순환신경망(RNN)을 활용한 개별 학생 학업성취도의 종단적 예측 (Longitudinal Prediction of Student Academic Performance Using a Recurrent Neural Network)

서지정보

· 발행기관 : 한국교육평가학회
· 수록지 정보 : 교육평가연구 / 33권 / 1호 / 161 ~ 189페이지
· 저자명 : 이창묵, 나우열, 이현숙

초록

학생들이 학교교육을 통해 기초학력을 갖추도록 돕는 것은 공교육이 담당해야 할 중요한 책무이다. 기초학력에 도달하지 못한 상태에서 다음 학년에 진입하게 되면 기초학력 미달이 장기화할 수 있고 결과적으로 학업적 실패로 이어질 수 있기 때문이다. 따라서 학생의 미래 성취 수준을 조기에 예측하고 적시에 개입하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 개별 학생의 학업성취 수준을 예측하기 위한 방법으로서, 최근 다양한 분야에서 활용되고 있는 순환신경망(RNN)을 국가수준 학업성취도평가 자료에 적용함으로써, 교육 종단 자료를 바탕으로 미래의 학업 성취를 예측할 수 있는 방안을 탐색하였다. 본 연구에서는 2011년 초등 6학년부터 2016년 고등 2학년까지 세 시점의 국가수준 학업성취도평가 자료를 사용하였으며, RNN을 적용하여 미래 시점의 기초 이하 여부를 예측한 결과를 HGLM 모형 적용 결과와 비교하였다. 두 모형은 대체로 유사한 예측 성능을 보였으며, HGLM으로는 결과 산출이 어려운 구조에서도 RNN을 적용하여 기초 이하 여부를 예측할 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 학업성취의 조기예측과 관련한 순환신경망의 장점과 제한점에 대해 제안하였다.

영어초록

Helping students to meet the national standards of academic performance is very important in that failure to meeting the standards can have a detrimental effect on learning and can lead to long-term learning deficits. It is important to understand the state of individual student's academic achievement and identify students with potential academic failure, so that timely intervention can be made to prevent student failure. In this study, an artificial neural network (ANN) was applied to the National Assessment of Educational Achievement data to predict performance of a student in his/her 11th grade based on various information related to academic performance collected in the 6th and 9th grades. The recurrent neural network (RNN) was employed as a promising model for longitudinal prediction, and the performance of the RNN was compared with a traditional approach, the hierarchical general linear model (HGLM). The results showed that both RNN and HGLM models showed similar performances in the data collection designs to which both models can be applied. In addition, the RNN had advantages over the HGLM in that it can be also applied to situations where application of the HGLM is not feasible. Based on the results of this study, the advantages and disadvantages of the RNN in longitudinal prediction of educational data was discussed.

참고자료

· 없음