Utveckling av taluppfattning
under tidiga skolåren
Kan pulshöjande aktivitet och övning med digital resurs hjälpa
elever som riskerar att få matematiksvårigheter?
Marie Thörn och Lovisa Östberg
Specialpedagogiska institutionen Självständigt arbete 15 hp Specialpedagogik
Speciallärarprogrammet inriktning matematikutveckling (90 hp, AN) Vårterminen 2019
Utveckling av taluppfattning under
tidiga skolåren
Kan pulshöjande aktivitet och övning med digital resurs hjälpa elever som riskerar att få svårigheter?
Marie Thörn och Lovisa Östberg
Sammanfattning
Syftet med föreliggande studie är att undersöka om en intervention bestående av en pulshöjande aktivitet efterföljt av övning i taluppfattning och arbetsminnesträning kan underlätta utvecklandet av elevers grundläggande taluppfattning i årskurs 1. I en kvasiexperimentell studie fick 43 elever i årskurs 1 ingå i en experimentgrupp och 48 elever i en jämförelsegrupp. Experimentgruppen började varje morgon i 8 veckor med en pulshöjande aktivitet i 4 minuter efterföljt av 20 minuters användande av applikationen Vektor som tränar taluppfattning och arbetsminne. Elevernas grundnivå i båda grupperna mättes före interventionen med Skolverkets muntliga bedömningsstöd för höstterminen i årskurs 1. Efter avslutad intervention mättes elevernas kunskapsnivå igen med Skolverkets muntliga bedömningsstöd i en utökad version från årskurs 1 till årskurs 2. Studien har inte kunnat visa någon signifikant skillnad mellan de två grupperna efter interventionens slut. Dock visade testresultatet att experimentgruppen höjde sitt medelvärde på eftertestet mer än jämförelsegruppen.
Medelvärdesförändringen för experimentgruppen var 13,4 medan den för jämförelsegruppen var 11,8. Resultatet indikerade att interventionen kan ha gett visst positivt resultat, men grupperna var alltför små och spridningen i grupperna så stora att denna skillnad kan ha uppkommit av en slump. För elever med initialt låga poäng på Skolverkets bedömningsstöd gav interventionen ingen fördel jämfört med motsvarande grupp i jämförelsegruppen. Eleverna i experimentgruppen fick lägre poäng än eleverna i jämförelsegruppen. Skillnaden var av samma storleksordning som skillnaden mellan hela experiment- och jämförelsegruppen.
Nyckelord
Innehållsförteckning
Förord ... 0
Inledning ... 1
Syfte och frågeställningar ... 2
Frågeställningar ... 2
Bakgrund ... 2
Centrala begrepp ... 2
Taluppfattningens betydelse ... 3
Fysisk aktivitet och koncentration ... 3
Arbetsminne och matematikinlärning ... 4
Tidigare forskning ... 5
Fysisk aktivitets påverkan av koncentration ... 5
Samhällets förändring påverkar vår fysiska aktivitet ... 5
Hur påverkas skolresultat av fysisk aktivitet? ... 5
Fysisk aktivitet påverkar koncentrationen ... 6
Arbetsminnets påverkan på matematikinlärning ... 6
Är arbetsminnesträning effektiv? En meta-analytisk granskning ... 6
En meta-analytisk granskning om arbetsminne och matematik ... 7
Två studier om kombinationen av matematik- och arbetsminnesträning ... 7
Metod ... 8
Angreppssätt och design ... 8
Instrument ... 8
Skolverkets bedömningsstöd ... 8
Applikationen Vektor ... 9
Studiens deltagare/urval ...10
Grupper, bortfall och könsfördelning ...10
Genomförande ...11
Validitet och reliabilitet ...11
Forskningsetiska aspekter ...12
Resultat ... 12
Deltagande elevers resultat ...12
Sammanställning av resultat från förtestet ...12
Sammanställning av resultat från eftertestet...14
Testresultat för elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter ...16
Sammanställning av resultat för elever med 0-29 poäng på förtestet ...16
Sammanställning av resultat på eftertestet för elever med 0-29 poäng på förtestet 16 Sammanfattning av resultat ... 18
Etiska reflektioner efter genomförd studie ...20
Resultatdiskussion ... 20
Studiens resultat i den specialpedagogiska praktiken ...22
Förslag till vidare forskning ...22
0
Förord
Vi vill rikta ett stort tack till alla elever som deltagit i vår studie. Er insats har varit fantastisk och vi är väldigt glada att vi fick möjlighet att träffa er var och en, men även hela gruppens arbete tillsammans. Tack även till lärarna som gett oss tid med era elever och för den tid ni lagt ner på arbetet med applikationen. Att varje morgon peppa eleverna till löprunda och servera femtio, laddade Ipads har krävt sitt tålamod och sin organisation. Tack!
Vi vill även rikta ett stort tack till vår handledare Åsa Murrey, som med ett stort engagemang frikostigt har delat med sig av sin tid och kunskap inom kvantitativa studier. Vi är otroligt tacksamma över att du varit vår handledare.
Vi tackar även arbetsgivare för ert förtroende och sist men inte minst våra nära och kära som stått ut med oss under hela skrivprocessen.
1
Inledning
I Läroplanen 2011 för grundskolan står det att “Undervisningen ska bidra till att eleven utvecklar intresse för matematik och tilltro till sin förmåga att använda matematik i olika sammanhang” (Skolverket, 2011 s.62). En likvärdig utbildning innebär inte att undervisningen ska utformas på samma sätt överallt eller att skolans resurser ska fördelas lika. Hänsyn ska tas till elevernas olika förutsättningar och behov. Det finns också olika vägar att nå målet. Skolan har ett särskilt ansvar för de elever som av olika anledningar har svårigheter att nå målen för utbildningen. Därför kan
undervisningen aldrig utformas lika för alla (Skolverket, 2011).
För att förhindra att elever hamnar i matematiksvårigheter under sin skolgång behöver insatser göras tidigt i skolan (Lunde, 2011; Lundberg & Sterner, 2009 ). Även våra egna erfarenheter som
matematiklärare under flera år i grundskolan talar för tidiga insatser. Att som matematiklärare på mellanstadiet eller i senare delen av grundskolan upptäcka elever i behov av stöd på grund av
matematiksvårigheter är smärtsamt. Ofta är detta något eleven burit på en längre tid innan någon lärare upptäcker det. Det är då svårt att avgöra var man skall börja eller vilka insatser som krävs.
Bedömningsstödet från Skolverket för både förskoleklass samt lågstadiet finns för att upptäcka elever i risk för att hamna i matematiksvårigheter (Skolverket, 2016). Skolan har nu ett enhetligt
kartläggningsmaterial för att identifiera de elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter. Denna studie vill prova en metod för att stödja elever när kartläggningen identifierat svårigheterna. Under vår utbildning till speciallärare inom matematik, har vi kommit i kontakt med områden som intresserade oss särskilt:
● taluppfattning med utvecklandet av en inre mental tallinje ● fysisk aktivitets påverkan på koncentration
● arbetsminnets påverkan på matematikinlärning
2
Syfte och frågeställningar
Syftet med föreliggande studie är att undersöka om man, genom en intervention bestående av en pulshöjande aktivitet efterföljt av övning i arbetsminnesträning och taluppfattning med hjälp av en digital applikation, kan underlätta utvecklandet av elevers grundläggande taluppfattning i årskurs 1.
Frågeställningar
Kan pulshöjande aktivitet i 4 minuter i kombination med 20 minuters användande av applikationen Vektor underlätta elevers förståelse för taluppfattning?
Underlättar interventionen specifikt taluppfattningen för den grupp elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter?
Bakgrund
Centrala begrepp
Arbetsminne är förmågan att hålla information i medvetandet under en kortare stund. Nätverket för arbetsminnet ligger främst i pannloben och hjässloben. Arbetsminnet förbättras när barn blir äldre. Utveckling av arbetsminnet går endast framåt för att vi tränar det inte på grund av en genetisk förprogrammering. Nedsatt arbetsminnesfunktion leder till koncentrationssvårigheter (Klingberg, 2016).
Fysisk aktivitet definieras av Folkhälsoinstitutet som ett överordnat begrepp och innefattar olika former av kroppsrörelse som är ett resultat av skelettmuskulaturens kontraktion. Rörelse ger ökad energiomsättning och är såväl en medveten som omedveten muskelaktivitet som sker i arbete, lek, städning, motion och träning (Folkhälsoinstitutet, 1996).
Kognition används inom psykologin som ett samlingsnamn för mentala processer som vilja, kunskap och tänkande. I klassisk psykologi översätts kognition, till tänka, känna och vilja som tre begrepp som styr psyket. Ett modernare uttryck för kognition är exekutiv kontroll (EK) (Säljö, 2015).
Matematiksvårigheter är ett begrepp som inte har någon tydlig definition. I skolan innebär det att en elev har svårt att klara av matematiken på det sätt som förväntas. Begreppen dyskalkyli, specifika matematiksvårigheter och specifika lässvårigheter i matematik har inte heller givits någon entydig definition. Begreppet matematiksvårigheter får ses som ett funktionellt begrepp som innefattar ett multifaktoriellt problem som uppstår av olika anledningar. Dessa anledningar kan till exempel bero på matematikens innehåll, undervisningsform, elevens kognition eller emotionella förhållanden (Lunde, 2011).
Taluppfattning betyder förståelse för relationer inom och mellan tal men också relationen mellan tal och omvärld. Att se antal som en kvantitet och att tal är en representation samt har en bestämd plats i talraden är en viktig förståelse eftersom den senare matematikinlärningen bygger vidare på detta (McIntosh, 2008). Berch och Mazzocco (2007) menar att brister i denna kunskap leder till svårigheter senare. Number sense är ett engelskt uttryck och översätts till talförståelse. Begreppet Number sense är ett vidare begrepp än taluppfattning, det finns sju huvuddelar: uppräkning, talkännedom,
3
Förmågan att kunna röra sig flexibelt mellan dessa sju huvuddelar är avgörande vid utvecklandet av matematiska färdigheter (Lunde, 2011).
Taluppfattningens betydelse
Tidigare forskning har visat tre grundläggande steg i taluppfattning vilka behövs för den fortsatta matematiska inlärningen. Det mest betydelsefulla är befästandet av talraden vilken också genomsyrar hela matematiken. Andrews och Sayers (2015) menar att förståelse av små mängder gör det möjligt att jämföra tal och systematisk räkning, medvetenhet om relationen mellan tal och antal och att detta sker innan förståelsen för talraden kommer.
Det är viktigt att undervisningen i matematik behandlar begrepp så att eleverna inte lär sig isolerade metoder utan sammanhang. Enskilda delar utan sammanhang är svår memorerat och leder inte till någon förståelse eller möjlighet att tillämpa kunskapen i andra sammanhang. I TIMSS (2007) visade svenska elever svårigheter i relativt enkla problem. Forskare har varnat för att den svenska
matematikundervisningen varit alltför procedurinriktad enligt Bentley och Bentley (2011). Elever kan ha flera olika parallella uppfattningar om ett och samma begrepp. Det kan till exempel betyda att när barn lär sig räkna börjar det med ett mekaniskt rabblande tills det kommer till ett skede då en viss förståelse uppstår. Eleven urskiljer i detta stadium en kardinal- eller en ordinalegenskap hos talen och slutligen del/helhets betydelse. Del/helhets betydelse innebär att det finns en summa av flera tal samt att delarna kan ingå i olika summor (ibid.). På detta sätt behöver eleverna arbeta med nya begrepp. Genom att använda och omformulera begrepp ökas förståelsen och eleven kan så småningom tillämpa dem i olika sammanhang utifrån problemet. Genom träning av talföljden utvecklar eleverna en inre mental tallinje vilket är av stor vikt för fortsatt utveckling inom matematik (Lundberg & Sterner, 2009).
Enligt Pettersson och Sayers (2018) som arbetar på PRIM-gruppen, finns tre faser av Number sense. Det första stadiet är förståelsen av små mängder och möjligheten att jämföra dessa. Den andra fasen är systematisk räkning och medvetenhet om relationen mellan tal och antal. Sista fasen är den
tillämpande fasen och därmed den centrala delen som genomsyrar matematikinlärningen. PRIM-gruppen är en forskningsgrupp vid Stockholms Universitet, vars främsta uppgift är bedömning av kunskap och kompetens i matematik.
Att elever inte utvecklar sin aritmetiska förståelse, i samma takt som sina klasskamrater, kan bero på flera faktorer. En av faktorerna kan vara att arbetsminnet är upptaget med funderingen om hur tal skrivs, tals innebörd eller av den språkliga förståelsen av talet. Ett exempel på detta är när elever skriver siffror nerifrån och upp, bakvänt eller då 27 blir 72. När sedan detta befästs och blivit rutin hämtas kunskapen från långtidsminnet vilket avlastar arbetsminnet och eleven kan gå vidare. Detta beskrivs som att eleven blir simultant och kan uppfatta både ordningstal- och antals-aspekten av talen samtidigt (Bentley & Bentley, 2011). PRIM-gruppen har utgått från de två föreliggande faserna i Number sense då de har utvecklat bedömningsstödet som använts som mätinstrument i föreliggande studie (Pettersson & Sayers, 2018).
Genom att intervjua eleven får läraren en tydligare förståelse för vad eleven kan och har då möjlighet att fråga eleven om flera lösningar av samma uppgift. Det går då att kartlägga var i sin taluppfattning eleven befinner sig (Bentley & Bentley, 2011).
Fysisk aktivitet och koncentration
4
Eleverna ska även ges förutsättningar för att utveckla goda levnadsvanor och se sambandet mellan hur detta påverkar psykiskt och fysiskt välbefinnande. Skolan bör ombesörja elevernas fysiska aktiviteter under skoldagen, inte bara för att förbättra hälsan utan för att påverka elevernas skolprestationer (Skolverket, 2011).
Koncentrationsförmågan är en del av vår hjärnas funktion och ingriper i vårt tänkande. Att vara koncentrerad innebär att kroppens alla sinnen söker efter användbar information på ett effektivt sätt. Det finns olika mått på koncentrationssvårigheter, från att ha stora svårigheter med att hålla kvar uppmärksamheten till att vara lättstörd. Barn med koncentrationssvårigheter har inte sällan även andra problem med till exempel motorik, perception eller språk (Ericsson, 2003). Neurofysiologen
Hannefjord har undersökt hur rörelse påverkar vår inlärning. Höger och vänster hjärnhalva står i förbindelse med varandra för att lärande skall kunna ske. Rörelser gör att det Retikulära Aktiverings Systemet (RAS) aktiveras. RAS fungerar vid stimulans som en startmotor för den tänkande delen av hjärnan. RAS måste aktiveras med jämna mellanrum för att bibehålla koncentrationen vid inlärning (Hannaford, 1997). Ett barns hjärna är formbar, Klingberg (2016) har i en studie konstaterat att hjärnbarken kan specialisera sig på visuo-spatiala arbetsminnen och därmed höja prestationerna i exempelvis matematik.
Förståelsen för hur fysisk aktivitet rent fysiologiskt påverkar kognition underlättar förståelsen för forskning inom detta område. När blodflödet i hjärnan ökar, vilket den gör när vi anstränger kroppen, ökar den kognitiva förmågan. Detta förklaras genom att blodflödet stimulerar signalsubstanser, t ex dopamin som är viktig för belöningssystemet, och medför ökad koncentration genom att det utestänger ovidkommande brus. Brist på dopamin finns ofta hos människor med stressymptom. Detta kallar forskarna för ”arousalaffekten” vilket betyder igångsättandeeffekten. Arousaleffekten är tillfällig och klingar av efter någon eller några timmar beroende på den fysiska aktivitetens storlek (Golkar et al., 2014). Barn som tränar fysiskt kan således påverka sin förmåga att fokusera och kan på det sättet öka sin skolprestation. Den försvagade kognitiva förmågan som elever med koncentrationssvårigheter har, skulle kunna förbättras med en fysisk aktivitet innan koncentrationen sätts på prov (Chapman et al., 2013). Även avslappningsövningar och mindfulness har visat positiva resultat för skolprestationer. En forskningsstudie visade att gymnasieelever som lärt sig avslappningsövningar utförde signifikant bättre i ortografiska test, vilket betyder en förbättrad avkodning i läsning. (McClelland, Pitt & Stein, 2015).
Detta breda spektrum av fysiska aktiviteter i både pulshöjande och avslappnande syfte visar att allt arbete med kroppen är ett värdefullt verktyg för att förbättra hjärnans kognitiva funktion och skulle kunna användas för att öka skolprestationen.
Arbetsminne och matematikinlärning
Lundberg och Sterner (2006) tar upp arbetsminnets roll för matematikinlärningen. Information
behöver hållas lagrad under tiden beräkningar genomförs. Elever med begränsad arbetsminnesförmåga har därför svårare att lyckas i sin matematikinlärning. Elever med matematiksvårigheter verkar inte ha någon generell försvagning av fonologisk bearbetning i arbetsminnet, men kan däremot ha problem med hur de hanterar numerisk information (Lunde, 2011). Vid beräkningar i matematik behöver information kunna plockas fram ur långtidsminnet, medan själva processandet sker i arbetsminnet. Elever med matematiksvårigheter har ofta problem med detta (ibid.). Klingberg (2016) förklarar att arbetsminnet är det som gör att vi kan hålla information lagrad en kortare stund. Arbetsminnet är en del av vårt tänkande tillsammans med långtidsminnet, beslutsfattandet, förmågan att hejda impulser, med mera. Inom forskning kallas tänkandet för kognition. En nedsättning i arbetsminne innebär också en nedsättning i koncentrationsförmåga. Det beror på att det är samma ställe i hjärnan som används till dessa två funktioner. Alla utvecklar sitt arbetsminne men i olika takt. Då det gäller
5
med annan träning kan ge effekter. Den kanadensiske psykologen Donald Hebb myntade tesen, ”cells that fire together wire together” (Klingberg, 2016, s.93).
Tidigare forskning
Fysisk aktivitets påverkan av koncentration
Samhällets förändring påverkar vår fysiska aktivitet
Det finns många både forskningsstudier och icke akademiska studier som visar betydelsen av att röra på sig. Vi människor använder inte vår kropp på samma sätt som tidigare och utvecklingen har under de senaste decennierna gått mycket fort till det stillasittande vardagsliv som många har idag. Den digitala tekniken har kommit långt in i våra hem och i vår vardag, vilket både underlättar men också förslappar vår kropp. Barn, i dagens tekniska samhälle, blir alltmer stillasittande vilket leder till ökad förekomst av fetma och ledsjukdomar. En stillasittande livsstil påverkar också neurokognitiva
funktioner så som minne och uppmärksamhet men även akademiska prestationer. Barn med låg fysisk aktivitetsnivå visar sämre skolprestationer, minskad neuroelektrisk aktivitet och sämre kognitiv prestanda, jämfört med fysiskt anpassade barn menar Chaddock et al. (2010). Det överensstämmer med en studie som prövade hypotesen att ökad aerob fitness skulle vara neuroprotektiv och förbättra hjärnans struktur och funktion. I studien visade höga nivåer av aerob fitness samband med större hippocampus volymer och gav överlägsen rumslig minnesprestation (Erickson et al., 2009). En annan studie med amerikanska 9-10-åringar undersökte sambandet mellan aerob fitness, volymen av
hippocampus och minnesfunktion och fann positiva band. Chaddock et al. (2010) har genom en experimentell studie visat att ökad träning ökar blodflödet och vidgar blodkärlen i hjärnan vilket ökar genomströmningskapaciteten för blod. Detta demonstreras med en magnetkamera som undersökte hippocampus hos nioåringar. Hippocampus volym antas vara kopplad till vår minnesfunktion och som förväntat hade barnen med stor hippocampus även god kondition och goda resultat på minnestesterna (ibid.).
Hansen (2016) menar att människans fysiologiska behov av rörelse inte sjunkit med tiden trots att våra primära behov inte längre hänger samman med fysisk aktivitet. Människan är i mångt och mycket lat och drar sig för att anstränga sig. Elever med koncentrationssvårigheter tycks gynnas av
rörelseaktiviteter och detta tycks även gynna övriga elever.
Hur påverkas skolresultat av fysisk aktivitet?
6
En liknande longitudinell studie med syfte att undersöka sambandet mellan fitness och akademiska prestationer presenterades av Bartee, Heeland och Dority (2018). Studien använder resultatet från standardiserade tester i matematik och skrivning i årskurs 5. De elever som presterat under
genomsnittet på det samlade testresultatet utgjorde urvalet och fick genomgå en rörelseintervention. Resultatet av studien visar höjda matematikresultat för samtliga elever som låg under genomsnittet före interventionen. Samtidigt ökade deras PACE, det vill säga intervalltider i löpning.
Fysisk aktivitet påverkar koncentrationen
Bunkefloprojektet är en interventionsstudie med syfte att främst studera växande barns benmassa. Interventionen bestod i att skolans idrottsundervisning utökades bland annat från två till tre lektioner i vecka samt att flera idrottsföreningar arrangerade aktivitet två gånger i veckan. Projektet startade 1999 i skolår 1 och 2 och beräknades pågå i nio år. Flera olika forskningsprojekt ingick i Bunkefloprojektet, däribland en studie med frågeställningen om barns koncentrationsförmåga påverkas av ökad fysisk aktivitet och motorisk träning i skolan samt om barns motoriska brister och koncentrationssvårigheter minskar vid ökad fysisk aktivitet och extra motorisk träning i skolan? Genom en hypotetiskt-deduktiv ansats prövade studien tre hypoteser:
1. Barns grovmotorik förbättras med ökad fysisk aktivitet och extra motorisk träning i skolan. 2. Barns koncentrationsförmåga förbättras med ökad fysisk aktivitet och extra motorisk träning i skolan.
3. Barns skolprestationer i svenska och matematik förbättras med ökad fysisk aktivitet och extra motorisk träning i skolan (Ericsson, 2003).
För den föreliggande studien är hypotes 2 och 3 intressanta.
Resultatet från studien visar att eleverna med koncentrationssvårigheter och elever inom
autismspektrumet gav bättre skolprestationer efter utökad fysisk aktivitet. Samtidigt visar studien att hypotesen om koncentrationsförmågans påverkan inte kunde bekräftas och påvisa bättre resultat genom ökad fysisk aktivitet och motorisk träning generellt (Ericsson, 2003).
Dessa resultat anser vi vara av stort intresse för att ge stöd åt elever som riskerar att få svårigheter.
Arbetsminnets påverkan på matematikinlärning
Är arbetsminnesträning effektiv? En meta-analytisk granskning
Melby-Lervag och Hulme (2013) undersökte i en metastudie effekterna av ren arbetsminnesträning på vanligt utvecklade barn och vuxna. 23 studier med experimentell och randomiserad design eller med kvasi-experimentell design, alla med kontrollgrupper ingick. Metastudien indikerade att
arbetsminnesträning producerade tillförlitliga kortsiktiga förbättringar av arbetsminnet. Det fanns inte några övertygande resultat på att arbetsminnesträning kunde generaliseras till andra färdigheter såsom verbal eller icke verbal förmåga, uppmärksamhet, ordavkodning eller aritmetik. Begränsningar som lyftes fram i studien var resultatets publikationsbias, vilket betyder att positiva resultat är mer benägna att bli publicerade än de med sämre resultat. Metastudien lyfte också avsaknaden av att kunna
presentera resultatet för olika grupper av individer med t.ex. ADHD, dyslexi, begränsat arbetsminne eller de med inlärningssvårigheter. Det fanns för få studier med tydligt definierade grupper för att skilja dem åt. Åldersspridningen från barn till vuxna i studien ses också som en begränsning. Trots nämnda begränsningar drar författarna slutsatsen att barn och vuxna inte gynnas av
7
En meta-analytisk granskning om arbetsminne och matematik
I en metastudie av Peng, Namkung, Barnes och Sun (2016) baserad på 110 forskningsrapporter från 1964 fram till 2014, granskades korrelation mellan arbetsminne och matematik. Studien tittade också på hur arbetsminnets olika delar var viktiga för olika områden inom matematik. Den jämförde även påverkan hos olika elevgrupper med typisk utveckling, elevgrupper med endast matematiksvårigheter samt elever med matematiksvårigheter och koncentrationssvårigheter. Sammantaget fann man en signifikant medelmåttig korrelation mellan matematik och arbetsminne. I denna studie framkom att matematisk kunskap påverkar verbalt-, numeriskt- och visuospatialt arbetsminne. Olika områden inom matematiken hade olika stark koppling till arbetsminnet. Heltalsberäkningar och problemlösning med lästal (benämnda tal) hade starkast koppling medan geometri visade den svagaste. Elever i både matematiksvårigheter och andra svårigheter belastade sitt arbetsminne mest. Begränsningar som lyftes i metastudien var att endast ett fåtal studier handlade om arbetsminne och algebra samt bråktal. Därför kunde inte deras relevans beräknas. Författarna tog upp begränsningarna med att studierna hade olika mycket information om tillvägagångssättet. Metaanalysen bekräftade ändå vad tidigare metaanalyser hade kommit fram till: att enbart träning av en domän i hjärnans arbetsminne ger ingen förbättring av kunskaper inom matematik. När fler olika områden i arbetsminnet tränas samtidigt tycks en viss koppling till matematikkunskaper ske.
Peng et al. (2016) anser att systematiska studier inom området behöver genomföras med jämförelser av elever i matematiksvårigheter i kombination med andra kognitiva svårigheter samt men även med elever i enbart matematiksvårigheter.
Två studier om kombinationen av matematik- och arbetsminnesträning
Här presenteras två studier som undersöker det Peng et al. (2016) lyfter som intressant område för fortsatta studier.
Nemmi, Helander, Helenius, Almeida, Hassler, Räsänen och Klingberg (2016) genomförde en studie med hypotesen att när matematikträning och arbetsminnesträning övas parallellt ger detta större fördelar än då de tränas enskilt. I studien deltog 308 elever i åldern 6 år som genomfördes i Sverige. Studien hade en experimentell design med randomisering av eleverna till experimentgrupper och kontrollgrupp. Eleverna tillhörde någon av fyra grupper och fick genomföra olika träningar innehållande en kombination av:
● 50 % arbetsminne och 50 % numerisk träning med tallinje ● 50 % arbetsminne och 50 % lästräning
● 50 % numerisk träning och 50 % lästräning ● 100 % lästräning
Den grupp som fick 100 procent lästräning var kontrollgrupp.
Elevernas matematiska förmågor testades i huvudräkning med hjälp av Ipads för addition (t.ex. 5+2=), subtraktion (t.ex. 5-2=) och muntligt med verbal aritmetik från WISC-IV. Arbetsminnet testades med tre olika tester, repetera upplysningen av prickar i ett raster, upprepa givna block i nämnd ordning samt upprepa antal block i omvänd ordning. Läsavkodning testades också. Dessa tester
8
En annan var att elever med neurologiska eller psykologiska diagnoser uteslöts i studien. Att någon elev har någon av dessa diagnoser är annars vanligt förekommande i en elevgrupp med 308 elever. Den applikation som används i studie ligger till grund för applikationen Vektor. Vektor är tillgänglig på läsplattor, den är kostnadsfri och används i föreliggande studie.
Sánchez-Pérez, Castillo, López-López, Pina, Puga, Campoy, González-Salinas och Fuentes (2018) har med en liknande hypotes undersökt förhållandet mellan arbetsminnesträning och matematik. Eleverna förväntades förbättra sina exekutiva funktioner, skolprestationer inom matematik och läsförmåga med hjälp av ett datorprogram som övade arbetsminne i kombination med matematik. I denna spanska studie deltog 104 elever i åldern 7 till 12 år. Studien var en kvasiexperimentell studie med kontrollgrupp. I träningen övades arbetsminne och baskunskaper i matematik med hjälp av ett datorprogram i 30 minuter två gånger i veckan i 13 veckor. Eleverna fick före och efter träningen, genomföra kognitiva tester och kunskapstester inom matematik och läsförmåga. För att motivera eleverna i experimentgruppen fick de en yttre belöning i form av poäng utifrån resultat som det efter avslutad träningsperiod kunde byta in mot olika saker. Resultatet av studien visade att de elever som tillhörde experimentgruppen gjorde en signifikant förbättring av kognitiva färdigheter och
skolprestationer i läsning och matematik. Även i denna studie uteslöts elever med speciella
utbildningsbehov samt de som var tvåspråkiga. Detta utgör en begränsning av studien i förhållande till den skola som vi har i Sverige i dag.
Metod
Angreppssätt och design
Föreliggande studie är en interventionsstudie som är inspirerad av tidigare nämnda studier inom detta område. Genom en kvasiexperimentell design med en experimentgrupp och en jämförelsegrupp i årskurs 1 har en intervention genomförts. Experimentgruppen fick utföra en pulshöjande aktivitet under 4 minuter, genom att springa en löprunda, följt av arbete med en digital applikation där matematik och arbetsminne tränas, i 20 minuter. Jämförelsegruppen fick under samma period arbeta med ordinarie undervisning, vilket under dessa arbetspass innebar individuellt pyssel så som att färglägga mandalas dvs. detaljerade bilder. Interventionen pågick samtliga skoldagar under 8 veckor, sammanlagt 40 tillfällen. Genom att utgå från 4 befintliga klasser och utse två av dessa till
experimentgrupp och två till jämförelsegrupp räknas studien som kvasiexperimentell. Med
kvasiexperimentell menas att experimentgrupp och jämförelsegrupp inte slumpats (Eriksson Barajas, Forsberg & Wengström, 2013). Vid bedömningen av elevernas för- och efterkunskaper användes Skolverkets bedömningsstöd, den muntliga delen (Skolverket, 2016). Elevernas resultat har
poängsatts, se Bilaga 2. Resultatet hos de två grupperna har jämförts. De elever som initialt återfanns i den lägre delen av poängskalan, och riskerar att få matematiksvårigheter har studerats särskilt.
Instrument
Mätinstrumentet i denna studie bygger på Skolverkets bedömningsstöd och interventionen utgår från applikationen Vektor.
Skolverkets bedömningsstöd
9
På Skolverkets uppdrag tog PRIM-gruppen fram ett nationellt bedömningsstöd i matematik för årskurs 1–3. Materialet fokuserar på taluppfattning och är obligatoriskt för årskurs 1. Bedömningsstödet är utarbetat för att tydliggöra var i sin utveckling av taluppfattning eleven befinner sig. Det skall underlätta för läraren att organisera och lägga upp sin undervisning utifrån elevgruppens behov men också för att identifiera elever som riskerar att få eller som redan har svårigheter i taluppfattning. Med stöd från bedömningen skall skolan utforma anpassningar för elevgruppen eller för den enskilde eleven alternativt sätta in åtgärder som särskilt stöd för elever som visar svårigheter. På så sätt får skolan en likvärdig kunskapssyn på nationell nivå (www.su.se/primgruppen).
Bedömningsstödet prövar delar av kunskapsområdet ”Taluppfattning och tals användning” från det centrala innehållet i Lgr 11 (Unenge, Sandahl & Wyndhamn, 1994). Det muntliga provet vilket använts till denna studies för- och eftertester prövar elevens kunskaper om talraden, talens grannar, minskning/skillnad samt uppdelning av tal.
Efter avslutad intervention testades samtliga elever med en av oss modifierad sammanställning av Skolverkets bedömningsstöd för höstterminen årskurs 1, vårterminen årskurs 1 samt vårterminen årskurs 2. Denna modifiering gjordes för att se hur långt även elever med högre kunskaper utvecklats. Bedömningsstödet är utformat i skala låg, mellan och hög men vi har valt att poängsätta dessa för att kunna genomföra beräkningar av resultaten. Det sammanslagna bedömningsstödet har poängsatts i en rak gradering.
Applikationen Vektor
Stiftelsen Cognitions Matters har utformat en digital applikation tillsammans med Klingberg. Syftet med applikationen är att träna hjärnan hos elever i förskoleklass och årskurs 1 inom områden som underlättar för eleverna att utveckla sitt matematiska tänkande (Klingberg, 2016). Programmet är kostnatsfritt. I detta program tränar eleverna enskilt sin taluppfattning under 20 alternativt 30 minuter beroende på inställning, vid 40 tillfällen. Helst ska träningen ske dagligen. Varje elev har en
individuell inloggningskod. Programmet anpassar sig efter elevens resultat och utmanar eleven på sin egen nivå. Programmet tränar arbetsminne parallellt med taluppfattning till lika delar. Inom matematik har programmet stort fokus på träning av tallinje och uppdelning av tal för ökad taluppfattning men programmet tränar även mönster och spatial förmåga. Vektor är uppbyggt som ett spel där eleven löser olika banor på olika öar. Spelet är lustfyllt och spännande. I spelet har en elak trollkarl förtrollat alla djur på öarna till monsterdjur. Med hjälp av en avatar, kan eleven rädda djuren genom att lösa
uppgifterna. Spelet ger direkt återkoppling till eleven genom att de samlar nycklar för att hjälpa djuren. Som lärare kan du följa elevernas resultat för varje tillfälle via inloggning på Cognitions Matters hemsida (https://cognitionmatters.org/). På hemsidan finns statistik över elevernas resultat och nivå på de olika banorna. Det kan användas som stöd för läraren i uppföljning av elevernas kunskapsnivå.
10
Bild 4-6. Matematikbanor med träning av uppdelning av tal, addition med stöd av tallinje samt mönster.
Bild 7-9. Olika typer av arbetsminnes banor i Vektor.
Studiens deltagare/urval
Grupper, bortfall och könsfördelning
Interventionen till denna studie har genomförts vid en skola i Mellansverige. Skolan är en grundskola med elever från förskoleklass till årskurs 6. Samtliga elever från fyra klasser i årskurs 1 har deltagit i studien. Vårdnadshavarna till eleverna i experimentgruppen har fått ett missivbrev om studiens upplägg, (Bilaga 1). De har skriftligt gett sitt medgivande till att deras barn får delta i studien. Denna grupp elever bestod av två klasser med totalt 52 elever (28 flickor och 24 pojkar) bortfallet i denna grupp var 9 elever (3 flickor och 6 pojkar). Jämförelsegruppen bestod av två klasser med 52 elever (24 flickor och 28 pojkar) bortfallet i denna grupp var 4 elever (samtliga 4 pojkar). Båda grupperna hade således en likartad könsfördelning. Experimentklasserna har sammanslagits till en grupp och likaså de två jämförelseklasserna. Samtliga elever som ingick i experimentgruppen genomförde interventionen. Bortfallet berodde på att resultatet från för- eller eftertest saknades. Detta kunde bero på att elever varit sjuka eller lediga när för- eller eftertest genomfördes. En imputering av ett saknat delresultat skedde hos sju elever i jämförelsegruppen då ett resultat från en av 12 deluppgifter saknades. Vid
imputeringen gavs ett troligt värde på deluppgiften som beräknats utifrån elevens prestation på övriga uppgifter (Little & Rubin, 2002).
Tabell A. Antal elever i jämförelsegrupp och experimentgrupp.
Antal elever i klasserna Antal elever medräknade i resultat beräkningarna
Jämförelsegrupp 52 48
Experimentgrupp 52 43
11
Genomförande
Våren 2017 genomfördes en pilotstudie av applikationen Vektor. Pilotstudien genomfördes i
förskoleklass i en skola med likvärdigt upptagningsområde i Mellansverige som föreliggande studie. Denna studie var finansierad av Specialpedagogiska skolmyndigheten, SPSM. Bidrag hade givits utifrån en fondansökan som skickats till SPSM av Marie Thörn. Eleverna arbetade då i 30 minuter i 8 veckor med applikationen och blev handledda i taluppfattning under arbetets gång. Genom att utgå från pilotstudiens upplägg genomfördes vissa justeringar.
Under höstterminen 2018 genomfördes studien i årskurs 1. Interventionen genomfördes varje morgon samtliga skoldagar under 8:a veckor, sammanlagt 40 tillfällen. Samtliga elever bedömdes med Skolverkets bedömningsstöd för höstterminen i årskurs 1 innan interventionen. Detta utfördes av elevernas respektive klasslärare.
Experimentgruppen sprang en löprunda på 4 minuter direkt på morgonen innan arbetspasset med applikationen Vektor. Eleverna arbetade sedan med applikationen enskilt i 20 minuter. Varje barn hade ett eget konto och resultaten av varje träningspass kunde följas via kontot på nätet.
Applikationen Vektor är uppbyggd på 40 träningstillfällen för varje elev. Det ger en repetition av övade områden i ökad svårighetsgrad under 8:a veckor om eleverna genomför träningen varje dag. Tiden per tillfälle kan väljas på 20 minuter respektive 30 minuter. Vi valde 20 minuter utifrån utvärderingen av pilotstudien.
Lovisa Östberg introducerade interventionen på skolan för klassernas fyra lärare och rektorn på skolan gav sitt samtycke. Lärarna i de två experimentgrupperna genomförde interventionen i sina klasser tillsammans med eleverna. Samtliga lärare var medvetna om studiens syfte samt vilka grupper som utsetts till experiment- respektive jämförelsegrupp. Lovisa var med i utformandet av den pulshöjande aktiviteten som innebar olika löp- och hinderbanor ute på skolgården. Lovisa har också varit till experimentgruppen och genomfört kortare föredrag om applikationen Vektor och om hjärnans kapacitet. Interventionen avslutades med en fest tillsammans med experimentgruppen.
Jämförelsegruppen har under samma morgontid arbetat med individuellt arbete i form av att färglägga mandalas, räknemåla eller spela bokstavsbingo.
Efter avslutad intervention genomfördes ett eftertest av samtliga elever med den modifierade
sammanställningen av bedömningsstödet. Detta genomfördes av Lovisa Östberg i tre av klasserna och av Marie Thörn i en av klasserna. Eftertestet av jämförelsegruppen skedde tre veckor efter
experimentgruppens testning på grund av jullov.
Validitet och reliabilitet
Samtliga lärare var medvetna om syftet med interventionen vilket skulle kunna påverka arbetet i jämförelsegruppen (Hartman, 2004).
Det muntliga bedömningsmaterialet som har använts för att mäta elevernas kunskapsnivå är utarbetat av PRIM-gruppen. PRIM-gruppen bildades 1984 och är en forskningsgrupp vars främsta uppgift är bedömning av kunskap och kompetens i matematik. De utvecklar olika instrument för bedömning och utvärdering. Bedömningsstödet som mätinstrument kan därför sägas ha en hög validitet
(www.su.se/primgruppen).
Vi har valt att använda bedömningsstödet som testinstrument och utformat en linjärt stigande
12
Testet av eleverna före interventionen genomfördes av respektive klasslärare medan eftertestet
utfördes av Lovisa i tre klasser och Marie i en klass. Detta drar ner interbedömarreliabiliteten eftersom sex olika lärare har gjort bedömningen av eleverna (Eliasson, 2010).
Imputering gjordes för sju elever som saknade ett resultat från en av de 12 deluppgifter på förtestet. Att göra en imputering på endast en deluppgift på respektive elev gjorde att vi kunde räkna med dessa elevers resultat i vår analys. Imputering är ett vedertaget handhavande av resultat som saknas (Little & Rubin, 2002).
Forskningsetiska aspekter
Studien har följt individskyddskravet i de forskningsetiska principerna för humanistisk-samhällsvetenskaplig forskning (Vetenskapsrådet, 2002), vilka är informationskravet,
samtyckeskravet, konfidentialitetskravet och nyttjandekravet. Genom att informera samtliga lärare om studiens syfte och upplägg togs beslut om vilka två klasser som skulle ingå i experimentgruppen samt vilka två som skulle utgöra jämförelsegrupp. Rektorn på skolan har också informerats och givit sitt samtycke till studien. Ett missivbrev (Bilaga 1) skickades hem till samtliga vårdnadshavare i experimentgruppen. I brevet informerades vårdnadshavarna om syftet med studien samt en kort presentation av oss som genomförde den. I missivbrevet framgick konfidentialiteten, vilket innebär att inga namn på elever, skola eller lärare kommer kunna härledas. Information om genomförandet av de två bedömningskontrollerna samt lite kort om applikationen fanns också med i missivbrevet.
Vårdnadshavarna ombads skriftligen överväga elevens medverkan i studien och genom att kryssa i en ruta samt skriva under fick vi ett samtycke från samtliga tillfrågade.
Inga personliga data om eleverna har samlats in och materialet har under arbetets gång förvarats på ett sätt så att obehöriga inte kan ta del av det. Datamaterialet kommer att förstöras efter att studien är slutförd (Vetenskapsrådet, 2002).
Deltagandet i studien får anses vara riskfritt då eleverna använde ordinarie lektionstid och syftet är att undersöka om applikationen kan påverka elevernas resultat positivt. Dock skall påpekas att eleverna inte har tillfrågats om deltagandet i studien, vilket borde ha gjorts (ibid.).
Vetenskapsrådet (2017) lyfter vikten av att fler får tillgång till forskning som bedrivs. Nyttjandekravet framgår i missivbrevet och visar att uppsatsen kommer att finnas tillgänglig på Stockholms
Universitets uppsatsbas DIVA.
Resultat
Deltagande elevers resultat
Sammanställning av resultat från förtestet
13
Diagram 1. Resultat på förtest i experimentgrupp och jämförelsegrupp.
Diagrammet visar att många elever fick hög resultatnivå på flera av testets uppgifter. Av förtestet framgår att fler elever i experimentgruppen visar ett resultat på låg nivå än i jämförelsegruppen. För att kunna göra statistiska beräkningar gav vi resultaten låg-, mellan- och högnivå poäng från 1 poäng och uppåt se, Bilaga 2.
Formler för beräkningar av standardavvikelse och konfidensintervall
Standardavvikelsen och konfidensintervallet beräknas med följande formler (Edling & Hedström, 2003).
Tabell B visar antal elever i experiment- respektive jämförelsegrupp. Medelvärde och
14
Tabell B. Resultat på förtestet för experiment- och jämförelsegrupp
Resultat Undersökningsgrupp Experimentgrupp Jämförelsegrupp Antal elever 43 48 Medelvärde på förtest 33,3 32,6 Standardavvikelse förtest 6,7 6,2 Konfidensintervall förtest 95% 31,4 - 35,3 30,9 -34,4 Ej signfikant skillnad
Av tabell B framgår att experimentgruppen visade ett något högre medelvärde än jämförelsegruppen. Men konfidensintervallet för jämförelsegruppen låg helt inom det bredare konfidensintervallet för experimentgruppen. Det fanns således ingen signifikant skillnad mellan grupperna på förtestet. Med signifikant skillnad menas att konfidensintervallen ligger inom olika intervall eller endast överlappar till 2,5 procent av fördelningarna (Eliasson, 2010). I detta fall är intervallet nästan helt överlappande.
Sammanställning av resultat från eftertestet
Tabell C visar medelvärdet och standardavvikelsen för den sammanlagda poängen på elevernas test efter interventionen. Även beräkningar av konfidensintervall på 95 procent beräknades för respektive grupp.
15
Av tabell C framgår att medelvärdet på eftertestet fortfarande var något högre i experimentgruppen än i jämförelsegruppen. Vid beräkningen av konfidensintervallen visade det sig att eleverna i
experimentgrupp respektive jämförelsegrupp inte skilde sig signifikant åt efter att interventionen genomförts. Konfidensintervallet för jämförelsegruppen ligger helt inom det breda
konfidensintervallet för experimentgruppen.
För att jämföra gruppernas förändring från startläget till interventionens slut gjordes beräkningar av elevernas förändring av resultatet på eftertestet jämfört med resultatet på förtestet. Tabell D visar medelvärdet och standardavvikelsen av förändringen från för- till eftertest samt 95-procentigt konfidensintervall kring medelvärdena för respektive grupp.
Tabell D. Resultat av förändring från förtestet till eftertestet för experimentgrupp och jämförelsegrupp
Resultat
Undersökningsgrupp
Experimentgrupp
Jämförelsegrupp
Antal elever
43
48
Medelvärde av
förändring
13,4
11,8
Standaravvikelse av
förändring
5,4
5,7
Konfidensintervall
förändring 95%
11,8 – 15,1
10,2 - 13,5
Ej signifikant skillnad
Av tabell D framgår att experimentgruppen visade en något större förbättring av resultatet jämfört med jämförelsegruppen. Konfidensintervallet för medelvärdesförändringen i experimentgrupp respektive jämförelsegrupp skilde sig däremot inte signifikant åt. Konfidensintervallet för förändringen av testresultatet för jämförelsegruppen ligger även här helt inom konfidensintervallet för
experimentgruppen.
16
Av diagram 2 framgår att det var en stor spridning av elevernas resultat. Några få elever fick lägre resultat på eftertestet än på förtestet detta gäller i både experiment- och jämförelsegruppen. De flesta elever gick dock framåt och fick betydligt bättre resultat efter interventionen oavsett om de deltagit i den eller ej.
Testresultat för elever som riskerar att hamna i
matematiksvårigheter
Syftet med studien var att studera interventionens påverkan för alla elever men också ringa in de elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter. Därför studeras om interventionen underlättar taluppfattningen för elever som presterat lägst på förtestet. Här redovisas de elever som visade lägre resultat på förtestet. Vi satte en gräns vid ungefär den lägsta tredjedelen av elev resultaten. Det blev de elever som klarade max 29 poäng av 40 möjliga.
Sammanställning av resultat för elever med 0-29 poäng på förtestet
Tabell E visar antal elever i experiment respektive jämförelsegrupp som på förtestet klarar max 29 poäng. Medelvärdet av den sammanlagda poängen för elevernas resultat beräknades. Även
beräkningar av standardavvikelsen mellan grupperna vid förtestet redovisas och var konfidensintervallet på 95 procent är för respektive grupp.
Tabell E. Resultat på förtestet för experiment- och jämförelsegrupp med 0-29 poäng Resultat Undersökningsgrupp Experimentgrupp Jämförelsegrupp Antal elever 11 15 Medelvärde på förtest 23,1 24,5 Standardavvikelse förtest 4,0 2,7 Konfidensintervall förtest 95% 20,7 -25,5 23,1 - 25,8 Ej signfikant skillnad
Av tabell E framgår att jämförelsegruppen visade ett något högre medelvärde än experimentgruppen. Konfidensintervallet för experimentgruppens respektive jämförelsegruppens medelvärde skiljde sig inte signifikant åt innan interventionen startade. Konfidensintervallet för experimentgruppens medelvärde låg helt inom motsvarande för jämförelsegruppen.
Sammanställning av resultat på eftertestet för elever med 0-29 poäng på förtestet
17
Tabell F. Resultat på eftertestet för experiment- och jämförelsegrupp med 0-29 poäng på förtestet Resultat Undersökningsgrupp Experimentgrupp Jämförelsegrupp Antal elever 11 15 Medelvärde på eftertest 34,0 36,7 Standardavvikelse på eftertest 3,8 6,0 Konfidensintervall på eftertest 95% 31,8 – 36,2 33,7 – 39,7 Ej signfikant skillnad
Av tabell F framgår att konfidensintervallet i experimentgrupp respektive jämförelsegrupp inte skilde sig signifikant åt efter interventionen genomförts.
Utvecklingen av taluppfattningen från förtest till eftertest för gruppen 0-29 poäng på förtestet presenteras i tabell G.
Tabell G. Resultat av förändring från förtestet till eftertest för experiment- och jämförelsegrupp av elever med 0-29 poäng på förtestet
18
Diagram 3. Elevgrupp med 0-29 poäng på förtestet. Fördelning av elevernas förändring mellan för- och eftertest i experiment och kontrollgrupp.
Av diagram 3 framgår en stor spridning av elevernas resultat, särskilt i jämförelsegruppen. I experimentgruppen är förändringen mer samlad.
Sammanfattning av resultat
I utgångsläget hade vi en experimentgrupp med något högre medelvärde i sitt resultat än
jämförelsegruppen. Resultaten var ändå så nära att de inte skiljde sig signifikant åt. Det betyder att grupperna i studien var jämförbara. Efter avslutad intervention fann vi inte någon signifikant
förbättring i experimentgruppen. Dock visar testresultatet att experimentgruppen höjde sitt medelvärde på eftertestet mer än jämförelsegruppen. Medelvärdesförändringen för experimentgruppen är 13,4 medan den för jämförelsegruppen är 11,8. Resultatet indikerar att interventionen kan ha ett visst positivt resultat, men grupperna var alltför små och spridningen i grupperna så stora att denna skillnad kan ha uppkommit av en slump. Det innebär att vi inte kan uttala oss om interventionen underlättat utvecklingen av elevernas grundläggande taluppfattning.
För elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter, vilket betyder att de på förtestet presterade max 29 poäng, fick vi ingen signifikant förbättring i experimentgruppen. Här visar resultatet en högre medelvärdesförändring för jämförelsegruppen än experimentgruppen. Skillnaderna mellan grupperna var av samma storleksordning som mellan hela experiment- och jämförelsegrupp.
Metoddiskussion
Som en förberedelse inför föreliggande studie genomfördes 2017 en pilotstudie i förskoleklass.
19
årskurs 1 2018 men inte i förskoleklass. Därför var det ändå ett arbete som skulle genomföras i klasserna som deltog i föreliggande studie.
Träningstiden på applikationen Vektor förändrades från 30 minuter till 20 minuter utifrån att eleverna i pilotstudien visade lägre arbetseffektivitet under slutet av varje träningspass. När elevernas
arbetsinsats analyserades i denna studie, via Cognitions Matters hemsida, märkte vi ingen nedgång i insats mot slutet av varje arbetspass.
Genom att före varje träningspass på applikationen låta eleverna utföra en pulshöjande aktivitet var hypotesen att det skulle leda till ökad koncentration. Mätning av denna hypotes genomfördes dock inte i studien och visade således inget resultat av huruvida rörelsen gett någon effekt. Interventionen genomfördes i början av varje skoldag vilket innebar att eleverna varit i rörelse och att arousaleffekten på det sättet uppfylldes. Chapman et al. (2013) menar med sin studie att elever med
koncentrationssvårigheter kan påverka sina resultat med fysisk aktivitet innan koncentrationen sätts på prov. För att testa detta skulle denna studie ha ringat in vilka elever som innan interventionen hade koncentrationssvårigheter och undersökt hur deras resultat påverkades av rörelseaktiviteten. Både Nemmi et al. (2016) och Sánchez-Pérez et al. (2018) har i sina studier använt sig av urvalsgrupper som är fria från elever med koncentrationssvårigheter. I svenska skolan möter vi blandade elevgrupper och därför är det av intresse att se även deras eventuella förbättring av skolresultat.
En del av studiens intervention är baserad på applikationen Vektor där både arbetsminne och matematik tränas. Tidigare metastudier visar att träning av arbetsminne samtidigt som matematik stärker kopplingarna och ger förbättrade kunskaper i matematik (Peng et al., 2016). Föreliggande studiens mätinstrument utgår ifrån det obligatoriska bedömningsstöd från Skolverket medan Nemmi et al. (2016) i sin studie använt olika mätverktyg som mer undersöker liknande uppgifter som
applikationen Vektor övar. Nemmi et al. (2016) visar en signifikant förbättring inom matematik för gruppen som tränar numerisk träning med tallinjen och arbetsminnesträning jämfört med
kontrollgruppen som tränar lästräning. Skolverkets bedömningsstöd indikerar vilka förmågor Lgr11 anser vara de främsta och de som skolan kräver för godkända kunskapskrav. Föreliggande studie har använt bedömningsstödet vid för- och eftertest, som en kontroll av elevernas kunskaper, vilket det egentligen inte är utformat för. Studien har även poängsatt resultaten i en linjär poängsättning för att få värden att kunna göra statistiska beräkningar med.
Skolverkets bedömningsstöd som använts vid förtestet innebar en intervju med uppgifter för eleven att besvara varpå läraren bedömde svaret utifrån en mall med låg, mellan eller hög nivå av elevens svar. Intervjun tog ungefär 20 minuter vilket är tidskrävande. Dessa förtest genomfördes av respektive klasslärare det vill säga fyra olika lärare. För att få en mer likvärdig bedömning av samtliga elevers utgångsläge skulle förtestet med fördel ha genomförts av en och samma person (Eliasson, 2010). Eftertestet genomfördes endast av två olika personer vilket gav mindre marginal för olika bedömningar.
Eftertestet är en modifierad sammanställning av de muntliga bedömningsstöden i åk 1 till åk 2. Genom att sammanställa dessa bedömningsunderlag undveks en eventuell takeffekt av elevernas kunskap. Att genomföra en intervention i skolmiljö påverkas av många olika faktorer vilka kan vara svåra att ha kontroll över. En av dessa var till exempel att eftertestet genomfördes före jullovet för
experimentgruppen men efter jullovet för jämförelsegruppen. Det kan innebära att jämförelsegruppen hunnit glömma något av det de lärt sig under höstterminen eller att de mognat och därför fått en förmån. Å andra sidan är studien genomförd i en verklighetsnära miljö med realistisk störning som sker i den vanliga grundskolan. Alla elever var inbjudna att medverka och ingen har avskilts från sin ordinarie undervisning, eller blivit särskilt utpekad.
20
Vi valde i föreliggande studie att göra en interventionsstudie inspirerade av tidigare forskning som finns inom området. Under arbetets gång har vi blivit varse om alla olika parametrar som påverkar resultatet av en studie som denna. I framtida projekt av liknande art har vi en bättre förförståelse innan projektet startar och kan använda våra kunskaper i ingångsskedet och under hela arbetet på ett annat sätt.
Etiska reflektioner efter genomförd studie
Bedömningsstödet som i denna intervention användes som förtestet var obligatoriskt för eleverna och genomfördes av respektive lärare. Detta skedde i början av årskurs 1 av respektive klasslärare för att inte utsätta eleverna för någon utomstående bedömare. Vid eftertestet genomfördes bedömningen av en för eleven okänd vuxen vilket skulle kunna uppfattas som obekvämt. Testerna genomfördes muntligt i enrum och den vuxne dokumenterade under tiden vilket skulle kunna ge prestationsångest. Interventionen kan ha uppfattats hos eleverna som ett tävlingsmoment både under den pulshöjande aktiviteten och under övningen med applikationen Vektor. Genom att en lärare var tillgänglig medan träningen på applikationen genomfördes kunde eleverna i experimentgruppen få hjälp om de fastnat på något de inte förstod.
Eleverna i jämförelsegruppen kan ha upplevt det som orättvist att de inte fick vara med i
interventionsstudien. Vår tanke från början var att låta dessa elever få genomföra samma intervention när första gruppen var klar men tiden blev för kort så denna aktivitet uteblev.
Lärarna var medvetna om vilka grupper som var experimentgrupp respektive jämförelsegrupp. Elevernas resultat visade både interventionens arbete men förstås även resultatet av lärarnas egen undervisning. Detta skulle kunna kännas som en bedömning av lärarens undervisning, vilket kan ha gett upphov till att lärarna kände sig granskade på ett sätt de annars inte är utsatta för.
Resultatdiskussion
Föreliggande studie hade som syfte att undersöka om man genom en intervention bestående av en pulshöjande aktivitet efterföljt av övning i taluppfattning och arbetsminnesträning med hjälp av en digital applikation kan underlätta utvecklandet av elevers grundläggande taluppfattning i årskurs 1. Studien har inte visat någon signifikant skillnad mellan experimentgrupp och jämförelsegrupp efter interventionen. Dock visar testresultaten att eleverna i experimentgruppen hade en något högre medelvärdesförändring efter interventionen än jämförelsegruppen, även om den inte kunde
säkerhetsställas statistiskt. Spridningen i elevernas resultat var alltför stor, dvs. elevernas utveckling i taluppfattning varierade mycket mellan individerna oavsett vilken grupp de tillhörde. För elever i risk att hamna i matematiksvårigheter fann studien inte någon signifikant förbättring efter interventionen jämfört med jämförelsegruppen. Enligt resultatberäkningarna var medelvärdesförändringarna högre bland eleverna i jämförelsegruppen.
För att beräkna signifikans behövs egentligen ett slumpmässigt oberoende urval genomföras och möjlighet till att resultatet kan visa signifikans ökar om det görs på en större grupp individer. Då eleverna är så pass unga som i detta fall är åldersspridningen på ett år av avgörande betydelse. Det finns alltså naturligt en stor spridning i gruppen som göra att signifikans är svår att använda som mätvärde för att se förbättringen hos eleverna.
21
koncentrationssvårigheter. I föreliggande studie ingår alla elever oavsett svårigheter. Till applikationen Vektor finns en hemsida för läraren där det går att följa varje elevs inloggning. Vid genomgång av elevernas träning kunde vi se både hur effektivt de spenderat tiden under träningen samt vilken nivå de nått på arbetsminnesbanorna. Bland våra elever finner vi både elever med hög och låg
arbetsminnesnivå. De elever som presterade lägst på arbetsminnesbanorna i applikationen finns alla med i gruppen under 29 poäng på förtestet till interventionen. Peng et al. (2016) menade att
arbetsminnets kapacitet har betydelse för matematikutvecklingen. Här stöder vår studie tidigare forskning. Dock ser vi inte något, ett-till-ett förhållande mellan deras resultat på förtestet och deras resultat på arbetsminnesbanorna. Vi har flera elever bland de med lägst resultat på förtestet som visar samma nivå på arbetsminnesbanorna, som elever med högre resultat på förtestet. Med andra ord är inte en låg nivå på arbetsminne den enda faktorn som påverkar eleven att hamna i matematiksvårigheter. Däremot visar Vektor att elever som presterar lägst vid förtestet har spenderat mycket tid vid minnesträningsbanorna i applikationen. På så vis har de inte tränat taluppfattning i lika stor utsträckning. Vid bedömningen har bara taluppfattning bedömts även om minnesträning och pulshöjande aktivitet också ingått i interventionen. De elever som inte kommit så långt i sin matematikutveckling har kommit till minnesträningsbanor i applikationen men inte tränat
taluppfattning i samma utsträckning som övriga elever. Föreliggande studies utgångspunkt var att alla elever skulle gynnas av interventionen men främst de som riskerar att hamna i matematiksvårigheter. Genom interventionen har dessa elever gjort framsteg i sin taluppfattning men inte till samma nivå som resterande elever.
Kan förklaringen till att Nemmi et al. (2016) och Sánchez-Pérez et al. (2018) studier visade en
signifikant förbättring bero på vilka mätinstrument de använde? Nemmi et al. (2016) testade eleverna i huvudräkning med hjälp av Ipads för addition och subtraktion (ex. 5+2=). Dessa tester stämmer väl överens med övningar som genomförs i Vektor. I Vektor har eleverna stöd av en tallinje och meningen är att individen genom övning ska skapa en egen inre mental tallinje (Klingberg, 2016). Denna
hypotes skulle stödja tesen som Hebb myntade, ”cells that fire together wire together” (Klingberg, 2016, s.93). Vi valde att använda Skolverkets bedömningsstöd eftersom det kommer att vara obligatoriskt i både förskoleklass och i årskurs 1 (Skolverket, 2016). För en hållbar arbetsbelastning ska vi använda det bedömningsstöd som vi är ålagda att använda. Det är med detta bedömningsstöd kunskapsutvecklingen mäts i skolan. PRIM-gruppen som arbetat fram stödet är en forskningsgrupp vars främsta uppgift är bedömning av kunskap och kompetens i matematik.
När bedömningarna var sammanställda konstaterades en stor variation i elevernas utveckling av taluppfattning. Vissa elever visade stora framsteg medan andra inte utvecklades i samma takt. Detta resultat stöder studien som Nemmi et al. (2016) utförde där förbättringen, så mycket som,
tredubblades för vissa elever av samma mängd träning. Nemmi et al. (2016) menar att individens egenskaper påverkar den stora spridningen av träningen. De drar slutsatsen att elevens utgångsläge kan användas för att optimera insatsen för respektive elev för att uppnå högre resultat. Föreliggande studie stödjer på så vis tidigare forskning.
I föreliggande studie har vi valt att sätta träningstiden i Vektor till 20 minuter. Det gjorde vi med utgångspunkt av analysen i pilotstudien. Både Nemmi et al. (2016) och Sánchez-Pérez et al. (2018) använde 30 minuters träningstid. De skiljer sig dock åt på det viset att i Nemmi et al. (2016) tränar eleverna 30 minuter varje dag i 8:a veckor medan i Sánchez-Pérez et al. (2018) tränar eleverna två gånger i veckan i 30 minuter men träningen pågår under 13 veckor. I Sánchez-Pérez et al. (2018) får eleverna en yttre belöning utifrån hur väl de presterar i träningen. De två tidigare studierna och
föreliggande studie skiljer sig åt vilket gör att det är svårt att se vad som påverkar resultaten och varför de får ett signifikant resultat som föreliggande studie inte får.
22
grupperna visar att experimentgruppens elevresultat är mer samlat. Det borde vara lättare för läraren ha en mer samlad nivå på undervisningen än för lärare med mer sprida kunskaper hos eleverna.
Studiens resultat i den specialpedagogiska
praktiken
Vi ser ett behov av att individualisera arbetet för elever med låg nivå på förtestet. Via Cognition Matters hemsida (Vektors hemsida) kan läraren regelbundet följa elevens utveckling. Genom utökat stöd parallellt med träning i Vektor kan den extra stödinsatsen utvärderas kontinuerligt. Samtidigt är Vektor ett lustfyllt hjälpmedel som ger direkt belöning till eleven och samtidigt träna det som eleven har svårt för. Vektor skulle på så sätt kunna vara ett verktyg för att följa elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter. Detta resultat stöder slutsatsen hos Nemmi et al. (2016), nämligen vikten av att tidigt upptäcka behovet och individualisera arbetet för eleven för optimalt resultat. Vektor skulle på så sätt kunna vara ett verktyg för att följa elever som riskerar att hamna i matematiksvårigheter och lägga en bättre grund tidigt.
Förslag till vidare forskning
Med utgångspunkt från resultatet av föreliggande studie skulle det vara intressant att utarbeta en liknande studie men med skillnaden att ge extra stöd till de elever som visar lågt resultat vid förtestet. Genom att utrusta dessa elever med praktiskt hjälpmedel i form av till exempel en tallinje, talbilder och centimo, i samband med träningen på applikationen samt följa deras utveckling via Cognition Matters hemsida kan en kontinuerlig utvärdering av detta extra stöd genomföras. För vidare forskning hade det varit intressant att genom Cognition Matters hemsida följa elevernas utveckling och söka samband mellan deras prestationer på arbetsminnesbanorna och deras utveckling av taluppfattning. Utifrån resultatet på föreliggande studie vore det även av intresse att låta elever öva med Vektor men med en mindre andel arbetsminnesbanor och mer övning för taluppfattning. För att kunna genomföra en sådan studie behöver applikationen Vektor programmeras om.
23
Referenser
Andrews, P., & Sayers, J. (2015) Identifying Opportunities for Grade One Children to Acquire Foundational Number Sense: Developing a Framework for Cross Cultural Classroom Analyses. Early Childhood Education Journal, 43:257–267. doi: 10.1007/s10643-014-0653-6
Bartee, R. T., Heeland, K., & Bree, D. (2018). Longitudinal Evaluation of Aerobic Fitness and Academic Achievement Among Schoolchildren. Journal of School Health, (9), 644-650. Bentley, P-O., Bentley, C. (2011). Det beror på hur man räknar. Stockholm: Liber AB.
Berch, D. B., Mazzocco, M. M. (2007). Why is math so hard for some children? London: Brooke. Chaddock, L., Erickson, K., Prakash, R., Kim, J., Voss, M., Vanpatter, M., & Kramer, A. (2010). A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume, and memory performance in preadolescent children. Brain Research, 1358, 172-83.
doi:10.1016/j.brainres.2010.08.049
Chapman, S. B., Aslan, S., Spence, J. S., DeFina, L. F., Keebler, M. W., Didehbani, N., & Hanzhang L. (2013). Shorter term aerobic exercise improves brain, cognition, and cardiovascular fitness in aging. Frontiers in Aging Neuroscience, 5, 1.
Edling, C., & Hedström, P. (2003). Kvantitativa metoder: Grundläggande analysmetoder för samhälls- och beteendevetare. Lund: Studentlitteratur.
Eliasson, A. (2010). Kvantitativ metod från början. Lund: Studentlitteratur.
Erickson, I., Michelle, W., Prakash, R., Basak, C., Szabo, A., Chaddock, L., & Gage, F. (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. National Academy of Sciences of the United States of America, 108(7), 3017.
Eriksson Barajas, K., Forsberg, C., & Wengström, Y. (2013). Systematiska litteraturstudier i
utbildningsvetenskap: Vägledning vid examensarbeten och vetenskapliga artiklar. Stockholm: Natur och Kultur.
Ericsson, I. (2003). Motorik, koncentrationsförmåga och skolprestationer. En interventionsstudie i skolår 1-3. Malmö: Lärarutbildningen, Malmö högskola.
Golkar, A., Johansson, E., Kasahara, M., Osika, W., Perski, A., & Savic, I. (2014). The Influence of Work-Related Chronic Stress on the Regulation of Emotion and on Functional Connectivity in the Brain. PLoS ONE, (9), e104550. doi: 10.1371
Hannaford, C. (1997). Lär med hela kroppen: inlärning sker inte bara i huvudet. Jönköping: Brain Books.
Hansen, A (2016). Hjärnstark: Hur motion och träning stärker din hjärna. Stockholm: Fitnessförlaget. Hartman, J. (2004). Vetenskapligt tänkande: Från kunskapsteori till metodteori. Lund:
Studentlitteratur.
24
Käll, B, L., Nilsson, M., & Lindén, T. (2014). The Impact of a Physical Activity Intervention Program on Academic Achievement in a Swedish Elementary School Setting. Journal of School Health, 84(8), 473-480. doi:10.1111/josh.12179
Little, R.J.A. & Rubin, D.B. (2002). Statistical analysis with missing data. New York: John Wiley & Sons.
Lundberg, I., & Sterner, G. (2006). Räknesvårigheter och lässvårigheter under de första skolåren: Hur hänger de ihop? (1. uppl.) Stockholm: Natur och kultur.
Lundberg, I., & Sterner, G. (2009). Dyskalkyli: finns det?- Aktuell forskning om svårigheter att förstå och använda tal. Göteborg: Nationellt centrum för matematikutbildning, Göteborgs Universitet. Lunde, O. (2011). När siffrorna skapar kaos: matematiksvårigheter ur ett specialpedagogiskt perspektiv. (1. uppl.). Stockholm: Liber.
McClelland, E., Pitt, A., & Stein, J. (2015). Enhanced academic performance using a novel classroom physical activity intervention to increase awareness, attention and selfcontrol: Putting embodied cognition into practice. University of Oxford: Improving Schools, 18(1), 83 –100. doi:
10.1177/1365480214562125
McIntosh, A. (2008). Förstå och använda tal: En handbok. Göteborg: NCM.
Melby-Lervag, M., & Hulme, C. (2013). Is Working Memory Training Effective? A Meta-Analytic Review. Developmental Psychology, 49(2), 270–291. doi: 10.1037/a0028228
Nemmi, F., Helander, E., Almeida, R., Klingberg, T., Helenius, O., Hassler, M., & Räsänen, P. (2016). Behavior and neuroimaging at baseline predict individual response to combined mathematical and working memory training in children. Developmental Cognitive Neuroscience, 20, 43–51. doi: 10.1016/j.dcn.2016.06.004
Peng, P., Namkung, J., Barnes, M., & Sun, C. (2016). A Meta-Analysis of Mathematics and Working Memory: Moderating Effects of Working Memory Domain, Type of Mathematics Skill, and Sample Characteristics. Journal of Educational Psychology, 108(4), 455–473. doi: 10.1037/edu0000079 Pettersson, A., & Sayers, J. (2018). Forskningsbakgrund till ”Nationellt bedömningsstöd i taluppfattning, årskurs 1–3. Hämtad 22 mars, 2019, från PRIM-gruppen,
https://www.su.se/primgruppen
Sánchez-Pérez, N., Castillo, A., López-López, J. A., Pina, V., Puga, J. L., Campoy, G., & Fuentes, L. J. (2018). Computer-Based Training in Math and Working Memory Improves Cognitive Skills and Academic Achievement in Primary School Children: Behavioral Results. Frontiers in Psychology, 8, doi: 10.3389/fpsyg.2017.02327
Skolverket. (2011). Läroplan för grundskolan, förskoleklassen och fritidshemmet 2011 (5. uppl) Utbildningsdepartementet. Stockholm: Fritzes Offentliga Publikationer.
Skolverket. (2016). Bedömningsstöd i taluppfattning årskurs 1-3. Hämtad 22 mars, 2019, från Skolverket, https://bp.skolverket.se/
25
Vetenskapsrådet. (2002). Forskningsetiska principer inom humanistisk-samhällsvetenskaplig forskning. Hämtat 3 mars, 2019, från Vetenskapsrådet, http://www.codex.vr.se/texts/HSFR.pdf Vetenskapsrådet. (2017). God forskningssed. Hämtat 22 mars, 2019, från Vetenskapsrådet,
