디지털교과서 활용을 위한 학습평가 대시보드 설계 = A design of the Learning Assessment Dashboard for Digital Textbook Utilization

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The Ministry of Education has been developing and distributing digital textbooks that allow for some interactive learning based on traditional textbooks since 2007. However, there were difficulties in utilizing digital textbooks due to problems in facilitating individual student learning in conventional classroom environments, which used blackboards and some electronic blackboards. In addition, the current digital textbooks based on traditional textbooks could not offer personalized learning paths through data analysis collected from students' learning data, which put limitations on the activation of digital textbooks.
Recently, the digital transformation of the education field has been accelerating due to factors such as the COVID-19 pandemic, leading to the proliferation of a one-device-per-student policy. Furthermore, various AI-based services are becoming activated in the education field along with the development of big data and AI technology. In line with this, the Ministry of Education announced in February 2023 through the announcement of the 'Digital-Based Education Innovation Plan for Customized Education for Everyone' that they plan to distribute AI digital textbooks from March 2025. Therefore, research is needed on how to provide meaningful information on the learning status of students and classrooms to teachers by collecting students' data.
This study was conducted with the aim of designing a teacher's learning evaluation dashboard through IMS Caliper-based data collection and analysis of students' chapter evaluation results when learning digital textbooks. The summary of the research is as follows.
Firstly, an analysis of advanced examples and user requirements was conducted to derive implications for the learning assessment dashboard for digital textbooks.
Secondly, the composition of the learning assessment dashboard for digital textbooks was defined and the dashboard menu was constructed.
Thirdly, the data to be provided in each dashboard menu was defined, and visualization techniques were derived.
Fourthly, necessary profiles for learning assessment have been selected from the total of 15 standardized profiles of IMS Caliper for dashboard provision. This is intended for use as an abstract of a paper.
Lastly, the learning assessment dashboard for teachers in digital textbooks has been designed, and its validity has been verified by experts, resulting in modifications being incorporated into the dashboard design.
The results of this study are as follows.
First, to design a digital textbook learning evaluation teacher's dashboard, a preliminary definition of the appropriate analysis indicators and data is required.
Second, the most appropriate visualization technique should be adopted to deliver the information you want to convey easily and quickly.
Third, the teacher's learning evaluation dashboard can help improve the teacher's teaching and learning strategy by providing information on the learning achievement and participation rate of the class and individual students.
By applying the achievements of this study to the development of the digital textbook evaluation dashboard, we expect to provide useful information to teachers for student learning guidance, implement teaching and learning strategies that match the student's learning level, thereby enhancing the student's class satisfaction and academic achievement.

국문 초록 (Abstract)

교육부는 2007년부터 서책형 교과서를 기반으로 일부 상호작용 학습이 가능한 디지털교과서를 개발하여 보급하고 있다. 그러나 칠판과 일부 전자칠판을 사용하는 기존의 교실 수업 환경에서는 학생 개인별 학습이 어려운 문제로 인해서 디지털교과서 활용을 적극적으로 할 수 없었다. 또한, 현행 서책형 디지털교과서는 학생의 학습데이터 수집을 통한 데이터 분석 및 개인화된 학습경로 제시 등의 개인 수준별 학습을 제공하지 못하여 디지털교과서가 활성화되는 데에 한계가 존재하였다.
최근 코로나-19 팬데믹 등의 영향으로 교육 분야의 디지털 전환이 가속화되면서 17개 시도교육청 중심으로 학생 1인당 1디바이스 제공이 보편화하고 있다. 또한, 빅데이터 및 AI 기술의 발전에 따라 교육 분야에서도 다양한 AI 기반 서비스가 활성화되고 있다. 이에 발맞춰 2023년 2월 교육부는 ‘모두를 위한 맞춤 교육의 실현 디지털 기반 교육 혁신 방안’ 발표를 통해 2025년 3월부터 AI 디지털교과서를 보급할 계획이라고 밝혔다. 이에 발맞춰 이 연구에서는 학생의 정보를 수집하여 교사에게 어떠한 방법으로 학생과 학급의 학습현황에 관련한 유의미한 정보를 제공할지에 대한 논의가 필요하다고 여겨졌다.
본 연구는 디지털교과서 학습에 있어서 학생의 단원평가 결과 분석을 위한 IMS Caliper 기반의 정보 수집과 분석을 통해 교사용 학습평가 대시보드를 설계하는 것을 목적으로 진행했으며, 연구 내용을 요약하면 다음과 같다.
첫째, 선진사례 분석, 사용자 요구 사항을 분석하여 교사용 디지털교과서 학습평가 대시보드에 적용할 시사점을 도출하였다.
둘째, 디지털교과서의 학습평가 대시보드의 구성을 정의하고, 대시보드 메뉴를 구성하였다.
셋째, 메뉴별 대시보드에서 제공할 데이터를 정의하고, 시각화 기법을 도출하였다.
넷째, 대시보드 제공을 위한 규격화된 IMS Caliper의 총 15개 프로파일에서 학습평가에 필요한 프로파일을 선정하였다.
마지막으로, 디지털교과서 교사용 학습평가 대시보드를 설계하고, 전문가에게 타당도를 검증하여 대시보드 설계에 수정 반영하였다.
본 연구의 결과는 아래와 같다.
첫째, 디지털교과서 학습평가 교사용 대시보드 설계를 위해서는 그에 맞는 분석지표와 데이터에 대한 정의가 선행되어야 한다.
둘째, 전달하려고 하는 정보를 쉽고, 빠르게 전달하기 위해서는 가장 적절한 시각화 기법을 채택해야 한다.
셋째, 교사용 학습평가 대시보드는 교사에게 학급과 개별 학생의 학습 성취도와 참여율 정보를 제공하여 교사의 교수학습 전략을 개선하는 데에 도움을 줄 수 있다.
본 연구의 성과를 디지털교과서 평가 대시보드 개발에 적용함으로써 교사에게 학생의 학습 지도에 유용한 정보를 제공하고, 이를 통해 학생의 학습 수준에 맞게 교수학습 전략을 구현함으로써 학생의 수업 만족도와 학업 성취도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 향후 디지털교과서의 ‘평가’ 영역뿐만 아니라 전반적인 디지털교과서의 사용성으로 확장하여 연구할 필요가 있을 것으로 판단된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1. 연구의 필요성 1
• 2. 연구의 목적 3
• 3. 연구의 방법 4
• 제2장 관련 연구 분석 6
• 1. 맞춤형 교수학습 플랫폼 대시보드 분석 6
• 1.1. ALEKS 6
• 1.2. CENTURY 14
• 1.3. 맞춤형 교수학습 플랫폼 비교분석 21
• 2. 디지털교과서 관련 연구 23
• 3. 대시보드 관련 연구 25
• 3.1. IMS Caliper 26
• 3.2. 대시보드 시각화 기법 29
• 3.3. 대시보드 평가 준거 34
• 4. 시사점 36
• 제3장 학습평가 대시보드 설계 37
• 1. 설계 방법 및 절차 37
• 2. 사용자 요구사항 분석 38
• 3. 대시보드 설계 42
• 3.1. 대시보드 구성 설계 42
• 3.2. 대시보드 데이터 구성 43
• 3.3. IMS Caliper 모델링 46
• 3.4. 대시보드 화면 설계 48
• 4. 타당성 검증 49
• 4.1. 전문가 검증 평가 준거 49
• 4.2. 타당성 검증 결과 51
• 4.3. 최종 대시보드 설계 및 활용 방안 56
• 제4장 결론 및 제언 67
• 참고문헌 69
• 디지털 교과서 교사용 학습평가 요구수렴을 위한 설문지 71
• 디지털 교과서 교사용 학습평가 대시보드 사용성 평가 질문지 75
• 영문 초록 86