군집분석과 랜덤 포레스트를 활용한 중학생 사회정서역량의 유형과 예측변인 탐색 = Exploring Profiles and Predictors of Social-Emotional Competence Among Middle School Students Using Cluster Analysis and Random Forest

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study aims to identify distinct profiles of social-emotional competence among middle school students and to examine key variables associated with predicting these profiles. Although prior research has attempted to classify students by competence levels while accounting for individual differences, several limitations remain. First, many studies have focused on either social competence or emotional competence in isolation. Second, other studies have derived groups by combining social-emotional competence with other related variables while simultaneously identifying the typology of social-emotional competence per se, limiting understanding of social-emotional competence profiles themselves. Third, even among studies that have focused on social-emotional competence, many have relied on indirect measures of social-emotional competence or selectively incorporated only a subset of subdomains. To address these limitations, the present study employed k-means clustering analysis to typologize the social-emotional competence of second-year middle school students, without presupposing a comprehensive latent structure encompassing all components of social-emotional competence. Furthermore, random forest and logistic regression analyses were conducted to examine predictors of the identified groups. Through this approach, the study sought to provide foundational evidence to inform educational interventions that support the development of social-emotional competence.

The specific research questions are as follows.
Research question 1. How can social-emotional competence of second-grade middle school students be classified into distinct profiles?

Research question 2. What variables are associated with predicting social-emotional competence profiles among second-grade middle school students?

This study uses second-wave data from the middle school panel of the Seoul Education Longitudinal Study 2020(N=3,239). Five social-emotional competence subdomains-relationships, cooperation, emotional regulation, emotional management, and emotional understanding-were used to derive clusters. Variables capturing students' overall life and learning contexts were included as predictors.
The results revealed three social-emotional competence profiles-high, medium, and low-distinguished by overall levels of the social-emotional competence subdomains relative to the sample mean.
Key predictors of membership in the low-social-emotional competence group were identified across multiple domains, including regular school instruction, learning and psychological characteristics, school and social life, civic education, family life, ICT use, and competency assessments. Based on partial dependence plots, probability patterns associated with major predictors were classified into three types: a monotonic-decrease type, a sharp-decrease type, and a U-shaped type.
Logistic regression analysis reflecting these patterns indicated that peer relationships, school climate, self-regulated learning strategies (learning effort and learning attitudes), growth mindset, positive affect, global citizenship, participatory civic competence, and frequency of digital device use were significantly associated with membership in the low-social-emotional competence group.
These findings suggest that efforts to enhance students' social-emotional competence should extend beyond classroom instruction or individual counseling to encompass broader life and learning contexts. Despite growing educational attention to social-emotional competence, school practices often rely on universal approaches that fail to account for student heterogeneity. By identifying distinct social-emotional competence profiles and examining predictors of low-social-emotional competence group membership, this study provides empirical support for shifting from universal to targeted, profile-informed interventions.
Future research should extend this work by incorporating more diverse regions and time points, integrating self-report data with additional assessment sources, and applying analytical methods that account for overlapping or nested group structures.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 중학교 시기 학생들의 사회정서역량이 어떻게 유형화되는지 확인하고, 해당 유형을 예측하는 변인을 탐색하는 것을 목적으로 한다. 기존의 선행연구는 역량의 수준에 따라 학생의 개인차를 고려하여 유형화를 시도하였으나, 다음과 같은 한계가 있었다. 첫째, 사회역량과 정서역량 중 한 영역에 초점을 두거나, 둘째, 사회정서역량과 관련된 다른 변인과 함께 집단을 도출하여 사회정서역량 자체의 유형을 파악한 연구는 부족하였다. 셋째, 사회정서역량을 중심으로 유형화한 연구라도 사회정서역량의 하위요인을 간접적으로 측정한 변인을 사용하거나 하위요인을 선택적으로 활용하였다. 따라서, 본 연구에서는 사회정서역량 전반을 포괄하는 잠재구조를 전제하기 어렵다는 한계를 보완하고자 k-means 군집분석(k-means clustering analysis)을 통해 중학교 2학년 학생들의 사회정서역량을 유형화하고, 랜덤 포레스트(random forest)와 로지스틱 회귀분석(logistic regression)을 실시하여 도출된 집단을 예측하는 변인을 분석하였다. 이를 통해 사회정서역량 발달 지원을 위한 교육적 개입의 기초 자료를 제공하고자 하였다.

구체적인 연구문제는 다음과 같다.
연구문제 1. 중학교 2학년 시기의 사회정서역량은 어떻게 유형화되는가?

연구문제 2. 중학교 2학년 시기의 사회정서역량 유형을 예측하는 변인은 무엇인가?

연구에서는 서울교육종단연구 2020 중학교 패널의 2차년도 자료를 활용하였다. 이는 중학교 2학년에 해당하는 자료로, 총 3,239명을 연구 대상으로 선정하였다. 또한, 사회정서역량의 하위변인을 관계성, 협력, 정서조절, 정서관리, 정서이해로 설정하여 군집 도출에 활용하였다. 이때, 학생의 전반적인 생활 및 학습 맥락과 관련된 변인을 예측변인으로 설정하였다.
연구의 주요 결과는 다음과 같다. 첫째, 중학교 2학년 학생들의 사회정서역량 유형은 하위변인의 전반적인 수준에 따라 ‘상위 집단’, ‘중위 집단’, ‘하위 집단’으로 분류되었다. 사회정서역량 상위 집단은 하위변인이 전체 평균보다 높은 수준을, 사회정서역량 중위 집단은 하위변인이 전체 평균과 유사한 수준을, 사회정서역량 하위 집단은 하위변인이 전체 평균보다 낮은 수준을 보였다.
둘째, 중학교 2학년 학생의 사회정서역량 하위 집단을 예측하는 변인은 학교 정규수업, 학습 및 심리 특성, 학교 및 사회생활, 민주시민교육, 가정생활, ICT 활용, 역량검사 등 전반적인 영역에서 도출되었다. 이때, 주요 예측변인의 수준에 따라 연구의 관심 집단인 사회정서역량 하위 집단에 속할 확률의 변화 양상을 구분하였다. 구체적으로 부분의존성도표를 기반하여 예측변인의 수준이 증가함에 따라 사회정서역량 하위 집단에 속할 확률이 지속적으로 감소하는 단조하락 유형, 확률이 일정 수준까지 유지되다가 임계점 이후부터 급격하게 하락하는 급하락 유형, 확률이 일정 수준까지 감소하다가 다시 증가하는 U자 유형으로 분류되었다.
이를 반영하여 로지스틱 회귀분석을 실시한 결과, 사회정서역량 하위 집단의 예측에 있어 학교 및 사회생활 영역과 관련된 교우관계, 학교풍토 변인, 학습 및 심리 특성 영역과 관련된 자기조절 학습전략(학습노력, 학습태도), 성장신념, 긍정정서 변인 외에도 세계시민의식, 참여자치역량 점수, 디지털기기 활용빈도 변인이 유의한 것으로 나타났다. 즉, 학생들의 사회정서역량 향상을 위한 지원이 학교 수업이나 개인 상담의 수준에 머무는 것이 아닌, 학생의 생활 및 학습 전반에서의 맥락을 함께 고려할 필요가 있다는 점을 시사한다.
사회정서역량에 대한 교육적 관심이 확대되는 상황 속에서도 학교 현장에서는 여전히 학생의 사회정서역량 차이를 고려하지 않는 보편적 교육이 이루어지고 있다. 이러한 점을 고려하여 본 연구에서는 사회정서역량에 따른 학생들의 이질적인 유형을 확인하고, 보편적 교육에서 판별하기 어려운 사회정서역량 하위 집단 학생들을 예측하는 변인을 탐색하였다. 따라서, 사회정서역량의 증진을 위한 교육적 개입이 보편적인 접근에서 개별 표적화된 접근으로 확장되어야 할 근거를 제시했다는 데 의의가 있다. 또한, 예측변인의 수준에 따라 집단 소속 확률의 양상을 유형화하여 적용하였으며, 예측변인이 다양한 영역에 걸쳐 나타남을 확인하여 중학교 시기의 사회정서역량 지원이 다차원적으로 이루어져야 할 필요성을 제시하였다.
향후 연구에서는 보다 포괄적인 지역과 시점을 고려하여 연구 대상을 재설정할 필요가 있다. 또한, 사회정서역량의 자기보고식 응답 특성을 고려하여 추가 평가 자료와 결합한 방식으로 개선하는 것이 바람직하다. 마지막으로, 집단을 정교하게 포착하기 위해 중첩된 집단 구조를 반영하는 분석 기법을 활용할 필요가 있다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 제 1절 연구의 필요성 및 목적 1
• 제 2절 연구문제 4
• 제 2장 이론적 배경 5
• 제 1절 사회정서역량 5
• 제 2절 사회정서역량의 유형 10
• 제 3절 사회정서역량의 예측변인 13
• 제 3장 연구방법 16
• 제 1절 연구대상 16
• 제 2절 연구변인 18
• 1. 결과변인 18
• 2. 예측변인 24
• 제 3절 분석방법 26
• 1. k-means 군집분석 26
• 2. 랜덤 포레스트 31
• 3. 로지스틱 회귀분석 38
• 제 4절 분석절차 40
• 제 4장 연구결과 43
• 제 1절 기술통계 및 상관분석 43
• 제 2절 분석결과 45
• 1. k-means 군집분석 결과 45
• 2. 랜덤 포레스트 분석 결과 51
• 3. 로지스틱 회귀분석 결과 58
• 제 5장 결론 61
• 제 1절 연구결과 요약 61
• 제 2절 논의 및 제언 64
• 참고문헌 68
• 부록 83
• Abstract 89