Programmieren lernen: Wie sehen die Hirnregionen von Informatikern aus?
Erfahrene Computerprogrammierer beherrschen bestimmte Verhaltens- und Aufmerksamkeitsfähigkeiten besser als ihre unerfahrenen Kollegen und können schneller das Programmieren lernen. Um die verantwortlichen Hirnregionen zu identifizieren, analysierten Wissenschaftler mithilfe von fMRT die Gehirnaktivitäten von 30 Informatikern mit unterschiedlichen Fähigkeiten. Dabei stellten sie fest, dass sieben Regionen des frontalen, parietalen und temporalen Kortex im Gehirn von erfahrenen Programmierern für so eine Tätigkeit genau abgestimmt sind. Die Ergebnisse könnten bessere Methoden und Werkzeuge für alle bieten, die das Programmieren lernen möchten.
Können bestimmte Menschen besser programmieren lernen?
Länder auf der ganzen Welt verzeichnen einen Anstieg der Zahl der Informatikstudenten. Die Zahl der Studierenden an verwandten Universitätsprogrammen hat sich zwischen 2006 und 2016 in Europa verdreifacht. Gleichzeitig wird das Alter, in dem mit dem Codieren begonnen werden soll, immer jünger, da Regierungen in vielen verschiedenen Ländern den K-12-Informatikunterricht vorantreiben. Trotz der zunehmenden Beliebtheit der Computerprogrammierung ist wenig darüber bekannt, wie sich jedes Gehirn an diese relativ neue Aktivität anpasst. Eine neue Studie von Forschern in Japan hat die Gehirnaktivität von dreißig Programmierern mit unterschiedlichem Fachwissen untersucht. Sie konnten feststellen, dass sieben Regionen des frontalen, parietalen und temporalen Kortex im Gehirn eines erfahrenen Programmierers genau dafür abgestimmt sind. Die Ergebnisse legen nahe, dass bessere Programmierkenntnisse auf fein abgestimmten Gehirnaktivitäten in einem Netzwerk aus mehreren verteilten Hirnregionen beruhen.
Viele Studien haben Unterschiede zwischen erfahrenen und unerfahrenen Programmierern in Bezug auf Verhaltensleistung, Wissensstruktur und selektive Aufmerksamkeit berichtet. Was die Forscher jedoch nicht wissen, ist, wo im Gehirn diese Unterschiede auftreten, so die Studienautoren. Um diese Frage zu beantworten, beobachteten sie Gruppen von Anfängern und erfahrenen Programmierern. Allen Studienteilnehmern wurden unter Beobachtung der funktionellen MRT (fMRT) 72 verschiedene Code-Schnipsel gezeigt. Dann wurden sie gebeten, jeden Schnipsel in eine von vier Funktionskategorien einzuteilen. Wie erwartet konnten Programmierer mit höheren Fähigkeiten die Snippets besser richtig kategorisieren. Eine anschließende Analyse ergab, dass die Informationsmenge in sieben Gehirnregionen mit dem Kenntnisstand des Programmierers zunahm. Dies war der bilaterale untere Frontalgyrus pars triangularis (IFG Tri), der linke untere Parietallobulus (IPL), der linke supramarginale Gyrus (SMG), der linke mittlere und untere temporale Gyri (MTG / IT) und der rechte mittlere frontale Gyrus (MFG).
Ziel der Forschung
Die Identifizierung dieser Merkmale im Gehirn von erfahrenen Programmierern bietet einen guten Ausgangspunkt für das Verständnis der kognitiven Mechanismen, die hinter Programmierkenntnissen stehen. Diese Studienergebnisse beleuchten die potenziellen kognitiven Funktionen, die solche Fähigkeiten ausmachen. Insbesondere ist bekannt, dass das linke IFG Tri und MTG mit der Verarbeitung natürlicher Sprache und insbesondere dem zielgerichteten Abrufen semantischen Wissens verbunden sind. Das linke IPL und SMG sind mit dem episodischen Speicherabruf verbunden. Das richtige MFG und IFG Tri hängen funktional mit der gesteuerten Aufmerksamkeitskontrolle zusammen. Programmieren ist eine relativ neue Aktivität in der Geschichte der Menschheit und der Mechanismus ist weitgehend unbekannt. Die Verbindung der Aktivität mit anderen bekannten menschlichen kognitiven Funktionen wird das Verständnis von Programmierkenntnissen verbessern. Wenn diese Studie eine umfassendere Theorie über Programmierkenntnisse liefert, wird dies zu besseren Methoden zum Lernen und Lehren von Computerprogrammierung führen können.
