Trainings-Kontrollgruppe grössere Fortschritte in den Zahlenstrahl- und Subtraktionsaufgaben mit mittleren bis grossen Effektstärken. Während sich die Kontrollgruppen zum Beispiel bezüglich Kopfrechnen in der Subtraktion kaum verbesserten, oder mit 1.7% weniger richtig gelösten Aufgaben sogar leicht verschlechterten, löste die Calcularis-Trainingsgruppe im Durchschnitt 18% mehr Aufgaben korrekt. Die Studie konnte somit zeigen, dass nicht der Einsatz eines computer-basierten Trainings an sich schon zu Verbesserungen führt, sondern ein domänen-spezifisches Training notwendig ist.

Effekte des Calcularis-Trainings | Teil 1: Domänen-spezifische Veränderungen

Kohn, J. et al, 2017, Lernen und Lernstörungen

Diese Publikation beschreibt die unmittelbaren und längerfristigen Effekte von Calcularis. Die Kinder der entsprechenden Studie trainierten an fünf Tagen pro Woche jeweils 20 Minuten über einen Zeitraum von sechs bis acht Wochen, insgesamt jedoch mindestens 24 Mal. Der Fortschritt wurde unmittelbar nach dem Training sowie in einer "Follow-up"-Testung fünf Monate nach dem Training erfasst.

Die Resultate zeigten wie in den vorgängigen Studien einen signifikanten Leistungszuwachs der Calcularis Trainings-Gruppen gegenüber den Kontrollgruppen insbesondere in der Subtraktion (vgl. Bild links) und der Zahlenraumvorstellung. Fünf Monate nach Abschluss des Trainings zeigte sich ein stabiles Leistungsniveau in den rechnerischen Leistungen, während die Verbesserungen in der Zahlenraumvorstellung ebenso konstant blieben. Calcularis führt daher nicht nur kurzfristig zu einer Verbesserung, sondern erlaubt den Lernenden, auf ihren Trainingserfolgen aufzubauen.

Effekte des Calcularis-Trainings | Teil 2: Veränderungen psychosozialer Merkmale

Kohn, J. et al, 2017, Lernen und Lernstörungen

Diese Publikation zur gleichen Studie wie die Publikation Teil 1 beleuchtet den Einfluss von Calcularis auf psychische Auffälligkeiten, Leistungsängste und die Selbstbewertung der eigenen Leistungsfähigkeit. Insbesondere untersucht sie, ob das Calcularis-Training zu einer messbaren Verbesserung dieser Merkmale führen kann.

Die Testungen vor dem Training bestätigten eine grössere emotionale Belastung der rechenschwachen Kinder. Die Ergebnisse zur unmittelbaren Wirksamkeit zeigten eine deutlich stärkere Reduktion der Mathematikangst bei Kindern, welche 6 bis 8 Wochen mit Calcularis trainiert hatten. Zudem verbesserten die Kinder ihre Selbsteinschätzung und Einstellung zum Fach Mathematik und stärkten das kognitive Selbstkonzept.

Fünf Monate nach Trainingsabschluss zeigte sich eine weitere Verbesserung der sozio-emotionalen Merkmale, während die psychischen Auffälligkeiten auf einem stabilen Niveau blieben. Die Autoren der Studie kommen daher zum Schluss, dass Calcularis als nutzbringende Anreicherung lerntherapeutischer Interventionen und des Mathematikunterrichts eingesetzt werden kann.

Efficacy of a Computer-Based Learning Program in Children With Developmental Dyscalculia. What Influences Individual Responsiveness?

Kohn, J. et al, 2020, Frontiers in Psychology

Diese Studie verwendete Calcularis 2.0 mit zusätzlichen Trainingsformen. Sie fand heraus, dass die Probanden ihre arithmetischen Fähigkeiten noch stärker verbesserten konnten als mit älteren Versionen von Calcularis, was die Autoren insbesondere den neuen Trainingsformen und dem neuen Belohnungssystem (Zoo) zuschrieben.

Daneben untersuchte die Studie die Stabilität der Trainingserfolge: Bleiben diese Erfolge erhalten, wenn das Training gestoppt wird? Dazu wurden die Probanden drei Monate nach dem Training nochmals getestet. Und siehe da - die Erfolge waren stabil, wie die Graphik links für die arithmetischen Fähigkeiten zeigt. Durch das Training (von Zeitpunkt t1 vor dem Training zu Zeitpunkt t2 nach dem Training) verbesserten sich die Probanden stark. Während der Pause (von t2 zum Zeitpunkt t3 drei Monate nach dem Training) blieb die Verbesserung erhalten.

Schliesslich untersuchte die Studie, mit welchen Faktoren der Trainingserfolg allenfalls vorhergesagt werden könnte. Sie fand, dass Kinder mit weniger Mathe-Angst stärker vom Training profitierten. Ebenso verbesserten sich Kinder mit einer Co-Morbidität mit Dyslexie weniger stark als Kinder, welche "nur" von einer Dyskalkulie betroffen sind. Dies zeigt, dass eine sorgfältige Abklärung auf Schwächen und Ängste enorm wichtig ist.