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Gegen den Digitalisierungsstopp im Bildungswesen

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Für eine schädliche Über-Digitalisierung gibt es in Deutschland kaum Anzeichen. Bildungsforscher:innen kritisieren einseitige Karolinska-Stellungnahme.

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In Deutschland können Schülerinnen und Schüler die Schule ohne informatische Grundkenntnisse verlassen. Im europäischen Vergleich bildet Deutschland mit acht weiteren Ländern somit die Schlussgruppe. Dagegen bieten 28 europäische Länder Informatik als Pflichtfach an, neun davon sogar ab der Grundschule. Das sind Ergebnisse des Policy Papers von Stifterverband und Heinz Nixdorf Stiftung "Informatikunterricht: Deutschland abgehängt in Europa". Hier zeigen die erstmals zusammengefassten Daten, wo sich die deutschen Bundesländer im europäischen Vergleich beim Thema Vermittlung von informatischen Kompetenzen einordnen und wie sich der Trend hin zum Pflichtfach Informatik in Europa entwickelt.

"Der IT-Fachkräftemangel ist überall spürbar. Die Lage wird sich in den nächsten Jahren noch weiter zuspitzen. Wir können es uns nicht leisten, dass Kinder ohne informatische Kompetenzen die Schule verlassen", fasst Volker Meyer-Guckel, Generalsekretär des Stifterverbandes, die Daten zusammen. "Wir müssen verstehen, dass informatische Kompetenzen zur Allgemeinbildung gehören. Nur mit einer entsprechenden Ausbildung kann die digitale Welt gestaltet werden. Deshalb muss Informatik als Pflichtfach in allen Bundesländern für alle Schulformen der Sekundarstufe I eingeführt werden."

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In Deutschland können Schülerinnen und Schüler die Schule ohne informatische Grundkenntnisse verlassen. Im europäischen Vergleich bildet Deutschland mit acht weiteren Ländern somit die Schlussgruppe. Dagegen bieten 28 europäische Länder Informatik als Pflichtfach an, neun davon sogar ab der Grundschule. Das sind Ergebnisse des Policy Papers von Stifterverband und Heinz Nixdorf Stiftung "Informatikunterricht: Deutschland abgehängt in Europa".

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Informatikunterricht in Deutschland

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Informatik als Pflichtfach? Eine gute Frage! Wir stellen euch mit eigenen Erfahrungsberichten die aktuelle Situation und unsere Meinung dar.

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https://bildung-wissen.eu/fachbeitraege/karolinska-institut-schweden-stellungnahme-zur-nationalen-digitalisierungsstrategie-in-der-bildung.html

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Die schwedische Regierung machte ihre Entscheidung, Vorschulen verpflichtend mit digitalen Geräten auszustatten, rückgängig. Die neue Position fußt wesentlich auf der Stellungnahme des Karolinska Instituts, formuliert von Lisa Thorell, Professorin für Entwicklungspsychologie; Torkel Klingberg, Professor für kognitive Neurowissenschaften; Agneta Herlitz, Professorin für Psychologie; Andreas Olsson, Professor für Psychologie und Ulrika Ådén, Professorin und Beraterin für Neonatologie.

Die Bildungsministerin Lotta Edholm begründete die Kehrtwende:

„Es ist offensichtlich, dass Bildschirme große Nachteile für kleine Kinder haben. Sie behindern das Lernen und die Sprachentwicklung. Zu viel Bildschirmzeit kann zu Konzentrationsschwierigkeiten führen und die körperliche Aktivität verdrängen. Wir wissen, dass menschliche Interaktion für das Lernen in den ersten Lebensjahren entscheidend ist. Bildschirme haben in Vorschulen einfach nichts zu suchen." (zit. n. Homepage der Schweden Liberalen , der Partei, der Frau Edholm angehört; 7.7.23)

In der Zusammenfassung der Stellungnahme des Karolinska Institutes heißt es:

„Der von der Nationalen Agentur für Bildung vorgelegte Vorschlag für eine Digitalisierungsstrategie beinhaltet zwei übergreifende Ziele:

1. Alle Kinder und Schüler sollen digitale Kompetenzen entwickeln, um aktiv am Unterricht, am sozialen Leben und am Arbeitsleben teilnehmen zu können, um zu einer nachhaltigen und demokratischen Gesellschaft beizutragen, und

2. Die Qualität des Unterrichts, die Gleichwertigkeit und das Erreichen der Ziele sollen durch die Nutzung der Möglichkeiten, die die Digitalisierung in den verschiedenen Bereichen des Schulsystems bietet, verbessert werden.

In ihrem Bericht beschreibt die Nationale Agentur für Bildung, wie die zunehmende Digitalisierung zu verschiedenen positiven Effekten sowohl für die Schulen als auch für die Gesellschaft führen wird. Wir sehen in dem Bericht insgesamt drei Probleme:

1. Die Annahme, dass die Digitalisierung die von der schwedischen Bildungsbehörde erwarteten positiven Effekte haben wird, ist nicht evidenzbasiert, d.h. nicht auf wissenschaftlichen Erkenntnissen beruhend. Wir fordern quantitative Studien, die die Auswirkungen der verschiedenen Maßnahmen auf den Wissenserwerb und die digitale Kompetenz messen.

2. Die Nationale Bildungsagentur scheint sich überhaupt nicht bewusst zu sein, dass die Forschung gezeigt hat, dass die Digitalisierung der Schulen große, negative Auswirkungen auf den Wissenserwerb der Schüler hat.

3. Der Vorschlag der schwedischen Bildungsbehörde enthält keine konkreten Vorschläge, wie die Schulen bei der Umsetzung der Digitalisierungsstrategie vorgehen sollen, obwohl der Behörde sehr wohl bewusst sein muss, dass viele Schulen (insbesondere in benachteiligten Gebieten) große Schwierigkeiten haben, qualifizierte Lehrkräfte zu finden, und dass nur sehr wenige Lehrkräfte im Umgang mit digitalen Werkzeugen geschult wurden."

Einige Kernsätze aus der Stellungnahme:

„Wie wir weiter unten ausführlicher erläutern, zeigt die Forschung, dass die Digitalisierung der Schulen in dem Ausmaß, wie sie in Schweden bereits stattgefunden hat, viele Nachteile mit sich bringt, und dass eine verstärkte Digitalisierung weitere negative Folgen haben könnte."

„Es gibt eindeutige wissenschaftliche Belege dafür, dass digitale Werkzeuge das Lernen der Schüler eher beeinträchtigen als verbessern."

„Wichtige schulpolitische Entscheidungen sollten nicht getroffen werden, ohne dass man vorher weiß, was die Forschung sagt."

„Das Wissen über die negativen Auswirkungen der Digitalisierung ist also schon seit vielen Jahren vorhanden, aber die schwedische Bildungsbehörde scheint sich dessen nicht bewusst zu sein."

„Wir verweisen auf eine kürzlich veröffentlichte Zusammenfassung des schwedischen Medienrats (Nutley & Thorell, 2022), in der ein positiver Zusammenhang zwischen der Bildschirmzeit und verschiedenen Aspekten der psychischen Gesundheit (z. B. Depressionen, Angstzustände, Konzentrationsprobleme, geringes Selbstwertgefühl, Essstörungen, Schlafprobleme) und der körperlichen Gesundheit (z. B. Fettleibigkeit, Kurzsichtigkeit, schlechtere motorische Fähigkeiten) beschrieben wird."

„Wenn digitale Werkzeuge bereits bei sehr kleinen Kindern im Vorschulalter eingesetzt werden, wird es für die Eltern unmöglich sein, die Empfehlungen zu befolgen, dass Kinder vor dem zweiten Lebensjahr keine Bildschirme benutzen sollten.

„Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass die zunehmende Digitalisierung der Schulen unseres Erachtens bereits erhebliche negative Folgen aufweist, da sie vermittelt, dass Wissen etwas Relatives ist - ein solcher Ansatz stellt eine ernsthafte Bedrohung für den Wissenserwerb der Schüler dar."

„Wir sind der Meinung, dass der Schwerpunkt wieder auf den Wissenserwerb über gedruckte Schulbücher und das Fachwissen des Lehrers gelegt werden sollte, anstatt das Wissen in erster Linie aus frei zugänglichen digitalen Quellen zu erwerben, die nicht auf ihre Richtigkeit überprüft wurden."

Download

Stellungnahme des Karolinska-Institutes zur nationalen Digitalisierungsstrategie in der Bildung (Schwedisch): Beslut om yttrande över förslag till nationell digitaliseringsstrategi för skolväsendet 2023-2027 (Ert dnr U2022/03951, vårt dnr 1-322/2023)

Deutsch: Stellungnahme des Karolinska-Institutes zur nationalen Digitalisierungsstrategie in der Bildung (2023)
(Übersetzung Diagnose Funk)
Diskutieren Sie in ihrem Umfeld über die Stellungnahme

Diese Stellungnahme ist keine Einzelmeinung einer Fakultät, sondern wurde von der Gesamt-Universität an die Politik übergeben. Die Karolinska-Universität ist eine der bedeutendesten Universitäten der nordischen Länder.

Verbreiten Sie diese wichtige, wissenschaftlich fundierte Stellungnahme gegen die Frühdigitalisierung in Kitas und Grundschulen an Lehrer, Rektoren, Erzieher, Elternbeiräte und Politiker und diskutieren Sie über die notwendigen Konsequenzen für die Bildungseinrichtungen in Deutschland.

Von Peter Hensinger

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Die schwedische Regierung machte ihre Entscheidung, Vorschulen verpflichtend mit digitalen Geräten auszustatten, rückgängig. Die neue Position fußt wesentlich auf der Stellungnahme des Karolinska Instituts, formuliert von Lisa Thorell, Professorin für Entwicklungspsychologie; Torkel Klingberg, Professor für kognitive Neurowissenschaften; Agneta Herlitz, Professorin für Psychologie; Andreas Olsson, Professor für Psychologie und Ulrika Ådén, Professorin und Beraterin für Neonatologie.

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Since young children went back to school across Sweden recently, many of their teachers have been putting a new emphasis on printed books, quiet reading time and handwriting practice, and devoting less time to tablets, independent online research and keyboarding skills.

The return to more traditional ways of learning is a response to politicians and experts questioning whether Sweden's hyper-digitalised approach to education, including the introduction of tablets in nursery schools, had led to a decline in basic skills.

Sweden's minister for schools, Lotta Edholm, who took office 11 months ago as part of a centre-right coalition government, was one of the biggest critics of the all-out embrace of technology.

"Sweden's students need more textbooks," Edholm said in March. "Physical books are important for student learning."

The minister announced in August that the government wanted to reverse the decision by the national agency for education to make digital devices mandatory in preschools. It plans to go further and to completely end digital learning for children under age six, the ministry has told the Associated Press.

Although Sweden's students score above the European average for reading ability, an international assessment of fourth-grade reading levels, the Progress in International Reading Literacy Study (PIRLS), highlighted a decline among Sweden's children between 2016 and 2021.

In 2021, Swedish fourth graders averaged 544 points, a drop from the 555 average in 2016. However, their performance still placed the country in a tie with Taiwan for the seventh-highest overall test score.

In comparison, Singapore - which topped the rankings - improved its PIRLS reading scores from 576 to 587 during the same period, and England's average reading achievement score fell only slightly, from 559 in 2016 to 558 in 2021.

Some learning deficits may have resulted from the coronavirus pandemic or reflect a growing number of immigrant students who don't speak Swedish as their first language, but an overuse of screens during school lessons may cause youngsters to fall behind in core subjects, education experts say.

"There's clear scientific evidence that digital tools impair rather than enhance student learning," Sweden's Karolinska Institute, a highly respected medical school focused on research, said in a statement in August on the country's national digitalisation strategy in education.

"We believe the focus should return to acquiring knowledge through printed textbooks and teacher expertise, rather than acquiring knowledge primarily from freely available digital sources that have not been vetted for accuracy."

The rapid adoption of digital learning tools also has drawn concern from the UN education and culture agency. In a report published in August, Unesco issued an "urgent call for appropriate use of technology in education". The report urges countries to speed up internet connections at schools, but at the same time warns that technology in education should be implemented in a way that never replaces in-person, teacher-led instruction and supports the shared objective of quality education for all.

In the Swedish capital, Stockholm, Liveon Palmer, nine, a third grader at Djurgardsskolan elementary school, expressed his approval of spending more school hours offline. "I like writing more in school, like on paper, because it just feels better, you know," he told the Associated Press.

His teacher, Catarina Branelius, said she was selective about asking students to use tablets during her lessons even before the national-level scrutiny.

"I use tablets in math and we are doing some apps, but I don't use tablets for writing text," Branelius said. Students under age 10 "need time and practice and exercise in handwriting ... before you introduce them to write on a tablet".

Online instruction is a hotly debated subject across Europe and other parts of the west. Poland, for instance, just launched a programme to give a government-funded laptop to each student starting in fourth grade in the hope of making the country more technologically competitive.

In the US, the coronavirus pandemic pushed public schools to provide millions of laptops bought with federal pandemic relief money to primary and secondary students. But there is still a digital divide, which is part of the reason why American schools tend to use both print and digital textbooks, said Sean Ryan, president of the US school division at textbook publisher McGraw Hill.

"In places where there is not connectivity at home, educators are loath to lean into digital because they're thinking about their most vulnerable [students] and making sure they have the same access to education as everyone else," Ryan said.

Germany, which is one of the wealthiest countries in Europe, has been famously slow in moving government programmes and information of all kinds online, including education. The state of digitalisation in schools also varies among its 16 states, which are in charge of their own curricula.

To counter Sweden's decline in fourth grade reading performance, the Swedish government announced an investment worth kr685m (£50m) in book purchases for schools this year. Another kr500m will be spent annually in 2024 and 2025 to speed up the return of textbooks.

Not all experts are convinced Sweden's back-to-basics push is exclusively about what's best for students.

Criticising the effects of technology is "a popular move with conservative politicians", Neil Selwyn, a professor of education at Monash University in Melbourne, Australia, said. "It's a neat way of saying or signalling a commitment to traditional values.

"The Swedish government does have a valid point when saying that there is no evidence for technology improving learning, but I think that's because there is no straightforward evidence of what works with technology," Selwyn said. "Technology is just one part of a really complex network of factors in education."

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Switching off: Sweden says back-to-basics schooling works on paper

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Schools minister Lotta Edholm moves students off digital devices and on to books and handwriting, with teachers and experts debating the pros and cons

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Beslut om yttrande över förslag till nationell digitaliseringsstrategi för skolväsendet 2023–2027. (Ert dnr U2022/03951, vårt dnr 1-322/2023) (regeringen.se)

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NIEDERLANDE

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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959475212000369

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Instructional technology is becoming increasingly sophisticated and increasingly ubiquitous. While there can be little doubt that the introduction of technology allows novel and beneficial forms of teaching and learning, those novel forms sometimes have unintended, incidental, and negative consequences. In this paper, we are concerned with the transient information effect (Leahy & Sweller, 2011; Sweller, Ayres, & Kalyuga, 2011). It occurs when instructional procedures present information in a form that is transient and difficult to retrieve rapidly and when required. The use of both animations and spoken information provide examples. While technology permits the ready use of animations and spoken text, both incidentally transform the permanent information associated with hard copy into transient information that rapidly disappears to be replaced by new information. Transient information has negative cognitive load consequences that are explored in the two experiments of this paper. We will begin by outlining cognitive load theory.

Cognitive load theory is a framework of instructional design principles based on the characteristics and relations between the structures that constitute human cognitive architecture, particularly working memory and long-term memory. The theory assumes that human cognitive architecture is a natural information processing system, analogous to other systems such as evolution by natural selection (Sweller, 2011, Sweller, 2012, Sweller et al., 2011; Sweller & Sweller, 2006). It can be specified by five principles:

1.
Long-term memory and the information store principle. Most human cognition is driven by the contents of an enormous information store (De Groot, 1965). In human cognition, this structure is long-term memory.

2.
Schema theory and the borrowing and reorganizing principle. This principle assumes we learn primarily through borrowing schemas from other people's long-term memories (e.g., through listening or reading what others have written). These schemas are constructively reorganized through the lens of our own long-term memory. This reorganization process is inexact, resulting in some random changes.

3.
Problem solving and the randomness as genesis principle. The borrowing principle does not create new information except insofar as borrowing is inexact. If knowledge is unavailable either through our own or other people's long-term memories, we must problem solve by randomly generating moves and testing their effectiveness. This process generates new knowledge.

4.
Working memory and the narrow limits of change principle. Working memory processes must deal with the novel information generated by the randomness as genesis principle. The randomness inherent in reorganization and random problem solving generates extremely large problem-solving spaces. To reduce the problem-solving space, working memory is limited in both capacity (Miller, 1956) and duration (Peterson & Peterson, 1959).

5.
Long-term working memory and the environmental organizing and linking principle. Working memory is only limited when processing novel information. It is able to deal with vast amounts of previously organized information brought in from long-term memory (Ericsson & Kintsch, 1995) reducing the burden on working memory and thus lowering cognitive load.

The structure and characteristics of this cognitive architecture indicate the primary purpose of instruction is to construct schemas in long-term memory. Instructional designs that do not aim to alter long-term memory and which ignore working memory limitations when processing novel information are unlikely to be effective. As well as human cognitive architecture, cognitive load theory includes a framework of instructional design principles and postulates the existence of two distinct types of cognitive load (Sweller, 2010):

Intrinsic cognitive load is the cognitive load inherent within the information to be learnt. Intrinsic cognitive load is dependent on the degree to which individual elements of information must be processed simultaneously in working memory to be understandable (see Marcus, Cooper, & Sweller, 1996; Sweller, 1994, for more information). Intrinsic cognitive load is akin to the intellectual complexity of the materials and cannot be modified.

The instructional content of Experiments 1 and 2 used technical material that was high in element interactivity (Sweller, 2010). Cognitive load effects will not apply to highly automated information, or information specified without learning as the main goal. For example, everyday conversation or film and television dialogue can include quite extended spoken text; however, it can be easily processed. This text is quite different from the unfamiliar, technical, higher element interactivity material used in our experiments. The hypothesised results should be assumed only to be applicable to material that entails a higher working memory load from higher element interactivity material. Cognitive load theory becomes less relevant as levels of intrinsic cognitive load are reduced.

Extraneous cognitive load is the cognitive load that arises from instructional design practice and is within the control of the instructional designer. It is caused by an unnecessary increase in the number of elements that must be processed simultaneously in working memory due to instructional design factors. The majority of research in cognitive load theory has traditionally concentrated on techniques to reduce extraneous cognitive load in instructional materials (for more information, see van Merriënboer & Ayres, 2005; Sweller, 2010, Sweller et al., 2011).

All cognitive load associated with instruction can be divided into intrinsic and extraneous cognitive load. In addition, the term " germane cognitive load " is frequently used, often as an independent source of cognitive load. An alternative interpretation is that because germane cognitive load is closely related to and dependent on intrinsic cognitive load, it is appropriate to define it in terms of intrinsic cognitive load (Sweller, 2010). Accordingly, germane cognitive load refers to working memory resources required to deal with intrinsic cognitive load resulting in learning. Similarly, working memory resources are required to deal with extraneous cognitive load and are sometimes referred to as extraneous resources. Reducing extraneous cognitive load can increase germane cognitive load, by releasing working memory capacity for learning (Sweller, 2010).

Many instructional design guidelines have been generated from cognitive load theory (Sweller, 2011, 2012; Sweller et al., 2011). Effective instructional designs should aim to keep total levels of intrinsic and extraneous cognitive load to within the learner's working memory limits. Transient information is one of the factors that may cause cognitive load to exceed working memory limits. Information is transient when elements of information that must be processed by a learner disappear to be replaced by new elements. If the new and old elements interact then the old elements must be held in working memory while the new elements are processed. Modern educational technology frequently and incidentally transforms permanent information into transient information. The effect can result in an overwhelming working memory load.

As an example, when a series of static graphics used to depict motion is replaced by an animation depicting the same motion, not only is the visual information rendered more realistic as is the intention, but a permanent depiction is replaced by a transient depiction. The consequence may be a considerable increase in working memory load. Static graphics allow learners to rapidly and easily refer back to previous information as needed. Depending on the technology, it may be difficult or impossible to switch rapidly and easily between various aspects of an animated depiction. The natural way to view an animation is serially. Exactly the same argument applies when written text is replaced by spoken text. Permanent, written text allows us to easily and rapidly refer back to text previously read. It can be much more difficult to refer back to transient, spoken text and that difficulty may negate any advantages associated with a more natural mode of presentation.

One way in which the potential problems associated with transient information may be overcome is to present the potentially transient information in much shorter segments. A short segment of information should impose a reduced cognitive load compared with a longer segment. By reducing the cognitive load associated with long segments of information containing lots of interacting elements, the natural advantages of animations and speech may manifest themselves. For animations this means allowing us to tap into our innate ability to learn by observing (Ayres, Marcus, Chan, & Qian, 2009; Wong et al., 2009); and for speech this means harnessing the highly practiced skill of learning by listening within a dual modality context (Mousavi, Low, & Sweller, 1995).

Experiment 1 of this paper applied cognitive load theory to some of the consequences of presenting animations during instruction while Experiment 2 applied the theory to some of the consequences of using audio-visual instructions. In both cases it is suggested that as the length and complexity of transient instructional information associated with animations and audio-visual presentations increases, extraneous working memory load also increases resulting in the benefits of animations and audiovisual instructions decreasing or even reversing compared to alternatives.

In the two experiments, transient vs. permanent information was compared using longer and shorter segments of information. In both experiments, we hypothesised a condition by segment length interaction. In Experiment 1, there should be a greater advantage for animations over static graphics using short segments of information compared to long segments of information (Hypothesis 1a), and in Experiment 2, there should be a greater advantage for audiovisual presentation over a visual only presentation using short segments of information compared to long segments of information (Hypothesis 1b). We did not predict whether the interaction would be ordinal or disordinal because that factor is affected by incidental experimental factors. A disordinal interaction can be turned into an ordinal one by choosing shorter or longer segment lengths that do not overlap with the cross-over point. Consider the graph of a symmetrical, disordinal interaction with segment length on the X axis and test scores on the Y axis graphing both a transient information presentation and a permanent information presentation. If only the left or right side of that disordinal interaction is represented due to the segment lengths chosen, the interaction will be ordinal rather than disordinal.

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Cognitive load theory, the transient information effect and e-learning

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When using modern educational technology, some forms of instruction are inherently transient in that previous information usually disappears to be rep...

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digital experiences in mathematics education

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Digital Experiences in Mathematics Education

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Digital Experiences in Mathematics Education is a forum for scholarly exchange devoted to the debate on the nature of mathematical thinking and teaching, on ...

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Introduction

Nowadays, the potential of a Dynamic Geometry Environment (DGE) to support and develop geometrical reasoning is widely recognized. Several studies have been focused on the role played by DGE affordances in shaping students' reasoning (e.g., Hershkowitz, 1990; Hollebrands, 2007; Laborde, 2002, 2003; Prusak et al., 2012). In particular, the possibility of dragging points and receiving immediate visual feedback is crucial for solving open-ended problems (e.g., Arzarello et al., 2002; Leung et al., 2013; Mariotti, 2015; Sinclair & Robutti, 2013). How the first insight into the solution of an open problem (Arsac et al., 1991; Silver, 1995) concerning a geometrical configuration affects and is affected by a subsequent DGE exploration is less investigated. Indeed, solvers can imagine the consequences of transformations of the configuration in focus before these are physically accomplished, both in a DGE before dragging points and in a more traditional paper-and-pencil environment (PPE). The activity of imagining the consequence of a set of transformations of a figure-that is, making anticipations-has a fundamental heuristic role in solving a problem, to the extent that the foreseen aspects of the final shape can drive the transformations themselves (Boero, 2001).

Anticipations contribute to the phase of conjecture-generation during which the solver imagines hypothetical solutions (Carlson & Bloom, 2005; Mariotti & Pedemonte, 2019). Moreover, in the case of DGEs, Hollebrands ( 2007) found the strategies that solvers use during a dynamic exploration are strongly connected with what is very generally named their "ability to anticipate" (p. 184), the result of a certain action on the dynamic object and geometrically interpret this result. As a consequence, the DGE's feedback prompts solvers' next actions and leads them eventually to "change their strategy" (p. 188). On the other hand, when the exploration is carried out in a PPE, researchers have talked about geometric prediction as a particular form of anticipation within the domain of reasoning in Euclidean geometry (Mariotti & Baccaglini-Frank, 2018; Miragliotta, 2022). Also, in this environment, the outcomes of predictions might influence the resolution path (Mariotti & Baccaglini-Frank, 2018) and, more precisely, the configurations the solver is willing to explore (Miragliotta & Baccaglini-Frank, 2018, 2021).

Despite the long tradition of research on geometrical reasoning, and a growing interest in prediction processes and products (Kasmer & Kim, 2012; Lim et al., 2010), there is still very little research on the mutual influence of geometric prediction and DGE explorations. Since, according to Laborde ( 2003), the interaction with dynamic objects in a DGE might provoke intellectual curiosity that can be triggered by a certain "conflict between what the learner believes or predicts and what actually happens" (p. 27), we can advance the hypothesis that the mutual influence between predictions and dynamic explorations will provide the solver with a new insight into a given geometrical problem. With this article, I wish to contribute to this research field by investigating the impact of exploration in a DGE on geometric predictions that a solver has previously advanced during the resolution of a geometrical task in a PPE.

More precisely, I present a follow-up study focused on high school students, building on previous findings that showed how the different nature of the interactions with drawings in a PPE or objects in a DGE might affect the solver's conceptualization of the figure (Miragliotta & Baccaglini-Frank, 2021). This mostly leads the solvers to renegotiate the prediction previously communicated, but this is not always the case (Miragliotta & Baccaglini-Frank, 2018). Therefore, the general aim of this article is qualitatively to analyze the impact of DGE on the student's predictions previously developed in a PPE, by addressing the following general research question: when a solver moves from a PPE to a DGE during the resolution of a prediction task, does the interaction with the dynamic figure provide new insights into the solution and, if so, how does it do this?

By interpreting predictions as transformational objects under transition between two different environments, the analyses of representative examples discussed in this article will show that the interaction with DGE objects can lead solvers to rethink the geometrical configuration and change predictions to a different extent. This depends on the circumstances that offer the solver the opportunities to experiment with the continuities or discontinuities during the transition from one to the other environment. The study offers a multifaced framework for describing and interpreting continuities and discontinuities, by combining theoretical constructs that were developed within other research, extending their use for looking at processes that were elicited by prediction tasks, and operationalizing their description for constructing a proper analytical scheme at the researchers' disposal. The perspective taken in this study, along with its findings, will also lead to consider the educational value of supporting continuities and provoking discontinuities as opportunities for sustaining and developing geometrical reasoning.

Theoretical Framework

The issue of the tension between the spatial aspects and the logical structure of geometry has frequently been addressed by research in mathematics education (for an extensive review of the literature, see e.g., Hershkowitz, 1990; Clements & Battista, 1992; Sinclair et al., 2016). This tension is recognized as a specific feature of geometrical objects (e.g., Fischbein, 1993; Laborde, 1998, 2005; Mariotti, 1992, 1995). Despite the broader sense that geometry as a logical structure is acquired during learning (Hershkowitz, 1990), geometrical objects, as they are thought of by humans, can continue sharing attributes of two conceptions of geometry: as a theory and as a conceptualization of space and shape.

These two dimensions continue to play a role in geometrical reasoning. Therefore, for investigating students' personal use of and interaction with geometrical objects during the resolution of a geometrical task, I chose a theoretical lens which explicitly took into account the dual nature of geometrical objects that is the Theory of Figural Concepts (Fischbein, 1993) and will be described in greater detail in the first sub-section below. This theoretical perspective has also provided a lens for looking at processes of geometric prediction and describing the specificity of reasoning about geometrical configuration when students move from PPE to DGE during the resolution of open-ended tasks (see the second sub-section). Since Hollebrands ( 2007) has explicitly investigated the relationship between solvers' anticipations and interactions with dynamic objects in a DGE in terms of reactive and proactive dimensions, this study builds on these categories (see the third sub-section) for analyzing solvers' activity. In the following sub-sections, I describe in greater detail the fundamental theoretical constructs that will be used in this study.

The Theory of Figural Concepts

The Theory of Figural Concepts (Fischbein, 1993) considers geometrical objects as having a dual nature. As concepts of a mathematical theory, geometrical objects are completely described and controlled by an axiomatic system of definitions and theorems; however, they maintain certain figural and spatial aspects of images. More precisely, when people use or refer to geometrical objects, they are thinking in terms of figural concepts that are mental entities which, "reflect spatial properties (shape, position, magnitude), and at the same time, possess conceptual qualities-like ideality, abstractness, generality, perfection" (Fischbein, 1993, p. 143). A figural concept is neither a pure concept nor a pure image; it is the fusion between the conceptual and the figural components of a geometrical object as it has been thought of by the solver. Since figural concepts are individually constructed, and evolve during the learning experiences, students' figural concepts can be very close to or quite far from the corresponding geometrical objects or geometrical figures, which are strictly connected with the formal definition shared by the community of mathematicians. Nevertheless, figural concepts allow the solver to interpret a drawing as a geometrical figure, which are, in principle, strongly different (Laborde, 1993; Parzysz, 1988), since, "a drawing is not the geometrical figure itself, but a graphical or a concrete, material embodiment of it" (Fischbein, 1993, p. 149).

Although the distinction is not always so clear-cut, we can recognize figural components and conceptual components of a figural concept. The conceptual components refer to the theoretical status of a figural concept: the definition, the properties, the theorems, as they were learned about and conceptualized by the student-they may be affected by logical fallacies (Fischbein, 1993, p. 145). The conceptual components are part of the solver's conceptualization of a certain mathematical reference theory, that, in this article, is the Theory of Euclidean Geometry (TEG). The figural components refer to the spatial properties of a figural concept and they may be influenced by the Gestalt theory of perception or graphical constraints (Fischbein, 1993, p. 160). For example, when a student refers to a certain segment as a height of the triangle, they could conceptualize some properties as a concept (like the relationship of perpendicularity to another line) and some others as figural properties that belong to concrete experiences (like the "verticality" of the height with respect to a "horizontal" side).

Moreover, the same figural element (i.e., an element that belongs to the figural domain) can play different roles or have different conceptual components within the same geometrical configuration (Mariotti, 1995) and, in this sense, the same figural element can be seen as part of different figural concepts. For example, when a segment is seen at the same time as a height of a triangle and as a side of the sub-triangle, there are different figural concepts in focus. From the cognitive point of view, this is not a trivial task, to the extent that researchers (e.g., Fischbein, 1993; Mariotti, 1995; Mariotti & Baccaglini-Frank, 2018; Mariotti & Fischbein, 1997; Miragliotta & Baccaglini-Frank, 2021) have recognized the role played by a specific system of control in managing this complexity, namely theoretical control, that is the act of "mentally imposing on a figure theoretical elements that are coherent in the theory of Euclidean geometry" (Mariotti & Baccaglini-Frank, 2018, p. 156).

Finally, within this framework, geometrical reasoning can be described in terms of a dialectic between figural and conceptual aspects (Mariotti, 1995). Indeed, in principle, the two components are always intertwined and harmonically fused in the figural concept: the correctness and the effectiveness of geometrical reasoning reveal this harmony. However, since the construction of figural concepts is a learning achievement (Mariotti & Fischbein, 1997), the fusion between the conceptual and the figural components could not be complete and the two components can be in contrast-in this case, there is a break of the ideal harmony between the components (Mariotti, 1995). This harmony break provides us with windows into the solver's incoherent (with respect to the mathematical reference theory) interpretations of a geometrical task or configuration.

Geometric Prediction Processes

The theoretical construct of geometric prediction was developed within the framework provided by the Theory of Figural Concepts (Fischbein, 1993) for taking the specificity of anticipation in geometrical reasoning into account, in the domain of Euclidean geometry. From a cognitive point of view, predicting an outcome is a form of anticipation, which refers to the activity of "conceiving an expectation for the result of an event without actually performing the operations associated with the event" (Lim, 2006, p. 103). Therefore, the predictions could be developed before the solvers have the opportunity to work out the details (Lim et al., 2010). In the case of geometrical open problems, the products of prediction provide the solver with a very first idea of the solution that needs to be investigated further. Indeed, predictions can be conceived in a continuous spectrum from "random guesses without evidence" to well-stated conjectures with an argumentation (Kasmer & Kim, 2012, p. 176). This general description is consistent with the following definition of a geometric prediction process.

Geometric prediction (GP) is the cognitive process of generation of a new geometrical object through the manipulation of its figural elements that maintain invariant certain theoretical elements belonging to the solver's Theory of Euclidean Geometry (TEG). (Miragliotta, 2022, p. 16)

According to this definition, a product of GP is a new geometrical object for the solver, one that is a figural concept with figural and theoretical components that are consistent with the solver's TEG, which provides the solver with a lens for conceptualizing the given geometrical configuration. However, the new geometrical object can be coherent or incoherent with respect to the given constraints. After a process of prediction has been accomplished, the solver has gained a new insight into the problem by introducing a new figural concept whose consistency depends on the solver's theoretical control.

Moving from a Paper-and-Pencil Environment to A Dynamic Geometry Environment

Sketching drawings in a Paper-and-Pencil Environment (PPE) and constructing dynamic objects in a Dynamic Geometry Environment (DGE) can support the solver's geometrical reasoning, since they make visible the figural components of the figures in focus. In contrast, one of the main differences in terms of supporting students' geometrical reasoning is represented by the different possibilities of gathering mathematically coherent feedback from the configuration. In a PPE, when the solver has sketched out a drawing of the figure under investigation and manipulates its figural components, either mentally or tracing out other graphical elements of the drawing, then the outcome of the manipulation is up to the solver in a two-fold way.

Firstly, the solver might conceive a specific figural transformation which preserves certain conceptual components, but they would not be able to fully predict the outcome. Secondly, during the transformation of figural components of a geometrical configuration, the solvers must keep track of all the conceptual components that remain invariants and make sure that these are all present in the new drawing by exercising a theoretical control over the figure (Baccaglini-Frank, 2010); therefore, the outcome of the transformation could be more or less coherent with the TEG, depending on the solver's theoretical control. On the other hand, the DGE provides, "a virtual mathematical reality where abstract concepts and constructions can be visually reified" (Lopez-Real & Leung, 2006, p. 665) in phenomenological entities that a solver can observe and figurally transform. Solvers can conceive a dynamic object as a dynamic figure (i.e., a geometrical figure in this environment) when they project onto the object the conceptual components of a corresponding geometrical figure. However, during a figural manipulation, the solver does not have to keep track of all the involved conceptual components. Indeed, transformations can be performed simply by dragging vertices of the figure and, without any solver's intervention, the DGE object maintains all the properties according to which the original figure was constructed jointly with all of their logical consequences. The feedback of actions on a dynamic figure is always coherent with the TEG, both in its theoretical and its figural components. As stressed by Laborde ( 2005):

the computer environment [...] not only enlarges the scope of both possible experimentation and visualization but modifies the nature of the feedback. The feedback is visual on the surface, but it is controlled by the theory underlying the environment. (p. 172)

From the cognitive point of view, within both the environments the interpretation of a drawing as a figure is up to the solver. However, in a DGE, for design the conceptual components are embedded into the objects on the screen and, when the solver moves these objects, the software autonomously produces figural feedbacks that are always coherent with the underlying mathematical reference theory. The outcome of a transformation does not have to be produced by the solver, but it is visible on the screen as one of the possible feedbacks produced by the software when the solver drags a point. In this sense, the DGE works as a visual amplifier (Laborde, 2002) of the figural components that, in return, could support the solver in gathering new coherent data from the configuration, since solvers can only work on the figural components taking the coherence of the conceptual counterpart for granted. The solution of the task might also be enriched by the exploration of the figure in a DGE, because solvers might run into an unexpected new configuration which provides a figurally convincing solution, and they can be intrigued in finding a (geometrical) reason for this surprising behavior.

Reactive and Proactive Dimension of the Solver's Interactions with Dynamic Objects in a DGE

Hollebrands ( 2007) has directly connected predictions with reactive and proactive dimensions of the solver's interaction with a dynamic object in a DGE. What differentiates the two dimensions is the presence or the absence of anticipations. Therefore, these are two useful categories for analyzing the role of DGE on previously advanced predictions, be they explicitly communicated or inferred by the researcher. The interaction is reactive when:

the students view what is presented on the screen, then they perform another action. They may not know what the next action will be without first seeing the information on the screen. This kind of use could be described as reactive because the choice of action is in response to what the computer produced. (p. 184)

Consequently, when the solvers are in a reactive dimension, they might not fully predict what they will see prior to acting. On the contrary, when the solvers are in a proactive dimension:

[they] might have certain expectation of what they want to do with the technology, determine what actions will achieve their desired results, and then perform the action and reflect on the results that appear on the screen. In this case, the students appear to have a plan in mind about how to use the computer, and their use is guided by their understandings of geometric properties and relations. (p. 184)

Reactive and proactive dimensions have been connected with certain kinds of dragging, that were described very generically according to the solver's aims. However, more recent literature has provided a detailed description of several dragging modalities (Arzarello et al., 2002; Baccaglini-Frank & Mariotti, 2010). Combining these contributions, the identification of certain dragging modalities can be used for inferring the main dimension of the solvers' approach to the dynamic object. This point will be further explained in the third sub-section of the next section.

Prediction in Transition from the PPE to the DGE

Previous studies have looked at the interplay between the use of paper-and-pencil and DGE for solving a geometrical task (e.g., Faggiano et al., 2018; Komatsu & Jones, 2020; Mariotti & Montone, 2020; Voltolini, 2018). A common finding is that the alternating use of digital and physical experiences fosters the development of specific mathematical meanings (Mariotti & Montone, 2020). However, the contribution of a sequential exposure to these experiences in promoting mathematical habits of mind (Cuoco et al., 1996)-like guessing, visualizing, conjecturing, tinkering-to which prediction processes contribute, remains less investigated. Moreover, recently, Komatsu and Jones ( 2020) have highlighted that there are still a limited number of studies concerning the mutual influence between students' physical and digital activity.

This article intends to provide a contribution in this regard, focusing on the possible interplay between explorations made in the two environments by single students as they start conjecturing about a given geometric configuration. In particular, the study focuses on the transition of predictions, that involves the mental activity of transferring the figural concepts that are introduced during the resolution of a prediction task within a physical environment (i.e. sheets of paper and markers) to a digital environment (i.e., GeoGebra 1). The Cambridge dictionary defines the noun transition as, "the process of changing, or a change from one form or condition to another." Metaphorically, we can use this term to suggest that, when the solver moves from the PPE to the DGE, the products of GP can be involved in a process of changing, because they were conceived in a starting environment (i.e., PPE) and they might be reinterpreted, tested, and explored further in a another one (i.e., DGE); since the two environments offer different affordances, the products of GP might have different forms.

Differences might be interpreted in terms of different figural concepts in focus. Indeed, we can advance the hypothesis that, when solvers start solving a prediction task in the PPE, they attribute certain conceptual components to the figural components (i.e., they recall certain figural concepts) which shape their conceptualization of the given geometrical configuration. The recalled components are the building blocks upon which the solvers advance their idea of the solution in terms of prediction. When they move to the DGE, and start interacting with the dynamic object corresponding to the configuration they have reasoned upon, the dynamic behavior of the objects on the screen might confirm or disconfirm their prediction and, consequently, might lead to a renegotiation of the figural concepts (or only one of their components) in focus. Indeed, the immediate visual feedback might, "provoke the student to rethink the solution process and the geometrical analysis of the situation" (Hershkowitz, 1990, p. 94).

In terms of figural concepts, the feedback allows the solver to notice figural components of the geometrical figure on the screen that are inconsistent with the conceptual components according to which the solver has interpreted the configuration until then. This interpretation is in line with Prusak et al. ( 2012) preliminary findings on the role played by the feedback in leading pre-service teachers to introduce new and suitable conceptual components for solving geometrical tasks that were designed for provoking a cognitive conflict. The present study also intends to contribute to this line of research, by focusing on a different target of solvers (i.e., high school students) and proposing a prediction task, within which the DGE is available after a PPE exploration, as a new kind of open problem that might provoke conflict.

More precisely, the working hypothesis of this study is that the transition from PPE to DGE provides the solver with an opportunity of experiencing continuities or discontinuities between predictions and the actual behavior of the dynamic figure, which consequently contribute to shaping the conceptualization of the problem and of the solution in terms of figural concepts in focus. The solver experiences:

Continuity when the predictions-explicitly stated by the solver or inferred by the researcher-are in line with the perceived behavior of the dynamic figure under dragging;

Discontinuity when there is a misalignment between the solver's predictions and the feedback provided by the software.

In the first case, the feedback allows the solvers to work further on their predictions, by adding other conceptual components and obtaining a more detailed solution, which has the potential to evolve in a well-stated conjecture. In the second case, the feedback might force the solvers to reconsider the figural concepts in focus.

In order to open windows onto these two complex experiences during the DGE exploration, I also use Hollebrands' ( 2007) distinction between proactive and reactive dimensions. Reconceptualizing these dimensions according to the theoretical framework of this study, we can say that the conceptual components that the solver imposes on the figural components of the objects on the screen guide a more proactive approach: when the solver is focused on the figural aspects of the configuration on the screen, they are in a more reactive dimension. However, since in this study the solvers face the dynamic object after they have reasoned upon the task in a PPE, it is reasonable to advance the hypothesis that the first approach will be mainly proactive. As a consequence, instances of reactive approach could suggest that the conceptual components previously conceived are questionable and the solver is gathering new information from the figure.

Research Questions

For addressing the general research question given above, in light of the theoretical framework previously presented, I planned to answer the following specific research questions.

During the resolution of a prediction task in a PPE, the solver recalls certain figural concepts which characterize the conceptualization of the given configuration.

RQ1. To what extent does the PPE exploration affect the subsequent DGE exploration?

RQ2. To what extent do the figural concepts in focus change when the solver moves from the PPE to the DGE?

RQ3. How do the reactive and proactive dimensions of the solver's interaction with the dynamic object contribute to gaining new insights into the solution?

In the next section, I describe the methodology of the study, also highlighting the analytic procedure designed to answer the research questions listed above.

Methodology

The data were collected in a larger study aimed at describing solvers' geometric prediction processes, by conducting semi-structured, task-based interviews with several solvers.

Design of the Study

The explorative aim of this study concerning personal cognitive processes led me to use a qualitative approach. In particular, I needed to be able to observe solvers during an activity that could elicit processes of prediction, and then test the consistency of the outcome. Since previous studies (e.g., Mogetta et al., 1999) have shown the role played by open problems in geometry in stimulating productive thinking, I used this criterion for constructing prediction tasks. Each task consists of a step-by-step construction and a final question, eventually followed by other related questions. The question does not suggest or reveal the solution or a possible answer; solvers can take different paths to solve the problem, and they may reach different solutions.

In particular, tasks that concern locus constructions seem to be particularly fruitful for observing prediction processes and possible contradictions when solvers move to the DGE. The step-by-step constructions were designed in order to maintain robustly (Healy, 2000) the given constraints when accomplished in a DGE, and softly the constraints that the solver must recognize and maintain for coherently solving the problem. The list of instructions was made available throughout the interview, so that the solver did not have to memorize or remember them, but rather so that they could make use whenever necessary, because I wanted the solvers to have access to the theoretical elements that characterized the given geometrical configuration. During a pilot study, several formulations of an ample set of prediction tasks were tested. After the pilot study, I selected the tasks that seemed best to elicit GP processes (see Miragliotta, 2020, for further details).

The interview had a common structure, composed of two parts as described below.

Part 1. The interviewer presented the geometrical situation, showing the instructions of the step-by-step construction. The task had to be performed imagining the geometrical configuration and making drawings in a PPE. Since the beginning, the interviewer clarified that the solver could use the sheet of paper and several markers or pencils for making drawings whenever they want.

Part 2. Once the solver had proposed a solution, the interviewer asked the solver to open a DGE file and to explore the dynamic object that was obtained following the same step-by-step construction.2 The interviewer asked if the configuration behaved as the solver expected and then proposed once again the main question of the task.

Further details on the tasks designed are presented in the next sub-section.

Data Collection

Data was collected during individual interviews that were carried out in a quiet room. Each solver spent 60 min with the interviewer and worked through as many prediction tasks as they could. I was the interviewer and none of the solvers had previously worked with me. The role of the interviewer was that of an active observer: she observed the solvers' actions and tried to make inferences about their thinking; she could ask for clarification and elaboration in order to make accurate inferences. This motivated the choice of using semi-structured clinical interviews (Ginsburg, 1981) and, more precisely, task-based interviews (Goldin, 2000) because of the prominent role of the task. Moreover, I elaborated a series of alternative questions to use when the solvers seemed to have trouble making a prediction. Since the study intends to observe how prediction might change, the interviewer adopted a non-interventionist approach: when the solvers communicated contradictory or (mathematically) incoherent answers, she did not point out to the solvers the contradictions of their answers.

Data was collected in the form of video recordings behind the solver, in order to capture their drawings and gestures, verbatim transcriptions, solvers' drawings, and screenshot recordings. The interviews were conducted in Italian and then I translated them into English to be reported in this article. For design, in the larger study, we decided to interview solvers with a mathematical background: all the solvers of our sample are supposed to have been exposed-even if in different levels of depth because of the different ages-to the geometrical knowledge that is important to manage for solving the given tasks. These inferences were drawn looking at the list of achievements that should be developed by students attending Italian schools as reported in the Italian National Guidelines for Instruction (MIUR, 2012). To be sure of the curriculum covered, we also interviewed students' mathematics teachers about the mathematical facts that they were supposed to know. Indeed, in Italy, elementary Euclidean geometry is taught from the very beginning of schooling, but, despite the fact that National Guidelines recommend continuing to teach synthetic3 geometry also at high school, often teaching geometry soon turns into an opportunity to apply only algebraic thinking (e.g., how to calculate area and perimeter).

In this paper, I present data from three interviews with high school students (aged 14-18)-who took part in the study voluntarily-while they are solving a given prediction open problem. Since the intent is to gain insight into a particular phenomenon (the possible new insight provided by a dynamic exploration) in a specific situation (the dynamic exploration within a DGE which follows a paper-and-pencil approach to the task), I implemented an instrumental case study (Stake, 2003, p. 137). The solver's interview during the resolution of the task is the unit of analysis and each case plays a supportive role in describing the possible influence of the DGE exploration. This methodological choice allowed us to look at the cases in depth.

More precisely, I focus on excerpts from the interviews of three solvers, fictionally named Giorgio (grade 13, age 18), Silvia (grade 10, age 15), and Lidia (grade 9, age 14). Excerpts were selected to give, in a quite short time span, telling examples of continuity (Silvia and Lidia) and discontinuity (Giorgio), as they were also observed in other interviews. Hence, the selected excerpts provide an overview of the different extents to which predictions change when they are moved from PPE to DGE. Moreover, during the interview, these solvers were quite talkative and produced several gestures and drawings, so the excerpts were quite rich in terms of productions to be analyzed. Finally, their interviews were carried out in a relatively short time, making it ideal for being amply reported in an article. All the three students were familiar with the DGE, since their mathematics teachers had introduced GeoGebra and used it for reproducing step-by-step constructions. Nevertheless, students had never been invited to drag points with the specific aim of producing conjectures.

An Example of Prediction Task

This article focuses on the following prediction task.

Task

Imagine a triangle ABC

Consider the mid-point of the side AB and name it M

Imagine tracing the segment CM

Imagine that A and B are fixed

Question: Make a prediction: is it possible that CM is congruent to CB?

According to the principle of a semi-structured interview, the first question is always the same, but the interviewer has a sequence of specific questions defined a priori and a set of general stimuli to obtain solvers' comments or clarifications. The possible additional specific questions for this task are listed below.

After the first question:

If the solver's answer is "Yes," the interviewer asks How?

If the solver's answer is "No," the interviewer asks Why not?

If the solvers are not able to answer the first question, the interviewer can suggest that they draw only the segment AB and its mid-point. Then, the first question is repeated.

Are there other ways in which CM can be congruent to CB?

Imagine moving point C. Do you think that there are other positions for point C so that CM is congruent to CB?4

The Analytic Scheme

In order to answer the research questions, I analyzed each transcription highlighting the features indicative of how the transition between the PPE and the DGE supports or impedes the solver in gaining a deep insight into the solution. To do this, I focused on the following features that are operationalized in Table 1:

how the solver conceptualizes the geometrical situation, in terms of figural concepts in focus

identifiable outcomes of prediction processes;

interactions with the dynamic objects, in terms of dragging modalities and reactive/proactive dimensions

Data was analyzed following a microgenetic approach (Chinn & Sherin, 2014; Lewis, 2017; Schoenfeld et al., 1993). The main goal of microgenetic methods is to gain insight into the processes as they occur and to do so in such a way as to permit strong inferences about the process. This method provides detailed information about a subject over a period of transition. According to the essential features of the microgenetic method: observations span the period of change; during this period, "the density of observations is high"; observations are analyzed in depth, "with the goal of inferring the representations and processes that gave rise to them" (Siegler, 2006, p. 469). Broadly speaking, microgenetic analysis involves observing subjects over a period of time (eventually quite short) and analyzing in fine-grained detail the qualitative changes that constitute learning-in this case, the introduction of new figural concepts or new conceptual components. Indeed, one of the main underlying assumptions of microgenetic methods is that learning "occurs continuously, and in small steps, with every moment of thought [...] it occurs parallel on multiple fronts" (Chinn & Sherin, 2014, p. 171).

The analytic scheme I set up is composed by several elements of microgenetic analysis. Certain elements were borrowed from other studies (e.g., geometric prediction, theoretical/figural elements in focus, dragging modalities), while others were adapted, detailed, and operationalized for this study (e.g., proactive/reactive dimensions, continuity, discontinuity). These latter elements were driven from the literature and cyclically refined, passing through several analyses of the interviews for better operationalizing each label.

After the preliminary step, consisting in transcribing each interview and reporting on all the solver's productions (verbal, gestural, diagrammatic), analysis was conducted passing through several rounds of coding. The unit of analysis is the entire interview while the solver is solving the given task. In the first round, I concentrate on the figural concepts in focus, the instances of GP and dragging modalities. Then, I read through each transcription again, in order to infer the reactive and proactive dimensions and to capture the instances of continuity and discontinuity as well. The use of the analytical scheme will be demonstrated in the next section.

Results of the Analyses

This section reports on the analysis of the most significant aspects of students' exploration within the PPE and DGE as concern the figural concepts in focus, the unfolding of their predictions, and the interactions with the dynamic objects in terms of dragging modalities and reactive or proactive dimensions. These aspects were identified following the analytic procedure described in the previous sub-section and were used for making inferences on continuities and discontinuities.

The analysis of the whole data set has highlighted that, when the solvers look at CM as a median and at the configuration as a composition of two triangles, they reach a coherent prediction by imagining moving C so that CMB is an isosceles triangle. When they move to the DGE and drag point C so that the triangle is always an isosceles, the prediction is enriched by other theoretical elements (e.g., orthogonal projection, equidistance, perpendicular bisector, mid-point of MB). Instead, in this paper, I report on continuities and discontinuities in the case of solvers who initially have looked at CM as a height of the triangle ABC. In particular, Giorgio's interview provides an example of discontinuity that is experienced starting from an incoherent prediction with respect to the given constraints (the sub-section just below), whereas the excerpts from Silvia's interview report on a case of continuity starting from a coherent prediction (the following sub-section). Finally, I present in brief two cases (Silvia and Lidia) of continuity which turns out to be an obstacle in reaching a new insight into the solution.

Discontinuity that Changes the Figural Concepts in Focus: the Case of Giorgio

In the following parts of this sub-section, I report on Giorgio's interview by analyzing two short excerpts from the first part of the interview (Table 2, Table 3) and a long excerpt from the second part (Table 4)5.

Giorgio's Interview During the Paper-and-Pencil Resolution

The first excerpt starts when Giorgio is answering the first question: " Is it possible that CM is congruent to CB?﻿" (Table 2).

Then he performs a drawing of what he has imagined and states that CB will be always longer than CM. At this moment the interviewer asks: "Do you think that there are other positions for point C so that CM is congruent to CB?". Here is what happens (Table 3).

Giorgio's Interview During the Subsequent DGE Exploration

The excerpt from the second part of the interview (Table 4) starts right after Giorgio has constructed the four segments in the DGE; he is asked to explore the configuration and consider if it behaves as expected﻿.

Analysis of Excerpts from Giorgio's Interview

At the beginning, Giorgio conceptualizes CM as a height of the triangle ABC (01:27, 02:08). Building on this interpretation, he draws a couple of consequences: CM is perpendicular to AB (05:39) and CMB is a right triangle (06:04). The figural components emphasized by the drawing seem to reinforce the consistency of this interpretation. Indeed, the drawing (Table 3) is coherent to the misleading interpretation of CM as a height passing through the mid-point and these constraints force the triangle to be an isosceles. Giorgio's final prediction is that CB is always "longer" than CM. Even if he tries transforming the figural components of CM through dilatation or rotation, the conceptualization of CM as a height influences both the possible manipulations (05:29) and theoretical elements useful for supporting the prediction, to the extent that Giorgio's prediction evolves into a conjecture: the informal recall of the Pythagorean theorem (06:04) provides an argument for supporting an unstated claim on the impossibility of obtaining CM congruent to CB.

In the DGE, Giorgio starts moving C back and forth on a specific trajectory: a half line from M that is perpendicular to AB. Looking at what happens initially (07:44-07:49), we can notice a proactive approach testified by the use of maintaining dragging which shows the intention of moving C while the perpendicularity is preserved. Even if this solver does not explicitly refer to CM as a height, he drags C so that CM figurally preserves this conceptual component, firstly introduced during the PPE exploration. In this sense, the solver experiences continuity between his prediction and the actual behavior of the dynamic figure. We can also observe that Giorgio moves C according to the figural transformation previously mimicked (05:29). There is a continuity between what the solver has predicted and the software feedback: while C is moving on that straight line, CM is smaller than CB. The affirmative answer (07:46) tells us that the continuity seems to be perceived by the solver too. Broadly speaking, the prediction and the explorations previously experienced are brought into the DGE exploration realizing continuities; conversely, the DGE feedback is used for figurally checking the coherence of the prediction.

When the interviewer repeats the first question (07:52), Giorgio continues in a proactive approach (07:58), then the motion slows down (07:59) and he seems to reproduce the rotation of CM previously mimicked. The dominant dimension is reactive; indeed, in the PPE, Giorgio had gesturally performed the rotation of CM (05:39), but he did not succeed in fully predicting the outcome of the transformation and he turned back to the interpretation of CM as a height (05:55). During the DGE exploration, this solver runs into a configuration that catches his attention, to the extent that while he is moving C on the right, he suddenly decides to drag C back on the left (08:00).

Then, Giorgio starts summarizing the DGE exploration (08:07) and confirms our initial inferences on the figural concepts in focus: at the beginning, he dragged point C according to a misleading interpretation of CM, but during a new exploration ("moving it") he noticed an interesting new position. In retrospect, this new position is described as the one which allows him to obtain an isosceles triangle (08:18). The figural concept ("isosceles triangle") emerges conceptually to describe the triangle CMB on the screen.

From now on, the figural concepts in focus are two triangles (08:25), one of which is an isosceles, in contrast to a triangle and a height. We can notice that the figural components of the configuration are the same and are visible on the screen; what is changed are the conceptual counterparts that the solver ascribes to them by recalling different figural concepts (i.e., the isosceles triangle) and rejects or ignores some others (i.e., the height). Giorgio continues the exploration using wandering dragging and reactively looks for other possible positions for C and he concludes that there is only one possible position for C. For the sake of brevity, I omit the transcript of this part.

Finally, the interviewer asks for a conclusive answer to the very first question (09:14). The new insight provided by the DGE exploration is evident: at the beginning the congruence between CM and CB was figurally found and indeed, without any explanation, Giorgio says that a triangle "in this way" (03:08) realizes the sought-after constraints; in the last utterances (09:27-09:47), he refers to an isosceles triangle CMB that, "as for definition" has CB and CM equal. The congruence between the sides becomes a conceptual component for justifying the coherence of the solution figurally reached. Moreover, the conceptual components of CM change definitely: it is no longer a height, but it is explicitly considered a side of another triangle (09:47). The first configuration which mirrored the drawing (09:27) is quickly abandoned for obtaining an isosceles triangle inside ABC (09:38). Although Giorgio does not reach the most general solution, the exploration allows this solver to reject the incoherent prediction with respect to the given constraints and find a coherent solution to the problem.

Continuity that Leads to a New Insight into The Solution: the Case of Silvia

In the following parts of this sub-section, I report on Silvia's interview by analyzing an excerpt from the first part of the interview (Table 5) and a long excerpt from the second part (Table 6).

Silvia's Interview During the Paper-and-Pencil Resolution

During the resolution of the first part of the task, Silvia states that CM cannot be congruent with CB. She produces several drawings (Fig. 1) which figurally confirm her claim. At the beginning, she seems looking at CM as a height of the triangle and she consistently produces several drawings (drawing 1 and drawing 2 in Fig. 1). When the interviewer asks for an explanation, Silvia is not able to provide a convincing argument for supporting her interpretation. She concludes the following: " I mean, graphically you can see it, but...ehm...because...because...I mean, I don't know how to explain. "

Three different drawings performed by Silvia during the first part of the interview

Since she seems to get stuck, the interviewer asks for another prediction. Here is the corresponding excerpt (Table 5 ﻿).

Silvia's Interview During the Subsequent DGE Exploration

The excerpt in Table 6 reports on what happens after Silvia has constructed the figure following the step-by-step construction.

Analysis of Excerpts from Silvia's Interview

Triggered by the interviewer's question (06:48), Silvia starts working on the last drawings she has performed (Drawing 3a). She places C at several positions and draws the corresponding segments CM and CB (Drawing 3b), until a certain configuration is noticed as figurally significant (07:06). A new figural concept is introduced (i.e., an isosceles triangle) which leads Silvia to deduce a new conceptual component (i.e., equal sides). Recalling past experiences with the DGE (07:28), Silvia states that there is more than one position for C. One position is sketched in drawing 4 and figurally reproduces the new insight provided by the PPE exploration. Another position emerges as a prediction: Silvia starts a new drawing and places C below AB (08:00), realizing a symmetric isosceles triangle with respect to AB. She does not reach more than two positions and, in the end, these two positions are reconsidered as the same (08:06-08:15), but she does not provide further information on the sameness of the two configurations demonstrated in drawing 4 and drawing 5. Summarizing, Silvia seems to focus mainly on the triangle CMB, looking for a configuration that realizes the congruence between the sides CM and CB while the given triangle ABC is ignored. This is demonstrated by drawing 3 upon which she reasons for a long time. Since Silvia seems quite convinced about her answers (08:09-08:15), the interviewer moves to the second part of the interview.

Triggered by the interviewer's request, when Silvia moves to the DGE, she starts dragging C for reproducing the configuration demonstrated in drawing 4 (09:10). The movement is confident and precise, suggesting the use of a dragging modality guided by the exploration previously accomplished in PPE. Silvia continues dragging C for checking all the instances of triangles previously experienced (see drawing 3c, drawing 4, drawing 5). The proactive dimension is dominant: Silvia seems moving C so that the figural components of the triangle CMB has a certain expected shape, which is systematically compared with the drawings on the sheet of paper (09:17-09:32). There is continuity between her figural expectations and the actual dynamic figure behavior; this continuity seems to be perceived also by the solver, who explicitly establishes a relation between the drawings and some instances of the dynamic figure (09:11, 09:13, 09:17, 09:32). Finally, Silvia concludes that the configuration behaves as she expected (09:34) and she also mentions that the reason relies on the possibility of having an isosceles triangle that has two congruent sides (09:21). This claim was stated for the first time during the PPE resolution of the task (07:11) and now it is recalled, therefore it reinforces the perception of continuity.

Then, the interviewer tries to induce a wider exploration by asking for further predictions (09:40). Silvia starts using wandering dragging for considering other possibilities. Although the approach is reactive, at first glance she seems not able to gather new information from the exploration and goes back to a more familiar configuration (09:49). Since she seems very anchored in the first idea of having only one possible position for C, the interviewer heads toward the conclusion and goes back to the very first question. Leaving the figure fixed on the screen, she repeats that only in one case it is possible that CM is congruent to CB (10:00), and the case occurs when C is at a specific position (10:12).

Silvia seems unable to provide an argument for supporting her answer which figurally seems so convincing. However, the enthusiastic tone (10:17) reveals that a new insight into the problem arises when she reconceptualizes the figure adding new figural concepts: the mid-point and the perpendicular line. Now, Silvia seems to focus on CM and CB as congruent segments, ignoring the isosceles triangle. We can say that the DGE exploration has supported the solver for manipulating the figural component of the figural concept in focus, which in return has allowed Silvia to recall the conceptual counterpart which justifies the solution.

Summarizing, the exploration provides the solver with a new insight into the problem by allowing her to add conceptual elements for describing a solution that in the beginning was found only figurally. So, the excerpts presented above provide an example of a coherent prediction which is enriched by the transition to the DGE. During the dynamic exploration, Silvia experiences continuity between what she has predicted and what she sees on the screen. However, until she is in a proactive dimension, she seems not able to gather new information from the figure on the screen.

Continuity as an Obstacle Toward a New Insight into the Problem

In this sub-section, I present two examples of how experiencing continuity can impede the solver to gather new information from the DGE exploration. In particular, I report on the final part of the interview with Silvia and then on a very short description of Lidia's interview.

The Effects of Silvia's Predictions on the Recognition of Interesting Configurations

Since Silvia has alternatively talked about one or two positions for C and has mimicked a straight trajectory with the pointer (10:17), the interviewer asks how many positions there are for C. The short excerpt below (Table 7) shows Silvia's answer.

The excerpt reveals a sort of blindness to interesting configurations. The screenshots (10:44) figurally suggest an entire locus for C. However, Silvia seems to be set in a proactive approach that is built upon her figural expectations previously communicated. In other words, she continues perceiving what she is expecting to see; therefore, she notices only the two predicted positions. In this way, she preserves the continuity between what predictions suggest and what the dynamic figure manifests, but in this case the perceived continuity does not support the solver in reaching new insight into the problem.

The Effects of Lidia's Predictions on the DGE Exploration

Lidia's interview provides another example of when and how the continuity might inhibit wider explorations. During the first part of the interview, she explicitly refers to ABC as an isosceles triangle and CM as a height. The first prediction is that the two segments cannot be congruent, because CM is shorter than CB. When the interviewer asks for another prediction, Lidia mimics a lengthening of the segment CM (Fig. 2a) and adds another triangle on the drawing (Fig. 2b).

Snapshots ( a) of a gesture and ( b) of a drawing performed by Lidia during the interview

Lidia looks at CM as a height and explores the figure consistently (see Fig. 2a), that is, figurally maintaining this property. Her reasoning remains strongly tied to the first conceptualization, to the extent that she considers CMB as a right triangle: " If I had a right triangle, in any case, the leg would be different in length with respect to the hypotenuse." The introduction of new figural concepts (i.e., right triangle, leg, hypotenuse) seems to provide a convincing argument for the prediction on the impossibility of having CM equal to CB.

The second part of the interview follows a repetitive pattern: through the systematic use of maintaining dragging, Lidia drags C so that CM is a height of the triangle ABC (Fig. 3) and she concludes that CM will always be smaller than CB in length.

Overlapped instances of dynamic objects while Lidia drags point C; the arrow indicates direction of motion

The interaction remains nested in a proactive approach and seems to be strongly influenced by the first prediction and, to a greater extent, by the first conceptualization of CM as a height. The screenshots collected in Fig. 3 show that the exploration is very narrowed, devoted to reproducing the figural manipulation imagined during the PPE exploration (Fig. 2a), and fully consistent with the conceptualization of CM as a height. All these aspects contribute to the continuity between the prediction and the behavior of the dynamic figure, which, in return, impedes the solver to gather new information. In particular, Lidia does not seem willing to move C far from the predicted perpendicular line. When the interviewer asks the very first question for summarizing, Lidia claims that CM is never equal to CB " because the height remains the height and the side is always the side." This last utterance confirms the inferred conceptual components (height and side of a triangle) that the solver attributes to the figural components ( CM and CB) and that have driven Lidia's dragging and interpretation of the feedback.

Discussion

This study intended to address the transition from a PPE to a DGE, by specifically investigating the mutual influence between geometric predictions and DGE explorations. More precisely, the analysis of task-based interviews leads to address specific research questions and advance new hypotheses.

Regarding the first research question, the PPE resolution provides the solver with a first idea of the possible configurations that could or could not address the required constraints. As a consequence, the solvers move to the DGE with certain figural expectations corroborated by the conceptual counterparts they have given to the configuration according to the interpretation of the problem.

At the beginning, solvers try to bring the products of their predictions and figural manipulations in the DGE exploration. For example, Silvia's dragging shows the influence of the two symmetric isosceles triangles previously predicted, while Giorgio and Lidia's dragging of C reproduces the vertical lengthening of CM. Although the use of dragging for testing the predictions could be triggered by the interviewer's first request for comparing the solver's expectations and the behavior of the dynamic figure, I observed that, also spontaneously, solvers bring specific elements of PPE exploration into the DGE resolution: for example, this is the case of transformations that the solver was not able to accomplish. In this sense, the DGE allows the solver to dynamically reproduce certain figural transformations which emerged during the PPE resolution, but were not fully accomplished physically or mentally.

The analysis shows how both the dynamic aspects and the outcome of the GP process transit from the PPE to the DGE. For example, the rotation of CB imagined by Giorgio is part of an unfinalized process of prediction and the traces of this process are evident when he drags C on a small arc. The products of Silvia's prediction, that are visible within the drawings on the sheet of paper, are systematically reproduced in the DGE. These observations reveal that the solvers try to move conceptual and figural elements that were developed during resolution within the PPE into the DGE, suggesting the (eventually implicit) intention of experiencing continuities. Moreover, it is observable how the first part of the resolution of the task provides the solver with a conceptual lens for looking at the object on the screen. For example, at the beginning, Giorgio continues moving C so that CM is a height. The influence of the first conceptualization might become so strong as to impede the solver to notice other interesting configurations, as demonstrated by Silvia and Lidia's interviews.

As for the figural concepts in focus, data suggests that the interaction with a dynamic figure, which corresponds to the configuration the solver has previously reasoned upon, could induce a revision of the predictions previously advanced to different extents. In particular, when the solver starts dragging points according to coherent predictions, they experience mainly continuity between the expected and the actual behavior of the figure. In this case, figurally the DGE confirms the prediction and works as a visual amplifier (Laborde, 2002), which in return supports the solver to gain a deep insight into the solution. This insight is observable in terms of the introduction of new figural concepts or additional conceptual components of already mentioned figural concepts. This is the case of solvers who coherently have interpreted CM as a median and/or CMB as an isosceles triangle; when they dragged C maintaining CM equal to CB, they describe an entire locus by recalling other figural concepts (e.g., the perpendicular bisector, the mid-point of MB). As a consequence, the final solution is a refined version of the prediction advanced during the PPE resolution, that possibly leads the solver to state a conjecture, which emerges as a product of processes that elicit different habits of mind-guessing upon, visualizing and tinkering on a geometrical object.

In other words, the configuration on the screen figurally realizes the desired property: however, the conceptual components that until then were imposed upon the figure do not fit with the figure on the screen. As a consequence, a reconceptualization of the configuration is a strategy for recomposing the break. Indeed, in the presented excerpts, solvers do not add new dynamic objects: what changes are the conceptual counterparts that the solver ascribes to the figural elements on the screen by recalling different figural concepts and rejecting or ignoring some others. In retrospect, data show the emergent phenomenon of solvers who do not grasp the new information provided by the software feedback. Analyses of the excerpts suggest that this happens when the solver continues dragging points consistently with the firstly introduced conceptual components. As a result, the perceived continuity reinforces the validity of the predictions and impedes a new and wider exploration.

As for the analysis of the reactive and proactive dimensions, these categories turn out to be useful for gaining a deep insight into the circumstances that support the solvers in modifying predictions. The study worked on Hollebrands' ( 2007) hypothesis on the strong connection between anticipation and proactive approach by explicitly asking the solvers for predictions, as a particular form of anticipations. Looking at the first solvers' actions when they start interacting with objects in the DGE, the findings confirm that prediction tasks naturally support a proactive dimension. On the other hand, concerning the effectiveness of proactive approaches for gaining a deeper understanding of geometrical relationships among the objects on the screen, the findings of this study are slightly different. In light of the Theory of Figural Concepts (Fischbein, 1993), the deeper understanding has been operationally interpreted as the introduction of new figural concepts or new conceptual counterparts of the figural components, which in return provide the solver with new insight into the solution. In this way, analyses of the excerpts suggest that it is not the dominance of a certain dimension that reveals or induces a deep understanding, but the shift from one dimension to the other.

In particular, the new insight into the solution is reached when the solver moves from a proactive to a reactive dimension. This seems to be a recurring pattern independently from the coherence of the first prediction. In particular, the shift could be promoted by the discontinuity between the solver's expectation and the DGE feedback, which provokes a break between the conceptual and figural components of the figural concept in focus: in this case, the shift seems to be quite spontaneous. Otherwise, the shift could be supported by the interviewer's request for further configurations with certain given constraints: in this case, the shift represents a strategy for addressing a specific question or finding a reasonable explanation. In retrospect, this shift provides a tentative interpretation of the blindness manifested by Silvia and Lidia. The proactive approach alone impedes the solver from fruitfully interpreting the software feedback and exploring more widely. This is a new hypothesis to be tested in the future.

As a consequence, we can also reconsider the role of the reactive dimension, which seems to involve more than simply gathering randomly new information (Hollebrands, 2007, p. 188). On the contrary, when a solver who has moved from PPE to DGE interacts with a dynamic object in a reactive dimension, they seem to gather new information under the conceptual lens provided by the first exploration. In other words, the exploration carried on in the PPE contributes to direct the solver's perception in the DGE and paves the way for experiencing a sort of productive discontinuity. This is consistent with the Prusak et al. ( 2012) findings on the role played by the situations of conflict to generate the students' need for further elaborations towards a solution. This study expands these findings in the case of prediction open problems. Moreover, the authors stressed that triggering a conflict is a complicated endeavor (Prusak et al., 2012, p. 36). This study provides an additional example of a specific task design-which exploits the potentialities of a sequential use of PPE and DGE-for generating the conflict that produces new insight.

Conclusion

This study contributes to the research on geometrical reasoning both from the theoretical and from the educational point of view. In particular, the study offers a multifaced framework for describing and interpreting the transition of predictions between a physical and a digital environment, new tools for analysis that can be reinvested in future research and a specific task design suitable for supporting geometrical reasoning. In retrospect, directions for future research and possible educational implications can be outlined.

From a theoretical point of view, this study extends the use of proactive and reactive dimensions for analyzing the solver's interactions with a dynamic figure in a prediction task. To this aim, the two dimensions are operationalized, and verbal/gestural indicators are described. The findings of this study on the importance of promoting the shift between the two dimensions, coupled with the cases of blindness to interesting configurations, reveal that the distinction between reactive and proactive needs to be further elaborated and problematized in order to provide the researcher with a new interpretative lens.

More broadly, the evidence of the strong influence of GP processes on geometrical reasoning in the DGE is supported by other observations (Miragliotta & Baccaglini-Frank, 2018), and could open a new research line devoted to gaining a deep insight into the circumstances that lead to or impede the solver from gathering new information from the interactions with objects in a DGE. In this vein, the reasons behind the case of blindness to interesting configurations need to be investigated in greater depth. Nevertheless, the present study offers new tools for observing, describing, and interpreting this phenomenon.

Overall, this study shows that the PPE resolution of prediction task provides the solver with a first conceptualization of the configuration under investigation and leads to predictions that influence both the first proactive approach to the DGE exploration and the solver's interpretation of the feedback: the conceptual lens that solvers develop during the PPE exploration is tested and falsified in the DGE. In this process, the affordances of the DGE play several roles. Indeed, the DGE feedback could interfere with the solver's expectations in terms of provoking a break of the harmony between the components of the figural concepts in focus. This fracture puts the solver in a disposition so that they are ready to gather new information from the dynamic figure, or, in other words, the break of the harmony provokes the solver's intellectual curiosity (Laborde, 2003).

Furthermore, since dynamic figures are always theoretically controlled by the logic embedded into the software, the DGE seems to provide a trustworthy support to the figural components, which in return allows the solvers to recall the most suitable conceptual elements for justifying the behavior of the dynamic figure. Although the DGE investigation could be mainly figurally conducted, the new insight into the problem can be conceptually richer. What is significant from an educational point of view is that the new conceptual components are perceived by the solvers as an authentic new insight into the solution. Finally, in the DGE, the solvers have an immediate control on the outcome of figural manipulations: in the PPE, the solver could not be able fully to predict the final configuration after a certain transformation of figural elements is accomplished. When they move to the DGE, the outcome of the transformation is immediately at their disposal and allows them to observe and eventually to endorse or reject the final configuration as a suitable solution.

Inspired by Silvia's reference to past experiences in solving prediction tasks, from an educational point of view, we can advance the hypothesis that a frequent request for predictions in the two environments might contribute to foster solver's anticipations, as a building block for supporting geometrical reasoning, toward their possible evolution to conjectures. This hypothesis is in line with the findings of other studies (Mariotti & Baccaglini-Frank, 2011) on the possibility of internalizing the use of specific dragging modalities that could become psychological tools (Vygotsky, 1978). Building on this hypothesis, future studies could investigate when double transitions (from the PPE to the DGE and back) occur and how to support the reverse motion in the case of prediction.

Moreover, we have observed how the DGE exploration plays a different role depending on the circumstances that offer the solver the opportunity to experiment with continuities or discontinuities when predictions-or figural transformations previously imagined-transit from the PPE to the DGE. Analysis has highlighted the educational value of breaking and reconciling the harmony between the components of figural concepts for supporting geometrical reasoning. From the educational point of view, this finding suggests the importance for the teacher of promoting harmony or eliciting the break depending on the solver's predictions. In this vein, I believe that the use of tasks that explicitly ask students to make geometric predictions has also the potential of giving the teacher a window onto students' interpretation of a figure, and thus accordingly plan interventions.

On the other hand, the possible role of the teacher in suggesting actions that might provoke a perturbation of the initial conceptualization of the configuration could be explored further. Moreover, Hollebrands ( 2007) highlighted that encouraging the use of proactive strategies among the students is a challenging task for teachers, this study demonstrates that an explicit request for predictions might trigger a more natural transition from a reactive to a proactive dimension of the interaction. However, further research is needed to investigate which are the teacher's interventions that can promote the shift between the two dimensions.

Finally, the study shows the learning opportunities offered a task design that promote the transition between two environments. The rich explorations here presented are made possible by the combination of the PPE and the DGE resolution. Indeed, the new insight into the solution is deeply nested in a reconceptualization of the figure, by adding further conceptual components of figural concepts. The outcome of prediction is the bridging element between the explorations in the two environments. On the contrary, when the resolution is only carried out in one of the two environments, the solver might remain anchored in incoherent predictions or simple figural explorations without a conceptual counterpart that explains the behavior of the dynamic object.

The study presented in this article is exploratory and its findings are quite local, since the analysis is limited to a convenience sample of students while they are solving prediction tasks that mainly require finding a geometrical locus. However, the fine-grained qualitative analyses of the interviews that were carried out provided a richness in detail and depth, which would have not been possible otherwise. I hope that further research can be fruitfully grounded upon these findings by following some of the research lines suggested above. There is still much to learn on the interplay between PPE and DGE in the case of prediction tasks, such as if and how the transition between the two environments supports the evolution of a prediction into a conditional statement, how a subsequent reversed transition affects the solution and to what extent the routine use of prediction tasks could affect the consistency of GPs. However, this study offers a step forward in these directions.

Author information

Authors and Affiliations

Department of Mathematics "F. Casorati", University of Pavia, Pavia, Italy

Elisa Miragliotta

Corresponding author

Correspondence to Elisa Miragliotta.

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The author declares no competing interests.

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Miragliotta, E. Prediction in Transition: Continuities and Discontinuities Moving from the Paper-and-Pencil to the Dynamic Geometry Environment. Digit Exp Math Educ 9, 89-130 (2023). https://doi.org/10.1007/s40751-022-00119-w
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Figural concept

Geometric prediction

Geometrical reasoning

Paper-and-pencil environment

Dynamic geometry environment

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Prediction in Transition: Continuities and Discontinuities Moving from the Paper-and-Pencil to the Dynamic Geometry Environment - Digital Experiences in Mathematics Education

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This article focuses on the possible relationship between predictions, developed during the resolution of geometrical tasks within a Paper-and-Pencil Environment (PPE), and subsequent explorations within a Dynamic Geometry Environment (DGE).

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(primary and secondary education results)

Digital learning resources for mathematics are used in schools with the aim of improving student achievement. The evidence shows that many digital learning resources can be used to develop students' mathematical capabilities, especially when they are integrated into a rich teaching environment. However, it is not possible to rule out that comparable learning outcomes can be reached with the use of traditional instruction.

What is this review about?

This systematic review examines research on the effect of using digital learning resources on mathematics achievement in preK-12 classrooms. Here we present the results for primary and secondary education, including students 7-18 years old.

What studies are included?

A total of 75 studies are included in this analysis. Only two studies were conducted in Sweden, but all studies refer to a mathematical content relevant to the Swedish context. In lower grades, digital learning resources focusing on number facts and the understanding of the number system are most frequent, although some of these also cover other fields such as algebra or geometry. In the higher grades, a focus on algebra, correlations and rates of change is most common.

What are the main results in this review?

During the work with the review, we identified five categories of digital learning resources for mathematics. The categories overlap, but our intention was to try to identify a principle mechanism for the different types of learning resources.

Tasks: learning resources that deliver maths tasks with different levels of adaptation based on individual performance. This category includes, for instance, computer-assisted instruction.

Objects: learning recourses where mathematics and mathematical objects, i.e. geometrical shapes, can be represented by using digital media. This category includes, for instance, virtual manipulatives.

Games: learning resources that apply gaming mechanisms to mediate mathematical content, including, for instance, adventures with assignments, challenges, playful exploring, as well as scoring systems and competition.

Tools: software developed for other purposes than educational, but that can be used to perform mathematical activities. This category includes, for instance, graphing calculator software.

Curriculum software: extensive learning resources covering several different mathematical concepts and topics.

Research clearly shows that it is feasible to design digital learning resources that can be used to develop students' mathematical capabilities, especially when they are integrated into a rich teaching environment. However, we cannot rule out that comparable learning outcomes can be reached with the use of traditional mathematics instruction.

The most apparent effects on student achievement are seen when instructions are clearly focused within a limited and specified mathematical area. In these cases, the mathematical content is generally chosen with care, placing an emphasis on concepts that are generally perceived as being difficult for most students. Often, researchers talk about threshold concepts - key concepts or procedures that students need to master in order to develop further within a certain area. Examples of threshold concepts in this review are fractions and functions.

Furthermore, digital learning resources which enable students to experience and discern mathematical concepts and processes in a visual and dynamic manner seem to enhance their knowledge acquisition.

The review indicates that no category, except for curriculum software, stands out regarding effects on mathematics achievement. Both the use of tasks and objects, as well as games and tools, can improve students' achievement. The use of digital tools has, however, been investigated in only two studies. The research on curriculum software has generally been conducted with large groups of students over long periods of time. In this sense, these studies differ substantially from those focusing on a limited and specified mathematical content. Also, concerning learning outcomes there is a clear contrast; taken together, curriculum software seems to generate no discernible effects on general mathematics achievement.

Research further shows how the teacher's role and work may be very different depending on the design and purpose of a specific digital learning resource. While some resources are designed mainly for students' independent work, others require that the teacher manages the activities. The review shows that both strategies may be equally effective.

What do the findings in this review mean?

This systematic review provides teachers with knowledge of important aspects regarding the design and use of digital learning resources for mathematics education. The review gives guidance on what can be achieved, and how teachers can plan their work in order to facilitate an effective mathematics instruction with the support of digital resources.

About this systematic review

We have compiled international primary research studying the use of digital learning resources on mathematics achievement in preK-12 classrooms. The research questions we answer in this review are:

What are the effects of teaching mathematics with the support of digital learning resources on learner achievement?

What might explain whether teaching with the support of digital learning resources has, or fails to have, an effect on learner achievement in mathematics?

Searches in both Swedish and international research databases resulted in 9,515 citations, of which 85 studies were eligible for review. 75 of these concern primary and secondary education, whereas 10 studies concern preschools. All studies were conducted as controlled experiments, meaning that the researchers have compared two or more teaching strategies with each other. Only studies estimating the effects of teaching mathematics with the support of digital learning resources on learner achievement have been included.

The systematic review is available as summary, information sheet and full report (in Swedish).

For further information, please contact

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Digital learning resources in mathematics education | Skolforskningsinstitutet

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Many digital learning resources can be used to develop students' mathematical capabilities, especially when they are integrated into a rich teaching environment.

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Digital learning resources in early maths education | Skolforskningsinstitutet

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Well-designed digital resources for preschool mathematics are used with the aim of developing children’s early understanding of mathematics.

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Wenn man sich die 200 Metaanalysen zu Technologie und Lernen anschaut, sind das in der Regel sehr, sehr geringe Auswirkungen.

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Wenn man sich die 200 Metaanalysen zu Technologie und Lernen anschaut, sind das in der Regel sehr, sehr geringe Auswirkungen.

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KI in der Schule: "ChatGPT gibt den Schülern die Wahl" | ZEIT ONLINE

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Frage: Ihre erste große, internationale Metastudie zu gutem Unterricht hat Sie vor 15 Jahren zum Weltstar der Bildungspolitik und -forschung gemacht. Nun haben Sie die Studie aktualisiert - und sind zu ganz neuen Ergebnissen gekommen?

John Hattie

ist Professor und Direktor des Melbourne Education Research Institute. Sein einflussreiches Buch Visible Learning (2008) gilt als die weltweit größte evidenzbasierte Studie über Faktoren, die das Lernen von Schülern verbessern.

John Hattie: Es sind natürlich sehr viel mehr Metaanalysen seither erschienen. Diesmal habe ich dreimal mehr ausgewertet. Vieles von dem, was ich 2008 herausgefunden habe, gilt immer noch: die zentrale Bedeutung der Lehrkräfte und Erzieher für das Leben der Kinder. Bei der neuen Studie hat der Blick auf das Klima der Schule viel mehr an Bedeutung gewonnen - und auf die verwendeten Unterrichtsmethoden. Ein erfolgreiches Unterrichtsmodell ist eines, in dem ich das Lernen im Klassenzimmer mit den Augen der Schüler, Schülerinnen betrachte und sie dazu bringe, ihre eigenen Lehrer zu werden.

Corona-Lernlücke so klein wie nach Sommerferien

Frage: Auch Studien zu den Auswirkungen von Corona haben sie analysiert. Wie hat die Pandemie das Lernen verändert?

Hattie: In meiner Arbeit fasse ich viele Metastudien zusammen, sodass ich ein Sample habe, in das Daten von weltweit 400 Millionen Schülern einfließen. Ich schaue, was Lernen und Unterricht positiv oder negativ beeinflusst. Die Pandemie hatte dabei einen negativen Effekt - jedoch einen kleinen. Die Lernlücken sind etwa so groß wie die nach sechs Wochen Sommerferien. Die Lehrer haben größtenteils einen super Job gemacht.

Frage: Zumindest für Deutschland lässt sich sagen: Digitalität ist durch die Pandemie und das Distanzlernen in den Schulen angekommen. Bestimmen digitale Tools heute mit, was guten Unterricht ausmacht?

Hattie: Wenn man sich die 200 Metaanalysen zu Technologie und Lernen anschaut, sind das in der Regel sehr, sehr geringe Auswirkungen. Das war 2008 auch schon so. Wir müssen verstehen, warum: Wir verwenden Technologie oft als Ersatz, zum Beispiel, dass Kinder Videos machen, anstatt Dinge aus Pappmaché zu fertigen; oder Word nutzen, anstatt mit der Hand zu schreiben. Das sind alles effiziente Technologien, aber sie ändern nichts grundlegend am Lernen. Aber soziale Medien machen einen Unterschied.

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Frage: Also TikTok, Facebook oder WhatsApp?

Hattie: Nein, ich meine die soziale Interaktion, die neue Technologien ermöglichen: also Fragen per Chat stellen, mit Mitschülern einfacher kommunizieren zu können. Diese Art der Medien haben in den vergangenen zehn Jahren stark zugenommen und können sich positiv aufs Lernen auswirken. Leider sträuben sich viele Lehrer noch, diesen Aspekt der Technologie wirklich in den Unterricht einzubinden.

ChatGPT kann man nicht rückgängig machen

Frage: In diesem Sinn ist neue Technologie und soziales Medium zugleich, schließlich kann man mit dem Programm kommunizieren. Wie schätzen Sie die Auswirkungen aufs Lernen ein?

Hattie: ChatGPT könnte einen großen Unterschied machen. Wir werden gezwungen sein, Kindern beizubringen, wie man Informationen bewertet.

Frage: Das müssen sie auch für lernen.

Hattie: Ja, aber sie müssen noch tiefer einsteigen und wirklich bewerten: Ist das eine gute, wahre und glaubwürdige Information? Und was Google nicht kann: ihnen sagen, was sie als Nächstes lernen sollen. Dafür braucht es Lehrer. ChatGPT gibt den Schülern zum ersten Mal die Wahl, zu entscheiden, wo sie weiter hingehen. Wir müssen ihnen beibringen, dabei kluge Entscheidungen zu fällen. Das ist eine Veränderung, die gerade erst beginnt. Eine solche Innovation kann man nicht rückgängig machen.

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KI in der Schule: "ChatGPT gibt den Schülern die Wahl"

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John Hattie ist einer der bekanntesten Bildungsforscher. Im Interview erklärt er die Auswirkungen von KI aufs Lernen und wie das deutsche Schulsystem Talente vergeudet.

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Leseforschung - Buch oder Bildschirm? (deutschlandfunkkultur.de)

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Wenn immer mehr Texte digital gelesen werden, hat das Auswirkungen auf unsere gesamte Lesefähigkeit: von der Konzentration bis zum Textverständnis. Also zurück zum Papier? Nicht unbedingt, sagen Forscher. Auch das digitale Lesen habe Vorteile.

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Leseforschung: Buch oder Bildschirm? - Forschung & Lehre (forschung-und-lehre.de)

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Lesekompetenz gilt als zentral für den Bildungserfolg. Digitale Medien dürfen das Buch nicht ersetzen, warnen Experten. Was sagt eigentlich unser Gehirn dazu?

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Digitale bzw. elektronisch dargestellte Texte haben verschiedene Vorzüge: sie sind oft preisgünstiger, schnell verfügbar und man kann eine Menge von ihnen auf einem Endgerät mit sich führen, so dass z.B. das Reisegepäck wesentlich leichter wird. Und es ist unverzichtbar für HomeOffice-Arbeit und Distanzunterricht. Und über Hyperlinks kann man Quellen betrachten und Zusatzinformationen bekommen.

Aber macht es vielleicht einen Unterschied, ob man auf Papier oder Bildschirm liest, für die Verarbeitung des Gelesenen? Viele Studien weisen darauf hin. Aber es ist komplex. Wie sehr sind die Haushalte von Kindern und Jugendlichen überhaupt für das Lesen vorsozialisiert? Haben die Eltern ihren Kindern vorgelesen? Haben Kleinkinder Bilderbücher mit ihren Eltern oder allein kennengelernt? Oder haben sie allein mit animierten, interaktiven Kinderbüchern ihre Zeit verbracht? Und geht es um das Lesen von Sachtexten oder um fiktionale Texte? Wie wirkt was auf Wortlernen, Textverständnis, vertiefendes Textverständnis und die langfristige Behaltensleistung. Es sieht so aus, als ob die letzten beiden Aspekte beim digitalen Lesen eher schlechter abschneiden. Und ausgehend vom Vorlesen: Wie wirken sich Hörbücher auf das Lernen aus? Und sind Literaturwebpages wie LovelyBooks oder BücherTreff eine Hilfe?

Nicht alle verfügbaren Studien - noch nicht einmal alle Metastudien - betrachten all diese Dinge geschlossen. Aufgeteilt auf die Altersgruppen 0-2, 3-5, 6-17 und 18+ sammelt und bewertet Andreas Gold das im Moment auffindbare Material und weist mögliche Wege auf innerhalb dieser Altergruben das richtige Gleichgewicht zwischen analog und digital zu finden. Ein ausgiebiger Apparat mit Endnoten, Bibliographie und Register lädt dann noch zur Weiterrecherche ein.

Unverzichtbar für Eltern, Lehrer*innen, Schulpolitiker und Schulbuchverlage. Ganz große Empfehlung.

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Birgt das Lesen auf digitalen Endgeräten großartige Möglichkeiten oder ist es doch nur ein kleineres oder gar größeres Übel? Unsere Lesegewohnheiten und unser Leseverhalten ändern sich, wenn wir auf einem Bildschirm lesen - genauso wie das Verstehen und Behalten des Gelesenen. Dabei beginnt das d...

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Faktencheck_Lesen_und_Schreiben_lernen_in_der_digitalisiertenGesellschaft.pdf (mercator-institut-sprachfoerderung.de)

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Niederlande wollen mobile Endgeräte in Klassenräumen untersagen (stadt-bremerhaven.de)

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Niederlande wollen mobile Endgeräte in Klassenräumen untersagen

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Wie die niederländische Regierung mitgeteilt hat, sollen für Schüler mobile Endgeräte in Klassenzimmern verboten werden. Gelten soll diese ...

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Kritik und Verantwortung: Irrwege der Digitalisierung und Perspektiven einer lebendigen Pädagogik eBook : Schulz, Nils B.: Amazon.de: Kindle-Shop

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Kritik und Verantwortung: Irrwege der Digitalisierung und Perspektiven einer lebendigen Pädagogik

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Im Mittelpunkt des Essays steht die Rückbesinnung auf den Beziehungsaspekt schulischen Handelns. Man gewinnt den Eindruck, dass leibliche begegnungs- und Beziehungsstrukturen mittels Digitaltechnik überwunden werden sollen. Der Lehrer wird zum "Lernbegleiter" umfunktioniert, d...

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https://www.sana.de/geriatrie-zwenkau/gut-zu-wissen/presse/gute-orientierung-mit-der-3-6-9-12-regel

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Im Alltag können wir auf digitale Medien kaum verzichten. Nahezu jeder Bereich des Lebens ist davon durchdrungen. Leider bleibt das auch bei den Jüngsten nicht ohne Wirkung. Jana Pötzsch-Bischoffberger - Ärztin für Kinder- und Jugendmedizin in der Praxis in Böhlen − legt daher viel Wert auf die Aufklärung.
Kinder gehen scheinbar mühelos mit digitalen Medien um. Sie bedienen Online-Programme, ohne dass es ihnen jemand erklären müsste. Worin aber liegen die Gefahren?
Pötzsch-Bischoffberger: Digitale Medien können viele Bereiche der Entwicklung beeinflussen. Man muss sich vorstellen, dass jede Zeit vor dem Handy, der Konsole oder einem anderen Digitalgerät zunächst auf Kosten des direkten Austauschs zwischen Eltern und Kind geht. Übermäßig konsumiert, reduziert sich beispielsweise der Wortschatz, mit dem sich Eltern und Kinder über den Tag verständigen. Das bleibt nicht ohne Wirkung auf die sprachliche Entwicklung der Kinder. Auf emotionaler Ebene sehen wir eine Verringerung der Frustrationstoleranz und Impulskontrolle. Kinder, die viel Zeit vor Bildschirmen verbringen, sind gereizter und launenhafter. Das liegt in der Natur der digitaler Anwendungen begründet: Wenn ich immer nur einen Button drücken muss, um zu bekommen, was ich will, erlebe ich im Umgang mit den eigenen Wünschen keine Grenzen oder auch mal Enttäuschungen. In der Schule können Konzentrationsstörungen auffallen. Fehlen Bewegungserfahrungen, drohen Verzögerungen in der motorischen Entwicklung. Hinzu kommen Schlafstörungen, die Gefahr des Übergewichts, vor allem wenn viel Ungesundes zwischendurch gegessen wird. Es können chronische Kopf-, Nacken-, Rückenschmerzen entstehen. Bei Jugendlichen sehen wir, dass depressive Verstimmungen und Angststörungen zunehmen.

Woran erkennen Eltern, dass der Medienkonsum ihrer Kinder problematisch ist?
Ich frage die Eltern, wie stark ihr Kind im Alltag beeinträchtigt ist. Solange es in den Bereichen Schule, Hausarbeit, Familie und Freunde keine Einschränkungen gibt, scheint es zu passen. Bleibt allerdings etwas auf der Strecke oder hat das Kind vielleicht schon Fehltage in der Schule angesammelt, dann müssen wir schauen, welchen Einfluss der Medienkonsum hat.

Gibt es Richtwerte, an denen sich Eltern orientieren können?
Eine gute Orientierung bietet die 3-6-9-12-Regel. Bis zum dritten Lebensjahr empfehlen Psychologen ganz auf den Bildschirm zu verzichten, vor dem sechsten Lebensjahr sollte das Kind keine Spielkonsole besitzen, bis neun kein eigenes Smartphone und bis zwölf nicht unbeaufsichtigt mit Computer und Internet umgehen. Was die Digitalzeiten betrifft, empfehle ich zwischen dem dritten und fünften Lebensjahr ein Limit von einer halbe Stunde pro Tag und zwischen dem fünften und neunten Lebensjahr ein Limit von eine Stunde pro Tag an Bildschirmen. Ab dem zehnten Lebensjahr rate ich den Eltern ein Wochenlimit zu vereinbaren, um den selbstständigen Umgang mit Medien zu trainieren.
Mehr Tipps und Infos finden Eltern unter https://www.schau-hin.info/.

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Gute Orientierung mit der 3-6-9-12-Regel

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Kinderärztin erklärt, ab wann der Medienkonsum von Kindern problematisch wird.

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https://www.zeit.de/gesellschaft/schule/2023-07/smartphone-schule-verbot-niederlande

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In den Niederlanden hat die Regierung ein Verbot von Smartphones, Tablets und Smartwatches in Klassenzimmern beschlossen. Die Regelung tritt zum 1. Januar 2024 in Kraft. Zunächst ist aber den - in Holland traditionell unabhängigen - Schulen überlassen, wie sie den Beschluss umsetzen. Der Antrag auf ein privates Handyverbot in den Niederlanden kam vom linksliberalen Bildungsminister Robbert Dijkgraaf von der Partei D66.

"Auch wenn Handys fast untrennbar mit unserem Leben verbunden sind, gehören sie nicht in den Klassenraum", sagte Dijkgraaf dem Regierungsportal. "Dort sollten sich die Schüler konzentrieren können und den nötigen Raum haben, um richtig zu lernen." Mobiltelefone störten die Konzentration. Das habe die wissenschaftliche Forschung gezeigt. Das Handyverbot soll die Schüler in den Niederlanden vor negativen Folgen schützen.

Der Beschluss ist spektakulär und hat ein Presseecho in Europa ausgelöst. Die Schulen der Niederlande sind viel stärker digitalisiert als etwa die der Nachbarstaaten Belgien, Deutschland oder das nahe gelegene Frankreich. Bei der Iglu-Studie hat die Niederlande zuletzt starke Leistungseinbrüche in den Grundschulen verzeichnet. Die Viertklässler aus Holland waren aus der Spitzengruppe um 27 Punkte ins Mittelfeld abgerutscht. Auch Schweden hat nach der Studie die Digitalisierung gebremst. Das Handyverbot in den Niederlanden wird allerdings nicht generell sein. Für die pädagogische Nutzung sind digitale Endgeräte weiter erlaubt.

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Das Verbot sollen die Schulen nach den Worten des Bildungsministers zunächst individuell umsetzen. Dann soll eine wissenschaftliche Studie die Maßnahme binnen eines Jahres evaluieren. Sollten die Ergebnisse positiv sein, ist die Regierung bereit, das Handyverbot durch ein nationales Gesetz im ganzen Land durchzusetzen.

Dieser Beitrag wurde übernommen aus dem Bildung.Table Professional Briefing vom 6. Juli 2022.

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Smartphones in Schulen: Keine Handys mehr in niederländischen Klassenzimmern

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Schüler sollen gut lernen können - und Smartphones störten die Konzentration. Damit begründet der niederländische Bildungsminister Robbert Dijkgraaf das Verbot.

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https://www.dak.de/dak/bundesthemen/onlinesucht-studie-2106298.html#/

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WhatsApp, Instagram oder Snapchat können süchtig machen. Nach einer neuen DAK-Studie erfüllen 2,6 Prozent der Kinder und Jugendlichen in Deutschland die Kriterien für eine Abhängigkeit nach der sogenannten „Social Media Disorder Scale". Das Suchtrisiko wurde jetzt erstmals in einer repräsentativen Untersuchung der Krankenkasse DAK-Gesundheit und des Deutschen Zentrums für Suchtfragen am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) analysiert. Laut Studie verbringen Jungen und Mädchen zwischen zwölf und 17 Jahren durchschnittlich rund zweieinhalb Stunden täglich mit sozialen Medien. Durch die intensive Nutzung entstehen gesundheitliche Probleme. Es gibt sogar einen Zusammenhang zwischen Social-Media-Sucht und Depressionen. Die sozialen Probleme sind vielfältig: zu wenig Schlaf, Realitätsflucht und Streit mit den Eltern.

„Viele Kinder und Jugendliche chatten, posten und liken von früh bis in die Nacht", sagt Andreas Storm, Vorstandschef der DAK-Gesundheit. „Einige rutschen in die Abhängigkeit. Darauf müssen wir reagieren, damit Betroffene und ihre Familien Hilfe bekommen. Das Liken darf nicht zum Leiden werden." Die Drogenbeauftragte der Bundesregierung, Marlene Mortler, erklärt: „Soziale Medien sind aus unserem Alltag nicht mehr weg zu denken. Die Studie bestätigt jedoch, was wir schon lange ahnten: Ein Zuviel an Smartphone und Co. schaden der Gesundheit und dem Familienleben. Damit es uns gut geht, brauchen wir eine vernünftige Online-offline-Balance. Wer nur im Netz Kontakte hat, der dürfte im realen Leben ziemlich einsam sein."

100.000 Kinder und Jugendliche abhängig von Social Media

Für die DAK-Studie „WhatsApp, Instagram und Co. - so süchtig macht Social Media" hat das Forsa-Institut 1.001 Kinder und Jugendliche im Alter von zwölf bis 17 Jahren befragt. Erstmals wurde mit dieser Analyse die Häufigkeit einer Social-Media-Abhängigkeit in einer für Deutschland repräsentativen Stichprobe untersucht. Grundlage sind wissenschaftliche Kriterien aus den Niederlanden (Social Media Disorder Scale). Werden mindestens fünf von neun Standardfragen mit „ja" beantwortet, liegt laut Fragebogen eine Social-Media-Abhängigkeit vor. Kernergebnis der DAK-Studie: 2,6 Prozent der Befragten sind bereits süchtig nach Social Media - Mädchen mit 3,4 Prozent etwas häufiger als Jungen (1,9 Prozent). Auf alle 12- bis 17-Jährigen in Deutschland hochgerechnet entspricht dieser Prozentsatz etwa 100.000 Betroffenen.

Mädchen länger online

Mädchen sind länger in sozialen Medien unterwegs als Jungen - im Schnitt knapp über drei Stunden pro Tag (Jungen: 2,5 Stunden pro Tag). Je älter die Befragten werden, desto mehr Zeit verbringen sie bei WhatsApp, Instagram und Co.: Mädchen zwischen 16 und 17 Jahren sind fast 3,5 Stunden pro Tag in sozialen Medien, gleichaltrige Jungen nur 2,75 Stunden. Mit Abstand die beliebteste Anwendung ist WhatsApp, gefolgt von Instagram und Snapchat. „Je länger und häufiger die Kinder und Jugendlichen online sind, desto höher ist das Suchtrisiko", sagt Professor Rainer Thomasius, Ärztlicher Leiter Deutsches Zentrum für Suchtfragen des Kindes- und Jugendalters am UKE. „Wir beobachten, dass Eltern häufig keine klaren Regeln zum Umgang mit sozialen Medien aufstellen. Die sind aber dringend nötig, damit ihre Kinder nicht unbemerkt in die Abhängigkeit rutschen."

Social-Media-Sucht und Depressionen

Besonders alarmierend sei der Zusammenhang zwischen Social-Media-Sucht und Depressionen, sagt Thomasius: Wer von sozialen Medien abhängig ist, dessen Risiko, an einer Depression zu erkranken, ist um den Faktor 4,6 höher als bei Nicht-Süchtigen - so das Ergebnis der DAK-Studie: Jeder dritte Jugendliche mit einer Social Media Disorder berichtet über Symptome einer Depression. „Über Ursache und Wirkung haben wir noch keine Erkenntnisse", kommentiert der Suchtexperte. „Natürlich kann es auch sein, dass sich depressive Kinder und Jugendliche häufiger in die virtuelle Welt zurückziehen und deshalb ein Suchtverhalten entwickeln. In jedem Fall verstärken sich die beiden Faktoren, so dass eine ernste gesundheitliche Gefahr droht."

Weitere Probleme durch soziale Medien

Laut Untersuchung haben soziale Medien bei den befragten Kindern und Jugendlichen häufig negative soziale Auswirkungen in verschiedenen Bereichen - auch wenn sie nicht als süchtig gelten:
* Jeder dritte Befragte nutzt soziale Medien um nicht an unangenehme Dinge denken zu müssen. Bei den Mädchen trifft dies sogar auf vier von zehn Befragten zu.
* Knapp ein Viertel der Befragten bekommt wegen der Nutzung sozialer Medien manchmal, häufig oder sogar sehr häufig zu wenig Schlaf.
* 22 Prozent streiten manchmal, häufig oder sehr häufig mit den Eltern über die Nutzung sozialer Medien - öfter betroffen sind die 12- bis 13-Jährigen (32 Prozent).
* 14 Prozent gaben an, soziale Medien oft heimlich zu nutzen. Ebenso viele können die Nutzung nicht stoppen, obwohl andere ihnen sagten, dass sie dies dringend tun müssen.
* 13 Prozent sind unglücklich, wenn sie keine sozialen Medien nutzen können.
* Acht Prozent der Befragten sind mit allen Freunden ausschließlich über soziale Medien in Kontakt.
* Fünf Prozent der Befragten haben regelmäßig kein Interesse mehr an Hobbys oder anderen Beschäftigungen, weil sie lieber Social Media nutzen.

Bundesdrogenbeauftragte fordert Aufklärung und Jugendschutz

„Ich stelle immer wieder fest, dass Eltern, wenn es um die Onlinenutzung ihrer Kinder geht, Orientierung suchen, und zwar von kompetenter Hand. Kinder müssen lernen, mit digitalen Medien umzugehen. Sie sollten nicht nur die Technik beherrschen, sondern auch die Chancen und Risiken dieser Medien erkennen. Beides muss zum Stoff gehören, wenn wir die Digitalisierung der Schulen so vorantreiben, wie es im Koalitionsvertrag beschrieben ist. Klar ist zudem, dass auch der Jugendschutz noch besser auf die Angebote im Netz antworten muss als es bisher gelingt, gerade mit Blick auf die Suchtpotenziale", sagt Marlene Mortler, Drogenbeauftragte der Bundesregierung.

DAK-Gesundheit setzt Aufklärung fort

„Soziale Medien sind wichtige Kommunikationskanäle für Kinder und Jugendliche", sagt DAK-Vorstandsvorsitzender Andreas Storm. „Da wir unsere Versicherten ein Leben lang begleiten, setzen wir mit unserer Forschung früh an. Wir wollen die Risiken erkennen, benennen und Hilfe anbieten." Mit der Studie „WhatsApp, Instagram und Co. - so süchtig macht Social Media" untersucht die Krankenkasse das Thema Internetsucht nun bereits im dritten Jahr. Die Studie zeige, dass der intensive Gebrauch von sozialen Medien zu gesundheitlichen und sozialen Problemen führe. Frühere Untersuchungen hätten ergeben, dass bei vielen Eltern offenbar eine große Verunsicherung bei der Internetnutzung ihrer Kinder herrsche und nur selten Regeln vorgegeben würden.

Suchtexperte fordert Schutz von Minderjährigen

Um die Suchtgefahr der sozialen Medien einzudämmen, plädiert Suchtexperte Professor Dr. Rainer Thomasius für Aufklärung und einen verstärkten Jugendschutz. „Eltern, Lehrer und Erzieher brauchen Unterstützung, damit sie Kinder auf ihrem Weg zu medienkompetenten Anwendern begleiten", sagt Thomasius. „Außerdem muss der Jugendschutz durch strenge Regeln für die Anbieter sozialer Medien gestärkt werden. Auch technische Lösungen zur Selbstbeschränkung sind sinnvolle Instrumente, um das Konsumverhalten besser zu kontrollieren."

Als Konsequenz aus den aktuellen Umfrageergebnissen setzt die DAK-Gesundheit ihre Aufklärungskampagne zum Thema Internetsucht fort. Die Krankenkasse finanziert Broschüren, die Jugendliche, Eltern und Lehrkräfte gezielt informieren. Herausgegeben werden die Hefte mit ausführlichen Hintergrundinformationen, Beispielen und einem Selbsttest vom Deutschen Zentrum für Suchtfragen des Kindes- und Jugendalters (DZSKJ) am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf.

Außerdem schaltet die DAK-Gesundheit gemeinsam mit den Suchtexperten des UKE in Kürze eine kostenlose Hotline und einen Experten-Chat für Betroffene und Angehörige.

Weitere Informationen gibt es auch im Internet unter: www.computersuchthilfe.info oder unter: www.dak.de/internetsucht

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WhatsApp, Instagram oder Snapchat können süchtig machen. Nach einer neuen DAK-Studie erfüllen 2,6 Prozent der Kinder und Jugendlichen in Deutschland die Kriterien für eine Abhängigkeit nach der sogenannten „Social Media Disorder Scale". Das Suchtrisiko wurde jetzt erstmals in einer repräsentativen Untersuchung der Krankenkasse DAK-Gesundheit und des Deutschen Zentrums für Suchtfragen am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) analysiert.

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https://www.ft.com/content/0e2f6f8e-bb03-4fa7-8864-f48f576167d2

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Smartphones and social media are destroying children's mental health

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Evidence of the catastrophic effects of increased screen-time is now overwhelming

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https://www.news4teachers.de/2019/09/digitalkritiker-prof-lembke-im-interview-der-einsatz-von-digitalen-medien-kann-die-lerneffekte-von-schuelern-wenn-ueberhaupt-nur-eingeschraenkt-foerdern/

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KAISERSLAUTERN. Um ein Interview miit Gerhard Lembke zu bekommen, muss man sich online in seinem Terminkalender anmelden. Auch hat man die Wahl, ob man das Gespräch telefonisch führen möchte - oder per Videokonferenz. Zeigt: Deutschlands schärfster Kritiker der Digitalisierung in Schulen ist durchaus kein digitaler Asket. Wie auch? Lembke ist schließlich Professor für Digitale Medien an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg in Mannheim. Trotzdem schreibt er Bücher wie „Verzockte Zukunft", in denen er vor den Folgen der Digitalisierung in der Bildung warnt. Kommende Woche tritt Lembke vor Lehrerausbildern beim Seminartag des Bundesarbeitskreises (bak) Lehrerbildung in Kaiserslautern auf. Wir sprachen mit ihm im Vorfeld.
News4teachers: Sie gelten als Deutschlands schärfster Kritiker von digitaler Bildung in der Schule. Medienkompetenz, also ein reflektierter und kritischer Umgang mit Medien, gilt als Schlüsselkompetenz des 21. Jahrhunderts. Kann man Medienkompetenz ohne digitale Medien lernen?
Lembke: Medienkompetenz braucht nicht zwingend und automatisierend digitale Medien. Denn das, was für einen reflektierten und kritischen Umgang mit digitalen Medien benötigt wird, sind kognitive Fähigkeiten, eingebunden in vorhandenes Kontextwissen. Insofern: Medienkompetenz richtet sich zwar an Umgang mit Medien und deren aktiven Einsatz von Medien aus, ohne Frage, aber die Prozesse, die relevant sind, das sind doch tatsächlich basale, kognitive, intellektuelle Leistungen, die erst einmal gelernt werden müssen, damit dann Medien sinnvoll bewertet und genutzt werden können.
News4teachers: Vielfach wird beklagt, dass angehende Lehrerinnen und Lehrer nicht gut auf die Digitalisierung vorbereitet sind. Wie ist Ihre Einschätzung?
Lembke: Ich sehe das genauso - ob bei Vorträgen oder auch wenn ich an PHs unterwegs bin und dort mit dem Nachwuchs und den Fachleuten spreche, auch wenn ich die Klientel selber erlebe, dann nehme ich wahr, dass die jungen Leute von der Nutzung von digitalen Medien überaschenderweise nicht überzeugt sind. Ich spüre dort einen natürlichen Instinkt, dass diese Digitalisierung wohl doch nicht so der Bahnbrecher für einen guten Unterricht ist.
News4teachers: Das müsste Ihnen doch aus dem Herzen sprechen ...
Lembke: Das spricht mir insofern aus dem Herzen, als dass ich die Auffassung vertrete, dass der Einsatz von digitalen Medien die Lerneffekte von Schülerinnen und Schülern, wenn überhaupt, nur eingeschränkt fördern können.
News4teachers: Kann es denn trotzdem aus Ihrer Sicht einen sinnvollen Einsatz digitaler Medien im Unterricht geben?
Lembke: Wenn die oben angesprochenen kognitiven, intellektuellen Fähigkeiten, erlernt, trainiert und sozialisiert sind - also in den mittleren bis höheren Altersstufen ab etwa zwölf bis 15 Jahren -, dann lassen sich digitale Medien begleitend einsetzen. Ich tue das selber ja auch in meiner Praxis als Hochschullehrer, indem ich Teile einer Vorlesung mit dem iPad gestalte. Ich zeige Videos und ich drehe auch selber welche, doch der Einsatz ist stets gezielt und niemals vorlesungsdominierend. Letztendlich ist es für meine Praxis mit Studierenden nur eine pädagogische Methode neben vielen anderen.
News4teachers: In der Grundschule und in der Sek I ist für Sie die Digitalisierung überflüssig oder sogar schädlich?
Lembke: Ich sehe das als eine vom Alter und der persönlichen Entwicklung abhängige Entscheidung. Bei Sechsjährigen in der Grundschule, in der ersten Klasse, bin ich der festen Überzeugung, haben digitale Medien nichts zu suchen. Hier sollte eine persönlichkeitsentwickelnde Pädagogik im Vordergrund stehen. Später, in der fortführenden Schule, wenn die Schülerinnen und Schüler zehn, elf sind, können diese langsam und altermäßig steigend eingesetzt werden - aber eben achtsam in Tempo und Umfang.

Vielleicht kann man auch in der fünften, sechsten Klasse zunächst noch auf digitale Medien verzichten. Meine Tochter kommt jetzt auf eine fortführende Schule. Da wird die zweite Fremdsprache auch erst in der sechsten Klasse eingeführt, warum nicht in der Fünften? Da sagt meine Direktorin: „Naja, weil in der fünften Klasse das Sprachgefühl und auch die kognitive Leistungsfähigkeit für eine zweite Fremdsprache noch nicht da ist." Und bei digitalen Medien ist das genauso.

Nichtsdestotrotz hängen dort im Klassenraum der Fünftklässler LCD-Bildschirme, auf denen dann auch mal elektronisch englische Vokabeln präsentiert werden. Da spricht nichts dagegen, das muss man nicht verteufeln. Aber man sollte doch deutlich Abstand davon nehmen, das zu glorifizieren und zu sagen: „Mit der Digitalisierung, mit den digitalen Medien, wird nun Schule und Lernen besser." Es wird vielleicht moderner und bedient eine politische Interessenlage, vielleicht gewinnt man damit auch Wählerstimmern, aber Lernen wird mit digitalen Medien kaum besser. Ganz im Gegenteil, die Risiken des Digitaleinsatzes wachsen, je mehr sie eingesetzt werden.
News4teachers: Brauchen dann Lehrerausbilder, vor denen Sie in der kommenden Woche beim Seminartag des bak Lehrerbildung sprechen, aus Ihrer Sicht überhaupt digitale Kompetenzen?
Lembke: Ja, sie brauchen auf jeden Fall digitale Kompetenzen. Denn nur dann, wenn sie Erfahrungen mit digitalen Medien erworben haben, können sie reflektiert damit umgehen. Ich distanziere mich von einer Pauschalisierung, entweder: alles raus in der Lehrerausbildung oder: es muss alles rein. Beides ist nicht richtig. Aber die Digitalisierung muss endlich konstruktiv und diskursiv diskutiert werden. Das Thema muss vom Modernisierungsparadigma entkoppelt werden. Dann sollte jede Lehrerin und jeder Lehrer den Versuch unternehmen, mit digitalen Medien einen wirklich guten Unterricht noch besser zu machen.

Nur wenn ein Lehrer mit bewährten pädagogischen Methoden im Klassenraum top performt, wird der digitale Medieneinsatz als weitere pädagogische Methode ein Hilfsmittel sein. Und das ist abhängig vom Fach. Es ist abhängig von der Schulform. Es ist abhängig von der Altersgruppe, vom Alter der Schülerinnen und Schüler. Es ist abhängig vom eigenen didaktischen Ansatz. Und es ist auch abhängig davon, wie versiert ein Lehrer beim Einsatz verschiedener pädagogischer Methoden ist - und nicht nur auf eine schwört: nur frontal, nur Projektunterricht oder nur digital.
News4teachers: Allgemein sind die Erwartungen an die Digitalisierung der Schulen recht hoch - von Seiten der Politik, der Wirtschaft und der Gesellschaft jedenfalls. Wie sind Ihre?
Lembke: Wahrscheinlich ist diese Digitalisierung, also die flächendeckende Informationstechnisierung in den pädagogischen Prozessen, gar nicht mehr zu stoppen. Es wird von politischer Seite extrem viel Geld in die Digitalisierung der Schulen investiert, auch in weiterer Zukunft. Sie wird von allen Seiten, auch von der Wirtschaft, massiv gefordert. Die Entwicklung wäre schon längst mal gestoppt worden, wenn die Protagonisten in den Entscheidungsgremien den wissenschaftlichen Erkenntnissen folgen würden. Denn die sind eindeutig: dass der Einsatz von digitalen Medien Lernen im Klassenraum nicht besser macht.

Irgendwann werden wir einen Teil, vielleicht sogar den größten, robotisierten Unterricht haben. Viele Projekte, die von der EU im Forschungsbereich ausgeschrieben werden, gehen in Richtung des Roboterlernens („machine learning"). Es wird massiv viel Geld in diese Forschung gesteckt. Daher werden wir wahrscheinlich eine Zwei-Klassen-Gesellschaft bekommen. Es wird Schulen des Massenlernens geben, die stark elektronisch organisiert sind. Lernen wird überwiegend vor einem Bildschirm stattfinden, Interaktion ausschließlich digital organisiert mit einem Roboter und einer künstlichen Intelligenz.

Demgegenüber werden wir dann eine stärker privatisierte (Aus-)Bildung haben, in denen Eltern dafür zahlen, dass ihre Kinder noch mit einem richtigen Lehrer sprechen können, der auch noch richtige pädagogische Methoden und zudem noch Empathie einzusetzen vermag. In den Schulen des Massenlernens geht es dann darum, basale Fähigkeiten wie Rechnen, Lesen und Schreiben zu vermitteln und die jungen Menschen auf eine schnellst mögliche wirtschaftliche Verwertung fit zu machen. Das Zuarbeiten für digitale Konzerne und das Konsumieren von immer mehr digitalen Gütern werden Ihren zentralen Aufgaben sein - Hauptsache bequem. In den anderen Schulen findet Lernen und Umgang mit Komplexität in einem sozialen Lernprozess statt. Diese Absolventen werden Teile unseres Land führen und sich mit den unbequemen Dingen gesellschaftlicher Entwicklung beschäftigen müssen - weil es niemand anders mehr kann. News4teachers-Herausgeber Andrej Priboschek führte das Interview.
Der Beitrag wird auch auf der Facebook-Seite von News4teachers diskutiert.
bak-Seminartag: Die Lehrerausbildung stellt die Weichen für die Digitalisierung der Schulen - aber: In welche Richtung?

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Digitalkritiker Prof. Lembke im Interview: „Der Einsatz von digitalen Medien kann die Lerneffekte von Schülern, wenn überhaupt, nur eingeschränkt fördern"

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KAISERSLAUTERN. Um ein Interview miit Gerhard Lembke zu bekommen, muss man sich online in seinem Terminkalender anmelden. Auch hat man die Wahl, ob man das Gespräch telefonisch führen möchte - oder per Videokonferenz. Zeigt: Deutschlands schärfster Kritiker der Digitalisierung in Schulen ist durchaus kein digitaler Asket. Wie auch?

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https://www.medical-tribune.de/medizin-und-forschung/artikel/intensive-nutzung-von-sozialen-medien-und-smartphones-gefaehrdet-jugendliche

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In den letzten zehn Jahren hat die Zahl der Kinder und Jugendlichen mit psychischen Problemen in Nordamerika stark zugenommen - parallel zur steigenden Beliebtheit von Smartphones und Social Media. Ein Zufall? Eher nicht.

Die Angst, etwas zu verpassen, hat es inzwischen bis in die medizinische Fachliteratur geschafft. Genau definiert ist die „fear of missing out" als allgegenwärtige Befürchtung, andere könnten eine bereichernde Erfahrung machen, ohne dass man ein Teil davon ist. 70 % der US-Teenager treiben sich mehrmals am Tag in sozialen Medien herum, jeder fünfte Teenager in der kanadischen Provinz Ontario sogar mehr als fünf Stunden. Das Ganze stets mit dem Risiko, der eigenen Psyche zu schaden, wie Dr. Elia Abi-Jaoude, Department of Psychiatry, Toronto Western Hospital, und Kollegen anhand der akutellen Datenlage veranschaulichen.

Ab zwei Stunden pro Tag leidet die Schlafqualität

Zahlreiche Reviews, Querschnitt- und Längsstudien verknüpfen den Smartphone- und Social-Media-Gebrauch mit psychischen Störungen, selbstverletzendem Verhalten und Suizidalität, schreiben die Experten. Dabei scheint es eine Dosis- Wirkungs-Beziehung zu geben und Mädchen scheinen stärker betroffen zu sein. Beispielsweise waren Teilnehmerinnen einer randomisierten Untersuchung schlechter gelaunt, nachdem sie 10 Minuten auf Facebook unterwegs waren. Der intensive Gebrauch des sozialen Netzwerkes schränkt einer Befragung zufolge die psychische Gesundheit und die Lebenszufriedenheit ein. Neid oder das Verlangen, sein Aussehen ändern zu wollen, entstehen durch das permanente Vergleichen häufiger.

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Intensive Nutzung von sozialen Medien und Smartphones gefährdet Jugendliche

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In den letzten zehn Jahren hat die Zahl der Kinder und Jugendlichen mit psychischen Problemen in Nordamerika stark zugenommen - parallel zur steigenden Beliebtheit von Smartphones und Social Media. Ein Zufall? Eher nicht.

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https://www.tagesschau.de/wissen/gesundheit/kinder-corona-111.html

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Seit Jahren steigt die Zahl der psychischen Erkrankungen bei Kindern. Die Corona-Krise hat diese Entwicklung noch einmal deutlich verschärft. Experten berichten zum Teil von ersten Engpässen an Kliniken.

Psychische Erkrankungen bei Kindern und Jugendlichen nehmen laut einer Hochrechnung in der Corona-Pandemie stark zu. Die Zahl derer, die sich etwa aufgrund von Essstörungen behandeln lassen haben, ist im Corona-Jahr 2020 um rund 60 Prozent gestiegen, zeigen Berechnungen der Krankenversicherung KKH, die sich auf Versichertendaten der ersten sechs Monate 2020 stützt. Die Daten liegen dem ARD-Mittagsmagazin exklusiv vor.

Depressionen und Burnout

Auch andere psychische Erkrankungen wie Depressionen oder Burnout haben demnach um rund 30 Prozent zugenommen. Bundesweit steigen die psychischen Erkrankungen unter den Sechs- bis 18-Jährigen um 20 Prozent.

Für die Berechnung hatte die KKH die Daten von insgesamt 209.332 sechs- bis 18-jährigen Versicherten ausgewertet. Demnach befanden sich 2019 von den rund 200.000 versicherten Kindern und Jugendlichen bundesweit etwa 27.000 aufgrund psychischer Erkrankungen in Behandlung (zwölf Prozent). "Hochgerechnet auf ganz Deutschland sind das rund 1,3 Millionen Kinder und Jugendliche", so die KKH. 2020 waren es nach dem ersten Halbjahr bereits rund acht Prozent, die behandelt werden mussten, also fast 16.000 Versicherte.

Erste Engpässe in Kliniken

Renate Schepker, Vorstandsmitglied der Deutschen Gesellschaft für Kinder- und Jugendpsychiatrie (DGKJP) betont, es sei wichtig, die Kapazitäten vollständig offen zu halten und auch nach der Pandemie keinesfalls zu sparen: "Derzeit sind die Kliniken noch überwiegend in der Lage, die Bedarfe zu decken, regional kommt es zu Überbelegungen und längeren Wartezeiten und in wenigen Regionen, die besonders niedrige Bettenmessziffern aufweisen, auch zu Engpässen", so die Leiterin einer Klinik am Bodensee.

"Durch die Corona-Pandemie haben wir auch erkannt, dass selbst die Regionen, die recht gut ausgestattet sind, in Krisensituationen sofort an ihre Grenzen kommen," sagt Marcel Romanos, Direktor der Klinik und Poliklinik für Kinder- und Jugendpsychiatrie am Universitätsklinikum Würzburg. "Insofern steigen überall die Wartezeiten, und man erhält den Eindruck, dass sich eine 'Bugwelle' der Inanspruchnahme aufbaut." Wichtig sei es, besondere Risikokonstellationen und Risikophasen der Kinder und Jugendlichen zu erkennen und die Entstehung der Krankheiten besser zu verstehen, um die Prävention zu stärken.

Seit Jahren steigende Zahlen

Der Corona-Anstieg verstärkt damit einen bereits seit zehn Jahren andauernden Trend, bei dem immer mehr Kinder und Jugendliche in Behandlung müssen. So zeigen die Daten der KKH: Besonders Depressionen haben bundesweit zwischen 2009 und 2019 zugenommen, mit einem Plus von 97 Prozent verdoppelten sich die Fallzahlen fast. Auch Anpassungsstörungen ( + 72 Prozent), Burnout (+ 54,7 Prozent), Angststörungen (+ 45 Prozent) und Essstörungen (+ 13 Prozent) nahmen über diesen Zeitraum deutlich zu.
Mehr dazu heute im ARD-Mittagsmagazin um 13:00 Uhr

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Krankenkasse: Mehr psychische Erkrankungen bei Kindern

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Seit Jahren steigt die Zahl der psychischen Erkrankungen bei Kindern. Die Corona-Krise hat diese Entwicklung noch einmal deutlich verschärft. Experten berichten zum Teil von ersten Engpässen an Kliniken. Von Kaveh Kooroshy.

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https://www.fitforfun.de/news/gesundheit-ein-viertel-aller-jugendlicher-ist-smartphone-suechtig-396870.html

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Gesundheit: Fast die Hälfte aller Kinder ist Smartphone-süchtig

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Das Smartphone hat sich erfolgreich in den Alltag der meisten Menschen integriert – auch Kinder und Jugendliche lernen immer früher den Umgang mit den elektronischen Geräten. Laut einer englischen Studie ist Hälfte von ihnen sogar schon süchtig nach den elektronischen Geräten.

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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8280997/

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Originalpublikation

Wacks Y, Weinstein AM (2021) Excessive smartphone use is associated with health problems in adolescents and young adults. Front Psychiatry. 12:669042. 10.3389/fpsyt.2021.669042.

Der Gebrauch von Smartphones hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten enorm zugenommen und ist v. a. für Jugendliche zu einer wesentlichen basalen sozialen Fertigkeit und Kommunikationsbasis geworden. Smartphones werden für verschiedene Zwecke wie Spiele, Social Network Services oder das Ansehen von (nicht immer altersgemäßen) Videoclips verwendet. Die Abgrenzung zum pathologischen Gebrauch im Sinne einer Smartphone-Sucht ist jedoch nicht klar definiert, und es ist unklar, ab wann eine übermäßige Smartphone-Verwendung als Suchtverhalten einzustufen ist. So gibt es derzeit auch noch keinen Code dafür im Klassifizierungssystem ICD-10, und es besteht ein fließender Übergang zur Internetabhängigkeit, weshalb häufig die Bezeichnung Mobile and Internet Dependency Syndrome (MAIDS) Verwendung findet.

Damit eng verbunden sind auch andere neu eingeführte Begriffe für dieses Phänomen wie FOMO („fear of missing out"), die nahezu zwangsartige Angst davor, ein spannendes, interessantes Ereignis zu verpassen, sowie die Nomophobie („no mobile phobia"), bei der es sich im Grunde genommen um die Trennungsangst vom Smartphone handelt. Interessant dabei ist, dass es häufig weniger darum geht, selbst aktiv zu kommunizieren, als vielmehr das Bedürfnis zu verspüren, jederzeit erreichbar zu sein.

Insgesamt muss aber festgestellt werden, dass es bislang nur sehr wenige belastbare Daten zum pathologischen Gebrauch von Smartphones und dessen Folgen gibt. Die vorliegende Arbeit möchte nun einen Überblick über die Evidenz der Effekte eines exzessiven Smartphone-Gebrauchs auf die physische und psychische Gesundheit bei Jugendlichen geben.

Zusammenfassung der Studie

Im Rahmen dieser Auswertung wurde eine Suche in PubMed und Web of Science mit den Suchbegriffen „excessive smartphone use" and „smartphone addiction" im Februar 2021 durchgeführt, und 84 englischsprachige Publikationen wurden in die Auswertung einbezogen.

Dabei wurden Komorbiditäten mit Depression, Angst, Zwangsstörung, ADHS und Alkoholkonsumstörung festgestellt. Übermäßige Smartphonenutzung ist mit Schwierigkeiten bei der kognitiven Emotionsregulation, Impulsivität, beeinträchtigten kognitiven Funktionen und geringem Selbstwertgefühl verbunden. Zu den körperlichen Beeinträchtigungen zählen Schlafstörungen, verminderte körperliche Fitness, ungesunde Essgewohnheiten, Schmerzen und Migräne. Veränderungen des Volumens der grauen Substanz des Gehirns im Frontalhirn wurden in der MRT nachgewiesen.

Die Autoren schließen mit der Folgerung, dass die übermäßige Nutzung von Smartphones mit beeinträchtigten kognitiven Funktionen und psychischen Problemen in Verbindung gebracht werden kann, die als Alarmsignale für Ärzte, Psychologen und Pädagogen gelten sollten.

Kommentar

Es ist erstaunlich, dass es zu dieser außerordentlich weitverbreiteten Nutzung von Smartphones nur sehr wenige aussagekräftige Studien und belastbare Daten gibt. In dieser Übersichtsarbeit gibt es sehr deutliche Hinweise darauf, dass es sich dabei durchaus um relevante Beeinträchtigungen der physischen und psychischen Gesundheit handeln kann.

So ist es bemerkenswert, dass selbst die Prävalenz etwa der Nomophobie nicht bekannt ist. Eine Übersichtsarbeit [ 1] hat festgestellt, dass es eine bedeutende Diskrepanz bei den Daten gibt, die Prävalenz wird mit Werten zwischen von 6 % und 73 % angegeben. Innerhalb der Gruppe der Nomophoben variieren die mittelschweren Fälle zwischen 25,7 % und 73,3 % und die schweren Fälle zwischen 1 % und 87 %. Diese Diskrepanz ist auf unterschiedliche Bewertungskriterien zurückzuführen, diese verdeutlichen jedoch den Bedarf für eine präzise Definition und weitere Studien zu diesem Thema.

Daher sind derzeit noch viele Fragen offen, so etwa welche Risikofaktoren es für den pathologischen Gebrauch von Smartphones gibt und ab wann und unter welchen Kriterien man von einer Abhängigkeit im Sinne einer Sucht sprechen kann. Darüber hinaus bleibt es offen, ob es nicht gerade jene Kinder und Jugendlichen sind, die bereits eine vorbestehende psychische Auffälligkeit hatten und infolgedessen und vielleicht im Sinne einer Selbsttherapie zu einem exzessiven Gebrauch dieser Technologie neigen. Es ist zu vermuten, dass es, bedingt durch die COVID-19-Pandemie, zu einer Verstärkung dieser Problematik gekommen sein könnte, da der Lockdown direkte Begegnungen über eine längere Zeit sehr stark eingeschränkt hatte.

Jedenfalls aber wird es unsere Aufgabe als Kinder- und Jugendärzte sein, diesem Thema mehr Aufmerksamkeit zu widmen und sowohl die Eltern als auch die Jugendlichen selbst auf Beschwerden im Zusammenhang mit einem intensiven Gebrauch der Smartphones anzusprechen.

Es wird wesentlich sein, die Grundlagen eines psychohygienischen Umgangs mit dem Smartphone ausreichend zu kommunizieren. Dazu gehört es unter anderem, alle Push-Nachrichten zu deaktivieren, akustische Benachrichtigungen bei Social Media zu deaktivieren, das Gerät in der Nacht abzuschalten und so die Aufmerksamkeit zu reduzieren, die das Smartphone einfordert. Der Nutzer sollte bestimmen, wann er zum Smartphone greifen möchte, und es sollte nicht umgekehrt das Handy durch stetige Signale die Aufmerksamkeit des Nutzers regelmäßig an sich ziehen. Bei Zeichen eines pathologischen Gebrauchs sollte möglichst frühzeitig das Gespräch gesucht und evtl. professionelle Hilfe in Anspruch genommen werden.

Interessenkonflikt

P. Voitl gibt an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Footnotes

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Literatur

1. León-Mejía AC, Gutiérrez-Ortega M, Serrano-Pintado I, González-Cabrera J. A systematic review on nomophobia prevalence: surfacing results and standard guidelines for future research. PLoS ONE. 2021;16(5):e0250509. doi: 10.1371/journal.pone.0250509. [[ PMC free article] [ PubMed] [ CrossRef] Google Scholar]

Articles from Monatsschrift Kinderheilkunde are provided here courtesy of Nature Publishing Group

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Wacks Y, Weinstein AM (2021) Excessive smartphone use is associated with health problems in adolescents and young adults. Front Psychiatry. 12:669042. 10.3389/fpsyt.2021.669042. Der Gebrauch von Smartphones hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten enorm zugenommen und ist v. a. für Jugendliche zu einer wesentlichen basalen sozialen Fertigkeit und Kommunikationsbasis geworden.

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https://www.zeit.de/politik/ausland/2018-07/frankreich-parlament-schulen-handyverbot-mobiltelefon

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Das französische Parlament hat ein erweitertes Verbot von Handys in Schulen beschlossen. Es verbietet grundsätzlich, Mobiltelefone in allen Vor- und Grundschulen sowie in der Sekundarstufe I zu benutzen, wie der Radiosender France Info berichtete. Es betrifft Kinder und Schüler im Alter von drei bis 15 Jahren. Gymnasien haben die Möglichkeit, ebenfalls ein Handyverbot einzuführen, eine Pflicht besteht dort aber nicht.

Liberale und Abgeordnete der Regierungspartei La République en Marche stimmten in der Nationalversammlung für das Gesetz, Vertreter linker und konservativer Parteien enthielten sich. Mit dem Verbot wurde ein Wahlversprechen des Präsidenten Emmanuel Macron umgesetzt. Die Forderung des 40-Jährigen hatte viele überrascht, die Liberalen waren bisher eher dafür bekannt, neue Technologien zu preisen und Schulen mit mehr Computern auszustatten.

Die Idee des Verbots ist, dass sich Schüler ohne Ablenkung durch Handys in der Schule besser konzentrieren können sollen. Auch Mobbingfälle, in denen mit Handys auf dem Schulhof gefilmt wird, wie Kinder verprügelt werden, sollen damit ausgeschlossen werden.

Neu ist die Idee des Handyverbots nicht: Schon seit 2010 gibt es im Schulgesetz einen Artikel, der Handys an allen Grundschulen und im weiterführenden Collège im Schulgebäude verbietet. Nur waren bisher die Pausenhöfe von der Regelung ausgeschlossen. Neben Handys sind auch Tablets und Smartwatches in allen Schulräumen und bei Schulausflügen verboten. Ausnahmen gibt es, wenn das Gerät für den Unterricht selbst gebraucht wird, aber auch für Kinder mit Behinderung.

Vor allem Eltern kritisieren den Vorstoß. Sie sind es inzwischen gewohnt, ihre Kinder immer erreichen zu können. Wenn sich die Nachmittagsplanung ändert, sollen die Kinder informiert werden können. Manche Eltern wollen ihre Kinder auch in der Pause unterstützen, falls diese gemobbt werden.

Fraglich ist auch die Umsetzung des umfassenden Verbots. Ob Lehrer jeden Morgen alle Handys konfiszieren sollen, ist noch unklar.

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Frankreich: Parlament beschließt Handyverbot an Schulen

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Das französische Parlament hat ein erweitertes Verbot von Handys in Schulen beschlossen. Es verbietet grundsätzlich, Mobiltelefone in allen Vor- und Grundschulen sowie in der Sekundarstufe I zu benutzen, wie der Radiosender France Info berichtete. Es betrifft Kinder und Schüler im Alter von drei bis 15 Jahren.

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https://www.uniklinikum-saarland.de/fileadmin/UKS/Einrichtungen/Kliniken_und_Institute/Neurologie_und_Psychiatrie/Kinder_und_Jugendpsychiatrie/Folien_Vorlesung/Moodle/Paulus_F_Stoerungen_durch_Digitalisierung_2020_04.pdf

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https://www.amazon.de/Lernen-4-0-M%C3%B6glichkeiten-Digitalisierung-Bildungsbereich/dp/3834020303/ref=sr_1_2?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&crid=XSYP6FS52KFC&keywords=lernen+zierer&qid=1688850423&sprefix=lernen+zierer%2Caps%2C78&sr=8-2

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Lernen 4.0 - Pädagogik vor Technik: Möglichkeiten und Grenzen einer Digitalisierung im Bildungsbereich

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Für viele ist Digitalisierung der Schlüssel, um Bildung und Erziehung zu revolutionieren. Aber was wissen wir über den Einfluss von Digitalisierung auf den Lernprozess? Welche Möglichkeiten und Grenzen sind mit einer Digitalisierung verbunden? Und welche Konsequenzen ergeben sich daraus für pädag...

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https://www.amazon.de/Die-L%C3%BCge-digitalen-Bildung-verlernen/dp/3868815686/ref=sr_1_1?__mk_de_DE=%C3%85M%C3%85%C5%BD%C3%95%C3%91&crid=78D6X61FGG0A&keywords=9783868815689&qid=1688851138&sprefix=9783868815689%2Caps%2C80&sr=8-1

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