소집단 협력 학습 시 집단 편성 방법은 학습 과정과 학습의 최종 결과에 큰 영향을 미친다. 따라서 소집단은 학습의 성격과 목적, 구성원의 능력, 적성, 흥미 등의 개인차를 고려하여 구성원의 상호작용이 최대화되도록 편성되어야 한다. 그러나 다차원적인 학생 데이터로부터 이러한 조건을 만족하는 소집단을 교사가 수작업으로 편성하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 학생 데이터와 소집단 편성을 위한 여러 조건들을 교사가 제공할 때, 각 조건에 대해 동질 또는 이질적인 특성을 가능한 맞춰서 소집단들을 편성해주는 학생 그룹핑 시스템을 설계하고 개발하였다. 이 시스템은 마이크로 소프트사의 엑셀과 연동되어 동작하며 편리한 사용자 인터페이스를 제공하므로 일선 교사들이 친숙하게 사용할 수 있으며, 교육 분야뿐 아니라 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
소집단 협력 학습 시 집단 편성 방법은 학습 과정과 학습의 최종 결과에 큰 영향을 미친다. 따라서 소집단은 학습의 성격과 목적, 구성원의 능력, 적성, 흥미 등의 개인차를 고려하여 구성원의 상호작용이 최대화되도록 편성되어야 한다. 그러나 다차원적인 학생 데이터로부터 이러한 조건을 만족하는 소집단을 교사가 수작업으로 편성하기는 쉽지 않다. 본 연구에서는 학생 데이터와 소집단 편성을 위한 여러 조건들을 교사가 제공할 때, 각 조건에 대해 동질 또는 이질적인 특성을 가능한 맞춰서 소집단들을 편성해주는 학생 그룹핑 시스템을 설계하고 개발하였다. 이 시스템은 마이크로 소프트사의 엑셀과 연동되어 동작하며 편리한 사용자 인터페이스를 제공하므로 일선 교사들이 친숙하게 사용할 수 있으며, 교육 분야뿐 아니라 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
The success of cooperative learning in small groups heavily depends on how the small groups are set up. When small groups are formed, the factors such as the objectives and characteristics of the work and the capabilities and interests of the group members should be considered to maximize the intera...
The success of cooperative learning in small groups heavily depends on how the small groups are set up. When small groups are formed, the factors such as the objectives and characteristics of the work and the capabilities and interests of the group members should be considered to maximize the interaction among the group members. However, it is not easy for teachers to manually divide their class to small groups to satisfy such conditions. In this work, we developed and implemented a student grouping system that divides the class as appropriate as possible, when given multidimensional student data and a set of conditions for forming small groups. The grouping conditions can be heterogeneous, homogeneous, and both. The grouping system can easily be used by teachers since the system can be accessed by clicking a menu button embedded into Microsoft Excel. The system has also a wide range of application areas where object grouping by various conditions is needed.
The success of cooperative learning in small groups heavily depends on how the small groups are set up. When small groups are formed, the factors such as the objectives and characteristics of the work and the capabilities and interests of the group members should be considered to maximize the interaction among the group members. However, it is not easy for teachers to manually divide their class to small groups to satisfy such conditions. In this work, we developed and implemented a student grouping system that divides the class as appropriate as possible, when given multidimensional student data and a set of conditions for forming small groups. The grouping conditions can be heterogeneous, homogeneous, and both. The grouping system can easily be used by teachers since the system can be accessed by clicking a menu button embedded into Microsoft Excel. The system has also a wide range of application areas where object grouping by various conditions is needed.
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문제 정의
본 연구에서는 소집단 협력 학습이 효과적으로 이루어질 수 있도록 하기 위해 교사들이 원하는 대로 소집단올 편성해 주는 도구를 개발하였다. 교사는 학생 데이터와 여러 조건들올 소집단 편성에 사용할 수 있다.
본 연구에서는 이를 보완하기 위해 이질 성향을 동질 성향으로 변환하여 처리하는 방법을 제시하였다. 그리고 영상처리, 병렬처리 등에서 다차원 공간을 같은 수의 원소를 갖는 작은 공간으로 분할하는 기법인 직교 재귀적 이등 분할 (Orthogonal Recursive Bisection) 방법[16]을 사용하였다.
본 절에서는 동질성이 더욱 강조되는 소집단편성에 대해 고려해 보고자 한다. 이를 위해 데이터 클러스터링 기법을 사용할 수도 있을 것이다.
처리된다. 이 단계의 목적은 이질 범위형 조건 값이 유사한 학생들이 [단계 4]에서 서로 다른 소집단으로 할당될 수 있도록 이질 범위형 조건값을 조정하는 것이다. 이에 라운드 로빈 (RR: round robin) 방식을 사용한다.
이에 본 연구에서는 학생 데이터와 소집단 편성을 위한 여러 조건들이 주어졌을 때, 각 조건에 대해 동질 또는 이질 특성을 가능한 맞춰서 소집단들을 생성해주는 학생 그룹핑 시스템 (SGS)을 설계하고 개발하였다. 예를 들어, SGS 는 교사가 다음과 같은 조건들과 학생 데이터를 제공했을 때 적절한 소집단을 편성해 준다: "남학생들과 여학생들을 구별하여 소집단을 만들고, 하나의 소집단내에는 내성적인 학생들과 외향적인 학생들을 골고루 분포되도록 한다.
가설 설정
n명의 학급에서 g 개의 소집단을 형성 하고자 한다고 가정 하자. n 이 g 의 배 수가 아니 라면 소집단의 크기가 일정하지 않다.
2절<표 3>에서 소개한 예제를 동해 설명해 보기로 한다. 하급에 남학생 40명, 여하생 32밍이 있고, 최종 소집단 크기는 8명으로 가정하자. [단계 1]에서 우선 남학생들과 여학생들을 구별하여, 남학생 소집합(A)과 여 학생 소집 합(3)을 생성한다.
제안 방법
SGS는 마이크로소프트사의 엑셀 2002에 내장되어 있는 Visual Basic for Application (VBA)< 이용하여 개발하였고, 엑셀 프로그램 내에 메뉴 형대로 구현하였다.
이를 위해 데이터 클러스터링 기법을 사용할 수도 있을 것이다. 그러나 협력 학습을 위해 소집단을 편성하는 경우는 소집단의 크기 조절이 중요하므로 본 연구에서는 동질성을 만족하면서 소집단 크기 조절이 가능한 방법인 ALG_0RB_V를 고안하였다.
생성된 소집단은 가중치가 적용된 각 조건을 기준으로 동질 또는 이질적 조건을 가능한 만족할 수 있도록 하였다. 또한 조건들의 가중치가 모두 동일한 경우는 직교 재귀적 이등 분하 (ORB: orthogonal recursive bisection) 기법을 통해 더욱 정교한 소집단 편성이 가능하도록 하는 그룹핑 기법도 제시하였다.
각 조건은 이진형 또는 범위형 일 수 있고, 교사는 각 조건에 가중치를 줄 수 있다. 본 연구에서 개발한 SGS는 교사가 원하는 대로 각 조건에 동질 또는 이질적인 소집단들올 편성해 준다.
본 연구에서 개발한 학생 그룹핑 시스템 SGS 는 일선 교사들이 편리하게 사용할 수 있도록 하기 위해 문서 작성이나 데이터 관리에 널리 쓰이고 있는 마이크로소프트사의 엑셀에 메뉴로 포함되어 사용될 수 있도록 비주얼 베이직의 응용으로 개발되었다. SGS는 소집단 협력 학습 뿐 아니라 다양한 분야에서 데이터를 클러스터링시 킬때에도 유용하게 사용될 수 있다.
본 연구에서 제안하는 학생 그룹핑 시스템 (SGS: Student Grouping System)을 소개하기로 한다. 우선 그룹핑에 사용할 학생 데이터의 특징을 분석하고, 이를 바탕으로 한 그룹핑 기법 ALG_GS와 ALG_ORB_V에 대해 설명하고자 한다.
본 연구에서는 학생 데이터의 특징을 분석하여 이진(binary)형과 범위(range)형으로 분류하였고, 이를 소집단 편성 계획 수립에 활용하였다. 소집단 편성 계획은 여러 개의 조건으로 이루어지며, 각 조건은 가중치가 부여되어 사용될 수 있다.
ALG_ORB_V는 이를 모두 해결하는 그룹핑 알고리즘이다. 여기서, 소집단 개수 조절 방법을 소개하고, 학생 수가 소집단 개수의 배수가 아닐 때의 소집단 구성 인원 수 조절 방법을 설명한 후에 ALG_ORB_V를 정리해 보기」Z 한다.
우선 그룹핑에 사용할 학생 데이터의 특징을 분석하고, 이를 바탕으로 한 그룹핑 기법 ALG_GS와 ALG_ORB_V에 대해 설명하고자 한다.
이와 같은 분할 방법을 ALG_GS의 [단계 4]에 적용하여 ALG_ORB_V를 구현하였다.
이론/모형
그리고 영상처리, 병렬처리 등에서 다차원 공간을 같은 수의 원소를 갖는 작은 공간으로 분할하는 기법인 직교 재귀적 이등 분할 (Orthogonal Recursive Bisection) 방법[16]을 사용하였다. 이를 통해 교사들은 각 조건에 대해 동질 또는 이질 성향이 극대화 되면서 크기가 일정한 소집단을 편성할 수 있게 되었다.
이 단계의 목적은 이질 범위형 조건 값이 유사한 학생들이 [단계 4]에서 서로 다른 소집단으로 할당될 수 있도록 이질 범위형 조건값을 조정하는 것이다. 이에 라운드 로빈 (RR: round robin) 방식을 사용한다. 즉, [단계 3]에서는 Q 에 속한 학생들을 이질 범위헝 조건 값의 내림차순으로 성렬한 후에 각 학생이 라운드 로빈 방식으로 Rj, i, Rj, 2.
성능/효과
개발한 시스템은 엑셀에 포함되어 메뉴로 제공되며, 교사들은 SGS Wizard의 도움으로 자료입력을 수월하게 할 수 있다. 따라서 SGS는 교사가 교과의 목표와 내용에 적절하게 소집단올 편성하는데 유용한 도구가 될 수 있다.
이진형 데이터도 값의 범위가 2인 범위형 데이터로 볼 수 있다. 그러나 본 연구에서 제안하는 SGS는 이진형 조건들에 대해서는 그 조건들을 완전히 만족하도록 소집단들을 편성하기 때문에 조건이 이진형으로 표현될 수 있는 경우는 가능한 이진형으로 분류하는 것이 유리하다. <표 2>는 학생 그룹핑에 사용할 수 있는 주요 학생 데이터의 형을 예시적으로 정리해 놓은 것이며, 각 데이터는 필요에 따라 서로 다른 형으로도 지정되어 사용할 수 있다.
본 연구에서 개발한 학생 그룹핑 시스템 SGS 는 일반 교사들이 쉽게 사용할 수 있도록 구현되었다. SGS는 마이크로소프트사의 엑셀 2002에 내장되어 있는 Visual Basic for Application (VBA)< 이용하여 개발하였고, 엑셀 프로그램 내에 메뉴 형대로 구현하였다.
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