초등학교 저학년의 수 감각 발달 양상 및 수학 학업성취도와의 관련성

Abstract

수와 연산 문제를 풀이하기 위해 갖추어야 할 수 감각은 초기 수학 학습의 주요한 근간이다. 본 연구는 수 인지 연구에서 검증된 과제를 활용하여 초등학교 저학년의 수 감각 발달양상 및 수학 학업성취도와의 관련성을 살펴보았다. 구체적으로 초등학교 입학 직후부터 3년간의 수 감각 변화를 수직선 추정 과제의 추정오차 값 변화, 수 크기 비교하기 과제와 곱셈 구구 맞추기 과제의 정확도, 반응속도 변화, 수 크기 비교하기 과제의 거리 효과 감소, 곱셈 구구 맞추기 과제의 문제 크기 효과 감소를 통해 분석하였다. 분석 결과, 첫째, 학년이 올라갈수록 아동은 제시된 수의 크기를 수직선에 정확하게 표상하였으며, 이러한 향상은 0-100, 0-1,000, 분수의 범위까지 확대되었다. 둘째, 학년이 올라갈수록 수 크기 비교하기 과제와 곱셈 구구 맞추기 과제의 정확도 및 반응 속도의 향상을 확인할 수 있었다. 셋째, 수직선 추정 과제의 추정오차 값, 2학년 시기에 측정한 수 크기 비교하기 과제의 거리효과 기울기, 곱셈 구구 맞추기 과제의 정확도는, 3학년 2학기의 수학 학업성취도 점수를유의하게 예측하였다. 이상의 결과를 토대로 수 감각의 중요성, 수 인지 측정 도구를 활용한 수학 학습에 대한 준비도 및 이해 수준을 진단하는 방향에 대해 논의하였다.

Number sense, which is essential for solving problems involving numbers and arithmetic, has been considered as a foundational skill in early mathematics learning. This study examined the development of number sense and its relation to mathematics achievement among lower elementary students using validated numerical cognition tasks. More specifically, we analyzed changes in the percentage of absolute error in the numberline estimation task, response times and accuracy in the number comparison and multiplication fact verification tasks, as well as decreases in the distance effect for number comparison and the problem size effect for multiplication fact verification. Results showed that as grade level increased, children demonstrated improved precision in representing numerical magnitudes on the numberline, extending from ranges of 0–100 to 0–1,000 and to fractions. Second, improvements were observed in both accuracy and reaction times on the number comparison and multiplication fact verification tasks. Third, estimation errors from the numberline estimation task, the slope of the distance effect in the number comparison task measured at second grade, and accuracy in the multiplication fact verification task significantly predicted mathematics achievement scores in the second semester of third grade. Taken together, these findings highlight the importance of number sense and support the use of numerical cognition tasks as diagnostic tools for assessing children’s readiness and comprehension in early mathematics learning.