기초적인 산술 능력에 영향을 미치는 개인의 능력에는 어림수 짐작 능력(ANS), 수 지식 (number knowledge), 지능 등 다양한 인지적 능력들이 있음은 이미 잘 알려진 사실이다. 하지만 산술 능력에 영향을 미치는 다양한 인지적 요인들의 상대적 중요도에 대한 이해는 부족한 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 한국 아동의 비-상징적 미지수 추론문제를 해결하는 능력, ANS 정확도, 지능 그리고 지능의 하위유형들을 복합적으로 살펴봄으로 곱셈과 나눗셈 추론의 개인차와 그에 영향을 미치는 지능 그리고 ANS 정확도간의 관계를 살펴보고자 한다. 본 연구에서는 점 배열을 비교하는 패러다임인 Panamath ANS 측정 도구를 사용하여 아동의 ANS 능력을 측정하였고 McCrink & Spelke(2010, 2016)의 비-상징적 곱셈/나눗셈 추론 과제를 사용하여 ANS를 이용하여 산술문제를 추론하는 아동의 능력을 측정하였다. 마지막으로 K-WPPSI-IV를 사용하여 아동의 지능을 측정하였다. 그 결과 만 4-6세 아동들은 곱셈과 나눗셈의 모든 조건에서 우연수준보다 유의미하게 높은 수행률을 보였으며, 이는 곱셈과 나눗셈에 대한 정규 교육을 받지 않은 어린 아동의 경우에도 비-상징적인 곱셈과 나눗셈의 추론이 가능함을 보여주었다. 더 나아가 곱셈과 나눗셈 추론 정확도, ANS 정확도, ANS 반응시간, 전체지능(FSIQ), 그리고 지능의 하위유형들 간의 관계를 알아보기 위해 Pearson 상관계수를 구하고, 이러한 요인들이 곱셈과 나눗셈 추론 정확도를 어떻게 설명하고 예측하는지를 알아보기 위해 위계적 회귀분석을 실시하였다.
그 결과, 곱하기 2 추론 정확도는 ANS 반응시간과 유의미한 부적상관을 보였으며 전체지능, 언어이해, 그리고 유동추론과는 유의미한 정적상관을 보였다. 추가적으로 여러 요인들 중 ANS 반응시간이 아동의 곱하기2 추론 정확도를 가장 잘 설명해주고 있음을 알 수 있었다. 이에 반해, 곱하기 4 추론 정확도와는 언어이해가 유일하게 정적인 상관 경향성을 보이는 것으로 나타났다. 또한 아동의 나누기2 결과는 나누기4 정확도, ANS 정확도, 전체지능, 언어이해, 시공간, 그리고 처리속도와 유의미한 정적 상관을 보였다. 반면에 나누기 4결과와 유의미한 상관을 보인 요인들로는 FSIQ, 언어이해, 유동추론, 작업기억, 처리속도가 있었다. 특히 ANS 정확도는 나누기2와 나누기 4추론 정확도 모두와 매우 높은 정적인 상관을 보였다. 종합적으로, 아동의 전체적인 나눗셈 추론 능력에는 ANS 정확도나 반응속도보다 FSIQ가 더욱 핵심적인 역할을 하는 것으로 나타났다.
Recently, it has become well-known that cognitive abilities such as Approximate Number System (ANS), number knowledge, and intelligence affect individual’s fundamental mathematical ability. However, it is unclear which of these cognitive abilities impact children’s fundamental mathematical ability the most. Therefore, in this study, we tested Korean children’s ability to solve non-symbolic multiplication/division problems, ANS acuity and intelligence all together. We also examine those factors in combination to find out the relationships between ANS acuity, multiplication/division reasoning abilities, and intelligence. To test these relationships, we used Panamath Dot Comparison Paradigm to measure children’s ANS acuity. Also, we employed McCrink’s non-symbolic multiplication/division tasks (2010, 2016) to measure children’s ability to solve division problems. Also, we measured children’s intelligence using K-WPPSI-IV. As a result, children aged 4 to 6 showed a significantly higher rate of performance than chance level at all conditions of multiplication reasoning tasks(ts(8,20)=8.739 and 5.610, both p<.001). Also children’s multiplication performance showed positive correlation with ANS response time(r=.531, p=.13) and FSIQ(r=.446, p=.042), fluid reasoning(r=.59, p=.005) and verbal comprehension(r=.465, p=.034) in an easier condition. However, only the verbal comprehension(r=.387, p<.1) showed significantly correlated tendency with the multiplication performance in a more complex division task.
Also, our results showed that, in all conditions of division tasks, performance in 4-6 years old children is higher than chance level (ts(23)=9.51 and 6.33, both ps<0.05). Also children’s division performance showed positive correlation with Full scale IQ and ANS acuity (r=.58, p<.05 and r=.54 p<.05, respectively), verbal comprehension(r=.548, p=.008), and processing speed(r=.460, p=.031) in an easier condition. However, Full scale IQ(r=.616, p=.002), verbal comprehension(r=.537, p=.010), working memory(r=.471, p=.027), and processing speed(r=.473, p=.026) was significantly correlated with performance in a more complex division task. Specifically, there were significant relationships between children’s division performance and verbal comprehension (r=.50, p<.05), fluid reasoning (r=41, p=.05), and processing speed index scores(r=.47, p<.05). Taken together, these findings suggest that both ANS and intelligence play essential roles in children’s fundamental mathematic ability.
목 차국문요약Ⅰ. 서론 ………………………………………………………………………11. 연구의 필요성 및 목적 ………………………………………………12. 연구 문제 ……………………………………………………………4Ⅱ. 이론적 배경 ……………………………………………………………51. 아동의 수 발달 ………………………………………………………51) 어림수짐작능력 정의 ……………………………………………52) 어림수짐작능력의 발달양상 ……………………………………63) 어림수짐작능력 측정 패러다임 유형에 따른 ANS 정확도의 차이 ……………………………………………72. 비-상징적 산술능력 ………………………………………………83. 지능 요인……………………………………………………………94. 연구의 목표 및 가설 ……………………………………………11Ⅲ. 연구 방법 및 연구절차1. 연구1: 곱셈 과제…………………………………………………121) 참가자 및 연구 절차…………………………………………122) 측정도구………………………………………………………133) 연구결과 ……………………………………………………174) 논의 …………………………………………………………262. 연구2: 나눗셈 과제 ……………………………………………281) 참가자 및 연구 절차………………………………………282) 측정도구……………………………………………………283) 연구결과……………………………………………………294) 논의 ………………………………………………………38V. 종합논의 ………………………………………………………40참고문헌Abstract