학습성취도 분석을 통한 단계별 완전학습 시스템 구현 연구

Abstract

우리나라의 교육 현실은 한 학기 또는 학 학년이라는 제한된 시간 내에 여러 개의 교과목을 모두 이수해야 한다. 그러나 각기 다른 학습 능력과 배경 지식을 가지고 있고, 학습 내용에 대한 관심도와 참여도가 다른 다수의 학생들 대부분이 이러한 조건 하에서 완전학습에 도달하기란 쉬운 일이 아니다. 따라서 본 연구에서는 학교 교육의 완전학습 실현을 위한 보조 수단으로 활용될 완전학습 시스템을 구현하도록 한다. 본 연구 시스템은 한정된 시간 안에 단계별 완전학습을 실현하기 위해서 학생의 과거·현재 데이터를 근거로 미래의 학습 성취도를 분석 및 예측하여 보충학습 대상자를 미리 선별하고 한정된 보충학습 자원들 중 학생의 수준에 맞는 최적의 방법을 제공한다. 보충학습 자료만으로 스스로 학습하여 완전학습에 도달할 수 있을 것으로 판단되는 학생에게는 보충학습 단계와 보충학습 자료를 제공한다. 이런 방법으로 완전학습에 도달하기 어렵다고 판단되는 학생에게는 교사가 직접 개별교수를 실시하거나 학습 도우미를 투입하여 완전학습에 이를 수 있게 한다. 학습 성취도가 높은 학생들에게는 긍정적인 피드백으로 학습 성취도가 지속적으로 향상될 수 있도록 한다. 마지막으로 현재는 성적이 떨어졌지만 현재까지의 점수를 바탕으로 예측 결과 성적 향상이 기대되는 학생에게는 분발을 요하는 피드백을 줌으로써 현재 상황에 대해 학생 스스로가 인지하여 정해진 기간 내에 완전학습에 도달할 수 있도록 한다. 이와 같이 학생들의 수준에 맞는 피드백을 줌으로써 완전학습 도달 시간을 줄여 제한된 기간 내에 완전학습이 실현될 수 있도록 한다. 본 연구에서 구현한 시스템은 프로그래밍 교과를 중심으로 한 수행평가 관리 시스템이며, 제안한 시스템의 타당성을 증명하기 위해 프로그래밍 교과의 특성에 맞춰 실제 프로그래밍 과제를 부여하여 평가를 진행하는 방식으로 시스템에 실험 적용하였다. 평가의 진행은 학생이 평가 문항에 대한 프로그래밍 과제를 수행한 후 제출하게 되면 시스템에서 자동 컴파일을 수행하여 채점한다. 채점이 완료되면 시스템은 과거 점수와 현재 점수를 선형회귀 식에 적용하여 미래 학습 성취도를 산출하고 이 값을 통해 보충학습 대상 여부가 결정되는 방식으로 동작하게 된다. 본 연구의 의의는 학교 현장에서 제시되고 있는 한정된 시간이라는 상황에서 활용될 수 있는 단계별 완전학습 시스템의 구현이다. 또한 학생의 학습 성취도를 예측하여 그 결과에 따른 다양한 보충학습 방법(수준별 보충학습 자료 제공, 개별교수 실시, 학습도우미 제공 등) 제공 및 피드백을 활용하는 효율적인 방식의 자원 활용으로 정해진 기간 안에 완전학습에 도달할 수 있게 한다. 궁극적으로 학교 교육과 본 연구 시스템의 활용으로 학생들의 학습 성취도를 향상시켜 공교육을 활성화하는 데 그 의의가 있다.; In current education circumstance, it is absolutely mandatory to complete various subjects within a determined period such as a term or a grade. However, it is practically difficult that many students can accomplish the complete academic achievement under different learning abilities, backgrounds, interests and participation in the contents of study. In the present study, a development of the learning system was investigated, which will be utilized as an assisting method for the complete achievement of mastery learning in school education. In order to achieve a gradual mastery learning within a given time period, student’s academic achievement in the future is speculated and analyzed based on student’s previous and current datum. Thereafter, a student group which needs to take supplementary lessons is selected and the most efficient method fitting to students’ level is provided. For the students who are expected to be available in achieving the mastery learning by unsupervised study with supplementary study materials, guides and materials are provided. Also, for the students who are considered to be insufficient in achieving mastery learning by the above method, solutions including individual lessons by teachers or introducing a study assistant can be proposed. By the way, for the students with high academic achievement, it is expected that a continuous positive-feedback enhances students’ achievements. Finally, the student group with decreased score but showing positive possibility of potential score increase can be considered. In this case, a feedback inspiring with courage is required, so the students can recognize and motivate themselves to achieve their mastery learning. As shown above, such feedback provision considering students’ level will save the achievement rate to the complete study and accomplish the goal within a limited time frame. The system realized in the present study is a management system estimating student’s performances based on programming subjects. The efficacy study of proposed system was tested and applied by evaluating an actual programming project adapted to the programming subjects. In the evaluation step, programming report submitted by a student was graded by an automatic compiling step in the system. After the grading stage, the system applies previous and current scores to hierarchical linear equation to calculate future academic achievement. Then, using that achievement value, the system selects the students to whom supplementary studies are necessary. This study pursuits the achievement of the system for a gradual mastery learning which can be applied in the limited time frame in the school field as a goal. Also this study aims the achievements of a mastery within a defined time frame by an effective application of resources providing various methods for supplementary study and using a feedback based on the expectation of student’s academic achievement. Therefore, the harmonization of school education and the research system proposed in this study is expected to activate the public education from enhancing students’ academic achievements ultimately.