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ITS를 위한 개인화 학습코스 추천 모델 개발
Development of Personalized Learning Course Recommendation Model for ITS 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.9 no.10, 2018년, pp.21 - 28  

한지원 (고려대학교 컴퓨터학과) ,  조재춘 (고려대학교 컴퓨터학과) ,  임희석 (고려대학교 컴퓨터학과)

초록
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학습코스 선정에 많은 어려움과 시행착오를 겪고 있는 사용자들에게 수준별 학습코스를 제공하기 위해, ITS(Intelligence Tutoring System)를 위한 동적인 학습자 맞춤형 학습코스 추천 모델을 개발하였다. 이를 위해, 개인화 학습코스 추천모델에서는 먼저 학습자 프로파일을 분석하고, 단어별 가중치를 계산하여 핵심 키워드를 추출한다. 추출된 단어는 Cosine Similarity 기법을 통해 유사도를 측정하고, 최종적으로 유사도가 높은 상위 3개 과정이 학습자에게 추천된다. 추천모델의 효과를 분석하기 위해, 경기도 소재 교육기관에 추천모델을 적용하였고, 만족도 조사를 통하여 설문 항목별 평균, 표준편차, 왜도, 첨도 값을 계산하였다. 실험결과, 정확성, 새로움, 자기참조, 유용성에서 높은 만족도를 보였으며, 추천모델의 실효성을 검증했다. 본 연구는 그동안 국내 외에서 충분히 다뤄지지 않았던 기계학습 중심의 맞춤형 학습코스를 추천했다는 점에서 의미가 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

To help users who are experiencing difficulties finding the right learning course corresponding to their level of proficiency, we developed a recommendation model for personalized learning course for Intelligence Tutoring System(ITS). The Personalized Learning Course Recommendation model for ITS ana...

주제어

표/그림 (7)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 즉, 인공지능의 개념을 교육 분야에서 적용하여 컴퓨터의 사고하는 기능과 자연스러운 대화능력, 인간교사와 유사한 방식으로 학습자의 문제를 진단하고 그에 적합한 개인별 특성 및 요구에 적응된 최적의 적응적 교수를 지원한다. ITS는 크게 전문가 모듈, 학습자 모듈, 교수 모듈, 인터페이스 모듈의 4가지 기본적인 모듈로 구성되어있으며[4], 이를 기반으로 본 연구는, 사용자 수준에 적합한 학습코스를 추천하여 학습효과를 향상시킬 수 있는 추천시스템을 제안하고자 한다. 또한, 학습자 개개인의 특성에 맞추어 교육을 제공하는 맞춤형 교육에 대한 수학, 과학 도메인의 기존 연구[5,6]들은 많지만, 현재 급부상하고 있는 SW교육에 대한 맞춤형 교육 추천 연구는 부족한 것이 현실이다.
  • SW교육의 경우, 정해진 규칙을 통해 학습자가 제출한 답안의 정답만을 채점하고 결과를 제공하는 일률적인 교육만으로는 학습자에게 맞춤형 교육을 제공하는 것이 어렵다. 규칙기반이 아닌, 기존의 온라인 교육을 통해 누적된 데이터와 다양한 인공지능 기법 등을 함께 이용하여 학습자의 학습 상태나 평가결과를 분석하고 추천하는 모델을 제안하고자 한다. 추천시스템의 효과를 분석하고 검증하기 위해 만족도 조사를 실시하여 효과성을 검증했다.
  • 기 개발된 문항지를 바탕으로 만족도 조사를 실시하였으며, 항목별 평균, 표준편차, 왜도 첨도값을 계산하였다. 또한 정성 및 정량적 분석을 실시하여 제안 모델의 효과성을 검증하고자 했다. 그 결과, 제안하는 추천모델의 정확성, 새로움, 자기참조, 유용성에서 높은 만족도를 보였다.
  • 본 연구는 ITS 기반의 개인화 학습코스 추천(PLCR,Personalized Learning Course Recommendation) 모델을 제안한다. PLCR 모델은 학습자의 특성 및 학습 수준 등을 고려한 체계적인 학습코스 추천이 가능하도록, 학습자 모듈, 교수 모듈, 전문가 모듈, 인터페이스 모듈로 구성된다.
  • 본 연구는 학습코스 선정에 많은 어려움과 시행착오를 겪는 사용자들에게 수준별 학습코스를 제공할 수 있다는 장점이 있으며, 그동안 국내 및 국외에서 충분히 다루어지지 않았던 기계학습 중심의 맞춤형 학습코스 추천모델을 개발했다는 점에서 의미가 있다. 하지만, 실험 데이터에 성별 및 지역적 한계는 존재한다.
  • 학습스킬 간의 연관성을 고려한 학습코스를 추천하기위해 선행연구[11]에서는 전문가 집단을 활용하다 보니, 많은 시간과 비용이 소모되는 자원의 비효율적 한계점이 있었다. 이를 극복하기 위해, ITS 기반의 개인화 학습코스 추천 모델을 제안하고, 교육효과를 분석하고자 했다. 추천하는 학습코스는 학습자 개개인의 선행 학습 정도와 수준을 고려한 맞춤형 추천을 위해, 학습자 프로파일을 분석하고, TF-IDF를 이용해 단어별 가중치를 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
학습자 맞춤형 학습코스 추천 모델의 추천 과정은? 학습코스 선정에 많은 어려움과 시행착오를 겪고 있는 사용자들에게 수준별 학습코스를 제공하기 위해, ITS(Intelligence Tutoring System)를 위한 동적인 학습자 맞춤형 학습코스 추천 모델을 개발하였다. 이를 위해, 개인화 학습코스 추천모델에서는 먼저 학습자 프로파일을 분석하고, 단어별 가중치를 계산하여 핵심 키워드를 추출한다. 추출된 단어는 Cosine Similarity 기법을 통해 유사도를 측정하고, 최종적으로 유사도가 높은 상위 3개 과정이 학습자에게 추천된다. 추천모델의 효과를 분석하기 위해, 경기도 소재 교육기관에 추천모델을 적용하였고, 만족도 조사를 통하여 설문 항목별 평균, 표준편차, 왜도, 첨도 값을 계산하였다.
추천 시스템이란? 추천 시스템은 사용자의 과거 행동 데이터나 로그 데이터를 바탕으로 사용자에게 필요한 정보나 제품을 사용자의 성향에 맞춰 추천함으로서, 자신이 원하는 품목을 쉽게 획득할 수 있도록 돕고 있다. 이러한 추천 시스템은 개인의 성향에 따라 효과가 다르게 나타나는 교육 환경에서도 필요한 부분이며 다양한 방법으로 교육 분야에 응용되고 있다[1].
추천시스템이 비형식 학습 환경에서 매우 유용한 이유는? 이러한 추천 시스템은 개인의 성향에 따라 효과가 다르게 나타나는 교육 환경에서도 필요한 부분이며 다양한 방법으로 교육 분야에 응용되고 있다[1]. 특히, 선택에 대한 어려움과 시행착오를 줄여 학습효과를 증진시킬 수 있도록 학습자 수준에 적합한 학습코스를 제공해 줄 수 있다는 점에서 추천시스템은 비형식 학습 환경에서 매우 유용하다[2]. 이는 학습자 개개인의 학습수준이나 학습내용 등에 따라 적합한 학습주제를 선정하여 제공해 줌으로써, 학습자 스스로가 자신의 학습과정을 계획하고 구성하는 것이 가능해지기 때문이다.
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참고문헌 (16)

  1. Naser, S. A., Ahmed, A., Al-Masri, N. & Abu Sultan, Y.(2011). Human Computer Interaction Design of the LP-ITS: Linear Programming Intellignet Tutoring Systems, International Journal of Artificial Intelligence & Applications (IJAIA), 2(3), 60-70. DOI : 10.5121/ijaia.2011.2306 

  2. Wang. Z., Yu. X. & Feng. N.(2014). An improved collaborative movie recommendation system using computational intelligence, Journal of Visual Languages and Computing, 25(6), 667-675. DOI : 10.1016/j.jvlc.2014.09.011 

  3. S. S. A. Naser.(2012). A Qualitative Study of LP-ITS: Linear Programming Intellignet Tutoring Systems, International Journal of Computer Science & Information Technology, 4(1), 209-220. DOI : 10.5121/ijcsit.2012.4116 

  4. S. Y. Pi.(2015). Educational Utilization of Smart Devices in the Convergence Education Era, Journal of digital Convergence, 13(6), 29-37. DOI : 10.14400/JDC.2015.13.6.29 

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  6. C. R. Beal., I. Arroyo., P. R. Cohen., B. P. Woolf., & C. R. Beal.(2010). Evaluation of AnimalWatch: An intelligent tutoring system for arithmetic and fractions. J. Interact. Online Learn., 1(9), 64-77. 

  7. Baker, R. S.(2016). Stupid tutoring system, intelligent humans. International Journal of Artificial Intelligence in Education, 26(2), 600-614. DOI : 10.1007/s40593-016-0105-0 

  8. C. M. Chen. & C. J. Chung.(2007). Personalized mobile English vocabulary learning system based on item response theory and learning memory cycle. Computers & Education. 51(2), 624-645. DOI : 10.1016/j.compedu.2007.06.011 

  9. K. S. Shim.(2014). Syllable-based Probabilistic Models for Korean Morphological Analysis, Journal of KIISE, 41(9), 642-651. DOI : 10.5626/JOK.2014.41.9.642 

  10. Linden, G., Smith, B., & York, J.(2003). Amazon.com recommendations: item-to-item collaborative filtering, IEEE Internet Computing, 7(1), 76-80. DOI : 10.1109/MIC.2003.1167344 

  11. W. Han, J. C. Jo, H. S. Ji, & H. S. Lim (2016). A collaborative recommender system for learning courses considering the relevance of a learner's learning skills. Cluster Computing, 19(4), 2273-2284. DOI : 10.1007/s10586-016-0670-x 

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  13. Golding. J. F.(2006) Predicting individual differences in motion sickness susceptibility by questionnaire, Personality and Individual Differences, 41(2), 237-248. DOI : 10.1016/j.paid.2006.01.012 

  14. Dong Y., Sun Z. & Jia H.(2006). A Cosine Similarity-based Negative Selection Algorithm for Time Series Novelty Detection, Mechanical Systems and Signal Processing, 20(6), 1461-1472. DOI : 10.1016/j.ymssp.2004.12.006 

  15. Abuhay, T. M., et al.(2018). Analysis of publication activity of computational science society in 2001-2017 using topic modelling and graph theory, Journal of Computational Science, 26, 193-204. DOI : 10.1016/j.jocs.2018.04.004 

  16. Randall, W. Engle.(2016). Working Memory Capacity as Executive Attention. Current Directions in Psychological Science, 11(1), 19-23. DOI : 10.1111/1467-8721.00160 

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