The Cognitive Profile of Math Difficulties: A Meta-Analysis Based on Clinical Criteria

Math difficulties (MD) manifest across various domain-specific and domain-general abilities. However, the existing cognitive profile of MD is incomplete and thus not applicable in typical settings such as schools or clinics. So far, no review has applied inclusion criteria according to DSM or ICD, summarized domain-specific abilities or examined the validity of response time scores for MD identification. Based upon stringent clinical criteria, the current meta-analysis included 34 studies which compared cognitive performances of a group with MD (n = 680) and a group without MD (n = 1565). Criteria according to DSM and ICD were applied to identify MD (percentile rank ≤ 16, age range 8-12 years, no comorbidities/low IQ). Effect sizes for 22 abilities were estimated and separated by their level and type of scoring (AC = accuracy, RT = response time). A cognitive profile of MD was identified, characterized by distinct weaknesses in: (a) computation (calculation [AC], fact retrieval [AC]), (b) number sense (quantity processing [AC], quantity-number linking [RT], numerical relations [AC]), and (c) visual-spatial short-term storage [AC]. No particular strength was found. Severity of MD, group differences in reading performance and IQ did not significantly moderate the results. Further analyses revealed that (a) effects are larger when dealing with numbers or number words than with quantities, (b) MD is not accompanied by any weakness in abilities typically assigned to reading, and (c) weaknesses in visual-spatial short-term storage emphasize the notion that number and space are interlinked. The need for high-quality studies investigating domain-general abilities is discussed.

Lernstörungen: Ein unvermeidbares Schicksal?

Zusammenfassung. Etwa jedes dritte Kind in Deutschland leidet im Laufe der Grundschule unter besonderen Lernschwierigkeiten beim Erwerb von Lesen, Rechtschreiben und Rechnen. Mindestens jedes achte Grundschulkind erfüllt sogar die Kriterien der Weltgesundheitsorganisation für die Vergabe der Diagnose „Lernstörung“. In diesem Beitrag wird erläutert, was unter Lernstörungen im Einzelnen zu verstehen ist und was über die biogenetischen und sozialen (einschließlich didaktischen) Risiken für das Entstehen von Lernstörungen bekannt ist. Außerdem wird auf den Forschungsstand zu der Frage eingegangen, welche eingeschränkten kognitiven Funktionen mit einem hohen individuellen Risiko für das Entstehen einer Lernstörung einhergehen. Es folgt ein Überblick über den Forschungsstand zu (vorschulischen) Präventionsansätzen, die sich als wirksam zur Vermeidung von Lernstörungen erwiesen haben, und zur Frage, welche Interventionsansätze bei Auftreten besonderer Lernschwierigkeiten beim Erwerb von Schriftsprache und Mathematik in der Schule am ehesten geeignet sind, diese zu überwinden. Darauf aufbauend werden abschließend Vorschläge zu einer sequentiellen Strategie für die weitgehende Vermeidung von Lernstörungen und ihren negativen Langzeitfolgen unterbreitet und die Potenziale digitaler diagnosebasierter Förderprogramme diskutiert.

Diagnostik von Lernstörungen: Zeit zum Umdenken

Zusammenfassung. Lernschwierigkeiten beim Erwerb der Schriftsprache oder des Rechnens gehört für ca. ein Drittel aller Grundschulkinder zum schulischen Alltag. Wenn diese Schwierigkeiten länger andauern, wird von Lernschwächen, Lernstörungen oder Lernbehinderungen gesprochen. Die begriffliche Abgrenzung wird aktuell durch verschiedene Klassifikationskriterien in verschiedenen Klassifikationssystemen (ICD-10/11, DSM-5 oder AWMF Leitlinien) sehr erschwert, was Unsicherheiten in der Diagnostik und auch divergierende pädagogische Konsequenzen zur Folge hat. Eine besondere Rolle spielt dabei das sogenannte doppelte Diskrepanzkriterium für die Diagnose einer Lernstörung: Die Leistung eines Kindes muss unter dem nach dem Alter bzw. der Beschulung und der Intelligenz zu erwartenden Niveau liegen. Die Schulleistung muss also erwartungswidrig ausfallen – das betroffene Kind bleibt hinter den für die Klassenstufe typischen Leistungen und auch hinter den eigenen allgemeinen kognitiven Fähigkeiten zurück. Das Kriterium der Diskrepanz der Schulleistung zur Intelligenz wird seit langem kontrovers diskutiert und ist in den Klassifikationssystemen unterschiedlich verankert. Seine Anwendung hat sowohl für die diagnostische als auch für die pädagogische Praxis weitreichende Konsequenzen. Es führt dazu, dass Kinder mit Diskrepanz zwischen Schulleistung und Intelligenz die Diagnose „Lernstörung“ erhalten, Kinder ohne diese Diskrepanz haben eine „Lernschwäche“, beide Gruppen erfahren unterschiedliche schulische und außerschulische Lernförderung. Der vorliegende Beitrag stellt die Berechtigung dieses Kriteriums der Diskrepanz zwischen Schulleistung und Intelligenz anhand empirischer Evidenz in Frage und beleuchtet Konsequenzen sowohl für die bislang gängige Anwendung des doppelten Diskrepanzkriteriums als auch für den Verzicht darauf. Das Fazit dieser Erörterung rät zum Umdenken.

About why there is a shift from cardinal to ordinal processing in the association with arithmetic between first and second grade

Digit comparison is strongly related to individual differences in children's arithmetic ability. Why this is the case, however, remains unclear to date. Therefore, we investigated the relative contribution of three possible cognitive mechanisms in first and second graders' digit comparison performance: digit identification, digit-number word matching and digit ordering ability. Furthermore, we examined whether these components could account for the well-established relation between digit comparison performance and arithmetic. As expected, all candidate predictors were related to digit comparison in both age groups. Moreover, in first graders, digit ordering and in second graders both digit identification and digit ordering explained unique variance in digit comparison performance. However, when entering these unique predictors of digit comparison into a mediation model with digit comparison as predictor and arithmetic as outcome, we observed that whereas in second graders digit ordering was a full mediator, in first graders this was not the case. For them, the reverse was true and digit comparison fully mediated the relation between digit ordering and arithmetic. These results suggest that between first and second grade, there is a shift in the predictive value for arithmetic from cardinal processing and procedural knowledge to ordinal processing and retrieving declarative knowledge from memory; a process which is possibly due to a change in arithmetic strategies at that age. A video abstract of this article can be viewed at: https://youtu.be/dDB0IGi2Hf8.