학습분석 기반 대학 신입생 대상 학습부진 위험학생 조기예측 모델 개발 및 군집별 특성 분석

Abstract

대학 첫 학기의 성적이 향후 학업성취와 지속에 영향을 미치며, 특히, 학령인구의 지속적 감소와 신입생들의 학업역량 약화를 고려할 때 신입생 대상의 학습 성과 예측을 통한 선제적 대응은 매우 중요하다. 이에 본 연구는 학습분석을 기반으로 2016년~2018학년도까지 A대학의 3개년 동안의 신입생 4,662명의 데이터를 수집․분석하여 학습부진 가능성이 있는 학생을 조기에 예측할 수 있는 예측모형을 개발하고, 위험 학생으로 예측된 학생들의 특성을 분석하여 중재 프로그램 설계를 위한 시사점을 도출하고자 하였다. 기계학습 분석기법인 XGBoost를 활용한 최적모형 예측 결과 예측 모형의 재현도는 62.3%, 정밀도는 29.56%, F점수는 0.4, ROC곡선의 AUC는 0.733 으로 데이터가 제한적인 신입생 대상임을 고려할 때 의미 있는 모형이라고 할 수 있다. 예측을 위한 주요 변수로는 노력조절, 학생부사회/과학등급평균, 수능언어백분위, 수능수리백분위, 입시 서류전형 점수, 성별, 학교를 그만둘 의향, 지난해 한주동안 게임시간, 수능탐구백분위, 학생부등급평균 등인 것으로 나타났다. 또한, K-means 군집 분석을 통해 학습부진 학생들을 특징에 따라 6개 그룹으로 군집화하였으며, 군집을 구분하는 주요 변수들은 ‘학교만족도’와 ‘자기조절학습’과 관련된 변수들이었다. 이러한 연구결과를 바탕으로 예측 결과를 활용한 중재활동 시 고려사항과, 예측 정확도 및 중재 효과성 향상을 위한 고려 사항을 교육현장에서의 실천과 후속연구를 위하여 제언하였다.