세줄 요약

수학을 어려워하는 아이들은 숫자 자체를 싫어하기보다 문제 풀이 전략을 유연하게 바꾸지 못하는 경우가 많다. 스탠퍼드대 연구팀은 8~10세 아동 68명을 분석해, 발달성 계산장애가 있는 아이들이 난이도 변화에 맞춰 접근법을 조정하는 데 특히 약하다고 밝혔다.

• 수학 불안, 편도체 활성화와 전전두엽 저하
• 발달성 계산장애, 숫자보다 전략 전환의 문제
• 아동 68명 분석, 난이도 적응력 차이 확인

한국에서 학창 시절을 보내고 있거나 보냈던 사람에게 가장 싫어하는 과목이 무엇이냐고 물었을 때 답변은 대부분 한 과목에 수렴한다. 바로 ‘수학’이다. 우리뿐만 아니라 다른 나라에서도 수학에 대해 골머리를 앓기는 마찬가지다. 그래서 뇌과학, 심리학, 교육학적 측면에서 다양한 연구가 이뤄졌다.

기능적 자기공명영상(fMRI)을 활용한 뇌신경과학 연구들에 따르면 수학에 불안을 느끼는 학생들은 수학 문제에 직면했을 때 뇌에서 공포와 통증을 담당하는 편도체는 강하게 활성화되고 논리적 사고와 문제 해결을 관장하는 전전두엽의 활동은 급격히 감소한다. 뇌가 수학을 인지적 과제가 아닌 위협으로 인지해 정보 처리 능력이 마비된다는 것이다.



수학은 규칙, 공식, 중간 계산값을 머리에 동시에 유지하고 조직해야 하는 학문인데 인지심리학 측면에서 보면 인간의 작업기억 용량에는 각자 한계가 있기 때문에 복잡한 연산 과정에서 인지 부하가 이 한계를 초과하면 병목 현상이 발생해 수학을 포기하게 된다고 설명한다. 또 심리 환경적 요인으로 보자면 ‘수학은 재능이 필요해’라는 고정관념이나 편견은 학생들에게 무의식적 고정관념 위협으로 작용해 실제 수행 능력을 저하시키고 학습 과정에서 겪는 한두 번의 실패가 부정적 피드백 루프를 형성해 자아 효능감을 손상시키기 때문이라는 것이다.

이런 상황에서 미국 스탠퍼드대 연구팀은 8~10세 아동 68명을 대상으로 수학 문제를 푸는 동안 뇌의 활동을 살펴본 결과 수학을 못하는 아이들의 뇌는 숫자 자체를 어려워하거나 싫어한다기보다는 수학 문제 풀이 전략을 효과적으로 구사하지 못한다고 24일 밝혔다. 이번 연구 결과는 신경과학 분야 국제 학술지 ‘신경과학 저널’ 9월 22일 자에 실렸다.

일부 아이들은 수학 학습에서 유독 어려움을 겪는다. 발달성 계산장애라고 부르는 이 증상은 지능이나 교육 기회, 감각 기능에 특별한 문제가 없는데도 수 개념과 계산 능력 습득에 지속적으로 심각한 어려움을 겪는 신경발달장애의 일종이다. 미국정신의학회의 DSM-5에 따르면 특정 학습 장애 중 수학 동반 손상으로 분류하고 세계보건기구(WHO)의 ICD-11에서는 발달성 학습 장애 수학 손상 동반으로 구분한다. 그러니 이런 상태가 구체적으로 어떻게 나타나는지 그 이면의 메커니즘은 무엇인지 정확히 알려져 있지 않다.

이에 발달성 계산장애를 겪는 아동을 포함한 8~10세 남녀 아동 68명을 대상으로 수학 문제를 풀 때 어떤 전략을 쓰는지, 뇌가 어떻게 움직이는지를 관찰했다. 그 결과 발달성 계산장애가 있는 아동은 다른 아이들에 비해 여러 가지 수학 문제 풀이 전략을 효율적으로 구사하지 못하는 것으로 나타났다. 여러 가지 특이적 행동이 관찰됐는데 하나의 풀이 방법에서 다른 방법으로 갈아타는 속도가 느렸고 문제 난이도의 변화에 덜 민감한 것으로 확인됐다. 문제가 쉬워지거나 어려워져도 그에 맞춰 접근 방식을 조정하지 못했고 수학 문제 풀이의 경험이 쌓이면 더 나은 방법을 택하게 되는 데 발달성 계산장애 아동들은 그런 일반적 학습 곡선을 보이지 않았다. 특정 뇌 시스템 활동 양상은 발달성 계산장애가 있는 아동과 수학 전략을 더 능숙하게 구사하는 일반 아동을 서로 구분할 수 있게 해준다고 연구팀은 설명했다.

연구팀 관계자는 “이번 연구 결과는 아동기에 수학의 문제 풀이 전략을 사용하는 일과 주의력, 사고, 기억을 조절하는 일에서 지속적으로 겪는 어려움이 발달성 계산장애로 이어질 수 있다”며 “나아가 이번 연구를 바탕으로 아이들의 수학 능력 발달을 예측할 수도 있을 것”이라고 설명했다.