정신 회전 과제 수행의 성차에 대한 인지요소 분석

Abstract

지능 연구에서 공간 능력의 성차가 발생하는 원인적 과정을 규명하는 일은 중요한 연구 주제이다. 이에 이 연구에서는 정신 회전 과제 수행에 대한 요소 분석을 실시해 도형 자극을 회전시킬 때 관여하는 인지 요소 과정들을 분리해 내고, 그 요소들에서 성차가 나타나는지를 검증하였다. 피험자들은 서울, 경기도, 충청도 소재 3개 대학에서 표집한 315명(남자 157명, 여자 158명)의 대학생이었다. 그들에게 12개 종류의 각도로 회전시킨 2차원의 도형 자극이 기준자극과 동일한 것인지 다른 거울상인지를 판단하게 하는 정신 회전 과제와 5종류의 공간능력 검사를 실시하였다. 정신 회전 과제 수행에 대한 반응시간을 종속변인으로 하고, 부호화, 회전, 비교, 반응의 4개 인지요소를 독립변인으로 하는 요소 모형을 설정하고, 회귀분석을 이용한 요소 분석을 실시한 결과는 다음과 같았다. 첫째, 정신 회전 과제 수행에 대한 반응시간은 남녀 모두 0°-180° 사이에서 거의 직선적으로 증가하고, 180°-360° 사이에서는 거의 직선적으로 감소하는 경향이 나타났다. 둘째, 모든 회전 각도에서 남자가 여자보다 빠르게 수행했고, 남녀 차이의 효과 크기도 180° 정점까지 증가하다가 그 후 감소하는 경향이 나타났다. 셋째, 모형 적합도(R²)로 구한 요소 모형의 내적 타당도는 남자 .85, 여자 .83으로 모두 높았다. 넷째, 회전, 부호화, 비교 요소의 수행 속도에서 남자가 여자보다 더 빠르게 수행했고, 그 중 회전 요소의 수행 속도에서 차이가 가장 컸다. 다섯째, 5개의 공간능력검사와의 상관을 근거로 요소 모형의 외적 타당도를 구한 결과, 회전 요소만이 수렴 및 차별 타당도를 나타냈고, 다른 요소들은 그런 타당도를 분명하게 나타내지 않았다. 여섯째, 낮은 외적 타당도의 한 가지 원인으로 속도-정확도 교환 현상이 나타나는지를 살펴보았으나 그 효과는 미미했다. 이 연구는 공간 능력의 성차가 나타나는 중요한 원인적 과정의 하나가 회전 요소임을 인지요소 분석을 통해 실험적으로 밝혔다는 점에 의의가 있다.

In the field of intelligence studies, it is an important topic to find out the possible causes of sex differences in spatial abilities. So in this study, we separated elements that were assumed to be used in 2 dimensional mental rotation task, and verified whether sex differences were existed in these elements. The subjects participated in this experiments were 315 university students(male 157, female 158). We administered mental rotation task in which they were asked to compare the standard stimulus with an alternative stimulus that were either same or different(mirror image), and 5 kinds of spatial ability tests. We set the four-stage componential model that consisted of four components such as encoding, rotation, compare, and respond components, and then used linear regression analysis to test this model. The experiment's results were as follows. First, RTs(reaction times) on performance in the mental rotation task were almost linearly increased at 0°-180°, and almost linearly decreased at 180°-360° in both sex. Second, male students were faster than female students at every rotation angle. Also, sex differences(Cohen'd) were gradually increased by 180° and then gradually decreased. Third, internal validities obtained by fit of model(R²) were high enough in both sex(.85 in male, .83 in female). Fourth, male's speeds of encoding, rotation, and compare components were faster than female's, and rotation component was the most significant in explaining sex differences. Fifth, when we obtained external validity of componential model by computing correlations between components scores and 5 spatial ability test scores, only rotation component had both convergent and discriminant validities. This study has an important meaning for providing experimental evidences that one of the causal processes which make sex differences in spatial abilities is a mental rotation component.