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빅 데이터 분석학 기반 맞춤형 역전학습 설계 모형 개발: 중등 수학교과를 중심으로
뉴스등록일시 [2017-12-01 17:39:30]

 

연구요약

 

 본 제안 과제는 스마트 기기 기반의 역전학습모형을 개발하고, 이를 양적·질적 실험을 통해 타당화한 후, 이를 학교 현장의 실제적 맥락에서 검증 및 평가하는 등 연구-설계-개발-실험-현장 검증 등 시스템 개발 프로세스 전 과정을 포함하는 종합적 학제간 융합연구임. 본 과제는 아래 5 가지 단계별 세부 과제로 구성됨.

첫째, 이론 및 모형연구(Theory Building) 단계에서는;
1)스마트 기기를 통한 동영상 기반의 교육 콘텐츠의 활용과정에서 추출되는 다양한 데이터, 즉 학습자 동영상 청취 행동 데이터 뿐 아니라 생체적, 맥락적, 행동적 데이터를 포함하는 비정형적 형태의 데이터를 수집 및 결합하고, 
2) 수집된 빅데이터에 대한 통계적·데이터마이닝적 분석을 실시하고 그 결과에 기반하여 학습자의 인지적 및 동기적 상태를 예측 및 군집화한 후, 
3) 각 군집별로 디지털 및 면대면 학습 환경별로 맞춤화된 수업 처방을 제시함. 즉, 디지털 동영상 기반 사전 학습단계에서는 시각적 대시보드를 활용한 온라인 피드백을 통해서, 면대면 본시 학습 단계에서는 맞춤형 수업설계를 통해서 학습자의 인지적 및 동기적 발달을 시스템적으로 촉진할 수 있는 융합 이론적 토대를 마련함. 
이를 위해 디지털 학습 활동 분석 및 예측 모형 개발, 심리학적 해석 모형 개발, 아날로그 수업 설계 모형 개발, 동영상 콘텐츠 평가 및 수정 모형 등 세부 분야별 이론 연구가 수행될 것임. 

둘째, 개발연구(Development) 단계에서는, 동영상 기반 디지털 콘텐츠와 학습자 간의 상호작용 데이터, 그 상호작용 과정에서 웨어러블 기기를 통해 측정되는 생체적 데이터 및 시공간 맥락 데이터를 체계적·자동적으로 수집 및 분석하는 데 필요한 도구와 시스템을 개발함. 1 단계 이론 연구의 성과를 기반으로 실험용 수학학습 콘텐츠 개발, 동영상 학습 및 상호작용 행동 분석을 위한 전용 플레이어(앱) 개발, 디지털 학습 단계에서 학습자 및 교수자의 성찰을 지원할 대시보드(앱) 개발, 학습자의 인지적·동기적 수준에 따른 4가지 맞춤형 면대면 수업전략 개발을 수행할 것임. 면대면 수업전략은 동기적 교수설계 모형(ARCS)을 바탕으로 개발하여 인지적 성취도 뿐 아니라 동기적 몰입감을 촉진할 수 있는 방향으로 수립될 것임. 

셋째, 양적·질적 실험연구(Experiment) 단계에서는 모형 검증 및 수정 보완을 위하여 3회차에 걸친 양적연구와, 2회 차에 걸친 질적연구를 실시함. 질적 연구에서는 시선 추적 기법, 인터뷰, 민속학적 연구(ethnography) 등 다양한 연구 방법을 포함하는 삼각측정(triangulation) 접근을 시도함. 이는 자동적으로 추출된 심리 생리학적 데이터만으로는 그 내면의 심리적·사회적·정치적 본질을 파악할 수 없기 때문임. 양적·질적 데이터의 결합만이 빅데이터로부터 인간의 심리를 이해하고 나아가 그 개선을 위한 처방에 이르는 기나긴 사슬을 과학적·논리적으로 연결할 수 있을 것임.

마지막으로 현장 검증 및 평가 연구(Validation) 단계에서는 이전 단계에서 이루어진 연구 및 개발 성과를 종합하여 LAPA-FL 모형 및 시스템 (알파 버전)을 완성하고, 이를 실제 중등수학 교육현장에 적용하여 그 결과를 바탕으로 수정·보완함 (베타버전). PISA 평가 대상인 15세에 해당하는 중학생들에게 적용함으로써 본 연구 결과를 국가적 관심사와 국제적 비교 준거에 맞추도록 함. 

이러한 LAPA-FL 시스템의 성공적인 운영과 현장 정착을 위하여 중학교 수학 교사가 실제 수업 현장에 적용할 수 있도록 매뉴얼을 제작하고 그 사용법에 대한 교사 대상 교육 프로그램을 개발함. 나아가 체계적인 평가기법을 적용하여 맞춤형 역전학습 지원시스템의 성능과 안정성을 개선하고, 중·장기적 관점에서 타 교과목 및 타 학습자 층으로 일반화 하는데 필요한 후속 연구과제와 추진 방향을 제언할 것임.

 

선정년도

 2015

연구기간

 3 년 (2015년 09월 01일 ~ 2018년 08월 31일)

연구책임자

 조일현

연구수행기관

 이화여자대학교

공동연구원 현황

 이용하(이화여자대학교), 임소혜(이화여자대학교), 박연정(이화여자대학교), 박형곤(이화여자대학교), 송종우(이화여자대학교), 임규연(이화여자대학교)

원문

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