Analyse de l'apprentissage humain dans la plateforme SIDES 3.0 : une approche basée sur la sémantique

National audienceSIDES 3.0 est un projet national français visant à fournir aux étudiants en médecine des services intelligents pour soutenir l'apprentissage en ligne dans le Système Intelligent d'Enseignement en Santé 3.0 (SIDES). La plateforme SIDES contient un grand nombre de ressources d'apprentissage annotées, notam-ment des questions de formation et d'évaluation, et recueille les traces d'apprentissage des étudiants. Ces annotations de ressources et traces d'apprentissage ont été intégrées sous la forme d'un graphe RDF, et en-richies grâce à des ontologies. Cet article présente les résultats de l'analyse de l'apprentissage des étudiants dans la plateforme SIDES en exploitant le graphe de connaissances associé en reposant sur les technologies du Web sémantique. Cette analyse est préliminaire à la conception et mise en oeuvre des fonctionnalités visant à permettre un apprentissage personnalisé et adaptatif sur la plateforme

학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 원리 개발 연구

학위논문 (박사)-- 서울대학교 대학원 사범대학 교육학과, 2017. 8. 나일주.온라인 토론은 원격대학이나 사이버 대학, 묵스 제공기관 등 온라인을 전제로 하는 교육기관뿐만 아니라 전통적 대학과 같은 교육기관에서도 널리 사용하는 보편적인 디지털 학습 환경 기반의 교수방법이다. 이러한 추세에 따라 온라인 토론의 질을 높이기 위한 노력 또한 다양하게 경주되고 있다. 온라인 학습에서 발생하는 다양한 디지털 자료를 분석하여 학습에 도움이 되는 정보로 만들어 제공하는 것을 지향하는 학습분석학은 이러한 상황에서 각광을 받고 있으며, 학습분석은 온라인 토론의 질을 향상시킬 수 있는 중요한 방법 중 하나로 여겨지고 있다. 학습분석의 방법을 사용하면 현재 진행되고 있는 토론활동으로부터 생성되는 디지털 데이터를 분석하여 토론학습에 유용성이 높은 정보를 제공하는 것이 가능해지기 때문이다. 학습자의 참여, 토론의 방향성, 토론의 효율성, 상호작용의 양상 등에 대해 학습자가 생성한 데이터를 분석하고, 이를 적절히 가공하여 의미 있는 정보로 표현하여 제공한다면, 이는 학습자와 교수자 모두에게 큰 도움이 될 것이다. 온라인 토론을 통해 생성되는 데이터를 분석한 결과는 아주 드물게 텍스트의 형태로만 표현될 수 있으나, 대개는 수치를 포함한 그래프나 이미지 즉, 시각적 표상의 형태로 표현되는 것이 일반적이다. 정보를 시각적 표상의 형태로 표현하는 것은 적은 시간과 노력을 들여 통합적인 정보를 얻는 데에 유리하기 때문이다. 그렇다면 온라인 토론의 경우, 학습자에게 제공되어야 하는 정보는 어떤 종류여야 하며, 또 이를 시각화하여 표현하는 데에는 어떠한 원리가 적용되어야 할 것인가? 이 연구는 온라인 토론에서 학습분석의 결과로 나타나는 정보들을 어떠한 형태로 학습자나 교수자에게 제공할 것인지에 대한 방법을 구안하는 데에 활용될 수 있는 원리, 즉 학습분석의 결과에 대한 시각적 표상물을 구현해 내기 위한 기저 원리를 추출·구안하는 것을 목적으로 수행되었다. 이를 보다 구체적으로 표현하면 다음과 같은 두 개의 연구 문제가 된다. 첫째, 학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 원리는 무엇인가? 둘째, 학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 원리에 대한 사용자의 반응은 어떠한가? 본 연구는 설계·개발 연구 유형2의 방법을 적용하여 문헌에 기초한 원리의 초안 도출, 사례분석을 통한 원리의 수정, 원리에 대한 전문가 타당화, 원리에 대한 사용성 평가 및 원리를 적용한 프로토타입 개발, 개발된 프로토타입에 대한 사용자 반응 평가 등 내적·외적 타당화의 과정을 거쳐 최종 원리를 개발하는 방법을 따랐다. 그 구체적인 절차는 다음과 같다. 먼저 시각적 정보 처리 과정과 정보 시각화, 학습분석학과 온라인 토론활동의 시각화와 관련된 선행문헌을 고찰하여 시각화 원리들을 도출하였다. 다음으로는 사례 분석의 과정을 거쳐 시각화 원리를 수정하여 시각화 원리 초안을 도출하였다. 개발된 시각화 원리의 초안에 대한 타당성을 검증하기 위해 관련 분야의 전문가 6인을 대상으로 3차에 걸쳐 타당화를 받았다. 이후 시각화 원리를 활용할 것으로 예상되는 교수설계자, 웹디자이너, 컴퓨터프로그래머로 구성된 잠재적 사용자 6인을 대상으로 시각화 원리에 대한 사용성 평가를 실시하였다. 이들은 시각화 원리를 적용하지 않고 1차적으로 시각적 표상물 프로토타입을 개발하였고, 이후 시각화 원리를 반영하여 시각적 표상물의 프로토타입을 수정하였다. 이들이 개발한 시각적 표상물에 시각화 원리가 잘 적용되었는지에 대한 전문가 검토를 거쳐 최종 시각적 표상물이 설계되었다. 마지막으로 시각적 표상물 프로토타입에 대한 학습자의 반응을 평가하였다. 시각화 원리를 기반으로 개발된 시각적 표상물을 학습자에게 제시하고, 사용자 경험 중심의 반응 평가를 실시하였다. 이후 평가 결과를 반영하여 최종 시각화 원리를 개발하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같았다. 첫째, 온라인 토론활동을 시각화하기 위한 대상으로는 1) 참여도, 2) 학습자 간 상호작용, 3) 토론내용-중심단어, 4) 토론내용-메시지유형, 5) 토론내용-찬반의견분포의 5개 범주가 알맞은 것으로 나타났다. 둘째, 온라인 토론에 대한 시각화의 원리로는 1) 추적성(traceability)의 원리, 2) 비교성(comparability)의 원리, 3) 축약성(implicity)의 원리, 4) 전체-세부성(overview+detail)의 원리의 4가지 원리가 도출되었다. 셋째, 시각화 원리를 적용한 시각화 결과물에 대한 사용자 평가는 유용성, 실용성, 심미성, 사용의도 등 전체 문항에 대해 높은 긍정적 반응을 얻은 것으로 나타났다. 이 연구의 결과물에는 각각의 시각화 대상과 각 원리들에 따른 상세 시각화 가이드라인이 첨부되어 제공되었다. 이상의 연구 결과에 기초하여 본 연구의 이론적 함의와 실천적 시사점, 그리고 연구 방법에 관한 논의를 하였다. 후속 연구로서 학습분석을 위한 토론활동에 대한 모델링 연구, 학습자의 특성을 고려한 시각적 표상물 개발에 관한 연구, 실제 맥락에서의 사용자 반응 평가 연구, 교수설계자, 시각 디자이너, 컴퓨터프로그래머 간의 관점 차이를 연결하는 종합자적 연구, 그리고 학습분석학의 특성을 반영하여 빅데이터를 자동으로 분석하여 시각화해주는 시스템의 설계 및 개발 등이 필요함을 제언하였다.I. 서론 1 1. 연구의 배경 및 목적 1 2. 연구 문제 8 3. 연구의 의의 8 4. 용어의 정의 10 가. 학습분석학 10 나. 온라인 토론활동 시각화 11 다. 시각적 표상물 11 라. 사용자 경험 중심 평가 12 II. 선행문헌 고찰 13 1. 시각적 정보 처리 과정과 정보 시각화 13 가. 시각지능과 시각적 정보 처리 과정 13 나. 시각적 정보의 구성요소 및 유형 22 다. 정보 시각화 원리 및 가이드라인 32 2. 학습분석학과 온라인 토론활동 시각화 46 가. 학습분석의 활용 목적 및 데이터 분석 방법 46 나. 온라인 토론활동의 개념 및 특성 59 다. 온라인 토론활동의 시각화 대상별 시각화 기법 69 3. 사용자 경험 중심의 반응 평가 방법 85 가. 사용자 경험의 개념 및 특성 86 나. 사용자 경험 중심의 평가 요소 및 방법 90 III. 연구 방법 96 1. 학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 원리 개발 100 가. 선행문헌 검토를 통한 시각화 원리 개발 100 나. 전문가 검토를 통한 시각화 원리 수정 102 2. 시각화 원리에 대한 사용자 반응 평가 110 가. 시각화 원리에 대한 사용성 평가 111 나. 시각화 원리가 적용된 시각적 표상물에 대한 사용자 경험 중심의 반응 평가 117 IV. 연구 결과 120 1. 학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 원리 개발 결과 120 가. 선행 연구 분석 결과 도출된 시각화 원리 초안 120 나. 시각화 원리 도출 과정에 대한 전문가 타당화 결과 123 다. 구성요소 및 시각화 원리에 대한 전문가 타당화 결과 125 라. 시각화 원리 및 상세 시각화 가이드라인에 대한 전문가 타당화 결과 132 2. 시각화 원리에 대한 사용자 반응 평가 결과 148 가. 시각화 원리에 대한 사용성 평가 결과 148 나. 시각적 표상물 프로토타입에 대한 사용자 경험 중심의 반응 평가 결과 158 3. 학습분석학 기반의 최종 온라인 토론활동 시각화 원리 166 가. 학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 대상 174 나. 학습분석학 기반의 온라인 토론활동 시각화 원리 179 Ⅴ. 논의 및 결론 187 1. 연구 결과의 이론적 함의 187 가. 온라인 토론활동 시각화 원리의 이론적 함의 187 나. 인간시각지능의 응용 연구: 탐색과 발견의 도구로서의 시각화 191 2. 연구 결과의 실천적 시사점 194 가. 온라인 토론활동 시각화 원리의 효용성 194 나. 온라인 토론활동에 대한 피드백으로서의 시각적 표상물 196 3. 연구 방법에 관한 논의 199 가. 설계·개발 연구 방법을 적용한 연구 과정 199 나. 사용자 경험 중심의 반응 평가 202 4. 결론 및 제언 204 가. 요약 및 결론 204 나. 연구의 한계 및 추후 연구를 위한 제언 207 참고문헌 211 부록 247 Abstract 298Docto