유아의 체중은 성인의 30% 정도지만, 유아의 뇌는 2세 때, 성인 무게의 75%에 이르고, 5세 때 성인의 90% 정도까지 성장한다. 이러한 뇌의 발달과 함께 유아는 신체적 협응 능력, 주의, 지각, 언어, 기억, 논리적 사고, 상상력 등 다양한 능력을 발달시키게 된다. 뇌의 좌우 반구는 다른 속도로 발달하는데, 3~6세 대부분의 유아에서 좌반구의 성장 급등이 나타난다. 대조적으로 우반구는 유아기와 아동기에 걸쳐서 천천히 발달하며, 8~10세 사이에 활동이 활발해진다.
이러한 뇌의 발달은 인지발달과 일치하는 경향이 있는데, 흔히 좌뇌의 영역으로 알려진 언어발달은 유아기에 놀랍게 발달한다. 그리고 우뇌 영역의 하나인 공간적 능력은 위치나 방향을 찾거나 그림을 그리는 데 사용되는데, 아동기, 청소년기에 걸쳐서 점진적으로 발달한다.
1) Piaget의 인지발달 이론
Piaget는 유아기가 인지발달의 전조작기라고 하였다.
전조작기는 대략 2세에서 6세까지 지속되는데, 이 시기 유아의 사고는 비논리적이고, 아동기가 되어야 논리적 사고가 가능하다. 이 시기 유아의 개념 획득에 가장 결정적인 것은 다양한 언어 활동과 신체적 활동을 통한 경험인데, 유아의 인지발달은 자아 중심성의 특성을 보이므로 잘못된 개념, 현실에 위배되는 개념들을 가지는 경향이 있다. 또한 이 시기 유아의 판단은 언어화되지 않는 모호한 인상이나 지각적인 판단에 의존하기 때문에 사물에 대한 판단이 잘못된 경우가 많다.
전조작기의 유아는 상징적인 사고 능력이 생기면서 외부 세계를 표상하기 위해 '상징'을 사용하는 표상적 사고를 시작한다. 유아는 냉동실 문을 열지 않고도 아이스크림을 말하면서 차갑고 맛있는 아이스크림의 특징을 생각할 수 있다. 유아는 감각을 통해 알고 있는 개념들을 단어, 숫자, 심상의 상징을 사용하여 표현할 수 있는데, 이러한 상징의 사용은 유아들이 실제 눈앞에 없는 것들도 기억하고 생각할 수 있도록 돕는다. 이러한 능력은 이전에 관찰했던 것을 모방하거나, 인형이나 물건을 사람으로 상상하고 가상의 상황을 만들어 노는 '가상놀이'를 통하여 발달한다. 언어는 의사소통하는 상징 체계의 사용이라고 할 수 있다.
전조작기의 유아는 중심화 경향을 보이는데, '중심화'는 사물의 한 가지 차원에만 초점을 두고 다른 중요한 특성들은 인식하지 못하는 경향성을 의미한다. 사물의 한 가지 차원에만 초점을 두고 다른 중요한 특성은 인지하지 못하는 경향성을 띠게 된다. 유아는 어느 상황을 동시에 다양한 관점으로 생각하지 못하므로 비논리적인 결론을 내리게 된다. 중심화는 직관적 사고, 자아 중심성의 특징을 통해 잘 나타난다.
전조작기 유아가 보존 개념을 획득하지 못하는 것은 동일성, 가역성, 상보성에 대해 이해가 부족하기 때문이다. 어떠한 물체의 모양이 변해도 그 물체는 모양이 변하기 이전과 같은 대상이기 때문에 결국 질량의 변화는 없다는 개념이 '동일성'이다. 예를 들면, 짧고 넓은 컵의 우유를 길고 좁은 컵으로 옮겨 부어도 우유의 양은 변하지 않는다는 것을 이해하는 것이 동일성이다. 가역성은 머릿속에서 처음의 상태로 돌아가도록 거꾸로 생각할 수 있어서 결국 양의 변화가 없다는 것을 알게 되는 것이다. 가역성 개념을 이해하는 구체적 조작기의 아동은 '4+5=9'라는 것을 이해하는 동시에 '9-5=4'라는 사실도 이해할 수 있다. 예를 들면, 길고 좁은 컵으로 옮겨 부은 우유를 다시 거꾸로 짧고 넓은 컵으로 옮겨 부을 수 있으므로 결국 같은 양의 우유라는 것을 이해하게 되면 가역성 개념을 습득한 것으로 볼 수 있다.
상보성은 한 가지 차원에서 잃어버린 것은 다른 차원에 의하여 보상될 수 있다는 개념이다. 즉, 상보성 개념을 획득하면 동시에 여러 차원을 볼 수 있어서 한 차원에서의 변화를 다른 차원에서 변화로 상쇄할 수 있다고 생각하게 된다. 예를 들면, 컵의 넓이가 넓은 것에서 좁은 것으로 변화했지만 컵의 높이도 동시에 짧은 것에서 높은 것으로 변화했으므로 컵의 넓이의 변화가 높이의 변화로 보상되었다는 것이 상보성이다.
또 하나 예시로는, 같은 길이의 젓가락 두 개를 보여 주고 한 개를 왼쪽이나 오른쪽으로 밀어 배열을 변화시키자 유아는 자신의 앞에 있는 젓가락이 더 길다고 대답한다거나 같은 수의 그림 카드를 두 줄로 늘어놓은 후, 한 줄의 그림 카드의 간격을 넓혀 배열을 달리하면 유아는 간격이 넓은 배열의 그림 카드가 더 많다고 대답하는 경우가 해당한다. 전조작기 유아는 배열이 변화해도 길이나 수에 변화가 없다는 보존 개념을 아직 획득하지 못한다.
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