교육 분야 빅데이터를 활용한 학습자 유형 탐구:초등학교 5학년 수학 단원의 이해력을 중심으로 (Using Big Data in Education to Explore Types of Learners:A Case Study of a 5th Grade Math Unit)

서지정보

· 발행기관 : 한국교육공학회
· 수록지 정보 : 교육공학연구 / 40권 / 4호 / 993 ~ 1028페이지
· 저자명 : 안지영, 신효정

초록

본 연구는 교육 분야의 빅데이터를 활용하여 에듀테크 서비스를 이용한 초등학교 5학년 학생들의 학습자 유형을 살펴보는 것을 목적으로 한다. 인공지능(AI) 디지털교과서가 민간 에듀테크 기업과 협업하여 개발될 것임을 고려할 때, 학습자 유형 탐구는 개인별 또는 집단별 맞춤형 교육을 구현하는 데 필수적이다. 따라서 본 연구는 교육 분야 빅데이터 중 하나인 AI 허브에 개방된 ㈜아이스크림에듀의 학습자 데이터를 분석하여 학습자 유형을 도출하고자 하였다. 분석 데이터에는 2015 개정 수학 교육과정을 적용한 수학 지식체계 데이터 세트와 수학 문항 정오답 결과를 문항반응이론(IRT)을 적용하여 구축한 학습자의 잠재적 능력치가 포함되었다. 학습자의 유형을 1차로 단원별 학습자 군집을 분석하였고, 2차로 단원별 응시 학생의 성별에 따른 군집분석을 실시한 결과, 모든 수학 단원에서 이해력이 높은 집단과 낮은 집단의 두 집단으로 군집화하는 것이 가장 적합한 결과를 보였다. 특히 두 집단은 연산 관련 단원보다는 도형 관련 단원에서 격차가 발생했으며 이 격차는 남학생보다는 여학생 집단에서 더 크게 나타났다. 또한 이해력이 높은 집단은 남학생과 여학생의 비율이 거의 절반에 가까웠지만, 이해력이 낮은 집단에서는 모든 단원에서 남학생의 비율이 여학생보다 높았다. 본 연구는 오픈소스 에듀테크 빅데이터를 활용하여 학습자 유형을 인지적 특성인 이해력과 성별에 따라 분석함으로써, 적응형 학습 시스템 개발과 맞춤형 교육 설계에 중요한 기초 자료를 제공하였다는 점에서 의의를 지닌다. 이를 통해 향후 교육 분야 학습 데이터 구축과 인공지능 기반 디지털교과서 개발에 중요한 사례를 제공하고자 하였다.

영어초록

The purpose of this study is to use big data in education to explore types of learners among fifth graders who used edutech services. Considering that artificial intelligence (AI) digital textbooks are developed in collaboration with private edutech companies, exploring the types of learners among edutech users is important for preparing and implementing personalized education. Therefore, as a case study of using big data among edutech users, this study analyzed learner data from i-Scream Edu, which is open to AI Hub. The analyzed data included a mathematics knowledge system dataset, which applied the revised 2015 mathematics curriculum, and learners’ latent abilities, which were estimated using item response theory (IRT). The results of the clustering analysis by unit and by unit and gender of test-takers showed that all mathematics units were best clustered into two groups: high and low performing groups. In particular, the gap between the two groups was larger for geometry units than for operations units, and the gap was larger for girls than for boys. Interestingly, the high performing group was almost half boys and half girls, while the low performing group had more boys than girls in all units. This study contributes to the field of educational technology by providing a case study of the types of learners among fifth grade students in Korea who used the edutech services. As a case study, we hope that the types of learners found in this study could provide guidelines for adaptive learning systems and customized educational design. In this regard, we conclude the paper by emphasizing the importance of constructing learning data in education to develop AI-based digital textbooks in the future.

참고자료

· 없음