I bambini sono nati con alcune abilità matematiche

Prima e dopo. La capacità dei bambini di discernere tra diversi numeri di punti predisse la loro attitudine matematica diversi anni dopo.

Se un bambino di 6 mesi può distinguere tra 20 punti e 10 punti, è più probabile che sia un bravo in matematica in età prescolare. Questa è la conclusione di un nuovo studio, in cui si scopre che parte della nostra competenza in addizioni e sottrazioni può semplicemente essere qualcosa con cui siamo nati.

I ricercatori si sono chiesti a lungo da dove vengono le nostre abilità matematiche. Sono innati, o dovremmo dare credito allo studio e ai buoni insegnanti, o qualche combinazione dei due? "L'abilità matematica è un concetto molto complesso, e ci sono molti attori che ci giocano", dice Ariel Starr, una studentessa laureata in psicologia e neuroscienze alla Duke University di Durham, nel North Carolina.

Uno di quegli attori sembra essere il sistema di numeri approssimativi, o la capacità intuitiva di discernere tra gruppi di oggetti di varia grandezza. Condividiamo questo talento con numerosi altri animali, tra cui ratti, scimmie, uccelli e pesci. Alcuni di questi animali, per esempio, possono abbinare il numero di suoni che sentono al numero di oggetti che vedono, mentre altri possono guardare i gestori posizionare diversi numeri di prodotti alimentari in secchi, e quindi scegliere il secchio con più cibo. Per gli umani antichi, questa abilità sarebbe stata una risorsa, spiega Starr, aiutando un gruppo di umani a stabilire se i predatori fossero in numero superiore, ad esempio.

I ricercatori sospettano che questo intuitivo senso del numero possa giocare nella capacità unica dell'umanità di usare i simboli per fare matematica. Mentre sia una scimmia che un umano possono guardare le foto di 20 e 30 punti e quindi scegliere una foto di 50 punti per rappresentare quel valore totale, solo un umano può aggiungere i numeri arabi simbolici per 20 e 30 insieme per ottenere 50.

Studi precedenti hanno studiato il senso numerico intuitivo negli esseri umani di età compresa tra bambini in età prescolare e studenti universitari. Alcuni ricercatori hanno chiesto ai partecipanti allo studio di fare dei test di matematica e giudicare numeri approssimativi sul posto, mentre altri hanno confrontato l'attuale percezione intuitiva dei numeri di un partecipante con i precedenti punteggi dei test matematici standardizzati. Le persone che sono migliori in matematica, hanno scoperto i ricercatori, tendono anche ad essere bravi a numeri approssimativi. Ma questi test hanno presentato una situazione di gallina o uovo: la bravura in matematica aumenta la capacità di una persona di approssimare i numeri, o le persone che sono brave in numeri approssimativi hanno più probabilità di eccellere in matematica?

Ora, un nuovo studio pubblicato online oggi nel Atti della National Academy of Sciences chiarisce la direzione di quella relazione. Lo studio lo conferma la capacità di un bambino di approssimare i numeri sembra fungere da base per sviluppare abilità matematiche più avanti nella vita .

Per aggirare alcuni dei caveat con lavori precedenti, i ricercatori si sono rivolti ai bambini che non avevano ancora imparato a parlare o manipolare numeri. A partire dai bambini "è molto importante perché molta educazione legata alla matematica avviene in modo informale attraverso i genitori, la società e l'età prescolare", afferma Michele Mazzocco, professore all'Istituto di sviluppo infantile dell'Università del Minnesota di Minneapolis che non è stato coinvolto nello studio. In altre parole, i bambini forniscono una lavagna relativamente pulita per giudicare quanto sia intuitivo il senso dei numeri in seguito collegato alle abilità matematiche. "Questo è un contributo molto importante", dice.

Starr ed i suoi colleghi hanno reclutato 48 bambini di 6 mesi per unirsi brevemente a loro in laboratorio. I ricercatori hanno mostrato ai bambini le immagini opposte di due serie di punti che lampeggiavano davanti a loro su uno schermo. Un lato dello schermo conteneva sempre 10 punti, che erano disposti in vari modelli. L'altro lato si alternava tra 10 e 20 punti, anch'essi disposti in vari schemi. Il team ha monitorato lo sguardo dei bambini - un metodo comune per giudicare la cognizione infantile - per vedere quale serie di punti hanno preferito osservare. I bambini preferiscono guardare cose nuove a cose vecchie, quindi il modello di punti che lampeggiava tra gli array di 10 e 20 dovrebbe apparire più interessante per i bambini perché i punti stavano cambiando non solo in posizione, ma in numero. Entrambe le schermate hanno cambiato la posizione dei punti contemporaneamente, quindi in teoria i cambiamenti del pattern lampeggiante erano altrettanto distraenti. Se un bambino ha indicato di aver preso in considerazione la differenza di numero di punti fissando preferenzialmente il lato 10 e 20 punti dello schermo, i ricercatori hanno concluso che il suo intuitivo senso del numero era al lavoro.

Per vedere come, se non del tutto, il senso intuitivo del numero dei bambini in relazione alla loro abilità matematica più avanti nella vita, 3 anni dopo, i ricercatori hanno invitato quegli stessi bambini a tornare al laboratorio. Il team ha chiesto ai bambini di completare una serie di test standardizzati che misurano le abilità matematiche, il senso numerico intuitivo, la comprensione delle parole numeriche e l'intelligenza generale. I ricercatori hanno verificato se i bambini sapessero cosa significavano numeri arabi, ad esempio, e hanno chiesto loro di risolvere problemi di parole come "Se Johnnie ha un cookie e loro sua madre gli dà altri tre biscotti, quanti biscotti ha?". ha chiesto ai bambini di completare i problemi aritmetici visivi, come mostrare loro un'immagine di due token, sostituendo quell'immagine con un'altra raffigurante tre token e poi chiedendo loro quanti token esistono in totale. Per tenere conto delle differenze nell'intelligenza generale, i bambini hanno completato test standardizzati verbali e non verbali come compiti che richiedevano loro di riempire gli spazi vuoti per le parole mancanti nelle frasi e scegliere tra le immagini degli oggetti mancanti dalle foto.

I bambini che si sono esibiti nel 50% più alto del test di matematica hanno avuto un numero significativamente più intuitivo nell'infanzia rispetto a quelli che hanno ottenuto risultati inferiori al 50%, secondo gli autori. Questa relazione era vera anche quando i ricercatori controllavano l'intelligenza generale. Tuttavia, anche se le differenze tra i punteggi dei bambini erano grandi e la relazione tra capacità intuitiva e abilità matematiche era significativa, non spiegava tutte le variazioni del modello statistico. "Non è come se il 90% dei punteggi dei bambini fosse spiegato da punteggi infantili", dice Elizabeth Brannon, scienziata cognitiva alla Duke University e autrice senior del giornale. Questo non è sorprendente, dice, perché la ricerca precedente indica che "ci sono tonnellate e tonnellate di cose che influenzano quanto bene qualcuno fa matematica più tardi."

Starr è d'accordo. È probabile che il senso numerico intuitivo giochi un ruolo nelle abilità matematiche di una persona più avanti nella vita, aggiunge, ma altre cose - esperienza, educazione, motivazione e altro ancora - determinano in modo significativo le conquiste matematiche di una persona. In altre parole, Starr dice: "Se mi dai un bambino, non posso guardare per quanto tempo guarda alcuni punti e prevedere i punteggi SAT al liceo".

Lo studio "splendidamente" stabilisce il legame tra i sistemi di numeri approssimativi e la matematica formale, afferma Darko Odic, uno studente del quinto anno nel dipartimento di psicologia e scienze del cervello della Johns Hopkins University di Baltimora, Maryland, autore di numerosi articoli scientifici sui bambini piccoli e matematica e non è stato coinvolto nella ricerca. Ora, dice, i ricercatori devono capire la base di questa relazione, compreso ciò che la guida biologicamente e se possiamo usarla per aiutare i bambini a imparare meglio la matematica.

Il team prevede di affrontare quest'ultima domanda in esperimenti futuri. Ora, sta adattando attività come il tracciamento dei punti aritmetici e il confronto, mostrati per migliorare il numero intuitivo negli studenti in età universitaria, per gli studenti più giovani in età prescolare e persino infantile. "Progettare strategie di intervento per i bambini è più complicato", afferma Starr, "ma ipoteticamente parlando, in teoria alcuni dei modi in cui lavoriamo con i bambini in età prescolare potrebbero essere ridimensionati all'infanzia".

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