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기계학습 방법을 이용한 MOOC 학습자의 중도 포기 예측 성능 비교 연구
A Study of Performance Comparison of MOOC Dropout Prediction utilizing Machine Learning 원문보기

한국정보처리학회 2016년도 추계학술발표대회, 2016 Oct. 27, 2016년, pp.323 - 326  

허윤아 (고려대학교 정보대학 컴퓨터학과) ,  임희석 (고려대학교 정보대학 컴퓨터학과)

초록
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웹 서비스를 기반으로 이루어진 MOOC(Massive Open Online Course)는 대규모 학습자에게 공개된 온라인 교육이다. MOOC는 교수와 학습자 사이 커뮤니티를 통해 상호 참여적으로 수업을 진행한다. 그러나 무료로 강의를 들을 수 있고 성적을 내지 않기 때문에 학습자들에게 큰 동기 부여가 되지 않아 등록하는 학습자는 많지만 수료하는 학습자는 현저히 적게 나타났다. 본 논문은 이러한 문제 해결 방안 마련을 위해 KDD Cup 2015에서 제공한 MOOC 데이터를 통해 중도 포기와 관련된 변수들을 선정하였으며, Decision Tree, KNN, Logistic Regression, Naive Bayesian, SVM, Neural Network인 6가지 머신 러닝 알고리즘을 통해 데이터 예측의 정확률을 확인하였다. 그 결과 Naive Bayesian이 89.3%로 가장 높은 정확률을 보였다. 본 연구를 통해 중도포기를 정확히 예측하며, 향후 학습자들에게 특정 동기부여의 효과로 학습을 수료하는 결과를 기대할 수 있다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • Decision Tree, KNN, Logistic Regression, Naive Bayessian, SVM, Neural Network의 6가지 알고리즘을 이용하여 정확률을 비교분석하였다.
  • Logistic 회귀분석으로 KDD Cup 데이터에서 선정한 30개의 변수를 통해 20000명 중 90%는 학습을 시키고 나머지 10%로 정확률을 예측해 보았다. 본 논문에서 정확률이란 변수 선정한 데이터가 중도포기를 어느 정도 정확하게 예측하였는지를 의미한다.
  • Logistic 회귀분석은 위에 종속변수와 독립변수간의 관계를 알아볼 때 사용하여 종속변수에 관련 있는 변수들을 선정하였다. Logistic 회귀분석은 Logistic 함수를 기반으로 0에서 1사이의 값을 갖는다.
  • 그 후 예측한 변수들의 정확도를 확인하기 위해 Decision Tree, KNN, Logistic Regression, Naive Bayessian, SVM, Neural Network​​​​​​​인 6가지 머신러닝 알고리즘을 통해 정확률을 확인하였다.
  • 이에 따라 본 논문에서는 2015 KDD CUP의 MOOC 데이터를 이용하여 중도포기 예측 모델링하였다. 학습자들의 등록과 로그인, 학습 활동 등 변수들과 중도포기 데이터를 갖고 Logistic 회귀분석을 통해 결과에 영향을 미치는 변수들을 선정하였다[5].

대상 데이터

  • 데이터 변수는 과 같이 140개의 변수들로 구성되어 있다.
  • 본 논문에서 활용한 데이터는 KDD Cup 2015로부터 얻은 MOOC 데이터이다[5]. MOOC 데이터 안에는 학스자의 활동 로그와 특별한 사건, 학습과 관련 없는 데이터도 포함하고 있다.
  • 본 논문에서는 위와 같은 문제 해결 방안 마련을 위해 KDD Cup 2015에서 제공하는 MOOC 데이터를 통해 중도포기를 기준으로 영향을 주는 변수들을 선정하였다. 그 후 예측한 변수들의 정확도를 확인하기 위해 Decision Tree, KNN, Logistic Regression, Naive Bayessian, SVM, Neural Network​​​​​​​인 6가지 머신러닝 알고리즘을 통해 정확률을 확인하였다.
  • 선정 된 변수를 통해 Decision Tree, KNN, Logistic 회귀 분석, Naive Bayesian, SVM, Neural Network 6가지 Classification 알고리즘을 이용하여 90% 데이터는 학습을 시키고 10% 테스트를 위한 데이터로 사용하였다.

데이터처리

  • 20000명의 학습자 데이터와 139개의 변수 중에 중도 포기 ('label' 변수)에 영향을 미치는 변수를 선정하기 위해 Logistic 회귀분석을 이용하였다.
  • 이에 따라 본 논문에서는 2015 KDD CUP의 MOOC 데이터를 이용하여 중도포기 예측 모델링하였다. 학습자들의 등록과 로그인, 학습 활동 등 변수들과 중도포기 데이터를 갖고 Logistic 회귀분석을 통해 결과에 영향을 미치는 변수들을 선정하였다[5]. 선정 된 변수를 통해 Decision Tree, KNN, Logistic 회귀 분석, Naive Bayesian, SVM, Neural Network 6가지 Classification 알고리즘을 이용하여 90% 데이터는 학습을 시키고 10% 테스트를 위한 데이터로 사용하였다.

이론/모형

  • 본 논문에서 정확률이란 변수 선정한 데이터가 중도포기를 어느 정도 정확하게 예측하였는지를 의미한다. 본 실험에서 예측 정확도를 알기 위해 Decision Tree, KNN, Logistic regression analysis, Naive Bayesian, SVM, Neural Network의 6가지 알고리즘을 사용하였다.
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