I  Inhaltsverzeichnis  

Inhaltsverzeichnis

  Inhaltsverzeichnis  I

  Abkürzungsverzeichnis  IV

  Abbildungsverzeichnis  V

Tabellenverzeichnis   VI

1  Einleitung  1

2  Theoretischer Teil  5

2.1  Mathematische Kompetenzen deutscher Schülerinnen und Schüler im internationalen  

  Vergleich  5

2.2  Der Einfluss der körperlichen Aktivität auf Gehirnprozesse  13

2.3  Körperlich-sportliche Aktivität und motorische Leistungsfähigkeit im Grundschulalter  17

2.4  Allgemeine Fragestellung und Hypothesen  24

3  Empirischer Teil  26

3.1  Forschungsdesign  26

3.2  Auswahl und Beschreibung der Stichprobe  27

3.3  Ablauf der Untersuchung  28

3.4  Messinstrumente  28

3.4.1  Deutscher Motorik-Test (DMT 6-18)  29

3.4.2  Deutscher Mathematiktest für zweite Klassen (DEMAT 2 )  34

3  4 3 Elternfragebogen  37

II  Inhaltsverzeichnis  

3.5  Datenverarbeitung und Datenauswertung  37

3.5.1  Auswertung des Deutschen Motoriktest (DMT 6-18)  37

3.5.2  Auswertung des Deutschen Mathematiktest für zweite Klassen (DEMAT 2 )  40

3.5.3  Auswertungssoftware  42

3.6  Darstellung der Ergebnisse  43

3.6.1  Ergebnisse zur mathematischen Leistungsfähigkeit (DEMAT 2 )  43

3.6.2  Ergebnisse zur motorischen Leistungsfähigkeit (DMT 6-18)  47

3.6.3  Ergebnisse zum sportbezogenen Lebensstil (Elternfragebogen)  54

3.6.4  Diskussion der Ergebnisse  56

4.  Zusammenfassung und Ausblick  59

  Literaturverzeichnis  61

Anhang   66

Abkürzungsverzeichnis

6-Min. 6-Minuten-Lauf 20m-L. 20m-Sprint Abb. Abbildung Bal rw Balancieren rückwärts BMI Body Maß Index bzw. beziehungsweise DMT 6-18 Deutscher Motoriktest für Kinder und Jugendliche DEMAT 2+ Deutscher Mathematiktest für zweite Klassen dvs Deutsche Vereinigung für Sportwissenschaft IEA International Association for the Evaluation of Educational Achievement LGST Liegestütze LK Leistungsklassen Max. Maximum Min. Minimum MS Microsoft MW Mittelwert MZP Messzeitpunkt et al. und andere OECD Organization for Economic Co-Operation and Development PISA Programme for International Student Assement p Signifikanz PR Prozentrang r Korrelationskoeffizient/Korrelationswert RTB Rumpftiefbeuge/Stand and Reach RW Rohwert SD Standardabweichung SHH Seitliches Hin- und Herspringen SPSS Statistical Package for Social Sciences SU Situps/Rumpfaufrichten SWS Standweitsprung Tab. Tabelle TIMMS Trends in International Mathematics and Science Study vgl. vergleiche

IV  Abbildungsverzeichnis  

  Abbildungsverzeichnis  

  Abbildung 1: Differenzierung motorischer Fähigkeiten  

  Abbildung 2: Forschungsdesign der Pilotstudie  

  Abbildung 3: Balancierbalken mit Startbrett  

  Abbildung 4: links: auf einem Brett angebrachte Zentimeterskala an einer Langbank rechts: eine  

  Rumpfbeugekiste mit aufgeklebter Zentimeterskala  

  Abbildung 5: Auszug aus der Normwerttabelle für 7-Jährige Jungen  

  Abbildung 6: Beispiel für ein Protokollbogen des DEMAT 2  

  Abbildung 7: Leistungsklassen der gesamten Stichprobe im DEMAT 2  

  Abbildung 8: Leistungsklassen der Versuchsgruppe im DEMAT 2  

  Abbildung 9: Leistungsklassen der Kontrollgruppe im DEMAT 2  

  Abbildung 10: Leistungsklassen der gesamten Stichprobe im DMT 6-18  

  Abbildung 11: Leistungsklassen der Versuchsgruppe im DMT 6-18  

  Abbildung 12: Leistungsklassen der Kontrollgruppe im DMT 6-18  

  Abbildung 13: Beispiel für 3x3 Feld im Spiel „Platzsuche“  

  Abbildung 14: Beispiel für eine analoge und digitale Uhrzeit  

  Abbildung 15: Beispiel für eine Zahlenfolge  

  Abbildung 16: Beispiel für einen ausgefüllten „Lottoschein“  

V  Tabellenverzeichnis  

  Tabellenverzeichnis  

Tabelle 1:  Bearbeitungszeiten ohne Instruktion für die Subtests im DEMAT 2  36

Tabelle 2:  Gesamtwert eines 7-Jährigen Jungen  38

Tabelle 3:  Z-Wert Bereiche für die Einteilung in Quintile  39

Tabelle 4:  Leistungsbewertung entsprechend des Prozentranges  40

Tabelle 5:  Ergebnisse des DEMAT 2 (gesamte Stichprobe, N 29)  44

Tabelle 6:  Ergebnisse der Versuchs- und Kontrollgruppe im DEMAT 2  45

Tabelle 7:  Überblick über die Ergebnisse der gesamten Stichprobe im DMT 6-18  48

Tabelle 8:  Entwicklung der Beweglichkeit nach Geschlecht  48

Tabelle 9:  Ergebnisse der Versuchs- und Kontrollgruppe im DMT 6-18  50

Tabelle 10:  Mittelwerte in den einzelnen Testaufgaben des DMT 6-18  51

Tabelle 11:  Differenzen der VG und KG in den einzelnen Testaufgaben des DMT 6-18  53

Tabelle 12:  Ergebnisse im DMT 6-18 nach Mitgliedschaft im Sportverein  55

Tabelle 13:  Differenzen zwischen MZP 1 und MZP 2 nach Mitgliedschaft im SV in den einzelnen  

  Testaufgaben des DMT 6-18  55

Tabelle 14:  Anwesenheitsliste VG im bewegten Mathematikkurs  112

1 1 Einleitung

1 Einleitung

„Da das Kind in den meisten Schulen passiv lernt, glaubt man in der körperlichen Bewegung ein Ausruhen von geistiger Tätigkeit schaffen zu müssen, und die körperliche Tätigkeit löst die geistige ab. [...] In fast allen Schulen der heutigen Zeit, in der die Kinder beim Unterricht passiv sind, müssen Geist und Bewegung getrennt handeln. Diese Trennung führt zur Spaltung der kindlichen Persönlichkeit. Der Sinn, den wir in die Bewegung legen, ist ein viel tieferer, der nicht nur die motorischen Funktionen unseres Körpers betrifft, sondern der den ganzen Menschen in seinen korrespondierenden Ausdrucksmöglichkeiten erfasst.“ (MONTESSORI, 1988, S.17-18) „Regelmäßiges, vielseitiges, sinnvolles und gekonntes Bewegen begünstigt kognitives Lernen“ (TEUBNER, 2007). Durch die aktuell in den Medien verstärkte Debatte um eine „veränderte Kindheit“ geraten zum einen das Bewegungsverhalten, die motorische Leistungsfähigkeit heutiger Kinder und die Bildungspolitik in den Mittelpunkt der Diskusionen (vgl. BÖS et al., 2004, 2008, KRET- SCHMER &GIEWALD, 2001, WOLL et al., 2008, WALTHER et al., 2008). Bewegung gehört dennoch zu den fundamentalen Grundbedürfnissen von Menschen, insbesondere zu denen von Kindern (vgl. HEIM, 2008). Dabei dient die Bewegung nicht nur zum Selbstzweck, sondern drückt das elementare Verlangen aus, sich mit der Welt auseinander zu setzen und sich somit zu bilden (vgl. ebd.). Gleichzeitig lernen die Kinder durch Bewegung die Welt, sich selbst und andere kennen und einzuschätzen (vgl. ebd.). Das Kind entwickelt „über das Medium Bewegung ein spezifisches Verhältnis zu sich selbst, seinem Körper und seiner materiellen und sozialen Umwelt“ (SCHMIDT, 1998, S. 162). Scherler (1975, S. 141) erläutert dies an einem Beispiel folgendermaßen:

„Das Kind, das im Schaukeln materiale Erfahrungen sucht, begnügt sich ja nicht allein damit zu schaukeln, denn die wäre bereits mit dem ersten Pendeln gegeben. Es beginnt vielmehr bald mit den Orten und Zeitpunkten des Abstoßens am Boden zu experimentieren, es variiert den Zeitpunkt und die Stärke der Rücklage des Oberkörpers, es verändert Griffhöhe der Hände am Seil, oder es verlangsamt sein Pendeln durch Gegenschwünge als Folge einer spannungslosen Körperhaltung.“

Dieses Beispiel zeigt, dass auch die Bildung nicht ohne Bewegung auskommt. In Bezugnahme auf die Bildungspolitik wurde die „gefühlte“ hohe Bildungsqualität keineswegs bestätigt (vgl. WALTHER et al., 2008). Demnach schnitten die Schülerinnen und Schülern in den verschiedenen Schulleistungsstudien wie PISA und TIMMS nur mittelmäßig ab und musste sich im internationalen Vergleich zumeist mit einem Platz im Mittelfeld begnügen (vgl. BOS et al., 2008, WALTHER et al., 2008, PRENZEL, 2007, FREY et al., 2007). Dies gilt sowohl für das Fach Mathema- tik als auch für andere Schulfächer. Allerdings wird die mathematische Kompetenz nach Frey

(2007, S.249) heutzutage in vielen Berufs-, Wirtschafts- und Kulturbereichen vorausgesetzt. Das mittelmäßige Abschneiden deutscher Schülerinnen und Schüler in der PISA-Studie kann, entgegen aller Annahmen, nicht mit der Grundschulbildung in Verbindung gebracht werden, denn dort schnitten die Schülerinnen und Schüler vergleichsweise gut ab (vgl. WALTHER et al., 2008). Die in den Medien immer wieder diskutierte Abnahme der Bewegungszeiten sowie der motorischen Leistungsfähigkeit heutiger Kinder ist differenziert zu betrachten. Kleine (2003) beispielsweise belegte in seiner qualitativen Studie, dass die Kinder nach wie vor „Beweger“ sind, da die Bewegung und das bewegte Spielen die vorderste Position der Tätigkeitsliste einnimmt. Zudem stellte er heraus, dass sich Kinder an Wochentagen 1,8 Stunden täglich, an Samstagen 2,6 und an Sonntagen 2,3 Stunden bewegen (vgl. KLEINE, 2003). Die in Bezug auf die motorische Leistungsfähigkeit oft genannte „reine Defizithypothese“, die besagt, dass Kinder heute eine schlechtere Fitness aufweisen als Kinder 15 Jahre zuvor, muss einer differenzierten Betrachtung unterzogen werden (vgl. WOLL, 2007). Die Forschergruppen kommen dabei zu unterschiedlichen Ergebnissen. Bös (2008) beispielsweise stellte in einem Literaturreview heraus, in dem Studien von 1975 bis 2005 analysiert worden, dass die motorische Leistungsfähigkeit im Durchschnitt um 10% abgenommen hat. Kretschmer und Giewald (2001) wiederum zeigten in einer Studie, dass keine Verschlechterung der motorischen Leistungsfähigkeit deutscher Grundschüler festzustellen ist. Woll (2007) kam zu dem Ergebnis, dass in Bezug auf die körperliche Leistungsfähigkeit eine geringfügige Verschlechterung zu verzeichnen ist. Er unterstreicht zudem, dass keine pauschal übergreifende Verschlechterung der motorischen Leistungsfähigkeit zwischen den Generationen festzustellen ist, sondern vielmehr der Unterschied zwischen den Kindern immer größer wird (vgl. WOLL, 2007). Durch die vielen Diskussionen um eine Abnahme der Schulleistungen sowie der motorischen Leistungsfähigkeit gerät ein Forschungsthema immer weiter in den Vordergrund. Hierbei wird der Einfluss der körperlichen Aktivität auf die Gehirnleistungsfähigkeit untersucht. Kubesch (2005) beispielsweise stellt heraus, dass über den Sportunterricht weiter auf die Struktur, Funktion und Vernetzung von Nervenzellen im Gehirn eingewirkt werden kann. Außerdem besteht die berechtigte Annahme, dass der Sportunterricht nicht nur die körperliche Entwicklung der Schüler positiv beeinflusst, sondern auch ihre Lern- und Gedächtnisleistungen in anderen Unterrichtsfächern (vgl. KU- BESCH, 2002).Allerdings wird dem Sportunterricht nicht die entsprechende Bedeutung zugewiesen (vgl. ebd.). Dies zeigt sich zum Beispiel darin, dass die dritte Sportstunde in vielen Bundesländern nicht gewährleistet wird (vgl. KUBESCH, 2002). Der Einfluss von Bewegung auf Gehirnprozesse wird durch Hollmann (2000) ebenfalls unterstrichen, der fordert, dass Vorschulkindern eine tägliche Beanspruchung von ca. 60% ihrer maximalen individuellen Leistungsfähigkeit ermöglicht werden muss, um weitere synaptische Verbindungen im Gehirn herzustellen bzw. aufrechtzuerhalten. Ku- besch (2002) betont ebenfalls, dass Bewegung und Sport eine zentrale Rolle für die Vernetzung

der Nervenzellen spielen. Dabei ist die Veränderung der Nervenzellen in der Kindheit am höchsten und kann am stärksten durch Bewegung beeinflusst werden (vgl. KUBESCH, 2002). Dies belegen auch schon erste Untersuchungsansätze, in den Trost (2008) in Form von „move and learnprogrammes“ die Kombination von Bewegung und Wissensvermittlung erfolgreich bestätigt haben. Dabei wurde ein Programm für Vorschüler entwickelt und evaluiert, welches die mathematischen Grundlagen in bewegter Form vermittelt (vgl. TROST et al., 2008).

In der Vergangenheit wurden vor allem Kinder und Jugendliche im Schulalter in Bezug auf ihre motorische Leistungsfähigkeit sowie ihrer Schulleistungen geprüft. Die Frage nach der Wirksamkeit von bewegtem Förderunterricht blieb da zumeist unbeantwortet.

Diese Arbeit geht der Frage nach, inwiefern sich ein bewegter mathematischer Förderkurs auf die mathematische und motorische Leistungsfähigkeit von Kindern im Grundschulalter auswirkt. Durch die Diskussionen um die vermeintlich schlechter werdenden schulischen Leistungen deutscher Schülerinnen und Schüler im internationalen Vergleich, die PISA und andere Schulleistungsstudien belegen, stellt sich die Frage, wie Bildung anderweitig vermittelt, beziehungsweise vertieft werden kann. Da der Unterricht in der Schule meist im Sitzen stattfindet, wird in der heutigen Zeit oftmals versucht, einige Unterrichtsstunden in bewegter Form stattfinden zu lassen, da zahlreiche Studien belegen, dass Bewegung die Konzentration und Aufmerksamkeit durch die erhöhte Sauerstoffversorgung des Gehirns verbessern. Zur Klärung des Forschungsinteresses nach der Wirksamkeit eines spielerisch bewegten Mathematik-Kurses werden zwei Hauptfragestellungen von Bedeutung sein: Als Erstes stellt sich die Frage nach der Zuwachsrate in Bezug auf die mathematische Leistungsfähigkeit. Weisen die Schüler, die den bewegten Mathematikkurs besuchen, nach Abschluss der Untersuchung eine höhere mathematische Leistungsfähigkeit auf als die Schüler, die diesen Kurs nicht besuchten? Daraus resultierend ergibt sich die zweite Fragestellung: Gibt es einen Unterschied in der Zuwachsrate im Bereich der motorischen Leistungsfähigkeit zwischen den Schülern, die den bewegten Mathematik-Kurs besuchen und denen, die ihn nicht besuchen? Die vorliegende Arbeit ist in vier Kapitel untergliedert. Das im Anschluss an die Einleitung folgende zweite Kapitel widmet sich den theoretischen Grundlagen, wo vor allem Befunde zur mathematischen und motorischen Leistungsfähigkeit sowie zum Zusammenhang von Bewegung und Lernen dargestellt werden. Im anschließenden dritten Kapitel wird die empirische Untersuchung thematisiert. Dabei wird zuerst auf das Forschungsdesign, die Stichprobe und Messinstrumente eingegangen, bevor die Ergebnisse der Untersuchung näher vorgestellt werden. Im Anschluss daran werden die entsprechenden Ergebnisse in Anlehnung an die im theoretischen Teil vorgestellten Befunde diskutiert.

Das abschließende vierte Kapitel fasst die gewonnenen Befunde zusammen und gibt kritische Anmerkungen zur vorliegenden Untersuchung sowie einen Ausblick auf mögliche folgende For- schungsfragen.

5 2 Theoretischer Teil

2 Theoretischer Teil

„Ein Blick zurück in die stammesgeschichtliche Entwicklung des Menschen verdeutlicht, daß Alltagsentscheidungen seit Urzeiten eng an Bewegung gebunden sind. […] Sieht man einmal von Situationen ab, die Denken, Entscheiden und Ganzkörperbewegungen von Natur aus nur als Einheit zulassen (z.B. Sport, handwerkliches Arbeiten), so tritt zunehmend mit ansteigender Technisierung des Alltags die körperliche Bewegung als Konsequenz von Entscheidungsprozessen in den Hintergrund. […] Auffällig dabei ist, daß funktionale Bewegungen begleitet werden von ‚offensichtlichen unfunktionalen’. In der Schule oder am Arbeitsplatz wird mit Stühlen gekippelt, […] werden Zehe oder Füße bewegt, […] Grimassen gezogen oder Ohren und Nase gerieben. Begegnen uns hier stammesgeschichtliche Reste der funktionalen Einheit aus Denken, Entscheidung und Bewegung?“ (SCHÄDLE-SCHARDT, 2000, S.217).

2.1 Mathematische Kompetenzen deutscher Schülerinnen und Schüler im internationalen Vergleich

„Der internationale Vergleich der Leistungen von Schülerinnen und Schüler in bestimmten Fächern ist einerseits hilfreich, um das Bild von der Leistungsfähigkeit des eigenen nationalen Bildungssystems zu objektivieren. Andererseits kann die Analyse der Ergebnisse in Anregungen münden, wie festgestellte Defizite unter den gegebenen kulturellen, gesellschaftlichen und ökonomischen Bedingungen beseitigt werden können“ (Walther et al., 2008, S. 49). In Deutschland haben die Ergebnisse internationaler Vergleichsuntersuchungen im Bereich der Schulleistungen großes öffentliches und politisches Interesse geweckt. Das hängt allerdings damit zusammen, dass die „gefühlte“ hohe Qualität der Bildungsergebnisse in den untersuchten Fächern in der Sekundarstufe I keineswegs bestätigt wurden (vgl. WALTHER et al., 2008). Sowohl bei der Third International Mathematics and Science Study 1995 als auch bei den PISA-Studien 2000, 2003 und 2006 blieben deutschen Schülerinnen und Schüler weit hinter den Erwartungen zurück und platzierten sich nur im Mittelfeld. Nur in der TIMS-Grundschul-Studie 2007 konnte ein Platz im oberen Drittel erreicht werden.

Resultierend aus den Ergebnissen wurde ein Umdenken in der Input-Steuerung des Bildungssystems, vorrangig über Lehrpläne, gefordert (vgl. WALTHER et al., 2008). Dies wird heute oftmals mit dem Begriff der Bildungsstandards umschrieben, die verbindliche Vorgaben enthalten, welche Kompetenzen Schülerinnen und Schüler am Ende eines bestimmten Bildungsabschnittes überprüfbar erlernt haben sollen (vgl. ebd.). Für das Unterrichtsfach der Mathematik wurden sowohl in der Grundschule als auch in Sekundarstufe Bildungsstandards veröffentlicht.

Im vorliegenden Kapitel werden die Ergebnisse internationaler Vergleichsuntersuchen dargestellt. Bevor auf die einzelnen Studien näher eingegangen wird, folgt eine Definition der mathematischen Kompetenzen.

Das PISA-Konsortium definiert die mathematischen Kompetenzen folgendermaßen: „Die Fähigkeit, die Rolle zu erkennen und zu verstehen, die Mathematik in der Welt spielt, fundierte mathematische Urteile abzugeben und sich auf eine Weise mit der Mathematik zu befassen, die den Anforderungen des gegenwärtigen und künftigen Lebens als konstruktiven, engagierten und reflektierenden Bürger entspricht“ (PISA-KONSORTIUM, 2007, S. 39). Die Wichtigkeit der mathematischen Kompetenz unterstreichen Frey und Mitarbeiter: „Mathematische Kompetenz wird heute in vielen Berufs-, Wirtschafts- und Kulturbereichen vorausgesetzt“ (FREY et al., 2007, S. 249).

Ergebnisse des Trends in International Mathematics and Science Study (TIMMS) 2007 Die International Association for the Evaluation of Educational Achievement (IEA) führt seit 1995 die Schulleistungsstudie TIMMS in den Jahrgangsstufen 4 und 8 durch. 2007 beteiligt sich Deutschland erstmals an der Grundschuluntersuchung. Bei dieser Untersuchung werden die mathematischen und naturwissenschaftlichen Leistungen von 183 150 Schülerinnen und Schülern der 4. Klassenstufe in 36 Staaten und 7 Regionen untersucht (vgl. BOS et. al, 2008). Es wurden einerseits die Schülerleistungen im mathematischen und naturwissenschaftlichen Bereich sowie andererseits Merkmale von Schülerinnen und Schülern, von Lehrkräften, Unterricht und Schulen, die den Aufbau mathematischer und naturwissenschaftlicher Kompetenzen potenziell beeinflussen, erhoben (vgl. ebd.).

Im Folgenden wird aufgrund der thematischen Eingrenzung der Arbeit nur auf die Ergebnisse im mathematischen Bereich in der Jahrgangsstufe 4 eingegangen ¹ . Bei der Erhebung der Daten wurden zwei Dimensionen unterschieden. Zum einen der mathematische Inhaltsbereich, bei dem zusätzlich noch zwischen der Arithmetik, Geometrie und Messen sowie Daten unterschieden wurde und zum anderen die kognitiven Anforderungen (vgl. WALTHER et al., 2008). Bei dem mathematischen Inhaltsbereich wurden inhaltsbezogene Kompetenzen aufgestellt, über die die Schüler am Ende der Grundschulzeit verfügen sollten (vgl. ebd.). Dazu gehört zum Beispiel das Zahlen vergleichen und ordnen oder die vier Grundrechenarten verständig ausführen oder überschlagend rechnen zu können (vgl. ebd.). Die kognitiven Anforderungen wurden ebenfalls noch in drei Bereiche unterteilt. Dazu gehören das Reproduzieren von Wissen, Fertigkeiten und Grundvorstellungen, das Anwenden von Wissen, Fertigkeiten und Grundvorstellungen beim Bearbeiten von Standard-

¹ In

senschaftlichen Bereichs nachgelesen werden.

aufgaben sowie das Lösen von komplexen Berechnungs-, Anwendungs- und Begründungsproblemen (vgl. WALTHER et al., 2008). Dazu zählt zum Beispiel, dass die Schüler Definitionen, Bezeichnungen und Eigenschaften geometrischer Figuren ins Gedächtnis rufen können (vgl. ebd.). Der Mathematiktest der TIMS-Studie umfasst 179 Items, bei dem insgesamt 197 Punkte erreicht werden können (vgl. WALTHER et al., 2008). Dabei sind etwas mehr als die Hälfte im Mehrfachwahlformat (96). Bei den übrigen 83 Items wird eine Kurzantwort der Schüler verlangt (vgl. ebd.). Die Verteilung der Items auf die Inhaltsbereiche entspricht etwa dem Stellenwert in den Schulbüchern (vgl. ebd.). Auch die Verteilung der Items auf die kognitiven Bereiche entspricht den internationalen Verhältnissen des Mathematikunterrichts in Grundschulen ² (vgl. WALTHER et al., 2008). Der folgende Abschnitt erörtert die Ergebnisse deutscher Schülerinnen und Schüler im internationalen Vergleich.

Bei der Betrachtung der Leistungsmittelwerte liegen die deutschen Schülerinnen und Schülern mit einer durchschnittlichen Mathematikleistung von 525 Punkte am Ende der Grundschulzeit im oberen Drittel und damit deutlich über dem internationalen Durchschnittswert von 473 Punkten (vgl. WALTHER et al., 2008). In diesem Bereich liegen auch Staaten wie die USA, Dänemark und Litauen. Allerdings fällt auf, dass Nachbarstaaten wie England (541 Punkte) oder die Niederlande (535 Punkte) eine bessere Leistung erzielen (vgl. ebd.). Der Abstand zur Leistungsspitze, die unter anderem durch Japan (568 Punkte) gebildet wird, ist beachtlich (vgl. ebd.). Walther und Mitarbeiter kommentieren die Ergebnisse folgendermaßen:

„Offensichtlich besteht auch bei insgesamt überdurchschnittlichen Ergebnissen noch ein beträchtliches Entwicklungspotential“ (WALTHER et al., 2008, S. 82)

Da Deutschland erstmals an der Studie teilnahm, können noch keine Trends in der Leistungsentwicklung beschrieben werden (vgl. WALTHER et al., 2008). Die Leistungsstreuung ist in Deutschland vergleichsweise klein (vgl. ebd.). Die Standardabweichung beträgt 68 Punkte vom Leistungsmittelwert (vgl. ebd.). Dies spricht insgesamt für eine homogene Leistungsdichte, die allerdings in Zukunft auf einem höheren Niveau erzielt werden sollte (vgl. WALTHER et al., 2008). Entgegen aller Annahmen wird davon ausgegangen, dass die Grundschulbildung in Deutschland wohl kaum die Ursache für das mittelmäßige Abschneiden in PISA ist (vgl. ebd.).

Im Hinblick auf die Beurteilung des Zusammenhangs zwischen dem inhaltlichen und dem kognitiven Bereich wurden Kompetenzstufen gebildet. Dabei wurde zwischen fünf Stufen unterschieden, wobei I die niedrigste, III die durchschnittliche und V die höchste Stufe war (vgl. WALTHER et al., 2008). Die Ergebnisse zeigen, dass sich ein Fünftel aller Schülerinnen und Schüler auf der ersten und zweiten Kompetenzstufe befinden (vgl. ebd.). Besorgniserregend sind dagegen die 4% der

² Eine ausführliche Beschreibung der Testkonzeption sowie des Studiendesigns und weitere Ergebnisse

können bei BOS et al. (2008) nachgelesen werden.

Schüler, die sich auf der untersten Kompetenzstufe befinden und somit mangelhafte mathematische Leistungen aufweisen (vgl. ebd.). Knapp 75 % der Schüler verfügen über ein elementares mathematisches Wissen und befinden sich somit auf den mittleren Kompetenzstufen III und IV. 6% der Schüler bilden die oberste Kompetenzstufe V und weisen somit gut fundierte mathematische Grundkenntnisse nach (vgl. WALTHER et al., 2008).

Am Ende der Grundschulzeit verfügt nur jedes sechste Kind über elementare mathematische Fähig- und Fertigkeiten und 4% aller Schüler erreichen noch nicht einmal dieses Leistungsniveau (vgl. WALTHER et al., 2008). Dies kann durchaus zu einer enormen Belastung werden und die weitere Schullaufbahn erheblich belasten (vgl. ebd.).

„Staaten der internationalen Leistungsspitze gelingt es erstaunlicherweise, sowohl den Anteil der Kinder auf der untersten Kompetenzstufe im Vergleich zu Deutschland deutlich zu reduzieren (in Japan etwa auf die Hälfte) als auch Leistungspotentiale von leistungsstarken Grundschulkindern besser auszuschöpfen. Der Anteil derer, die komplexe, mehrschrittige Probleme begründend lösen können, ist beispielsweise in Japan fast viermal so groß wie in Deutschland. Hier gilt es, zukünftig die gemeinsame Förderung leistungsschwacher und leistungsstarker Grundschulkinder besser in Einklang zu bringen“ (WALTHER et al., 2008, S. 83) Geschlechtsspezifische Unterschiede in der mathematischen Leistungsfähigkeit bestehen bei der Betrachtung des internationalen Durchschnittswertes (473) nicht (vgl. WALTHER et al., 2008). Allerdings zählt Deutschland zu etwa ein Drittel aller TIMSS 2007-Teilnehmerstaaten, bei denen die Mädchen (519) einen signifikanten Rückstand gegenüber den Jungs haben (531, vgl. ebd.). Dabei ist der Unterschied in zwei von drei Inhaltsbereichen und allen kognitiven Bereichen signifikant (vgl. ebd.). Nur im geometrischen Bereich gibt es keinen signifikanten Leistungsunterschied (vgl. WALTHER et al., 2008).

Die Ergebnisse in Bezug auf die Einstellung zum Mathematikunterricht fallen durchweg positiv aus und ordnen sich den internationalen Trend ein. Es kann, unabhängig von der Kompetenzstufe, eine insgesamt positive Einstellung zum Mathematikunterricht nachgewiesen werden (vgl. WAL- THER etal., 2008).

Insgesamt zeigen die Ergebnisse der TIMS-Studie 2007, dass die deutschen Schülerinnen und Schüler im Bereich der mathematischen Kompetenzen im internationalen Vergleich im Mittelfeld landen. Sie liegen weit über dem internationalen Durchschnittswert, allerdings auch weit hinter der internationalen Spitze. Wie die Schülerinnen und Schüler in der Sekundarstufe I im mathemati- schen Bereich abgeschnitten haben, wird im folgenden Abschnitt näher beleuchtet.

Ergebnisse des Programmes for International Student Assement (PISA) 2006 Im Jahr 2000 startete die Organization for Economic Co-Operation and Development (OECD) erstmals das Programme for International Student Assement (PISA) und seitdem erhalten weltweit fünfzehnjährige Schülerinnen und Schülerim Abstand von drei Jahren Testaufgaben, die ihre Kompetenzen in den Bereichen Lesen, Mathematik und Naturwissenschaft erfassen. Ziel dieses Programmes ist es, herauszufinden, inwiefern es den Bildungssystemen in den teilnehmenden Staaten gelingt, junge Menschen auf die Anforderungen der Wissensgesellschaft und auf das Lernen über die Lebensspanne vorzubereiten. Aus den entsprechenden Ergebnissen sollen fundiertes Steuerungswissen für die teilnehmenden Staaten gewonnen werden (vgl. PRENZEL, 2007). An der Untersuchung im Jahr 2006 beteiligten sich insgesamt 57 Staaten (30 OECD-Staaten und 27 OECD-Partnerstaaten) mit circa 400 000 per Zufall ausgewählten Schülerinnen und Schülern (vgl. PRENZEL, 2007). In Deutschland nahmen 257 Schulen mit insgesamt 4 891 fünfzehnjährigen Schülerinnen und Schülern am internationalen Vergleich teil (vgl. ebd.). Zudem wurde diese Möglichkeit gleichzeitig genutzt, um innerhalb der einzelnen Bundesländer aussagekräftige Vergleiche durchführen zu können. Dazu wurde die Stichprobe um circa 1300 zusätzliche Schulen aufgestockt und durch die Ziehung kompletter 9. Jahrgangsstufen ergänzt (vgl. ebd.). Hierbei wurde überprüft, inwiefern die Schülerinnen und Schüler die Bildungsstandards der Mathematik für den mittleren Schulabschluss erreichen (vgl. PRENZEL, 2007).

Dieser Abschnitt beschränkt sich aufgrund der Eingrenzung des Themas ausschließlich auf die Ergebnisse im Bereich der mathematischen Kompetenzen ³ und soll einen Überblick über die Testergebnisse der letzten Erhebung im Jahr 2006 geben. Zudem werden diese Ergebnisse noch mit denen aus den Jahren 2000 und 2003 verglichen.

Bei den mathematischen Kompetenzen der PISA-Studie wurden die Ergebnisse ebenfalls mittels Kompetenzstufen interpretiert, wobei im Vergleich zur TIMS-Studie auf sechs Stufen zurückgegriffen wurde (vgl. FREY et al., 2007). Hierbei stellt die Stufe I ebenfalls die niedrigste dar (vgl. ebd.). In dieser Stufe sind die Schülerinnen und Schüler noch weit von den Zielen des Mathematikunterrichts in der Sekundarstufe I entfernt und es wird angenommen, dass sie in ihrem Ausbildungs-und Berufsleben weitreichende Probleme haben werden (vgl. ebd.). Dahingegen bildete die Stufe VI die höchste Stufe und Jugendliche in dieser Stufe weisen ein hohes Maß an mathematischer Kompetenz auf (vgl. FREY et al., 2007).

Im Jahr 2006 erreichten deutsche Schülerinnen und Schüler im Mittel 504 Punkte (vgl. FREY et al., 2007). Dies entspricht keinem signifikanten Unterschied zum Durchschnitt der OECD-Staaten (498

³ Alle weiteren Informationen zur PISA-Studie und die Ergebnisse der anderen Bereiche können in der Ver-

öffentlichung vom PISA-Konsortium (2007) nachgelesen werden.

Punkte, vgl. ebd.). In diesem Bereich befinden sich außerdem noch Schweden, Irland, Frankreich, das Vereinigte Königreich und Irland (vgl. ebd.). Allerdings erreichen 13 OECD-Staaten Kompetenzmittelwerte, die den OECD-Durchschnitt signifikant übertreffen (vgl. FREY et al., 2007). Dies bedeutet, dass sich die deutschen Kinder im Mittelfeld der OECD-Staaten wiederfinden (14.Platz). Zu Finnland (548 Punkte) und Korea (547 Punkte) als die beiden besten OECD-Staaten und Taiwan (549) sowie Hongkong-China (547) als OECD-Partnerstaaten besteht ein beträchtlicher Abstand (vgl. ebd.). Neben dem Blick auf die Kompetenzmittelwerte der einzelnen Staaten ist auch ein Blick auf die Streuung der Kompetenzwerte innerhalb eines Landes interessant. Hierbei liegen Finnland (SD=81 Punkte) und Irland (SD=82 Punkte) an der Spitze (vgl. FREY et al., 2007). Deutschland im Vergleich dazu weißt mit einer Standardabweichung von 99 Punkten eine wesentlich größere Streuung auf (vgl. ebd.). Diese ist sogar signifikant zum OECD-Durchschnitt, der bei 92 Punkten liegt (vgl. ebd.). Lediglich die Tschechische Republik (SD=103) und Belgien (SD=106) weisen noch größere Streuungen auf (vgl. FREY et al., 2007).

Nach dem Blick auf die Streuung innerhalb der Staaten ist der Blick auf die Verteilung der Stufen der mathematischen Kompetenz ebenfalls interessant. Im Jahr 2006 befinden sich in Deutschland 7,3% der Schülerinnen und Schüler unterhalb der Kompetenzstufe I, 12,5% auf Stufe I, 21,2 % auf Stufe II, 24% auf Stufe III, 19,4% auf Stufe IV, 11% auf Stufe V und 4,5% auf der höchste Stufe VI (vgl. FREY et al., 2007). Der Vergleich mit dem internationalen Durchschnitt zeigt, dass sich signifikant mehr Schüler auf der obersten Kompetenzstufe VI befinden, als es im OECD Durchschnitt der Fall ist (3,3%, vgl. ebd.). Allerdings im Vergleich zu den stärksten Staaten Finnland (6,3%) und Korea (9,1%) ist der Anteil verhältnismäßig klein (vgl. FREY et al., 2007). Der Anteil derer, die auf oder unter der Kompetenzstufe I liegen ist in Deutschland mit 19,9% geringfügig kleiner als der OECD-Durchschnitt (21,3%, vgl. ebd.). Allerdings weisen die stärksten Staaten Finnland (6%) und Korea (8,9%) wesentlich geringere Werte in diesem Bereich auf (vgl. ebd.). Insgesamt schwanken die diese Werte zwischen den einzelnen OECD-Staaten stark, denn beispielsweise in der Türkei (52,1%) und in Mexiko (56,5%) kann jeder zweite fünfzehnjährige demnach nur einfachste mathematische Aufgaben mit hinreichender Wahrscheinlichkeit lösen (vgl. FREY et al., 2007). Bei den geschlechtsspezifischen Unterschieden zeigen sich in allen Staaten bis auf Island ähnliche Ergebnisse. Während in Island tendenziell die Mädchen besser als die Jungen abschneiden, liegen die Jungen in den anderen Staaten im OECD-Durchschnitt um 11 Punkte vor den Mädchen (vgl. FREY et al., 2007). In Deutschland ist der Unterschied mit 20 Punkten besonders groß (vgl. ebd.). Nur Japan (ebenfalls 20 Punkte) und Österreich (23) weisen ähnlich große Differenzen auf (vgl. ebd.).

Veränderungen der mathematischen Kompetenz zwischen PISA 2003 und PISA 2006 im internationalen Vergleich

Bei der Betrachtung der internationalen Kompetenzmittelwerte aus dem Jahr 2003 und dem 2006 fällt auf, dass der OECD-Durchschnitt von 500 auf 498 Punkten gesunken ist. In Deutschland dagegen stabilisierte sich der Wert (2006: 504 Punkte, 2003: 503 Punkte, vgl. FREY et al., 2007). Dabei weisen die meisten OECD-Staaten keine signifikanten Veränderungen auf. Ausnahmen in positiver Richtung bilden Mexiko (+20 Punkte auf 406) und Griechenland (+14 Punkte auf 459, vgl. ebd.). Allerdings liegen diese beiden Staaten weiterhin deutlich unter dem Niveau der meisten anderen OECD-Staaten. Signifikanten Abnahmen sind beispielsweise bei Frankreich (-15 Punkte), Japan (-11 Punkte) oder Island (-9 Punkte) zu verzeichnen (vgl. FREY et al., 2007). Auch wenn sich der Mittelwert in Deutschland nicht bedeutsam verändert hat, ist eine geringfügige Veränderung der Streuung von 2003 mit 103 Punkte auf 99 Punkte 2006 zu verzeichnen (vgl. FREY et al., 2007). Trotz dieser Veränderung weist Deutschland weiterhin die drittgrößte Streuung aller OECD-Staaten auf (vgl. ebd.).

Mathematische Kompetenz deutscher Schülerinnen und Schüler in PISA Im folgenden Abschnitt werden die vertiefenden Analysen innerhalb Deutschlands näher vorgestellt. Zunächst werden die Veränderungen zwischen PISA 2000, PISA 2003 und PISA 2006 vorgestellt, wobei als Gruppierungsmerkmale Kompetenzstufen und Geschlecht ausgewählt wurden. Im Anschluss wird die Abhängigkeit der besuchten Schule auf die mathematische Kompetenz dargestellt (vgl. FREY et al., 2007).

Im vorangegangenen Abschnitt wurde festgestellt, dass sich die Mittelwerte von PISA 2003 und PISA 2006 in Deutschland nicht signifikant verändert haben. Interessante, allerdings nicht signifikante Unterschiede, ergeben sich allerdings bei der Betrachtung der Verteilung auf die Kompetenzstufen. Denn 2006 liegt der Anteil der Schülerinnen und Schüler, die unter der Kompetenzstufe I liegen mit 7,3% deutlich unter dem Wert von 2003 (9,2%, vgl. FREY et al., 2007). Insgesamt liegen 2006 mit 19,9% der Schülerinnen und Schüler unter bzw. auf der Kompetenzstufe I 2006 1,7% weniger als 2003 im kritischen Bereich (vgl. ebd.).

Der Geschlechtsspezifische Unterschied hat sich erheblich vergrößert. Während die Jungen 2003 im Mittel 9 Punkte besser waren, liegen sie 2006 mit 20 Punkten schon deutlich über den Mädchen (vgl. FREY et al., 2007). Im Vergleich dazu hat blieb der OECD-Durchschnitt mit 11 Punkte 2003 und 2006 konstant (vgl. ebd.). Dies wird damit erklärt, dass die der Anteil der Jungen, die unter Stufe I liegen von 9% 2003 auf 6.2% gesunken und zudem der Anteil der Mädchen, die auf Stufe V lagen von 11,4% 2003 auf 9% 2006 zurückgegangen ist (vgl. ebd.).

Die Analyse der Veränderungen in Deutschland zwischen PISA 2000, PISA 2003 und PISA 2006 fassen Frey und Mitarbeiter wie folgt zusammen:

„Zusammenfassend zeigt sich in Deutschland ein deutlicher Zuwachs der mathematischen Kompetenz, der im Wesentlichen zwischen den Erhebungszeitpunkten der Jahre 2000 und 2003 erfolgt ist und sich zwischen 2003 und 2006 stabilisiert hat. Der von PISA 2000 zu PISA 2006 beobachtete Zuwachs der mathematischen Kompetenz beträgt in etwa zwei Drittel des Zuwachses vom 9. zum 10.Schuljahr“ (Frey et al., 2007. S.269).

Bei der Betrachtung zwischen den Schularten zeigten sich bei PISA 2000, PISA 2003 und PISA 2006 erhebliche Unterschiede. Da die Schulbezeichnungen zwischen den Bundesländern stark variieren, ist hier eine vorsichtige Interpretation der Ergebnisse angebracht (vgl. FREY et al., 2007). „Die Ergebnisse sind deshalb nicht auf jede Schule in Deutschland zu übertragen, sondern sollten als Anhaltspunkte für eine typische Schule der jeweiligen Schulart verstanden […] werden“ (Frey et al., 2007, S. 270).

Die Variation der Mittelwerte zwischen den Schularten ist sehr groß (vgl. FREY et al., 2007). Dabei weisen Jugendliche von Gymnasien im Mittel signifikant höhere Werte als in allen anderen Schularten auf (vgl. ebd.). Der Unterschied zwischen Hauptschule und Gymnasium fällt mit 171 Punkten sehr groß aus (vgl. ebd.). Dies bedeutet, dass Schülerinnen und Schüler von Gymnasien den Schülerinnen und Schülern von Hauptschulen im Mittel um drei Kompetenzstufen voraus sind (vgl. ebd.). Bei Schülerinnen und Schülern der Realschule beträgt der Vorsprung auch noch mehr als eine Kompetenzstufe (vgl. FREY et al., 2007). Zusammenfassend lässt sich festhalten:

„Für Deutschland ist zusammengenommen eine positive Veränderung der mathematischen Kompetenz zu verzeichnen. Allerdings zeigte sich nur zwischen PISA 2000 und PISA 2003 ein signifikanter Anstieg; von PISA 2003 zu PISA 2006 blieb die mathematische Kompetenz stabil auf dem im Jahr 2003 erreichten Niveau. Das Kompetenzniveau unterscheidet sich auch 2006 nicht signifikant vom OECD-Durchschnitt und fällt weiterhin deutlich gegenüber den Staaten mit sehr hoher mathematischer Kompetenz wie Finnland, den Niederlanden, der Schweiz oder Kanada ab“ (Frey et al., 2007, S. 272).

Um diese erzielten Ergebnisse stetig zu verbessern, wurden mit dem Schuljahr 2003/2004 bundesweit geltende Bildungsstandard in Mathematik eingeführt (vgl. BLUM et. al, 2006). Die Effekte auf die PISA-Ergebnisse dürften hier allerdings erst in den Erhebungen 2009 oder 2012 zu erwarten sein. Für die kommenden Jahre gilt es also, die durch die Bildungsstandards vorgegebenen Zielsetzungen in der Breite des Alltagsunterrichts zu realisieren (vgl. FREY et al., 2007). Ob dies gelingt, werden die nächsten Ergebnisse der PISA-Studie zeigen.

2.2 Der Einfluss der körperlichen Aktivität auf Gehirnprozesse

„Das menschliche Gehirn besteht aus Milliarden von Neuronen, deren Aufgabe es ist, Informationen an andere Nervenzellen weiterzuleiten (SPITZER & KUBESCH 2005, S. 16).“ Der Einfluss der körperlichen Aktivität junger Menschen und deren Wirkung auf Gehirnprozesse wurde bisher nur wenig wissenschaftlich untersucht (SPITZER & KUBESCH, 2005). Im Folgenden werden die bisher wichtigsten Erkenntnisse in diesem Zusammenhang näher vorgestellt. Körperliche Aktivität fördert neuronale Prozesse, indem sie auf die Struktur und Funktionsweise des Gehirns einwirken (SPITZER & KUBESCH 2005, S.16). Bereits in der pränatalen Phase wird durch die muskuläre Beanspruchung des Fötus und der Mutter die Bildung und Entwicklung von Nervenzellen angeregt (vgl. ebd.). Eine große Bandbreite von Verhaltensreaktionen wird durch eine entsprechende Anzahl von Nervenzellen und deren gezielte Verbindung, die sie mit anderen Neuronen eingehen, gewährleistet (vgl. ebd.). Daraus resultiert, dass die Bewegung zu den wichtigsten Stimulationen des fötalen Gehirns zählt (vgl. ELIOT, 2002).

Um weitere synaptische Verbinden herzustellen bzw. aufrechtzuerhalten ist es wichtig, dass Vorschulkindern täglich eine Beanspruchung von ca. 60% ihrer maximalen individuellen Leistungsfähigkeit ermöglicht wird (vgl. HOLLMANN, 2000). Im Grundschulalter kann dann über den Sportunterricht weiter auf Struktur, Funktion und Vernetzung von Nervenzellen eingewirkt werden (vgl. KU- BESCH, 2005).Dadurch kann eine positive Beeinflussung auf das emotionale, kognitive und soziale Verhalten der Kinder erzielt werden (vgl. ebd.).

Dem Sportunterricht wird in Deutschland allerdings nicht die entsprechende Bedeutung zugewiesen. Das zeigt sich darin, dass die dritte Sportstunde in der Woche von vielen Bundesländern nicht gewährleistet wird (vgl. KUBESCH, 2002). Außerdem fördert Sportunterricht nicht nur die körperliche Entwicklung der Schüler, sondern auch ihre Lern- und Gedächtnisleistungen in den anderen Unterrichtsfächern (vgl. ebd.). Durch die verhältnismäßig wenig wissenschaftlichen Studien sind die Kenntnisse über die eigentliche Bedeutung des Sportunterrichts von Bildungspolitikern, Lehrern, Eltern und Schülern entsprechend gering (vgl. ebd.). Hypothese: Körperliche Aktivität verbessert die Durchblutung des Gehirns Wissenschaftliche Untersuchungen belegen, dass schon geringe körperliche Belastungen eine Erhöhung der Gehirndurchblutung zur Folge haben. Hollmann und Strüder (2000) wiesen beispielsweise in ihrer Untersuchung nach, dass Personen, die auf einem Fahrradergometer bei einer geringen Belastung von 5 Watt fuhren, die vergleichbar ist mit einem langsamen Spaziergang, eine Durchblutungssteigerung von 20% aufweisen. Bei einer Belastung von 100 Watt stieg die Durch- blutung um 30% (vgl. ebd.). Allerdings gibt es bislang noch keine hinreichenden Befunde darüber,

wie sich dir Durchblutungssteigerung und die damit verbesserte Sauerstoffversorgung auf die Denkfähigkeit auswirkt (vgl. KUBESCH, 2002). Allerdings betonen Steffny und Pramann (2001), dass Ausdauersportler von der körperlichen Beanspruchung profitieren und sich nach dem Training als aufnahmefähiger und konzentrierter erleben. Daraus resultiert auch die Forderung, dass der Sportunterricht nicht auf die letzte Unterrichtseinheit des Tages gelegt werden sollte, sondern eher vor Fächern wie Mathematik oder Englisch besser aufgehoben ist, da die Schüler von der gesteigerten Gehirndurchblutung den damit verbesserten kognitiven Funktionen profitieren könnten (vgl. KUBESCH, 2002).

Hypothese: Körperliche Aktivität fördert Intelligenz

Für die Vernetzung der Nervenzellen spielen Bewegung und Sport eine zentrale Rolle (vgl. KU- BESCH, 2002).Das Gehirn, welches das komplexeste biologische Gebilde ist, besteht aus ca. 100 Milliarden Nervenzellen (vgl. ebd.). Jede Nervenzelle kann wiederum mit 4000 bis 10 000 in Verbindung treten (vgl. ebd.). Da die Bewegung die neuronale Vernetzung unterstützt, kann das Gehirn so optimal genutzt werden. Daraus ergibt sich ein enger Zusammenhang zwischen der Motorik und der Intelligenz (vgl. ebd.).

In der Kindheit ist die Veränderung der Nervenzellen (neuronale Plastizität) am höchsten und kann am stärksten durch Bewegung beeinflusst werden (vgl. KUBESCH, 2002). Dies hat zur Folge, dass die Intelligenz stark durch körperliche Aktivität in Form von Sport und Bewegung beeinflusst werden kann (vgl. ebd.).

Hypothese: Körperliche Aktivität optimiert Lern- und Gedächtnisleistungen Für die Lern- und Gedächtnisprozesse sind zwei Gehirnstrukturen von besonderer Bedeutung. Dies sind zum einen die Großhirnrinde (Kortex) und zum anderen der Hippocampus (vgl. KU- BESCH, 2002).Der Kortex ist vor allem beim Lernen von Bewegungsabläufen wie zum Beispiel der Aufschlag beim Badminton oder der Kopplung von Arm- und Beinbewegungen beim Delphinschwimmen aktiv (vgl. ebd.). Der Hippocampus ist beispielsweise beim Lernen von Fakten aktiv. Dieser leitet die Informationen dann an den Kortex weiter, wo sie dauerhaft gespeichert werden (vgl. KUBESCH, 2002). Spitzer (1996) spricht in diesem Zusammenhang davon, dass der Hippocampus als „Trainer des Kortex“ fungiert.

Der wesentliche Unterschied beider Gehirnstrukturen liegt in der Geschwindigkeit, mit der Informationen gespeichert werden (vgl. KUBESCH, 2002). Bei Bewegungsabläufen ist es zum Beispiel so, das diese zum Teil viele Tausend Mal geübt werden müssen, bis sie perfektioniert sind und voll automatisch beherrscht werden. Das liegt daran, dass der Kortex im Gegensatz zum Hippocampus sehr langsam lernt (vgl. ebd.). Dahingegen hat der Kortex allerdings eine wesentlich größere Spei- cherkapazität als der Hippocampus (vgl. ebd.). Aus diesem Grund sollte der Hippocampus die In-

formationen so schnell wie möglich an den Kortex weiterleiten, was durch kurze, aber häufig wiederholte Lerneinheiten geschieht (vgl. KUBESCH, 2002). Der Hippocampus hat auch zum Vorteil, dass er das Wiederholen im Schlaf übernimmt, was zur Folge hat, dass Schülerinnen und Schüler auf ausreichend Schlaf achten sollten. Zudem wird durch körperliche Aktivität, je intensiver desto besser, bis ins hohe Alter neue Nervenzellen im Hippocampus gebildet (vgl. ebd.). Allerdings geschieht dies nur, wenn der Sport freiwillig betrieben wird, da die Nervenzellen empfindlich auf Stresshormone reagieren (vgl. ebd.). Es wurde nämlich nachgewiesen, dass die Neubildung von Nervenzellen (Neurogenese), nur bei freiwilliger und nicht bei erzwungener körperlicher Beanspruchung, geschieht (vgl. ebd.). Durch Bewegung und Lernen erfolgt eine direkte Stimulierung der Neurogenese und Umgebungsreize, wie eine interessante und abwechslungsreiche Lernumgebung in Schulen, sorgen für das Überleben der neugebildeten Nervenzellen (vgl. KUBESCH, 2002). Daraus ergeben sich auch entsprechende Konsequenzen für den Schulsport, an denen viele Schüler, meist im fortgeschrittenen Alter, keinen Spaß mehr haben. Zum Teil liegt es an der Eigenmotivation, aber auch die Rahmenbedingungen und das Sportangebot haben einen großen Anteil am Verlust der Freude (vgl. KUBESCH, 2002). Ein weiterer Faktor für mangelnden Spaß am Sportunterricht ist die Tatsache, dass dem Sportunterricht eine zu geringe Bedeutung zugewiesen wird und meist nur als Ergänzungsfach angesehen wird und somit in die Randstunden verlegt wird (vgl. ebd.). Dies ist auch ein Grund dafür, warum die Schüler die Bedeutung des Sportunterrichts nicht erkennen können. Daraus resultiert meist auch die negative Einstellung der Schüler zur aktiven Gestaltung ihrer Freizeit.

Bös und Mitarbeiter starteten von 1993-1997 einen Modellversuch an einer Grundschule in Bad Homburg. Dort wurde die tägliche Sportstunde in den Klassen eins bis vier eingeführt und mit Zustimmung der Eltern der Unterricht in anderen Fächern (z.B. Deutschunterricht) gekürzt (vgl. BÖS & OBST, 2000). Die Ergebnisse nach vier Jahren zeigen, dass die Schüler dieser Schule im Vergleich zu einer Kontrollschule in den Bereichen der motorischen Leistungsfähigkeit, Arbeits- und Sozialverhalten besser abschnitten (vgl. ebd.). In den Unterrichtspausen wurde ein etwa 50% seltener und weniger starkes aggressives Verhalten beobachtet und es ist kein Leistungsabfall in den gekürzten Unterrichtsfächern zu verzeichnen (vgl. ebd.). Diese Schule hält bis zum jetzigen Zeitpunkt an dem Konzept der täglichen Sportstunde fest (vgl. BÖS & OBST, 2000). Körperliche Aktivität und Exekutive Funktionen

Unter Exekutiven Funktionen werden Prozesse verstanden, die beispielsweise notwendig sind, um Handlungen zu planen, Lernprozesse zu organisieren und Aufmerksamkeitsmechanismen zu steuern. Es zählen dazu unter anderem die Fähigkeiten, Aufmerksamkeit auf das wesentliche zu fokussieren, bedeutsame Dinge auszuwählen, nicht relevante Stimuli zu ignorieren und die Auf-

merksamkeit in schneller Folge zu wechseln (vgl. ROBERTS ET AL. 2003, MONSELL & DRIVER, 2000). Auf den Sport bezogen werden exekutive Funktionen dann benötigt, wenn in Sportarten ein flexibles Verhalten und die Steuerung von Aufmerksamkeitsprozessen gefordert sind (vgl. KUBESCH, 2004).

Entsprechende Untersuchungsergebnisse zur Wirksamkeit von körperlicher Aktivität auf die exekutiven Funktionen liegen bislang nur bei alten Menschen (KRAMER ET AL., 1999) und depressiven Patienten vor (KUBESCH ET AL., 2003). Es ist als sinnvoll anzusehen, diese Untersuchungen insbesondere auf Kinder im Kindergarten- und Grundschulalter auszuweiten, da in diesem Alter der Beginn der Entwicklung exekutiver Funktionen liegt (vgl. KUBESCH, 2008). Es könnte bei dieser Altersgruppe überprüft werden, ob körperliche Aktivität die Entwicklung der exekutiven Funktionen fördert und Lernprozesse verbessert sowie empathisches Verhalten unterstützt werden kann. Denn empathisches Verhalten und beispielsweise die mathematische Leistungsfähigkeit korrelieren signifikant positiv mit den exekutiven Funktionen (vgl. SPITZER & KUBESCH, 2005). Es sind auch Untersuchungen bei älteren Kindern als sinnvoll zu erachten, da die Entwicklung der exekutiven Funktionen bis ins Erwachsenalter andauert (vgl. SPITZER & KUBESCH, 2005). Hierbei sollte der Sportunterricht als Untersuchungsgegenstand im Vordergrund stehen, in dem optimale Rahmenbedingungen geschaffen werden können, um emotionale, kognitive und soziale Prozesse von Schülern durch körperliche Aktivität geschaffen werden können (vgl. ebd.). Gehirnleistungsfähigkeit und körperliche Aktivität

Geeignete körperliche Aktivität besitzt eine strukturelle und funktionelle Bedeutung für das Gehirn. Gerade im Vorschul- und Grundschulalter wird durch koordinative Beanspruchungen der Erhalt von im Überschuss vorhandenen Gehirnneuronen begünstigt und gleichzeitig die Synapsenbildung gefördert (vgl. HOLLMANN & STRÜDER, 2003).

Hollmann und Strüder (2003) beobachteten bei Fahrradergometeruntersuchungen mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) eine signifikant gesteigerte Gehirndurchblutung schon bei einer Belastungsstufe von 25 Watt im Mittel um 20%. Höhere Belastungsintensitäten zeigen eine noch stärker Gehirndurchblutung in regionalen Gehirnabschnitten, allerdings ohne lineare Beziehung (vgl. HOLLMANN UND STRÜDER 2003, S. 265).

Zudem wird durch aerobe dynamische Arbeit und koordinativer Beanspruchung die Gehirndurchblutung regional vermehrt und es erfolgt ein veränderter Stoffwechsel mit Gen-Anregung, wodurch eine gesteigerte Produktion von zahlreichen neurotrophen Faktoren auslöst wird (vgl. HOLLMANN UND STRÜDER, 2003). Neurotrophe Faktoren sind körpereigene Signalstoffe, die eine zielgerichtete Verbindung zwischen Nervenzellen bewirken. Hierbei wird vor allem das BDNF (Brain-Derived- Neurotrophic-Factor) angeregt, dessen Hauptaufgabe darin besteht, Transmitter im Hippocampus

freizusetzen, die als Grundlage für die sogenannte Langzeitpotenzierung bei Lern- und Gedächtnisprozessen dienen (vgl. BOHR, 2003, S. 9). Die Langzeitpotenzierung hat zur Folge, dass eine vermehrte synaptische Übertragung im Hippocampus stattfindet und die Leistungsfähigkeit des Gehirns somit gesteigert wird (vgl. ebd.).

Es lässt sich festhalten, dass körperliche Bewegung einen stimulativen Faktor für die Hirnplastizität durch Synapsen- und Spinesbildung sowie für die Neubildung von Neuronen bildet (vgl. HOLLMANN & STRÜDER, 2003) und somit einen leistungssteigernden Effekt zur Folge haben kann.

2.3 Körperlich-sportliche Aktivität und motorische Leistungsfähigkeit im Grundschulalter (6-10 Jahre)

Im Mittelpunkt dieses Kapitel steht die körperlich-sportliche Aktivität und motorische Leistungsfähigkeit 6-10 Jähriger Kinder. Es wird dabei zu Beginn auf empirische Befunde zur motorischen Leistungsfähigkeit eingegangen, bevor abschließend die körperlich-sportliche Aktivität im Mittelpunkt steht.

Wenn von motorischer Leistungsfähigkeit gesprochen wird, ist es unumgänglich, diese erst einmal zu definieren. Im deutschen Sprachraum wird die Definition von Bös und Mechling (1983) akzeptiert, wonach Motorik als Gesamtheit aller Steuerungs- und Funktionsprozessen verstanden wird, die der Haltung und Bewegung zu Grunde liegen (vgl. BÖS, 2003). Demnach ist mit motorischen Fähigkeiten die Gesamtheit aller Strukturen und Funktionen gemeint, die für den Erwerb und das Zustandekommen von Bewegungshandlungen verantwortlich sind (vgl. BÖS, 2003). Daraus resultierend bestimmt der Ausprägungsgrad der motorischen Fähigkeiten die Qualität der beobachtbaren Bewegungshandlungen in Entwicklungs-, Lern- und Leistungsprozessen (vgl. BÖS, 2003). Motorische Fähigkeiten können entsprechend differenziert werden (vgl. Abb. 1).

Abbildung 1: Differenzierung motorischer Fähigkeiten (vgl. Bös, 1986, S. 94)