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자동생성문항의 설계 및 문항반응모형 연구 - 인수분해 단원을 중심으로-

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Authors

임형준

Advisor
유연주
Major
사범대학 수학교육과
Issue Date
2017-02
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
문항자동생성인지모형문항모형강한 인지이론 기반 문항모형 설계인수분해
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 수학교육과, 2017. 2. 유연주.
Abstract
오늘날 컴퓨터가 널리 보급되면서 모든 산업분야 뿐 아니라 교육현장에서도 많이 쓰이게 되었으나 유독 평가 영역, 특히 수학과의 평가에서는 지필평가가 여전히 주를 이루고 있다. 교육자들과 연구자들은 지필평가보다 컴퓨터를 사용하여 평가를 수행하는 것이 여러 가지 장점이 있다는 것을 밝히고 있다. 이러한 맥락에서 평가 연구자들이 주목하는 것이 컴퓨터를 이용한 문항자동생성이다.
문항자동생성이란 주어진 문항모형을 바탕으로 컴퓨터가 임의로 규칙에 따라 문항을 자동적으로 만들어내는 시스템이다. 문항자동생성은 단시간에 많은 문제를 만들어 문제은행을 풍부하게 하고 보안과 문제 관리의 편리성을 가진다는 장점을 가지는데, 수학 교과에서도 학생들의 학습 과정에서 신속한 피드백을 주거나 맞춤형 교육을 실시하는데 그 활용도가 높을 것으로 예상된다.
본 연구에서는 자동생성문항의 설계 이론 중 하나인 강한 인지이론 기반 문항모형 설계를 사용하여 문항을 제작하는 원리를 알아보고, 이를 적용하여 문자식의 인수분해에 대한 인지모형과 그를 바탕으로 자동생성문항의 문항모형을 개발한다. 문항모형에 따라 문항을 생성한 후 강한 인지이론 기반 문항모형이 학생 반응에 대한 문항함수의 예측을 어느 정도 가능하게 한다는 주장에 대하여 여러 가지 구체적 가설을 수립하고 이를 검증한다.
연구를 위하여 자동 생성된 문항을 인수분해 능력에 대한 검사로 구성하고 서울에 위치한 3개 중학교 3학년 10개 학급 총 243명을 대상으로 검사를 실시하였다. 인수분해에 필요한 인지적 요소가 이루는 인지모형은 식의 기본 유형 배우기, 공통 인수 묶기등의 내용적 인지 요소와 수의 구조에 대한 감각, 식의 구조에 대한 감각등의 과정적 인지요소로 이루어짐을 밝혔다. 이러한 인지모형을 기반으로 작성한 문항모형은 각 문제 유형별로 다루는 문자식을 이러한 인지요소의 복합적 결합으로 임의로 생성할 수 있게 하였고, 각 요소의 조건에 따라 제한요소 등의 부가 규칙을 설정하였다. 이러한 문항모형을 토대로 문제를 해결하는 인지요소가 얼마나 필요한지, 그리고 각 인지요소가 학습되는 순서 등을 고려하여 문항 난이도와 변별도에 대한 가설을 설정하였다. 연구 대상 피험자들의 문항반응 결과로부터 문항특성함수를 추정하고 난이도와 변별도 모수를 추정한 결과를 분석한 결과, 식의 유형 특성과 수의 구조 특성은 특성의 포함 여부가 난이도와 변별도에 영향을 확실하게 끼치지는 못하는 것으로 나왔으며, 공통인수 특성과, 식의 구조 특성은 포함 여부에 따라 난이도와 변별도에 차이가 있는 것으로 나타났다.
이 연구는 인지모형을 기반으로 하여 만들어낸 문항들이 학생들의 수행수준에 대한 예측을 제공할 수 있다는 강한 이론에 대한 주장을 실제 실험을 통해 확인했다는 의의를 가진다. 또한 수학과 평가에서 인지모형 기반의 자동문항생성이 유용하게 쓰일 수 있음을 인수분해 단원의 문항 설계와 검사 수행을 통해 확인하였다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/127631
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