Martin R. Textor

Als Erzieherinnen haben wir so unsere Probleme mit Mathematik, Naturwissenschaften und Technik. In der Schule waren dies nicht gerade unsere Lieblingsfächer; an der Fachschule bzw. Fachakademie mussten wir uns nicht damit befassen. Und nun bekommen wir gleich von zwei Seiten Druck: Wegen des schlechten Abschneidens von Schüler/innen bei der PISA-Studie sollen wir nun die mathematisch-naturwissenschaftliche Bildung in unseren Kindertageseinrichtungen intensivieren. Und um die uns anvertrauten Kinder besser bilden zu können, sollen wir uns nun auch noch mit der Hirnforschung beschäftigen! So hat z.B. der Neurobiologe Ernst Pöppel kritisiert, dass die Pädagogik rein geisteswissenschaftlich ausgerichtet sei und durch das Ignorieren der Ergebnisse der Hirnforschung der vergangenen 20 Jahre die neue Bildungskatastrophe mitverschuldet habe (Fokus 51/2001). Eigentlich hat er ja Recht - wir wissen viel zu wenig über die Entwicklung des Gehirns bei Kleinkindern und die Konsequenzen für die Kleinkindpädagogik. Ob uns der folgende Text etwas weiter hilft?

Das Gehirn

Das Gehirn hat ein mittleres Gewicht von 1.245 g bei Frauen und von 1.375 g bei Männern. Den meisten Platz nimmt das Großhirn ein, das aus zwei Hälften (Hemisphären) besteht, die durch den Balken miteinander verbunden sind. In der linken Hirnhälfte sind z.B. Sprache, Umgang mit Symbolen und Sequenzen (Mathematik, Musik) sowie Denkprozesse verankert, in der rechten Hemisphäre visuell-räumliche Wahrnehmung, Gefühle, Kreativität, Fantasie und Körperkoordination. Männer mögen wohl mehr Gehirnmasse haben, nutzen aber verstärkt nur eine Gehirnhälfte (die linke) - Frauen setzen hingegen beide Hemisphären gleichmäßiger ein.

Das Großhirn wird in mehrere Abschnitte unterteilt: Stirnlappen (Urteilsvermögen, Planung, Arbeitsgedächtnis, Persönlichkeit, Aufmerksamkeit), Hinterhauptslappen (Sehen), Schläfenlappen (Hören, Sprache, Schrift), Scheitellappen (Sprache, Kurzzeitgedächtnis; an der Grenze zu den Stirnlappen: Motorik, Körperempfindung) und Insellappen (Schmecken, Sprechen). Zum Großhirn gehört ferner das limbische System, das gefühlsmäßige Reaktionen wie z.B. Angst, Wut und Sexualität beeinflusst. Das Kleinhirn, das ebenfalls aus zwei Hemisphären besteht, steuert unbewusst Muskulatur, Motorik und Körperhaltung (Gleichgewicht), ermöglicht die Orientierung im Raum und erhält über die Brücke willkürliche Bewegungsimpulse aus dem Großhirn. Das Zwischenhirn umfasst - paarig angelegt - den Thalamus ("sortiert" Input und leitet ihn an spezialisierte Teile des Gehirns weiter) und den Hypothalamus (steuert lebenswichtige vegetative Funktionen wie den Wärme-, Wasser- und Energiehaushalt). Der Hirnstamm kontrolliert Atmung, Blutkreislauf, Aufmerksamkeit und Schlaf, das verlängerte Mark automatisch ablaufende Vorgänge wie den Herzschlag sowie verschiedene Reflexe. Insbesondere an höheren geistigen Funktionen wie Denken, Abstrahieren oder Lösen von Problemen sind in der Regel mehrere Hirnregionen beteiligt.

Das Gehirn besteht aus rund 100 Milliarden Nervenzellen (Neuronen), die über 100 Billionen Synapsen (Kontaktstellen) mit anderen Neuronen kommunizieren. Dazu hat jede Nervenzelle ein Axon, das bis zu den Zehen - oder auch nur bis zum nächsten Neuron - reichen kann und über das sie Nachrichten versendet (Output) sowie viele Dendriten, über die sie mit 1.000 und mehr (Nerven-)Zellen verbunden ist und über die sie Botschaften empfängt (Input). Die Kommunikation zwischen den Neuronen erfolgt durch den Austausch von Neurotransmittern (komplexe Aminosäuren wie Serotin, GABA, Dopamin, Adrenalin usw.) bzw. von Ionen (elektrisch positiv oder negativ geladene Atome oder Moleküle) in den Synapsen. Das Gehirn produziert hierzu jederzeit rund 20 Watt an Elektrizität. Für all diese Aktivität benötigt es viel Energie - beim Erwachsenen rund 18% seines täglichen Kalorienbedarfs, bei Kleinkindern sogar bis zu 50%. Ferner verbraucht das Gehirn 20 bis 25% des vom Körper aufgenommenen Sauerstoffs.

Was passiert im Gehirn beim Lernen?

In jedem Augenblick strömt eine Unmenge an Eindrücken und Wahrnehmungen aus dem Körper und über die Sinne zum Gehirn. Die Impulse werden in viele kleine Einzelteile zerlegt, die in spezialisierten Teilregionen des Gehirns verarbeitet werden. Die von dort ausgehenden "Botschaften" werden in größeren Bereichen des Gehirns interpretiert und miteinander verknüpft. An dieser Weiterverarbeitung ist vielfach auch das Gedächtnis beteiligt: Erkennen ist vor allem Wiedererkennen von Gleichem und Ähnlichem. Ferner werden mit Hilfe des Gedächtnisses unvollständige Eindrücke ergänzt. Schließlich müssen Körper und/oder Geist reagieren, Veränderungen vornehmen, Handlungen planen und durchführen. Insbesondere an hoch komplexen Abläufen sind somit viele Bereiche des Gehirns beteiligt. Wer z.B. eine Rechenaufgabe löst, muss die Zahlen oder den Text wahrnehmen und verstehen, muss sich an ähnliche Aufgaben und erprobte Lösungswege erinnern, nachdenken, ausprobieren und schließlich Arm und Hand beim Niederschreiben der Antwort lenken.

Natürlich können nicht all die vielen Eindrücke und Wahrnehmungen, Lernerfahrungen und Informationen im Gehirn gespeichert werden. Vielmehr wird ausgewählt: Das Gehirn ignoriert bereits Bekanntes, unterscheidet Wichtiges von Unwichtigem, bildet Kategorien, Muster und Hierarchien, ordnet Ereignisse in sinnvollen Sequenzen, stellt Beziehungen zu anderen Daten her, fügt neu Gelerntes in bereits abgespeichertes Wissen ein. Ferner werden Eindrücke und Informationen leichter behalten, wenn sie mit Emotionen verknüpft sind, wenn sie neuartig, ungewöhnlich und besonders interessant wirken, wenn sie leicht in die vorhandenen Gedächtnisinhalte integriert werden können und wenn ein Lebens- bzw. Alltagsbezug gegeben ist. Dann wird die dem Gehirn inhärente "Faulheit" - das Bestreben, aufgrund des generell hohen Bedarfs (s.o.) Energie zu sparen - überwunden: Sind Informationen, Lernprozesse, Erinnerungen emotional bedeutsam, reizvoll und spannend, werden Botenstoffe wie Dopamin und Acetylcholin ausgeschüttet, verstärken die Aufmerksamkeit und intensivieren die Gedächtnisleistung. Emotional bedeutsames Wissen wird (bei Rechtshändern) in der rechten Gehirnhälfte, neutrales Fakten- und Weltwissen in der linken Hemisphäre gespeichert. Schlafen und Träumen helfen, Gedächtnisinhalte zu festigen - so wiederholt und verarbeitet das Gehirn in den REM-Phasen äußerst aktiv Eindrücke des Tages.

Im Gehirn schlagen sich Denken und Lernen auf verschiedene Weise nieder: Bei jeder Interaktion zwischen Säugling bzw. Kleinkind und Umwelt reagieren zunächst Tausende von Gehirnzellen. Bestehende Verbindungen zwischen ihnen werden intensiviert, neue ausgebildet. Treten nun wiederholt ähnliche Eindrücke, Wahrnehmungen und Erfahrungen auf, schleifen sich bestimmte Bahnen ein. Das heißt, ähnliche Signale folgen zunehmend demselben Weg, der durch bestimmte, bei wiederholter Stimulierung stärker werdende chemische Signale in den Synapsen zwischen den Neuronen markiert wird. Haben diese Signale eine von Gehirnregion zu Gehirnregion unterschiedlich große Stärke erreicht, wird diese Bahn auf Dauer (bis in das Erwachsenenalter hinein) beibehalten. Viele zuvor benutzte Verbindungen - und die an ihnen beteiligten Neuronen - verlieren an Bedeutung; viele der kaum oder überhaupt nicht benutzten Nervenzellen werden sogar in den ersten Lebensjahren abgebaut (s.u.). Die entlang der sich einschleifenden Bahnen liegenden Neuronen werden hingegen immer größer, d.h., sie bilden immer mehr Dendriten aus, die zudem länger werden und zu immer mehr anderen Nervenzellen führen. Aufgrund dieser Prozesse reagieren Neuronen immer schneller, effizienter und besser.

Zugleich wird das Gehirn auf eine bestimmte Weise organisiert - je nachdem, für welche Arten von Lernprozessen Neuronen und Nervenbahnen besonders oft aktiviert werden. Die Veränderungen in seiner Struktur können sogar stark ausgeprägt sein, wenn bestimmte Lernerfahrungen sehr häufig gemacht werden - z.B. ist bei Taxifahrern die Gehirnregion für das Ortsgedächtnis größer, wird bei tauben Menschen ein Bereich im Gehirn für die Gebärdensprache abgegrenzt. Bei kleineren Kindern ist die Gehirnstruktur noch so prägbar, dass sogar der Verlust einer Hemisphäre ausgeglichen werden kann.

Entwicklung des Gehirns

Beim Fötus entwickelt sich im Gehirn zunächst eine Unmenge von Neuronen, von denen ein Großteil noch vor der Geburt wieder abgebaut wird. So startet ein Neugeborenes mit 100 Milliarden Neuronen (gleiche Anzahl wie bei Erwachsenen), die aber noch klein und wenig vernetzt sind. Dementsprechend beträgt das Gewicht seines Gehirns nur ein Viertel von dem eines Erwachsenen. In der Regel ist bei der Geburt die rechte Hemisphäre etwas weiter entwickelt als die linke.

In den ersten drei Lebensjahren nimmt die Zahl der Synapsen rasant zu - eine Gehirnzelle kann bis zu 10.000 ausbilden. Mit zwei Jahren entspricht die Menge der Synapsen derjenigen von Erwachsenen, mit drei Jahren hat ein Kind bereits doppelt so viel. Die Anzahl (200 Billionen) bleibt dann bis zum Ende des ersten Lebensjahrzehnts relativ konstant. Bis zum Jugendalter wird rund die Hälfte der Synapsen wieder abgebaut, bis die für Erwachsene typische Anzahl von 100 Billionen erreicht wird. Verbunden mit diesem rasanten Wachstum von Synapsen ist eine rasche Gewichtszunahme des Gehirns: von 250 g bei der Geburt über 750 g am Ende des 1. Lebensjahrs bis 1.300 g im 5. Lebensjahr. In der Pubertät wird schließlich das Endgewicht erreicht. Die doppelt so hohe Zahl von Synapsen erklärt auch, wieso das Gehirn eines Dreijährigen mehr als doppelt so aktiv ist wie das eines Erwachsenen. Außerdem enthalten die Gehirne von (Klein-)Kindern größere Mengen bestimmter Neurotransmitter. Sie haben einen fast doppelt so hohen Glukoseverbrauch als die Gehirne von Erwachsenen, benötigen also mehr Energie (s.o.). Jedoch sind sie weniger effizient: Die neurale Geschwindigkeit nimmt zwischen Geburt und Adoleszenz um das 16fache zu - (Klein-)Kinder verfügen noch über zu viele mögliche Leitungsbahnen, was Erregungen länger "fließen" lässt.

Die Ausbildung von doppelt so viel Synapsen wie letztlich benötigt werden ist ein Zeichen für die große Plastizität des Gehirns - und die enorme Lern- und Anpassungsfähigkeit des Säuglings bzw. Kleinkinds. Das Neugeborene fängt geistig praktisch bei Null an: Abgesehen von ein paar Instinkten ist es weitgehend auf Wahrnehmung und Reaktion beschränkt. Die Regionen des Gehirns, die später für komplexe Funktionen wie Sprechen oder Denken zuständig sind, liegen weitgehend brach. Aber das ist genau die große Chance des Menschen: Der Neugeborene ist praktisch für ganz unterschiedliche Kulturen und Milieus offen - für einen Indianerstamm bestehend aus Jägern und Sammlern in den Tiefen der Dschungel Brasiliens, für eine Bauern- und Hirtengemeinschaft in Westafrika wie auch für eine hoch technisierte Wissensgesellschaft in Westeuropa oder Ostasien. Die Überproduktion von Synapsen in den ersten wenigen Lebensjahren ermöglicht das schnelle Erlernen ganz unterschiedlicher Verhaltensweisen, Sprachen, Lebensstile usw. Ein großer Teil der weiteren Gehirnentwicklung bei Kindern besteht dann darin, die für ihre Lebenswelt nicht relevanten Synapsen abzubauen und die benötigten Bahnen zwischen Neuronen zu intensivieren. So bestimmt letztlich die Umwelt - das in ihr Erfahrene, Gelernte, Erlebte, Aufgenommene - zu einem großen Teil die Struktur des Gehirns. Die skizzierte Entwicklung setzt sich dann bis zum Tode des Menschen fort: Unbenötigte Synapsen werden eliminiert, häufig benutzte verstärkt. Zugleich werden aber immer wieder neue Synapsen gebildet, insbesondere im Rahmen von Gedächtnisprozessen. Erst seit wenigen Jahren ist bekannt, dass bis in das hohe Alter hinein auch neue Neuronen entstehen.

Die Überproduktion und Selektion von Synapsen erfolgen in verschiedenen Regionen des Gehirns mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Intensität; sie erreichen ihren Höhepunkt zu jeweils anderen Zeiten. Beispielsweise wird in den Hinterhauptslappen, die für die visuelle Wahrnehmung zuständig sind, die höchste Dichte von Synapsen schon in den ersten Lebensmonaten erreicht. Hingegen ist das Wachstum in den Stirnlappen (Planen von Handlungen, Urteilsvermögen, Aufmerksamkeit) zwischen dem 3. und 6. Lebensjahr am größten. In diesem Zusammenhang wird oft von "Entwicklungsfenstern" oder "kritischen Phasen" gesprochen, in denen das Gehirn für bestimmte Lernerfahrungen besonders empfänglich sei, da dann die relevanten Synapsen ausgewählt und miteinander verknüpft, also die entsprechenden Regionen des Gehirns strukturiert würden. Werden diese Perioden verpasst, könnte ein Kind im jeweiligen Bereich kaum noch dieselbe Leistungsfähigkeit erreichen wie andere. Beispielsweise dauert die "sensible Phase" für den Spracherwerb bis zum 6. oder 7. Lebensjahr. Das Baby kann schon alle Laute jeder Sprache dieser Welt unterscheiden, das Kleinkind alle Phoneme korrekt nachsprechen. Innerhalb weniger Lebensjahre werden aber die Synapsen eliminiert, die diese Leistung ermöglichen, aber nicht benötigt werden, da sich das Kind in der Regel ja nur eine Sprache mit einer sehr begrenzten Zahl von Phonemen aneignet. Deshalb kann ab dem Schulalter, insbesondere ab der Pubertät, eine neue Sprache nicht mehr perfekt erlernt werden. Dieses Beispiel verdeutlicht aber auch, dass das Konzept der "kritischen Phasen" nicht überbetont werden darf. Sonst wird im jeweiligen Bereich die Lernfähigkeit des Menschen außerhalb der sensiblen Periode unterschätzt - das Schulkind oder der Erwachsene kann eben doch eine zweite, dritte oder vierte Sprache lernen, wenn auch zumeist nur mit einem (leichten) Akzent. Allerdings fällt das Erlernen bestimmter Kompetenzen (neben der Sprache z.B. auch der räumlichen Wahrnehmung oder des Musikverständnisses) während der jeweiligen kritischen Phase leichter.

Wichtige Stufen der weiteren Gehirnentwicklung sind beispielsweise:

• Erst im Alter von drei, vier Jahren kann auf das Gedächtnis zurückgegriffen werden. Erfahrungen und Erlebnisse aus den ersten Lebensjahren können noch nicht so in das Langzeitgedächtnis abgespeichert werden, dass sie auch wieder aufgerufen werden können. So gibt es keine Erinnerungen an die ersten drei, vier Lebensjahre (infantile Amnesie) und nur wenige an das 5. und 6. Lebensjahr.
• Etwa ab vier Jahren verbessert sich allmählich die Kommunikation zwischen linker und rechter Hemisphäre. Dies ermöglicht die Integration der analytischen und der intuitiven Seite des Kindes. Er wirkt klüger, kann nun zwischen Schein und Wirklichkeit unterscheiden, erkennt die Andersartigkeit der Gedanken und Beweggründe anderer Menschen und kann sich in Rollen hineinversetzen.
• Mit sechs Jahren beginnt eine neue Phase intellektueller Reife: Da sich das Kind zunehmend selbst beherrschen, die eigenen Gefühle kontrollieren und die Bedürfnisbefriedigung herausschieben kann, kann es sich besser konzentrieren und zielgerichtet lernen. Die zunehmende Reife der Stirnlappen erleichtert logisches Denken, Urteilsfähigkeit, Rechnen und "vernünftiges" Verhalten.
• Bei 6- bis 12-jährigen Kindern vermehrt sich die graue Gehirnsubstanz auch stark in den hinteren Hirnregionen: Die sprachlichen Fähigkeiten und das räumliche Vorstellungsvermögen werden besser.

Ab dem 10. Lebensjahr gewinnt dann das Prinzip des "Use it or loose it" (Benutze es oder verliere es) eine überragende Bedeutung: Das Gehirn wird optimiert, d.h. diejenigen Synapsen, die häufig gebraucht werden, bleiben erhalten; die anderen werden eliminiert. Die Struktur des Gehirns spiegelt zunehmend die vorherrschenden Aktivitäten und Beschäftigungen der jeweiligen Person wider.

Während in den ersten zehn Lebensjahren das Lernen leicht und sehr schnell vonstatten geht - insbesondere wenn es in die jeweiligen sensiblen Phasen fällt -, verlangt es in den folgenden Jahren immer mehr Anstrengung. Es gibt immer weniger überzählige, unbenutzte Synapsen; die Bahnen, in denen der Jugendliche oder Erwachsene denkt, sind in der Kindheit bereits grob festgelegt worden. Gänzlich neue Verbindungen zwischen Neuronen werden eher selten hergestellt. Das Gehirn hat eine bestimmte Struktur ausgebildet, von deren Art abhängt, in welchen Bereichen das Lernen leichter oder schwerer fällt. Ist z.B. ein Kind bilingual aufgewachsen, eignet es sich schneller eine dritte oder vierte Sprache an; hat es bereits im Kleinkindalter musiziert, wird es eher im Musikunterricht brillieren. Je vielfältiger und breiter die in der Kindheit ausgeprägte Struktur des Gehirns ist, umso mehr Bereiche gibt es, in denen der Jugendliche oder Erwachsene Fortschritte machen kann. Deshalb können Wissenschaftler schon bei Acht- bis Zehnjährigen relativ verlässlich die weitere schulische Laufbahn voraussagen, nachdem sie sich einen Eindruck von deren Leistungsfähigkeit und sozialen Anpassung sowie von der Qualität ihrer vorschulischen Betreuung (familial und außerfamilial) verschafft haben.

Erfolgreiches Lernen in späteren Lebensabschnitten setzt ferner voraus, dass man das Lernen gelernt hat. Kinder müssen erfahren haben, wie man Lernen plant und selbst überwacht, wie man sich Wissen aneignet und überprüft, welche Lernstrategien erfolgversprechend sind, wo die eigenen Stärken und Schwächen liegen, wie man das Gelernte durchdenkt und erinnert. Sie müssen wissen, dass Lernen Sich-Anstrengen bedeutet, und sollten somit Lern- und Leistungsmotivation entwickelt haben.

Individuelle Unterschiede

Die vorangegangenen Abschnitte haben schon deutlich gemacht, wie stark die Gehirnentwicklung durch das Lernen geprägt wird - sie ist ein Prozess, der von Erbe und Umwelt gleichermaßen bestimmt wird. Rund 60% aller menschlichen Gene wirken auf die Gehirnentwicklung ein. Der IQ ist aber nur zu etwa 50% genetisch bedingt, der Schulerfolg sogar nur zu 20% (Eliot 2001). Das verdeutlicht den großen Einfluss insbesondere der familialen Umwelt.

Die Umgebung wirkt schon vor der Geburt auf die Gehirnentwicklung ein (z.B. die Stimme der Mutter, Musik und andere Geräusche), insbesondere über den Körper der Mutter: Negative Einflussfaktoren sind beispielsweise Fehlernährung, Rauchen, Alkohol- oder Drogenmissbrauch, Stress oder der Umgang mit giftigen Substanzen am Arbeitsplatz während der Schwangerschaft. Nach der Geburt wird die Gehirnentwicklung z.B. gehemmt durch längere Krankenhausaufenthalte oder Heimunterbringung, da dann Säuglinge bzw. Kleinkinder zu wenig Stimulierung erfahren. Dasselbe gilt für den Fall, dass die Mutter depressiv ist oder die Eltern ihr Kind vernachlässigen. Einen negativen Effekt können ferner frühkindliche Traumata oder Misshandlungen haben. Eine positive Wirkung wird hingegen beispielsweise dem Stillen zugesprochen, da hier das Gehirn besonders gut mit Vitaminen, Mineralien und Spurenelementen versorgt wird. So schnitten gestillte Kinder beim IQ-Test mit acht Jahren um durchschnittlich 8 Punkte besser ab - der Vorsprung war umso größer, je länger sie gestillt worden waren (Eliot 2001). Aber auch in der (Klein-)Kindheit ist eine gesunde, vitamin- und mineralstoffreiche Ernährung wichtig.

Von besonderer Bedeutung ist eine sichere Mutter-(Vater-)Kind-Bindung. Die Stimulierung und damit das Lernen sind viel intensiver, wenn die Eltern sich engagiert um den Säugling bzw. das Kleinkind kümmern, warm und empathisch reagieren, es liebkosen und trösten. Zugleich erlebt das Kind weniger Stress (bei dem das für die Gehirnentwicklung schädliche Cortisol ausgeschüttet wird), wird es resilienter und lernt besser, die eigenen Affekte und Emotionen zu kontrollieren. Sehr positiv wirkt sich aus, wenn Kinder in einer besonders anregungsreichen (familialen) Umwelt aufwachsen, in der sie außerordentlich viele und mannigfaltige Lernerfahrungen machen. Werden ihre Neugier, ihr Forschungsdrang und ihr Verständnis von der Welt (auch durch das Beantworten ihrer vielen Fragen!) gefördert, können sie viel selbst ausprobieren und mit (Alltags-)Gegenständen experimentieren, werden sie mit immer neuen Herausforderungen konfrontiert, können sie Aufgaben selbständig lösen und ihr Wissen weitergeben (z.B. an jüngere Geschwister: Lernen durch Lehren) bzw. immer wieder einsetzen (Lernen durch Wiederholung) - dann entwickeln sie ein stärker strukturiertes Gehirn mit größeren Neuronen und mehr Synapsen. Je schwieriger und komplexer die Aufgaben sind, die ihnen in ihrer (Familien-)Umwelt gestellt werden, umso mehr Gehirnregionen werden aktiviert, umso mehr Verbindungen zwischen Neuronen werden ausgebildet.

Offensichtlich ist, dass es große Unterschiede zwischen Familien hinsichtlich des Grades der Stimulierung gibt, die Kinder erfahren - und das erklärt teilweise, wieso der Schulerfolg so stark von der familialen Umwelt abhängt (s.o.). Hinzu kommt, dass in Familien auch in unterschiedlichem Maße Eigenschaften wie Lern- und Leistungsmotivation, Ehrgeiz, Selbstdisziplin, Selbstvertrauen, Konzentrationsfähigkeit usw. oder schulisch relevante Interessen - z.B. am Lesen, am Beherrschen von Fremdsprachen, an mathematisch-naturwissenschaftlichen und technischen Themen - gefördert werden. Natürlich wirkt sich auch die Qualität der Schule auf die Gehirnentwicklung aus. Es spielt sogar eine Rolle, ob man mit mehr älteren oder mehr jüngeren Kindern in einer Klasse zusammen ist - in ersterem Fall ist die kognitive Stimulierung größer. So schneidet z.B. ein junger Fünftklässler bei IQ-Tests im Durchschnitt um einen oder zwei Punkte schlechter ab als seine älteren Klassenkameraden, aber um rund fünf Punkte besser als gleich alte Viertklässler (Eliot 2001).

Interessant ist auch folgendes Forschungsergebnis: Im Durchschnitt erzielen Erstgeborene bei Intelligenz- und Schulleistungstests bessere Ergebnisse als ihre jüngeren Geschwister - letztere schneiden umso schlechter ab, je weiter unten in der Geschwisterfolge sie sind (ein Viertgeborener also schlechter als ein Drittgeborener) und je kürzer der Geburtenabstand zum älteren Geschwisterteil ist (a.a.O.). Hier wirken zwei bereits beschriebene Einflussfaktoren zusammen: Zum einen erfahren Erstgeborene mehr Aufmerksamkeit und Stimulierung (während der ersten Lebensjahre) als ihre Geschwister, wird mit ihnen mehr interagiert. Zum anderen profitieren sie vom "Lernen durch Lehren": Ihr Wissen und ihre Fähigkeiten werden gefestigt, wenn sie ihren jüngeren Geschwistern etwas beibringen. Zugleich werden Selbstvertrauen und Selbstbewusstsein gestärkt. Dies fördert ihre Entwicklung so stark, dass sie bei Tests sogar besser als Einzelkinder abschneiden, obwohl diese die ungeteilte Zuwendung ihrer Eltern genießen.

Individuelle Unterschiede gibt es schließlich auch zwischen den Geschlechtern. Mädchen greifen bei verbalen Tätigkeiten eher auf beide Gehirnhälften zurück. Sie fangen früher mit dem Sprechen an, sind sprachbegabter und schneiden dementsprechend besser ab bei verbal ausgerichteten Intelligenztests und bei Untersuchungen über das Lesen und Schreiben sowie hinsichtlich des assoziativen Gedächtnisses und der Wahrnehmungsgeschwindigkeit. Jungen zeigen hingegen bessere Leistungen bei nicht verbalen IQ-Tests, im Rechnen, hinsichtlich des naturwissenschaftlichen und technischen Verständnisses und bei visuell-räumlichen Analysen (z.B. räumliches Rotieren, Erkennen verborgener geometrischer Figuren). Diese Unterschiede zwischen den Geschlechtern sind jedoch relativ schwach ausgeprägt. Allerdings variiert bei Jungen die geistige Leistungsfähigkeit stärker: Einerseits erzielen sie häufiger Spitzenleistungen, andererseits sind sie öfters lernbehindert. Ansonsten kann man auch bei diesen Unterschieden zwischen Jungen und Mädchen davon ausgehen, dass sie zum Teil genetisch bedingt sind, zum Teil durch geschlechtsspezifische Erziehung, Geschlechtsrollenleitbilder, Vorbilder (z.B. Filmstars oder Sportler) und Medien hervorgerufen werden. Außerdem scheint das Spielverhalten von Bedeutung zu sein: Beispielsweise beschäftigen sich Jungen mehr mit Bauklötzen, Fußball-Spielen, Konstruktionsmaterial und Computerspielen, was die visuell-räumliche Koordination und das technische Verständnis fördert. Puppen- und Rollenspiele, die von Mädchen bevorzugt werden, wirken sich hingegen auf die sprachliche und soziale Entwicklung positiv aus.

Konsequenzen für Kindertageseinrichtungen

Aus der rasanten Entwicklung und enormen Plastizität der Gehirne von Kleinkindern ergeben sich die große Bedeutung und die vielfältigen Chancen der frühkindlichen Erziehung und Bildung. Erzieher/innen können das riesige Potenzial in Kindern wecken, deren Begabungen entdecken, die kindliche Entwicklung allseitig fördern, den Erwerb von Kenntnissen sowie die Ausbildung von Fähigkeiten und Fertigkeiten anleiten, bei negativen Einflüssen präventiv wirken sowie bei Entwicklungsverzögerungen und Behinderungen frühzeitig intervenieren. Diese Möglichkeiten bleiben aber vielfach ungenutzt. Dem Lebensalter, in dem die größte Lernkapazität und die besten Bildungschancen bestehen, wird seitens des Bildungssystems die wenigste Aufmerksamkeit geschenkt; die Erziehung der Kinder wird den am schlechtesten ausgebildeten Fachkräften überlassen; und selbst die Frage, ob Kindertageseinrichtungen überhaupt zum Bildungswesen gehören, ist nach wie vor strittig. Wie wir spätestens seit den Untersuchungen von Tietze (1998) wissen, sind die meisten Kindergärten von ihrer Qualität her mittelmäßig. Noch erschreckender ist aber sein Forschungsergebnis, dass Kinder in schlechten Kindergärten um ein Jahr in ihrer Entwicklung hinter denen in guten Einrichtungen zurückbleiben. Deutlicher kann die Notwendigkeit einer qualitativ hochwertigen frühkindlichen Erziehung und Bildung gar nicht gemacht werden.

Wie können Erzieher/innen die Gehirnentwicklung bzw. das Lernen von Kleinkindern fördern?

1. Kinder lernen am besten in einer Umgebung, in der sie sich sicher fühlen, wo sie eine enge Beziehung zu Erzieher/innen haben (Vertrauen, Zuneigung usw.), wo man sie weder lächerlich bzw. verlegen macht noch anklagt oder anschreit, wo sie entspannt sind und nur einem geringen bis mittleren Maß an Stress ausgesetzt sind (kein Ausschütten des das Lernen behindernden Cortisols, dafür aber von Endorphinen).
2. Die kindliche Entwicklung sollte allseitig gefördert werden, indem Erzieher/innen Wissenserwerb, kognitive, soziale, emotionale und motorische Kompetenzen, Sprachfertigkeiten, ästhetisches Tun, Fantasie und Kreativität gleichermaßen berücksichtigen. Sie sollten viel Stimulierung bieten, indem sie Lerninhalte vielfältig präsentieren, möglichst immer mehrere Sinne gleichzeitig ansprechen und viele Methoden (z.B. Projektarbeit, Rollenspiel, Erzählen, Musizieren, Gärtnern) einsetzen.
3. Eine optimale Lernumgebung konfrontiert Kinder mit lebensnahen Situationen (z.B. durch viele Ausflüge in die Natur, in den Ort, zu Geschäften) und gestattet vielfältige Aktivitäten mit Wahlmöglichkeiten (z.B. durch das Einrichten von verschiedenen "Lernzentren" im Gruppenraum und in anderen Räumlichkeiten).
4. Das Lernen sollte bedeutsam und relevant für Kleinkinder sein: Erzieher/innen können sich an den Lebenswelten und Interessen der Kinder orientieren, von deren Alltagswissen ausgehen und dieses auf neue Situationen übertragen, im Alltagsleben einsetzbare Kenntnisse und Fertigkeiten vermitteln und auch die Emotionen der Kinder ansprechen (mehr Konzentration und Aufmerksamkeit, bessere Gedächtnisleistung).
5. Je mehr neue Dinge untersucht werden können, je mehr selbständiges Forschen und Experimentieren möglich sind, je mehr Strategien beim Lösen von Problemen oder Bewältigen von Aufgaben ausprobiert werden können, je mehr neue Erfahrungen und Aha-Erlebnisse im Verlauf eines Tages gemacht werden, umso intensiver ist das Lernen.
6. Gespräche mit Erzieher/innen und/oder anderen Kindern über Beobachtungen und Erfahrungen, über Gegenstände und Prozesse, Handlungsstrategien und Problemlösungsmethoden sind besonders wichtig, da Kleinkinder dabei neue Begriffe lernen, zum Nachdenken angeregt werden und gerade Gelerntes einsetzen können (besseres Abspeichern im Gedächtnis).
7. Kinder brauchen auch Zeit zum Wiederholen, Memorieren und Üben: Zu viel Neues ist kontraproduktiv, wenn nicht genügend Gelegenheiten geboten werden, um gerade erworbenes Wissen einzusetzen und neu erworbene Fertigkeiten zu praktizieren. Auch für Kleinkinder gilt: Übung macht den Meister.
8. Kinder lernen besser, wenn Neugier und Forschergeist gefördert werden, wenn sie eigenständig nach Problemlösungen oder Antworten auf Fragen suchen können, wenn sie für die eigene Leistung selbst verantwortlich sind und wenn sie viel Anerkennung und Lob erfahren. Positiv wirkt sich aus, wenn Erzieher/innen Ziele und Leistungsanforderungen klar definieren, viel motivieren, eindeutige Kriterien für Erfolg und Misserfolg aufstellen, sofort Feedback geben und Fehler eher beiläufig korrigieren (bei zu viel Fokussierung können sich Fehler verfestigen). Motivation und Lernerfolg werden intensiviert, wenn Außenstehende wie Eltern oder andere Erwachsene die Leistung der Kinder bestätigen (z.B. bei Präsentationen vor den Eltern oder bei Ausstellungen).
9. Die Individualität eines jeden Kindes sollte bei der Planung von Aktivitäten beachtet werden: Beispielsweise mögen extravertierte Kinder gerne im Stuhlkreis sprechen oder Besucher begrüßen, introvertierte Kinder haben oft Angst davor. Einige Kinder finden Sicherheit in Routinen, andere suchen immer wieder nach neuen Herausforderungen.
10. Bewegungseinheiten zwischen Arbeitsphasen fördern Konzentration und Lernen, da sie zu einer besseren Durchblutung des Gehirns beitragen (mehr Sauerstoff und Glukose verfügbar).
11. Computer - mit guter Software - intensivieren das Lernen, da sie durch Text, Bild und Ton mehrere Sinne ansprechen, ein häufiges Wiederholen ähnlicher Aufgaben ermöglichen (erleichtert das Memorieren) und den Entwicklungsstand jedes einzelnen Kindes berücksichtigen (Individualisierung). Malen und Komponieren am Computer fördern auch die Kreativität.
12. Kinder, die in ihrer Familie eine am Wohnort wenig benutzte Sprache gelernt haben, sollten so früh wie möglich mit der Landessprache konfrontiert werden - und die anderen Kinder mit einer Fremdsprache. Sie lernen die zweite Sprache am besten im Kontext alltäglicher Interaktionen mit Erwachsenen (und Kindern), die diese beherrschen.
13. Positive Beziehungen zwischen Gleichaltrigen, in denen es z.B. keine Gewalt oder Unterdrückung gibt, dafür aber viel Kooperationsbereitschaft beim Lösen von Problemen und Bewältigen von Aufgaben, fördern das Lernen.
14. Die Familien müssen im Rahmen einer Erziehungspartnerschaft (Textor 2000) mit den Erzieher/innen das Lernen und die Gehirnentwicklung ihrer Kinder ebenfalls stimulieren. Für sie gelten viele der zuvor genannten Punkte gleichermaßen. Außerdem sollten sie sicherstellen, dass ihre Kinder vitamin- und mineralstoffreich ernährt werden, genügend Schlaf bekommen und nicht allzu viel Zeit mit Fernsehen oder Computerspielen verbringen (überlastet das Kurzzeitgedächtnis).

Letztlich sind eine gute Erziehung und Bildung von Kleinkindern nur realisierbar, wenn Erzieher/innen auf umfassende Kenntnisse aus den Bereichen Hirnforschung, Lern- und Entwicklungspsychologie zurückgreifen können - was derzeit nicht der Fall ist. Darüber hinaus benötigen sie aber auch bessere didaktische und methodische Kompetenzen. Einerseits brauchen sie ein Grundlagenwissen in all den Lernfeldern, die in der pädagogischen Arbeit mit Kleinkindern von Bedeutung sind: Natur, Kultur, Wirtschaft, Technik, Kunst, Wissenschaft usw. Andererseits müssen sie im Rahmen der Monats- und Jahresplanung für Kinder relevante Inhalte aussuchen (und kindgemäß präsentieren), ohne dass die Kinder mit einer Unmenge unzusammenhängender Informationen überschüttet werden. Vielmehr sollten diese durch exemplarisches Lernen Einblick in die verschiedenen Lernfelder erhalten und wichtige Strukturen erkennen.

Bransford, Brown und Cocking (1999) haben in ihrem Buch "How people learn", das in den USA eine große Bedeutung erlangte, vier Schwerpunkte unterschieden, die eine lernfördernde Umwelt in Kindergärten und Schulen kennzeichnen:

(1) Wissensvermittlung: Ein Schwerpunkt der pädagogischen Arbeit ist das Lehren von nach bestimmten didaktischen Prinzipien (z.B. Lebensnähe, exemplarisches Lernen) ausgewählten Kenntnissen. Die Kinder sollten Wissen in verschiedenen Lernfeldern erwerben, wobei sie die vermittelten Informationen verstehen, durchdenken und in das bereits vorhandene Wissen integrieren sollen. Es geht dabei nicht um Spezialkenntnisse, sondern um das Gewinnen eines vertieften Überblicks über bestimmte Themenbereiche (Grundlagenwissen).

(2) Orientierung am Kind: Ausgangspunkt der pädagogischen Arbeit sollte das einzelne Kind sein: seine Kenntnisse, Fertigkeiten, Einstellungen, Werte usw. Die Erzieherin sollte (a) das Kind mit neuen Situationen, Problemen und Fragestellungen konfrontieren, (b) erfragen, was es darüber weiß, denkt und vermutet, (c) falsche Vorstellungen hinterfragen bzw. fehlerhafte Vermutungen durch die weitere Beschäftigung mit dem Objekt oder Thema offensichtlich werden lassen und auf diese Weise kognitive Konflikte erzeugen. So wird das Kind nicht nur fortwährend zum Nachdenken angeregt, sondern es muss auch immer wieder sein Wissen umstrukturieren.

(3) Kontinuierliche Beurteilung des Kindes: Damit ist keinesfalls eine Benotung der Leistungen eines Kindes durch die Erzieherin gemeint! Vielmehr geht es darum, dass die Entwicklung und das Lernen eines Kindes nur allseitig gefördert werden kann, wenn die Erzieherin genau seinen Entwicklungs- und Wissensstand kennt. Und da sich diese bei Kleinkindern sehr schnell ändern, verlangt das fortwährende Beobachtung. Da sich falsche Vorstellungen, Fehlinformationen, Denkfehler usw. (s.o.) in der Regel erst in Interaktionen zeigen, muss die Erzieherin auch viel mit den Kindern diskutieren - im Sinne eines themenorientierten, sachlichen Gesprächs - und dabei die Aussagen der Kinder hinsichtlich der dahinter liegenden Dankprozesse analysieren. Die Beobachtungen der Erzieherin müssen dann wieder in die pädagogische Arbeit einfließen: durch Feedback, das Aufzeigen von Fehlern, das Herausstellen von Lernerfolgen (Lob) usw., aber auch durch das Stellen neuer entwicklungsgemäßer Fragen und Aufgaben. So passt die Erzieherin ihre Angebote immer besser dem jeweiligen Entwicklungsstand ihrer Kinder an - die aber auch lernen sollten, selbst ihre Fortschritte zu beurteilen.

(4) Orientierung an der Gruppe: Wichtig ist, dass die Erzieherin Gruppenprozesse steuert. So sollten sich alle Kinder geborgen und wohl fühlen, vor allem aber das gemeinsame Lernen, Experimentieren, Diskutieren und Erforschen wertschätzen. Kooperationsbereitschaft und Leistungsmotivation sollten die Atmosphäre in der Gruppe kennzeichnen. Die Kinder müssen auch die Gewissheit haben, dass sie Fehler machen oder mangelnde Fertigkeiten eingestehen können, ohne von den anderen ausgelacht oder verspottet zu werden.

Bei den von Bransford, Brown und Cocking (1999) unterschiedenen vier Schwerpunkten - die sich natürlich überschneiden und wechselseitig beeinflussen - steht das kognitive Lernen der Kinder im Vordergrund. Ähnliches gilt natürlich auch für andere Entwicklungsbereiche, deren Bedeutung in diesem Artikel immer wieder betont wurde.

Literatur

Bransford, J.D./Brown, A.L./Cocking, R.R. (Hrsg.): How people learn. Brain, mind, experience, and school. Washington: National Academy Press 1999

Eliot, L.: Was geht da drinnen vor? Die Gehirnentwicklung in den ersten fünf Lebensjahren. Berlin: Berlin Verlag 2001

Elschenbroich, D.: Was gibt es Neues auf der Welt? Vom Mythos der ersten drei Lebensjahre. Frankfurter Allgemeine Zeitung vom 01.03.2000

Newberger, J.J.: New brain development research - a wonderful window of opportunity to build public support for early childhood education! Young Children 1997, 52 (4), S. 4-9

Rushton, S.P.: Applying brain research to create developmentally appropriate learning environments. Young Children 2001, 56 (5), S. 76-82

Shore, R.: Rethinking the brain. New insights into early development. New York: Families and Work Institute 1997

Textor, M.R.: Kooperation mit den Eltern. Erziehungspartnerschaft von Familie und Kindertagesstätte. München: Don Bosco Verlag 2000

Tietze, W. (Hrsg.): Wie gut sind unsere Kindergärten? Eine Untersuchung zur pädagogischen Qualität in deutschen Kindergärten. Neuwied, Kriftel, Berlin: Luchterhand Verlag 1998