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문제 정의
- 따라서 수학을 포기했다고 인식하는 학생들과 수학의 정의적 영역은 가장 밀접한 관계가 있다는 것이다. 따라서 본 연구는 초등학생을 대상으로 수학학습 포기 인식과 연관성이 있는 정의적 영역 요인을 추출하고 또한 초등학생들의 정의적 영역 검사 문항 중 가장 관련성이 높은 문항을 선별하고자 한다. 수학포기 인식에 가장 영향을 미치는 정의적 영역 요인을 결정함으로써 우리는 향후 수학을 포기했다고 스스로 인식하는 초등학교 학생들에게 교육적 도움을 줄 때 보다 핵심적인 접근을 시도할 수 있을 것이다.
제안 방법
- 분석본 연구에서는 수학을 포기했다고 대답한 학생들의 정의적 영역 특성을 분석하기 위하여 먼저, 수학학습에 대한 포기 인식이 없는 학생들 그룹(A1, A2)과 수학학습에 대한 포기 인식이 있는 학생의 그룹(A3, A4)으로 나누어서 정의적 영역 특성에 대한 분포를 R의 PCA를 이용하여 분석하였다. 이러한 분석의 특성은 예외적인 학생의 존재성 및 이러한 학생의 예측 불가능을 확인할 수 있는 방법이라 할 수 있다.
- p>본 연구는 수학포기자가 사회적 이슈로 대두되면서 실 시한 수학학습 실태조사 데이터를 활용하여 초등학생 수 학학습 포기 인식과 연관성이 높은 정의적 영역 요인과 정의적 영역 검사 문항을 추출하였다. 데이터 분석을 위하 여 R의 빅데이터 분석 기법을 통해 기계학습 분석과 연관 성 분석을 하였다.
대상 데이터
- 수학학습 실태 조사(한국과학창의재단, 2015)를 통해 나온 데이터를 통해서 본 연구 분석을 실시하였으며, 분석 대상은 2015년 5월 8일부터 5월 15일까지, 전국의 초등학교 15개교(3,636명) 학생으로부터 오프라인으로 수학학습 포기 인식 여부와 정의적 영역 검사를 실시한 후 이 자료를 엑셀에 코딩한 데이터이다.
데이터처리
- p>본 연구는 수학포기자가 사회적 이슈로 대두되면서 실 시한 수학학습 실태조사 데이터를 활용하여 초등학생 수 학학습 포기 인식과 연관성이 높은 정의적 영역 요인과 정의적 영역 검사 문항을 추출하였다. 데이터 분석을 위하 여 R의 빅데이터 분석 기법을 통해 기계학습 분석과 연관 성 분석을 하였다. 그 결과 정의적 영역 요인 중에서는 효 능감, 흥미 등이 가장 연관성이 높은 것으로 나타났다.
- 본 연구에서는 R의 e1071 package(라이브러리"libsvm"으로 가장 널리 사용되고 있는 R 프론트 엔드)를 활용하였는데 먼저, 수학학습 포기 인식자들의정의적 영역 특성을 살펴보기 위해 군집 분포를 알아보기 용이한 SVM-Kernel(Gaussian RBF) 분석을 실시하였다. 또한 신경 망(Neural Network), 선형회귀계수(coefficients of the linear regression), 기계 학습에서의 랜덤포레스트 알고리즘(random forest algorithm)분석을 통해서 수학포기 인식자들과 정의적 영역 요인 및 문항 간의 연관성 분석을 시도하였다.
- 본 연구에서는 R의 e1071 package(라이브러리"libsvm"으로 가장 널리 사용되고 있는 R 프론트 엔드)를 활용하였는데 먼저, 수학학습 포기 인식자들의정의적 영역 특성을 살펴보기 위해 군집 분포를 알아보기 용이한 SVM-Kernel(Gaussian RBF) 분석을 실시하였다. 또한 신경 망(Neural Network), 선형회귀계수(coefficients of the linear regression), 기계 학습에서의 랜덤포레스트 알고리즘(random forest algorithm)분석을 통해서 수학포기 인식자들과 정의적 영역 요인 및 문항 간의 연관성 분석을 시도하였다.
- 본 연구에서는 신경 망(Neural Network)을 통해 정의적 영역 요인과 수학포기 인식과의 연관성 분석을 시도하고자 중간 계층 수를 5 이하로 한 신경망 분석을 실시하였다.
이론/모형
- 수학학습에 정의적 영역의 요인과 문항은 한국과학창의재단(2015)에서 개발한 정의적 영역 평가도구로써([표 1]), 흥미, 학습태도, 가치, 동기, 학습의지, 효능감 요인으로 구성되어있다. 흥미는 수학에 대한 감정, 학습태도는 학습 습관이나 자기 관리 등의 학습을 관리하는 행동, 가치는 수학교과의 중요성, 학습동기는 외적 동기와 내적 동기, 학습의지는 과제집착력을 포함한 자기조절력, 마지막으로 효능감은 수학 학습 수행능력에 대한 확신이나 신념을 의미한다.
성능/효과
- 데이터 분석을 위하 여 R의 빅데이터 분석 기법을 통해 기계학습 분석과 연관 성 분석을 하였다. 그 결과 정의적 영역 요인 중에서는 효 능감, 흥미 등이 가장 연관성이 높은 것으로 나타났다. 또 한 정의적 영역 문항 중에서는 수학학습 포기 인식과 흥 미 요인의 문항인 ‘나는 수학이 좋다’와 효능감 문항인 ‘나 는 앞으로 수학을 더 잘할 수 있을 것이라 생각한다’ 등 8 문항을 순위별로 추출하여 초등학생을 대상으로 하는 정 의적 영역 검사 간편 버전을 추출하였다.
- 본 연구에서는 정의적 영역의 요인들 중에서 초등학생 포기 인식과 연관성이 높은 요인을 알아보고 또한 정의적 영역을 측정하는 문항 중 가장 연관성이 높은 문항들을 추출하였다.
- 선형회귀 분석을 통해 문항별 수학포기의 연관성 분석을 한 결과([그림 5]), 초등학생 검사지 문항 중에서, 5번 문항(나는 수학이 좋다, 흥미 요인)과 19번 문항(나는 앞으로 수학을 더 잘할 수 있을 것이라 생각한다, 효능감 요인)이 가장 연관성이 높은 것으로 나타났다. 그 다음은 17번 문항(나는 수학을 잘 하는 학생이라 생각한다, 효능감 요인), 23번(나는 수학 시간에 수업을 열심히 듣는다, 학습태도 요인)과 15번 문항(나는 수학 공부가 어려워도 포기하지 않는다, 학습의지 요인)이 연관성이 높은 것으로 나타났다.
- 선형회귀계수(coefficients of the linear regression)를 통하여 정의적 영역의 각각의 요인과 수학포기 인식 간의 연관성 분석을 실시한 결과([그림 4]), 초등학생의 정의적 영역 요인 중 효능감, 흥미, 의지와 가치의 순서로 연관성이 높았으며, 그 다음은 외적동기와 태도인 것으로 나타났다. 반면에 내적동기는 좌표상에 나타나지 않았는데, 이는 내적 동기가 수학포기인식 여부와 직접적인 연관성이 나타나지 않는 요인이라는 해석이 가능하다.
- 이를 위해 포기 인식에 따라 A1～A4로 나누어 그 특성을 분석해 본 결과 A2와 A3과 같이 수학포기 인식을 버려낼 수도 있는 잠재적 요소가 있는 학생들이 존재함으로써, 수학포기 인식 결과와 무관하게 이러한 잠재적 요소가 있는 학생들에 대한 지속적인 관심 역시 가져야 할 대상이란 것을 알 수 있었다.
- 초등학생의 포기 인식과 연관성이 높은 요인은 효능감, 흥미로 나타났다. 그동안 다양한 연구에서 수학학습 성취와 상관관계가 높은 정의적 영역은 효능감이라는 결론을 제시한 바 있고 학생들의 학습에서 효능감 강화가 미치는 영향을 매우 크다는 주장들이 있어왔다(예, Collins, 1982; Randhawa.
후속연구
- 본 연구에서 나 온 결과는 초등학생의 정의적 영역 함양을 위한 지도에 있어서 보다 중점을 두어야 하는 사항을 시사할 것이다. 또한 본 연구에서 개발한 간편 버전은 향후 초등학생을 대상으로 하는 정의적 영역 검사에 활용될 것으로 본다.
- 수학포기 인식에 가장 영향을 미치는 정의적 영역 요인을 결정함으로써 우리는 향후 수학을 포기했다고 스스로 인식하는 초등학교 학생들에게 교육적 도움을 줄 때 보다 핵심적인 접근을 시도할 수 있을 것이다. 또한, 수학포기와 가장 연관성이 높은 정의적 영역 검사 문항을 선별함으로써 초등학생을 대상으로 한 정의적 영역 검사지는 초등학생에게 맞는 간편 버전(short version)이 활용될 수 있을 것이다.
- 따라서 본 연구는 초등학생을 대상으로 수학학습 포기 인식과 연관성이 있는 정의적 영역 요인을 추출하고 또한 초등학생들의 정의적 영역 검사 문항 중 가장 관련성이 높은 문항을 선별하고자 한다. 수학포기 인식에 가장 영향을 미치는 정의적 영역 요인을 결정함으로써 우리는 향후 수학을 포기했다고 스스로 인식하는 초등학교 학생들에게 교육적 도움을 줄 때 보다 핵심적인 접근을 시도할 수 있을 것이다. 또한, 수학포기와 가장 연관성이 높은 정의적 영역 검사 문항을 선별함으로써 초등학생을 대상으로 한 정의적 영역 검사지는 초등학생에게 맞는 간편 버전(short version)이 활용될 수 있을 것이다.
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