Title
Neurophysiological examination of mathematical giftedness
Abstract
The study presented in this dissertation is part of a larger research project that searches for deep insights into the nature of mathematical giftedness. Mathematical giftedness (MG) is a complex construct which is ill-defined (Leikin, 2012). The larger research project aims to resolve the ambiguity in the field of MG and propose a solid definition of mathematical giftedness. It is of a multidimensional nature, as it examines and compares the mental activity of participants with varying levels of mathematical exceptionality in three salient dimensions: Cognition, Neuro-cognition and Mathematical creativity. The study presented in this dissertation focuses on the neuro-cognitive dimension of the larger research project. This study aimed to: 1. Design and validate research instrument for ERP (Event Related Potentials) procedure on the upper secondary level of mathematics. 2. Search for the relationship of general giftedness (G factor) and excellence in school mathematics (EM factor) to problem solving performance as reflected in (1) Behavioral measures: Accuracy of responses (Acc) and Reaction time for correct responses (RTc) and (2) Electrophysiological measures: Amplitudes, latencies, and scalp topographies of brain electrical activity identified with Event-Related Brain Potentials (ERP) procedure. 3. Examine specific behavioral and electrophysiological characteristics of students with superior mathematical performance (S-MG).To achieve the study aims, a special sampling procedure was conducted based on the distinction between general giftedness (G factor) and excellence in school mathematics (EM factor). The research sample included 200 right-handed male 10th and 11th grade high school students (16-18 years old) who were divided into 4 major sub-groups that varied in combinations of their degree of general giftedness and excellence in school mathematics. The fifth research group consisted of 9 students with superior mathematical performance (S-MG). We report herein the findings of the comparative data analysis (See Section 2.2). Research tests were designed to employ the Event Related Potentials (ERP) research procedure. The tests were innovative in terms of the complexity of the tasks and the item design, which was based on Polya's model of problem-solving strategies. Since translations between representations are among the key indicators of mathematics understanding, the tests were initially designed to examine different types of translations (e.g., from graphical/pictorial to symbolic, from verbal to symbolic, from symbolic to graphical representations). Of the 9 initially designed tests 3 proved to be insufficiently reliable (Alpha Cronbach lower than 0.6). Thus, we collected data using 6 of the 9 tests. Furthermore, 4 of these 6 tests allowed for between-test comparisons and thus were chosen for the report in this study (see Part 3 for tool design). Scalp EEG data were continuously recorded using a 64-channel BioSemi ActiveTwo system (BioSemi, Amsterdam, The Netherlands) and ActiveView recording software. The ERP waveforms were time-locked to the onsets (appearance on the screen) of S1, S2 (and S3 if it existed).Data analysis: Both behavioral and electrophysiological analyses were performed in two steps: Step A focused on the similarities and differences in the four major groups of participants - G-EM, NG-EM, G-NEM and NG-NEM (with ANOVA examinations as the main type of statistical test employed). Step B was directed at identifying specific characteristics of the S-MG participants. (PsycInfo Database Record (c) 2022 APA, all rights reserved)
University
University of Haifa (Israel)
Loc. in Archive
2634062616; 2022-13249-043
Extra
AAI28745657
Publication Title: Dissertation Abstracts International: Section B: The Sciences and Engineering
titleTranslation: Examen neurofisiológico de la superdotación matemática
abstractTranslation: El estudio presentado en esta tesis es parte de un proyecto de investigación más amplio que busca una comprensión profunda de la naturaleza de la superdotación matemática. La superdotación matemática (MG) es un constructo complejo y mal definido (Leikin, 2012). El proyecto de investigación más amplio tiene como objetivo resolver la ambigüedad en el campo de la MG y proponer una definición sólida de la superdotación matemática. Es de naturaleza multidimensional, ya que examina y compara la actividad mental de los participantes con diferentes niveles de excepcionalidad matemática en tres dimensiones destacadas: Cognición, Neurocognición y Creatividad matemática. El estudio presentado en esta tesis se centra en la dimensión neurocognitiva del proyecto de investigación más amplio. Este estudio tuvo como objetivo: 1. Diseñar y validar un instrumento de investigación para el procedimiento ERP (Event Related Potentials) en el nivel medio superior de matemáticas. 2. Búsqueda de la relación entre la superdotación general (factor G) y la excelencia en matemáticas escolares (factor EM) con el rendimiento en la resolución de problemas, tal como se refleja en (1) Medidas conductuales: Precisión de las respuestas (Acc) y Tiempo de reacción para las respuestas correctas (RTc) y (2) Medidas electrofisiológicas: amplitudes, latencias y topografías del cuero cabelludo de la actividad eléctrica cerebral identificadas con el procedimiento de Potenciales Cerebrales Relacionados con Eventos (ERP). 3. Examinar las características conductuales y electrofisiológicas específicas de los estudiantes con rendimiento matemático superior (S-MG). Para lograr los objetivos del estudio, se llevó a cabo un procedimiento de muestreo especial basado en la distinción entre superdotación general (factor G) y excelencia en matemáticas escolares (factor EM). La muestra de investigación incluyó a 200 estudiantes diestros de secundaria de 10º y 11º grado (16-18 años) que se dividieron en 4 subgrupos principales que variaban en combinaciones de su grado de superdotación general y excelencia en matemáticas escolares. El quinto grupo de investigación estuvo formado por 9 estudiantes con rendimiento matemático superior (S-MG). Presentamos a continuación los resultados del análisis comparativo de datos (véase la sección 2.2). Las pruebas de investigación se diseñaron para emplear el procedimiento de investigación de Potenciales Relacionados con Eventos (ERP). Las pruebas fueron innovadoras en cuanto a la complejidad de las tareas y el diseño de los ítems, que se basó en el modelo de estrategias de resolución de problemas de Polya. Dado que las traducciones entre representaciones se encuentran entre los indicadores clave de la comprensión de las matemáticas, las pruebas se diseñaron inicialmente para examinar diferentes tipos de traducciones (por ejemplo, de gráficas/pictóricas a simbólicas, de verbales a simbólicas, de representaciones simbólicas a gráficas). De las 9 pruebas inicialmente diseñadas, 3 demostraron ser insuficientemente fiables (Alfa de Cronbach inferior a 0,6). Por lo tanto, se recogieron los datos utilizando 6 de las 9 pruebas. Además, 4 de estas 6 pruebas permitieron comparaciones entre pruebas y, por lo tanto, se eligieron para el informe de este estudio (consulte la Parte 3 para el diseño de la herramienta). Los datos de EEG del cuero cabelludo se registraron de forma continua utilizando un sistema BioSemi ActiveTwo de 64 canales (BioSemi, Ámsterdam, Países Bajos) y el software de registro ActiveView. Las formas de onda del ERP estaban bloqueadas en el tiempo para los inicios (aparición en la pantalla) de S1, S2 (y S3 si existía). Análisis de los datos: Tanto el análisis conductual como el electrofisiológico se realizaron en dos etapas: el paso A se centró en las similitudes y diferencias en los cuatro grupos principales de participantes: G-EM, NG-EM, G-NEM y NG-NEM (con exámenes de ANOVA como el principal tipo de prueba estadística empleada). El paso B estaba dirigido a identificar las características específicas de los participantes S-MG. (Registro de la base de datos PsycInfo (c) 2022 APA, todos los derechos reservados)
Notas
Fecha de revisión - 20220228
IdentKeywords - neurophysiological examination; mathematical giftedness; cognition; reaction time
SubjectsTermNotLitGenreText - Evoked Potentials 10010P4C 1100P4C 3167P4C 3194P4C 3507P4C 7457P4C 8712P4C 1092P4B 3147P4B 3174P4B 3485P4B 7406P4B 8654P4B 9945P4B; Gifted 10010P4C 1840P4C 1870P4C 4139P4C 5027P4C 1828P4B 1858P4B 4114P4B 4996P4B 9945P4B; Mathematical Ability 10010P4C 1840P4C 1870P4C 5P4C 5779P4C 6632P4C 1828P4B 1858P4B 5P4B 5742P4B 6588P4B 9945P4B; Neurophysiology 10010P4C 1100P4C 6532P4C 6546P4C 7457P4C 8712P4C 1092P4B 6488P4B 6502P4B 7406P4B 8654P4B 9945P4B; Reaction Time 1001P4C 10010P4C 8203P4C 8431P4C 8439P4C 8148P4B 8375P4B 8383P4B 994P4B 9945P4B; 10010P4C 4495P4C 9613P4C 4467P4B 9550P4B 9945P4B; 10010P4C 1870P4C 7773P4C 1858P4B 7721P4B 9945P4B
Última actualización - 2022-12-20
Citación
Waisman, I. (2013). Neurophysiological examination of mathematical giftedness [Ph.D., University of Haifa (Israel)]. APA PsycInfo® (2634062616; 2022-13249-043). https://www.proquest.com/dissertations-theses/neurophysiological-examination-mathematical/docview/2634062616/se-2?accountid=15299