Die Grundroutinen des räumlichen Denkens

Für die Entwicklung des räumlichen Denkens ist eine gute Ausprägung beider Teilbereiche, der visuellen Wahrnehmung und des Raumvorstellungsvermögens entscheidend. Schwächen bei Subkomponenten der visuellen Wahrnehmung wirken sich auf das Raumvorstellungsvermögen aus. Diese beiden Bereiche sind mannigfaltig eng miteinander inhaltlich verknüpft und sollten daher bei der Diagnose von visuellen und räumlichen Fähigkeiten von Lernenden gemeinsam betrachtet werden.

Die in der Literatur vorliegenden Modelle richten ihren Blick bislang entweder verstärkt auf die visuelle Wahrnehmung (für Kinder im Alter von ca. 3-12 Jahre) oder auf das Raumvorstellungsvermögen (für Jugendliche und Erwachsene im Alter von hauptsächlich 12 -25 Jahren, aber auch bis ins hohe Lebensalter). Beide Bereiche werden demnach durchwegs getrennt voneinander betrachtet. Zudem sind die vorliegenden faktorenbasierten Modelle des Raumvorstellungsvermögens aufgrund der inneren Struktur zumeist nicht völlig eindeutig und beschreiben die einzelnen Komponenten nicht stringent trennscharf. Es ist daher keine Seltenheit, dass Facetten des räumlichen Denkens als Bestandteil mehrerer Faktoren auftreten können. Z. B. ist das Vermögen räumliche Objekte mental rotieren zu können, Bestandteil des Faktors Mentale Rotation, aber zudem auch der Faktoren Veranschaulichung/räumliche Visualisierung und Räumlichen Beziehungen.

Um diese aktuellen Herausforderungen zu überwinden, wurde ein zusammenführendes Modell der maßgeblichen Facetten der Visuellen Wahrnehmung und des Raumvorstellungsvermögens entwickelt. Das Modell der Grundroutinen des räumlichen Denkens gliedert sich in acht Stufen. Die ersten fünf Stufen des Modells (Visualisierung, Formkonstanz, Raumlage, Raumtransformationen und Objektkombinationen) sind aufbauend zu verstehen und daher als gereihte Stufen zu erachten. Kinder und Jugendliche entwickeln grundsätzlich stufenweise aufbauend diese fünf räumlichen Fähigkeiten. Die weiteren drei Grundroutinen (Dynamik, Feinmotorik und Räumliche Orientierung) sind von den ersten fünf Stufen ein Stück weit unabhängig und entwickeln sich daher in einem individuellen Tempo. Die größten Entwicklungspotentiale für sämtliche Grundroutinen sind in den ersten Lebensjahren zu sehen. Bis zu einem Alter von etwa 13-14 Jahren sind bei Jugendlichen die Grundroutinen durchschnittlich zu ca. 80% entwickelt (Thurstone, 1955, zit. n. Rost, 1977). Aktuelle Ergebnisse von Studien zeigen, dass die Grundroutine räumliche Orientierung langsamer und über einen längeren Zeitraum wächst als andere Routinen (Wilhelm & Maresch, 2017). Das bedeutet, dass die Fähigkeit zur räumlichen Orientierung mit etwa 14 Jahren zu deutlich weniger als 80% entwickelt ist und beträchtliche Fortschritte in den folgenden Jahren beobachtet werden können (Wilhelm, 2017). 

In der Tabelle werden die einzelnen Grundroutinen kompakt vorgestellt. In vier Spalten werden die Namen der Grundroutinen aufgelistet und es werden die zentralen Grundfunktionen der jeweiligen Grundroutine beschrieben. In der dritten Spalte werden Teilfähigkeiten der jeweiligen Grundroutinen angeführt. Diese Beschreibung soll dazu dienen, die teilweise aufbauenden Unterstufen der Grundroutinen zu erkennen und die Zuordnung von geometrischen Aufgaben und Übungen zu den einzelnen Stufen des Modells zu erleichtern. Die vierte Spalte stellt exemplarische Teilaspekte der einzelnen Grundroutinen vor, bzw. zählt beispielhafte Übungen, Teilkompetenzen und Ausprägungen der Routinen auf. Somit kann aus Tabelle 1 das der jeweiligen Grundroutine zugrundliegende Konstrukt kompakt in der Spalte Grundfunktionen, differenziert in der Spalte Teilfähigkeiten und schließlich beispielhaft in der Spalte Teilaspekte der Grundfunktionen entnommen werden. Dadurch sollen zum einen die jeweiligen Grundroutinen gut erfasst und nachvollzogen werden können. Zum anderen sollen die Abgrenzungen der Funktionen und Teilfähigkeiten einer Grundroutine zu den jeweils anderen deutlich erkannt werden können.    

Grundroutinen Grundfunktionen Teilfähigkeiten Teilaspekte der Grundfunktionen
Visualisierung Visualization Relevante Facetten eines dargebotenen Bildes filtern und fokussieren können Facetten im gleichen Riss bzw. in gleicher Darstellungsform (DF; z. B. Freihand-, Konstruktions-zeichnung, Computerbild, reales Modell) erkennen könnenFacetten in unterschiedlichen Rissen und/oder DFen erkennen können Fokussierungsvermögen auf z. B. 2D- und 3D-Objekte, Farben, Formen; Muster; Trennung von Hintergrund und Form; Trennung von irrelevanten und relevanten Bildinformationen
Formkonstanz
Form Constancy
Objekte anhand deren Charakteristika erkennen können; gleichartige Objekte (z. B. Dreiecke) zeichnen können; Charakteristika von Objekten beschreiben können Objekte im gleichen Riss bzw. in gleicher DF erkennen könnenObjekte in unterschiedlichen Rissen und DFen erkennen könnenObjekte im gleichen Riss bzw. gleicher DF erzeugen könnenObjekte in unterschiedlichen Rissen erzeugen können und in unterschiedliche DFen übertragen können 2D und 3D Objekte an deren Charakteristika identifizieren können, selbst wenn sich Eigenschaften wie z. B. Farbe, Textur, Größe, Ansicht, Hintergrund, Riss und Darbietungsform ändern; alle Objekte sind jeweils großteils zur Gänze sichtbar
Raumlage
Position in Space
Relative Positionen von Objekten zueinander erkennen können; Relative Positionen von Objekten zueinander aktiv positionieren können Positionen im gleichen Riss bzw. in gleicher DF erkennen könnenPositionen in unterschiedlichen Rissen und DFen erkennen könnenObjekte im gleichen Riss bzw. gleicher DF an passenden Positionen erzeugen könnenObjekte in unterschiedlichen Rissen und in unterschiedliche DFen an passende/n Positionen erzeugen und übertragen können Vorne-hinten, rechts-links, oben-unten, horizontal-vertikal in unterschiedlichen DF und Rissen erkennen können; Objekte an gewünschte Positionen (z. B. links von …) in unterschiedlichen Rissen und DF platzieren können; Teilweise verdeckte Objektteile in anderen Rissen und DF wiedererkennen können
Raumtransformation Transformation in Space Bezug zwischen Ausgangsobjekt und Zielobjekt erkennen können; Raumtransformationen (RT) erzeugen können RT im gleichen Riss bzw. in gleicher DF erkennen könnenRT in unterschiedlichen Rissen und DFen erkennen könnenRT im gleichen Riss bzw. gleicher DF erzeugen könnenRT in unterschiedlichen Rissen erzeugen können und in unterschiedliche DFen übertragen können Drehungen, Schiebungen, Spiegelungen, Skalierungen von Objekten erkennen und in unterschiedlichen Rissen und Darstellungsformen erzeugen können
Objektkombinationen Object Combinations Ergänzungsteile, Objektschnitte und Boolesche Operationen erkennen und erzeugen können Objekte im gleichen Riss bzw. in gleicher DF erkennen könnenObjekte in unterschiedlichen Rissen und DFen erkennen könnenObjekte im gleichen Riss bzw. gleicher DF erzeugen könnenObjekte in unterschiedlichen Rissen erzeugen können und in unterschiedliche DFen übertragen können Ergänzungsteile erkennen und erzeugen können; Objektschnitte erkennen und erzeugen können; Boolesche Operationen erkennen und erzeugen können; jeweils in unterschiedlichen Rissen und DF; teilweise abgedeckte Objekte erkennen können; Objektteile sind teilweise nicht sichtbar;
Dynamik
Dynamic
Bewegte Objekte bei ruhendem Beobachter verfolgen können; Bewegungsverläufe antizipieren können Standbilder in korrekte Reihenfolge bringen können Bewegte Objekte ohne Szenenhintergrund verfolgen könnenBewegte Objekte mit Szenenhintergrund verfolgen können und Vorhersagen über Bahnverläufe (z. B. Eintreffen am Ziel oder bei einer Kreuzung) machen könnenaktiv Objekte in Bewegung versetzen können, die zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Ziel erreicht haben sollen Bildsequenzen einer dynamischen Szene in richtige Reihenfolge bringen können (z. B. von außen beobachtete Karussellfahrt); Bewegung von ein, zwei, drei oder mehreren Objekten verfolgen können; Treffpunkte der bewegten Objekte bei schneidenden Bahnen antizipieren können; aktiv Objekte in Bewegung bringen, sodass diese zu einem bestimmten Zeitpunkt ein Ziel erreichen oder ein anderes bewegtes Objekt treffen   
Feinmotorik
Fine Motor Skills
Auge-Hand Koordination reale Objekte zu bestimmten Positionen bewegen könnenBahnverläufe und Linien mit einem Stift nachfahren können (einfache) Freihandzeichnungen anfertigen können beidseitig Zeichnen können Reale Objekte zu bestimmten Positionen bewegen können; Horizontale, vertikale Strecken zeichnen können; bei einem Punkt starten können und innerhalb vorgegebener Bahnverläufe Linien ziehen können; bei einem Ziel stoppen können
Räumliche Orientierung Spatial Orientation Sich Szenen aus anderen Positionen vorstellen können; nach Bewegungen in realen Umwelten Positionen und Distanzen von und zu Objekten abschätzen können     mentale Positionswechsel durchführen können (z.B. sich Szenen aus anderen Positionen vorstellen können)Distanzen und Abstände in realen Umgebungen bei Bewegung des Beobachters abschätzen können AufgabenlöserIn wechselt mental die Position und kann sich Szenen aus anderen Blickwinkeln mental vorstellen; Beobachter ist real in Bewegung und bestimmt danach Distanzen und Winkel zu Objekten  

Das Modell der acht Grundroutinen des räumlichen Denkens beachtet die vorliegenden Kompetenzmodelle der Geometrie (Kraker et al., 2019 in einer Weiterentwicklung von Mick et al., 2012), berücksichtigt aktuelle neurologische Erkenntnisse (z. B. Hafting et al., 2005), zeigt deutliche Verknüpfungen zu den fünf Stufen der visuellen Wahrnehmung von Frostig (1972, 1979) und integriert die relevanten faktorenbezogenen Ergebnisse der Raumintelligenzforschung (z. B. Maier, 1994; Hegarty & Waller, 2005; Maresch, 2014, 2015a, 2015b).

Querverbindungen des Raumvorstellungsvermögens und der visuellen Wahrnehmung zu anderen Fähigkeiten und Fertigkeiten, wie z. B. der mathematischen Leistung bzw. dem Schreiben wurden und werden in diversen Studien untersucht (z.B. Mix et al., 2016). Zu erwartende Bezüge der Grundroutinen des räumlichen Denkens mit dem Schreiben und Lesen werden in Tabelle 2 formuliert und damit die teilweise vielschichten und engen

Grundroutinen
Visualisierung Buchstaben vor einem Hintergrund erkennen können (z. B. auf Plakaten)
Formkonstanz Unter Anderem zum Erkennen von Buchstaben generell und in unterschiedlichen Schriftarten
Raumlage Reihenfolge der Buchstaben in Wörtern erkennen können
Raumtransformation Unter Anderem wichtig für die Unterscheidung zwischen b und d, m und w oder p und q 
Objektkombinationen   Wortblöcke erkennen können (z. B. Abkürzungen, Verbindungen)
Dynamik Laufschriften lesen können (z. B. auf Bildschirmen digitaler Geräte, Bahnhöfen, Kino, öffentliche Verkehrsmittel)
Feinmotorik Grundlegend für die Tätigkeit des Schreibens
Räumliche Orientierung z. B. verkehrt geschriebene Wörter korrekt lesen können

Die Arbeit mit dem Modell soll es Lehrenden über alle Bildungsbereiche und Altersstufen hinweg ermöglichen und erleichtern, die Fähigkeiten der Lernenden im Bereich der Visuellen Wahrnehmung und des Raumvorstellungsvermögens übergreifend und aufbauend strukturiert zu diagnostizieren und zu fördern. Die gezielte Stärkung aller acht Grundroutinen des räumlichen Denkens und Handelns wird durch spezielle Übungsaufgaben, die die einzelnen Grundroutinen adressieren, konkret gefördert. Einerseits liegt bereits zahlreiches Übungsmaterial zu den einzelnen Grundroutinen in der Literatur vor. Andererseits werden seit der Entwicklung dieses hier vorgestellten Modells speziell abgestimmte Übungsaufgaben im Kontext der acht Grundroutinen zusammengestellt und als nächsten Schritt veröffentlicht. Zeitgleich werden Diagnosetools offline und online in naher Zukunft zu Verfügung gestellt werden, die es ermöglichen, die konkrete individuelle Ausprägung der einzelnen Grundroutinen bei Kindern, Jugendlichen und Erwachsenen sichtbar zu machen. Dadurch wird es möglich sein, Stärken und Schwächen auf den einzelnen Stufen zu erkennen und gezielt mit den angebotenen Lern- und Fördermaterialien zu stärken. Die unterschiedlichen Übungsaufgaben trainieren entweder schwerpunktmäßig eine der acht Grundroutinen oder adressieren und stärken mehrere Bereiche gleichzeitig. Insgesamt ermöglicht das Modell, die relevanten Facetten der Visuellen Wahrnehmung und des Raumvorstellungsvermögens gemeinsam zu betrachten und wird es in Kombination mit den Übungs- und Diagnoseaufgaben PädagogInnen und Lehrende von der Volksschule bis zum tertiären Bereich und allen Interessierten ermöglichen, individuelle visuelle und räumliche Fähigkeiten zu diagnostizieren und gezielt und strukturiert zu fördern.