Matematikundervisningen behöver tänkas om eftersom barns rumsliga resonemangsförmåga inte utvecklas tillräckligt, säger en ny studie.

Elever som deltog i forskningen kämpade med grundläggande geometriproblem, antyder att deras kunskap om former inte kontrolleras tillräckligt ofta, och det måste finnas mer utrymme på läroplanen för dem att praktisera det de har lärt sig.

Akademiker mätte barns rumsliga resonemangsförmåga genom att ställa enkla frågor till dem om vilka former som passar ihop. Elever kunde identifiera en huvudform från bilder som bestod av många men kämpade för att identifiera andra.

Rumsliga resonemangsfärdigheter hjälper människor att rotera former mentalt för att se hur de skulle se ut i olika riktningar. Detta är viktigt i yrken som involverar IT och ingenjörer. Experter tror att 1, 357 elever i årskurs 4 till 9 i Japan som deltog i studien kämpade eftersom de inte kunde både visualisera former och tillämpa matematisk teori för att lösa geometriproblem.

Dr Tao Fujita, från University of Exeter, som ledde forskningen, sa:"Vi ställde upp väldigt enkla matematiska problem för elever i olika åldrar och fann att ett litet antal barn kunde svara rätt på dem. Även om dessa var elever i Japan finns det inget som tyder på att samma problem inte kommer att ses i andra länder. Problemet kan vara att lärare gör antaganden om barns geometriskunskaper. Men vi visar att det är viktigt att de fortsätter att kontrollera sina kunskaper. Att vara bekväm med att arbeta med former är avgörande i STEM/STEAM-yrken som involverar IT och ingenjörer. Det skulle vara användbart om skolor kontrollerade, kanske årligen, barns förmåga att resonera i rummet."

Studien, publiceras i Mathematics Education Research Journal , involverade också akademiker från Nara University of Education och Shizuoka University i Japan och University of Southampton. De arbetade med lärare för att genomföra en lektion som en del av studien, och undersökte även elever.

Eleverna skulle ha lärt sig om 3D-former inklusive kuber, kuboider, prismor, pyramider, nät och hur man representerar 3D-former i 2D i tidigare lektioner, men de kunde inte använda sina kunskaper och resonemang när de löser enkla, men obekanta geometriska problem.

Nästan alla gymnasieelever kunde känna igen vissa men inte alla vinklar i en kub.

Cirka 30 procent av eleverna i grundskoleåldern trodde av misstag att en sida av en kub är lika lång som diagonalen på dess ansikte. Rätt svar är att den diagonala sidan är längre.

Elever kan använda rumslig visualisering för att mentalt rotera diagram, men de kämpade för att avgöra var triangeln skulle vara när den ritades in i en kub.

Dr Fujita sa:"Det räcker inte att veta namnet på former, barn behöver också använda sina kunskaper för att lösa problem. Läroplanen borde ha mer utrymme för barn att öva på detta. Fler möjligheter bör ges till grund- och gymnasieelever att öva på sina rumsliga resonemangsfärdigheter och att befästa sina kunskaper om geometri.

"Nuvarande japanska läroplan för 3D-geometri bör granskas på nytt, och fler lärandemöjligheter kan ges till både grundskole- och gymnasieelever där de inte bara kan utöva sina rumsliga resonemangsförmåga utan också konsolidera och dela, diskutera och uttryckligen använda vad de har lärt sig."