“그룹화(groupitizing)” 전략을 이용한 숫자 세기

 

이 글은 다음의 논문을 참고하여 작성됨. https://doi.org/10.1162/opmi_a_00037

수많은 사물을 보고 단순히 개수를 헤아리지 않고도 얼마나 많은지 빠르게 인식할 수 있는 능력은 인간 인지의 중요한 요소입니다. 소규모 개체를 즉시 인식하는 이 능력은 ‘서브타이징(subitizing)’이라고 불리며, 주로 3~4개 이하의 물체를 빠르고 정확하게 파악할 수 있게 해줍니다. 그러나 더 큰 집합을 다룰 때는 더 복잡한 전략이 필요합니다. 여기서 ‘그룹화(groupitizing)’라는 현상이 등장합니다. 그룹화는 더 큰 집합을 작은 하위 그룹으로 나누어 시각적으로 인식하고, 이를 통해 간단한 산술적 계산(덧셈이나 곱셈)을 사용하는 인지적 지름길입니다.

Lorenzo Ciccione와 Stanislas Dehaene의 연구는 “수량 인식에서의 그룹화 메커니즘(Grouping Mechanisms in Numerosity Perception)”이라는 제목으로, 사람들이 그룹화 전략을 사용할 때 얼마나 빠르고 정확하게 수량을 인식할 수 있는지 실험했습니다. 이 연구는 그룹화가 단순한 시각적 전략이 아닌, 수학적 사고와 밀접하게 연관된 복잡한 인지적 처리 과정을 보여줍니다.

Ciccione et al., 2020

그룹화: 시각적 패턴 인식의 산술적 전환

기존의 수량 인식 모델은 소규모 집합에 대해서는 ‘서브타이징’을, 대규모 집합에 대해서는 ‘계산(counting)’을 사용한다고 설명합니다. 그러나 4~12개의 중간 규모의 집합에서는 그룹화가 강력한 전략으로 작용합니다. 연구자들은 실험에서 42명의 참가자를 세 그룹으로 나누고, 각각 다른 패턴의 점 배열을 보여주었습니다. 참가자들은 점의 총 개수를 빠르고 정확하게 말해야 했습니다.

실험 결과, 점들이 일정한 패턴으로 나뉘어 있을 때 참가자들이 더 빠르고 정확하게 수량을 인식할 수 있었습니다. 특히 하위 그룹이 같은 모양과 크기로 나누어진 경우, 참가자들은 덧셈이 아닌 곱셈을 통해 더 효율적으로 수량을 계산할 수 있었습니다. 예를 들어, 12개의 점이 3개씩 나뉘어 있으면 3 × 4 = 12라는 곱셈이 즉각적으로 이루어졌습니다.

교육적 함의: 수학적 사고 향상

이 연구는 단순한 시각적 인식이 아니라 산술적 사고와 시각적 인식이 어떻게 연결되는지를 보여줍니다. 교육적으로 볼 때, 그룹화 전략을 훈련함으로써 어린이들의 산술 능력을 향상시킬 수 있는 가능성이 제기됩니다. 어린이들이 시각적 배열을 그룹화하여 더 복잡한 수학적 문제를 쉽게 해결할 수 있다면, 수학 학습에서의 장벽을 낮출 수 있을 것입니다.

이 연구는 시각적 배열의 구조가 단순히 지각적 처리만이 아니라, 더 높은 차원의 인지적 사고와 관련되어 있음을 시사합니다. 앞으로 그룹화 메커니즘을 더욱 연구함으로써, 시각적 패턴이 수학적 사고와 어떻게 상호작용하는지를 더 깊이 이해할 수 있을 것입니다.

결론적으로, 그룹화 현상은 단순한 시각적 트릭이 아니라, 인간 인지의 복잡한 산술적 처리 과정을 반영하는 중요한 메커니즘입니다. 이러한 전략을 더 잘 이해함으로써, 우리는 수학 학습과 인지 발달의 새로운 관점을 발견할 수 있을 것입니다.