데이터 마이닝과 통계기법을 활용한사이버가정학습 만족도와 효과성과의 관계 비교

분석

고려대학교 컴퓨터교육학과장윤재 , 김자미 , 이원규

목 차

서 론

사이버가정학습

연구의 필요성

연구 방법

연구 대상

연구 도구

분석 방법

연구 내용

통계기법활용

데이터마이닝활용

효과성과의 관계

결 론 Q&A

서 론

사이버가정학습 연구의 필요성

사이버가정학습

2004 년부터 사이버가정학습 사업 시작

* 2004 년 7 월 ‘이러닝 지원체제 구축을 위한 사이버가정학습 지원체제 구축 계획’ 수립* 교육과학기술부 : 기본계획 수립 및 총괄 조정 등 수행* 한국교육학술정보원 : 기초 연구 및 표준 지침제공과 콘텐츠 및 시스템 운영 지원* 16 개 시 , 도교육청의 정보교육원이나 교육과학연구원 등에서 시스템 및 서비스 운영

사이버가정학습의 목적

첫째 , 학교교육과 가정학습이 연계된 사이버교육환경 구축둘째 , 언제 , 어디서나 , 누구나 원하는 학습이 가능한 평생학습사회를 구현셋째 , 자율학습을 위한 수준별 자료를 제공함으로서 자기주도적인 학습능력 신장넷째 , 이상을 토대로 저소득층 , 농어촌 및 도서벽지의 학생들에게 교육적 혜택 제공 및 지역 계층간 불균형 해소로 궁극적으로 공교육 정상화 및 사교육비 절감에 기여

연구의 필요성

사이버가정학습에 대한 정책의 효과성

분석 실시

• 2006 년 설문 개발• 2007 년 부터 설문 실시

통계기법을 활용한 통계적 차이 검증

• 학년 간 , 지역 간 , 시도 간 통계적 차이 검증• 만족도와 효과성에 대해 각 집단 간 차이 검증 실시• 만족도와 가장 높은 상관을 가지는 학습 변인에 대한 분석

실제적으로 만족도와 효과성과의 관계를 나타내는 연관 규칙이나 사교육 중단에

영향을 주는 변인에 대한 분석 미흡

연구의 필요성

만족도가 효과성에 영향을 미친다면 , 만족도가 독립변인 / 효과성이 종속변인 이다 .

통계적으로 독립변인이 양적변인이고 , 종속변인이 질적변인일 때 분석방법은 없다 .

따라서 , 통계적인 방법 이외의 방법이 필요하다 .

즉 , 데이터 마이닝 기법을 활용하여 만족도와 효과성간의 연관규칙을 찾고 ,

관계성을 살펴볼 필요가 있다 .

연구방법

연구 대상 연구 도구 분석 방법

연구 대상

조사대상 : 전국 초등학생 ~ 고등학생 1 학년 (2008)

조사방법 : 구조화된 질문지를 이용한 Web Survey

조사 표본 수 : 총 28,662 명 / 초등학생 (21,252 명 ), 중학생 (6,557 명 ), 고등학생 (853 명 )

표본추출 방법 : 유의추출법

표본오차의 한계 : ±0.52% 포인트 (95% 신뢰수준 )

연구 도구

학습내용 관련

내용의 재미성 (Q24)

선호과목 포함 정도 (Q25)

학습내용 이해 (Q26)

콘텐츠 수준 만족도 (Q27)

사이버선생님 관련

학습 흥미성 도움 (Q28)

질문에 대한 설명 수준 (Q29)

학습내용 전반적인 도움 (Q30)

지원서비스 관련

급우와 의견교류 (Q31)

홈페이지 접속용이성 (Q32)

학습지원기능 용이성 (Q33)

학습이외의 기타 기능 (Q34)

만족도 전반

사이버가정학습에 대한 전반적 만족도 (Q35)

효과성 측면

학습의 효과성 측면 (Q36)

사교육 관련 효과 측면 (Q37)

분석 방법

• 상관관계 분석

통계방법

• 데이터 전처리• Q24~Q34 는 7 점 척도로 표현• 효과성을 나타내는 Q36, Q37 은 효과가 있는지 (1), 없는지 (2) 에

대한 가능성 여부로 구분• 총 설문 데이터 28,661 개에서 오류 데이터 제외 후 28,155 개

사용• 결정트리 모델 생성 -> 상위 결정 요인 분석 ( 인스턴스가 100 개

이상 )

데이터마이닝

사이버가정학습 관련 요인과 만족도 및 효과성의 관계 검증

통계기법 활용 데이터 마이닝 기법 활용

사이버가정학습의 관련 변인과 효과성과의 관계

내용의 재미성• .658

선호과목 포함 정도• .513

학습내용 이해• .641

콘텐츠 수준 만족도• .614

학습내용 관련 총• .715

통계방법을 활용한 사이버가정학습 관련 요인과 만족도와의 관계 검증

학습 흥미성 도움• .603

질문에 대한 설명 수준• .570

학습내용 전반적인 도움• .614

사이버선생님 관련 총• .651

급우와 의견교류• .532

홈페이지 접속용이성• .550

학습지원기능 용이성• .682

학습이외의 기타 기능• .559

지원서비스 관련 총• .714

사이버가정학습에 대한 전반적 만족도

통계방법을 활용한 사이버가정학습 관련 요인과 만족도와의 관계 검증

유의수준 .001 에서 통계적으로 유의한 상관관계는 있지만 ,

수치의 크고 적음이 중요성의 크고 적음을 말하는 것은 아니다 .

데이터마이닝을 활용한 사이버가정학습의 만족도와 관련 변인

만족도 (Q35) 결정 트리

Q33 = 1

Q24 = 1: 1(3508/427) Q24 = 2

Q30 = 1: 1(294/75) Q30 = 2

Q34 = 1: 1(147/65)

Q33 = 3

Q24 = 1

Q34 = 1: 1(100/44)

Q24 = 2

Q26 = 1: 2(126/68)

Q24 = 3

Q34 = 3: 3(941/174)

Q34 = 4: 3(346/172)

Q34 = 5: 3(117/64)

Q33 = 4

Q24 = 2

Q30 = 2: 2(234/126)

Weka 3J48 알고리즘10 Folds 의 Cross-Valida-tion결정트리모델 : 62% 의 분류 성능

데이터마이닝을 활용한 사이버가정학습의 만족도와 관련 변인

만족도를 결정하는 결정 트리 규칙

• IF Q33=1 & Q24=1 THAN Q35=1• IF Q33=1 & Q24=2 & Q32=1 & Q30=1 THAN Q35=1• IF Q33=1 & Q24=2 & Q32=1 & Q30=2 & Q34=1 THAN Q35=1• IF Q33=3 & Q24=1 & Q34=1 THAN Q35=1• IF Q33=3 & Q24=3 & Q32=1 & Q30=1 THAN Q35=1• IF Q33=3 & Q24=2 & Q26=1 THAN Q35=2• IF Q33=4 & Q24=2 & Q26=1 THAN Q35=2• IF Q33=3 & Q24=3 & Q34=3 THAN Q35=3• IF Q33=3 & Q24=3 & Q34=4 THAN Q35=3• IF Q33=3 & Q24=3 & Q34=5 THAN Q35=3

Q33: 학습지원기능의 용이성

Q24: 내용의 재미성

사이버가정학습의 관련 요인과 효과성과의 관계

- 사이버가정학습 관련 요인과 학습 변화의 관계

학습변화 (Q36) 결정 트리

Q24 = 1: 1(5483/14

8)

Q24 = 2: 1(6471/36

4)

Q24 = 3: 1(5936/848)

Q24 = 4

Q30 = 1: 1(244/30

)Q30 =

2: 1(646/7

8)Q30 = 3:

1(1044/215)

Q30 = 4: 1(3692/1162

)

Q24 = 5

Q30 = 3: 1(160/55)

Q30 = 4

Q29 = 4

Q32 = 4: 2(163/64)

Q30 = 5: 2(243/72)

Q30 = 7: 2(108/31)

Q24 = 6

Q30 = 7: 2(100/30)

Q24 = 7

Q33 = 1: 1(113/36)

Q33 = 4: 2(330/120)

Q33 = 5: 2(107/18)

Q33 = 7: 2(1116/226)

Weka 3J48 알고리즘10 Folds 의 Cross-Valida-tion결정트리모델 : 84% 의 분류 성능

학습변화를 결정하는 결정 트리 규칙

•IF Q24=1 THAN Q36=1•IF Q24=2 THAN Q36=1•IF Q24=3 THAN Q36=1•IF Q24=4 & Q30=1 THAN Q36=1•IF Q24=4 & Q30=2 THAN Q36=1•IF Q24=4 & Q30=3 THAN Q36=1•IF Q24=4 & Q30=4 THAN Q36=1•IF Q24=5 & Q30=3 THAN Q36=1•IF Q24=7 & Q33=1 THAN Q36=1•IF Q24=5 & Q30=4 & Q29=4 & Q32=4 THAN Q36=2•IF Q24=5 & Q30=5 THAN Q36=2•IF Q24=5 & Q30=7 THAN Q36=2•IF Q24=6 & Q30=7 THAN Q36=2•IF Q24=7 & Q33=4 THAN Q36=2•IF Q24=7 & Q33=5 THAN Q36=2•IF Q24=7 & Q33=7 THAN Q36=2

Q24: 내용의 재미성

Q30: 학습내용 전반적인 도움

Q33: 학습지원기능 용이성

사이버가정학습의 관련 요인과 효과성과의 관계

- 사이버가정학습 관련 요인과 학습 변화의 관계

77.27%

공부하는 내용이 재미없어도 학습지원 기능이 매우 좋으면 긍정적인 학습 변화가 일어남

사이버가정학습의 관련 요인과 효과성과의 관계

- 사이버가정학습 관련 요인과 사교육에 대한 대체 효과와의 관계

사교육 대체 효과 여부 (Q37) 결정 트리

Q26 = 1: 1(5503/65

2)

Q26 = 2: 1(6465/10

53)

Q26 = 3: 1(5798/14

90)Q26 = 4

Q24 = 2: 1(624/153

)

Q24 = 3: 1(1349/49

1)Q24 = 4

Q30 = 3: 1(440/141

)Q30 = 4

Q33 = 4:1(2305/1021

)

Q24 = 7: 2(269/99)

Q26 = 5

Q27 = 4

Q28 = 4: 2(150/49)

Q27 = 5: 2(554/196

)

Q27 = 7: 2(107/25)

Q26 = 6

Q28 = 6: 2(173/51)

Q28 = 7: 2(121/23)

Q26 = 7: 2(1270/25

3)

Weka 3J48 알고리즘10 Folds 의 Cross-Valida-tion결정트리모델 : 75% 의 분류 성능

사교육 대체 효과 여부를 결정하는 결정 트리 규칙•IF Q26=1 THAN Q37=1•IF Q26=2 THAN Q37=1•IF Q26=3 THAN Q37=1•IF Q26=4 & Q24=2 THAN Q37=1•IF Q26=4 & Q24=3 THAN Q37=1•IF Q26=4 & Q24=4 & Q30=3 THAN Q37=1•IF Q26=4 & Q24=4 & Q30=3 & Q33=4 THAN Q37=1•IF Q26=4 & Q24=7 THAN Q37=2•IF Q26=5 & Q27=4 & Q28=4 THAN Q37=2•IF Q26=5 & Q27=5 THAN Q37=2•IF Q26=5 & Q27=7 THAN Q37=2•IF Q26=6 & Q27=6 THAN Q37=2•IF Q26=6 & Q28=6 THAN Q37=2•IF Q26=6 & Q28=7 THAN Q37=2•IF Q26=7 & Q27=7 THAN Q37=2

Q26: 학습내용 이해

Q24: 내용의 재미성

Q27: 콘텐츠 수준 만족도

사이버가정학습의 관련 요인과 효과성과의 관계

- 사이버가정학습 관련 요인과 사교육에 대한 대체 효과와의 관계

79.5%

결 론

결 론

사이버가정학습 만족도에 가장 우선해야 할 항목은 학습지원기능이다 .

공부하는 내용이 재미있었을 때 학생들은 공부와 관련된 긍정적인 효과를 인식한다 .

콘텐츠의 학습방식이 단순하지 않고 , 학습자들의 학습 유형을 고려하는 형태로 다양하게 설명을 제공하고 있을 때 , 사교육에 대한 대체효과를 어느 정도 나타낼 수 있다 .

결 론

공부하는 내용이 재미 없다고 인식하는 학생들도 학습지원기능이 매우 좋으면 , 긍정적인 학습변화를 나타내고 있다 .

이러닝 환경에서 공부와 직접적인 관련이 없을 것 같은 학습지원기능이 학습에 대한 효과성을 결정하는 요인으로 분석됨

공부하는 내용이 재미없고 , 학습지원기능에 불만족할 경우 , 학생들은 공부에 대한 긍정적인 효과를 인식하지 못함

Q&A