서답형 문항은 학생들의 종합적인 사고능력을 판단하는데 매우 유용하지만 채점할 때, 시간과 비용이 매우 많이 소요되고 채점자의 공정성을 확보해야 하는 어려움이 있다. 이러한 문제를 개선하기 위해 본 논문에서는 서답형 문항에 대한 자동채점 시스템을 제안한다. 본 논문에서 제안하는 시스템은 크게 언어 처리 단계와 채점 단계로 나뉜다. 첫 번째로 언어 처리 단계에서는 형태소 분석과 같은 한국어 정보처리 시스템을 이용하여 학생들의 답안을 분석한다. 두 번째로 채점 단계를 진행하는데 이 단계는 아래와 같은 순서로 진행된다. 1) 첫 번째 단계에서 분석 결과가 완전히 일치하는 답안들을 하나의 유형으로 간주하여 각 유형에 속한 답안의 빈도수가 높은 순서대로 정렬하여 인간 채점자가 고빈도 학생 답안을 수동으로 채점한다. 2) 현재까지 채점된 결과와 모범답안을 학습말뭉치로 간주하여 자질 추출 및 자질 가중치 학습을 수행한다. 3) 2)의 학습 결과를 토대로 미채점 답안들을 군집화하여 분류한다. 4) 분류된 결과 중에서 신뢰성이 높은 채점 답안에 대해서 인간 채점자가 확인하고 학습말뭉치에 추가한다. 5) 이와 같은 방법으로 미채점 답안이 존재하지 않을 때까지 반복한다. 제안된 시스템을 평가하기 위해서 2013년 학업성취도 평가의 사회(중3) 및 국어(고2) 과목의 서답형 문항을 사용하였다. 각 과목에서 1000개의 학생 답안을 추출하여 채점시간과 정확률을 평가하였다. 채점시간을 전체적으로 약 80% 이상 줄일 수 있었고 채점 정확률은 사회 및 국어 과목에 대해 각각 98.7%와 97.2%로 나타났다. 앞으로 자동 채점 시스템의 성능을 개선하고 인간 채점자의 집중도를 높일 수 있도록 인터페이스를 개선한다면 국가수준의 대단위 평가에 충분히 활용할 수 있을 것으로 생각한다.
본 논문은 한국어 서답형(단어, 구 수준) 문항 유형을 분석하고 실제 채점자가 채점 기준표를 보고 채점하는 방법을 컴퓨터가 인식할 수 있도록 정답 템플릿을 설계 및 개념 정의를 하여 한국어 서답형에 특화된 자동채점 시스템 방법을 제시한다. 본 시스템을 사용하여 1000개의 학생 답안지에 대한 유형 가지수 500개 이하의 2011년도 학업성취도 평가 과학 6개 문항에 대하여 채점 기준표 내용을 정답 템플릿으로 작성한 뒤 250개 학생 답안을 학습데이터로, 정답 템플릿을 업데이트로 사용, 750개 학생 답안에 대하여 자동채점한 결과, 평균 카파계수 0.84라는 수치로서 실제 사람 채점 결과와 거의 완벽히 일치라는 결과를 얻었다.
한국어 서답형 문항의 자동채점 프로그램을 개발하기 위해서는 모범답안, 오답, 부분점수 부여를 위한 세부적인 내용을 채점 기준표로 기술해야 한다. 자동채점에 필요한 구체적인 사항들을 기술하기 위하여 XML 형식으로 정답 템플릿을 정의하였다. 채점에 필요한 내용을 단위 개념으로 정의하고 이를 컴퓨터가 엑세스 가능한 형태의 정답 템플릿을 설계하였다. 정답 템플릿 형식에 맞게 편리하게 템플릿을 작성할 수 있는 작성 도구를 이용하여 학업 성취도평가 각 문항에 대한 채점 기준표를 정답 템플릿으로 작성하여 채점기준표를 작성하는 실험을 수행하였다.
서답형 문항은 학생들의 종합적인 사고력을 평가할 수 있다는 장점이 있으나, 채점 비용이 많이 들고 채점자의 주관이 개입될 수 있다는 단점이 있다. 이런 단점을 개선하기 위해 영어권에서는 자동채점 시스템을 개발하여 사용하고 있으나, 한국어의 경우에는 아직 여전히 연구 단계에 있다. 본 논문에서는 준지도학습 방법을 이용한 한국어 서답형 문항의 채점 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 모범답안을 초기 모델로 학생답안의 일부를 채점하고 그 결과를 이용해서 점진적으로 학생답안의 채점을 늘려가는 준지도학습 방법을 이용한다. 제안된 시스템을 평가하기 위해서 2013학년도 학업성취도 평가의 국어 및 사회 과목의 서답형 문항을 사용했다. 채점 시간과 일관성에 관해서 매우 좋은 결과를 얻었다. 그 결과 채점 시간을 크게 단출할 수 있었으며 다양한 채점 방법을 적용하여 객관성을 확보한다면 현장에서 바로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
서답형 문항이 포함된 대규모 평가에서 학생들의 답안이 어떻게 채점자들에게 분배되고 어떠한 체계적인 채점 과정을 거쳐야 하는 지에 대한 채점의 효율성은 전반적인 평가의 성공에 중요한 사안이다. 서답형 문항 채점에서 채점자 신뢰도를 확보하기 위해 채점자의 채점 결과가 얼마나 일관성이 있으며, 또한 채점자 간의 채점 결과 또한 서로 일관성을 유지해야하는 것이 중요하다. 이 연구의 목적은 지필 평가로 시행된 서답형 문항 채점을 위한 온라인 채점 시스템을 설계하고 개발한 후, 이를 시행한 결과를 기반으로 온라인 채점 시스템에 대한 신뢰도를 확인하고자 하였다. 이러한 서답형 문항 온라인 채점은 채점자들의 채점 과정에 대한 정보로, 기존의 전통적인 채점 방식과의 비교와 함께 채점자 내 및 채점자 간의 신뢰도를 제공하고 있다. 그 결과로 온라인 채점 시스템이 신뢰롭고 타당한 서답형 문항 채점 결과를 얻는데 효과적이었다는 것을 알 수 있었다.
서답형 문항은 장소감, 도해력, 지리적 상상력 등 고차적 사고력을 추구하는 지리과의 주요 목표들에 대한 도달 여부를 측정하는 데에 매우 유용하다. 이 연구는 서답형 문항의 개념을 알아보고 지리과에서 적용 가능한 서답형 문항의 유형들을 구분하여 우리나라에서의 지리과 서답형 문항 개발을 위한 시사점을 도출하고 과제를 제안하고자 하였다. 연구자는 서답형 문항의 개념 정리에 이어서 미국에서 시행되고 있는 NAEP의 지리과 서답형 문항을 사례로 분석하여 유형화를 시도하였다. 서답형 문항은 문항 형식의 차원과 문항에서 평가하는 행동 영역의 차원에서 각각 분류할 수 있었다. 문항 형식의 차원에서는 문두 단독형과 자료 첨부형으로, 행동 영역의 차원에서는 지식 요구형, 이해 요구형, 적용 요구형으로 각각 구분하고 그 특징들을 분석하였다. 이를 통해 서답형 문항의 개발과 적용에 관련된 시사점 및 과제를 다음과 같이 제안하였다. 첫째, 내용 영역과 행동 영역에 정합하는 서답형 문항들을 개발해야 한다. 둘째, 학생들로 하여금 최대한 다양한 종류의 지리 자료들을 활용할 수 있도록 해야 한다. 셋째, 서답형 문항의 성패는 채점의 신뢰도와 밀접한 관련이 있으므로 채점의 단계 구분, 채점 기준, 의사 답안 등에 대한 후속적 연구가 요구된다.
이 연구에서는 2015년 국가수준 학업성취도 평가(NAEA)의 서답형 문항을 이용하여 중학교 과학 교과의 8개 핵심 개념에 대한 학습발달과정을 탐색하고자 하였다. 이를 위해 2015년 실시된 NAEA 서답형 8개 문항에 대한 중학교 3학년 7,390명의 응답 결과를 전산으로 입력하고 입력된 답안을 분석하여 수준별로 유형화하는 과정을 거쳤다. 이 과정을 마친 후 각 평가 구인별로 5개 수준을 설정하여 구인구성도를 작성하였다. 이 연구에서의 구인구성도는 발달 기반의 루브릭 형식으로 작성되었는데, 전체 학생들의 답안에 대해 수준을 부여하는 준거로 활용되었다. 또한, 평가 결과로 얻은 학생들의 점수를 평가 구인에 대한 성취 수준과 연결하기 위하여 통계적 해석으로 응답자의 점수나 성취 정도를 측정하는 Rasch 모델을 적용하였다. 마지막으로, Rasch 모델 적용 결과를 반영하여 구인구성도를 수정한 예비 학습발달과정을 작성하였다. 이 연구는 NAEA의 서답형 문항을 활용하여 학습발달과정 개발 가능성을 탐색하였다는 데 의의가 있다. 하지만, 이 연구에서 작성된 예비 학습발달과정이 개별 학생들 대상으로 종적으로 추적한 것이 아니므로 여전히 가설적이며 추론적이다. 그러므로 반복적인 연구 과정을 통해 지속적으로 수정 및 보완될 필요가 있다.
최근 자연어 처리 분야에서는 한국어로 작성된 서답형 문항을 자동으로 채점하기 위한 시스템을 개발하기 위한 연구가 꾸준히 진행되고 있다. 2013년도에는 답안 정규화, 채점 기준 작성 및 편집, 자동 채점 및 채점 후처리 작업 등 자동 채점 프로세스를 수행할 수 있는 시스템을 설계 및 개발하였다. 본 논문은 2013년도에 개발된 자동 채점 시스템의 문제점을 분석하고 채점자가 보다 편리하게 채점을 수행할 수 있도록 추가 및 개선한 기능과 이를 구현하기 위해 이용한 자연어 처리 기술을 소개한다.
본 논문은 컴퓨터 기반의 자동 채점 시스템을 실용적으로 활용할 수 있도록 자연어 처리 기술을 이용하여 채점 기준표 작성 과정을 쉽게 하고 수작업 채점 비용의 절감 및 채점 기간을 단축시키는 방법을 제안한다. 자동 채점의 기준이 되는 정답 템플릿은 학생들이 작성한 답안들로부터 쉽고 편리하게 작성할 수 있도록 하였으며, 채점 정확도를 향상시키고 채점 오류를 최소화하여 신뢰도를 높이고자 하였다. 수작업 채점 대신에 자동채점 시스템을 도입하였을 때 그 효용성을 검증하기 위하여 2014년도 국가수준 학업성취도 평가의 사회과목 답안에 대해 자동 채점을 수행하였다.
최근 정보화 사회에서는 단순 암기보다는 문제 해결 능력과 종합적인 사고력을 바탕으로 창의적인 생각을 할 수 있는 인재를 요구한다. 이에 따라 교육과정도 학생들의 종합적인 사고력을 판단할 수 있는 서답형 문항을 늘리는 방향으로 변하고 있다. 그러나 서답형 문항의 경우 채점자의 주관에 의존하여 채점이 진행되기 때문에, 채점 결과의 일관성을 확보하기 어렵다는 단점이 있다. 이런 점을 해결하기 위해 해외에서는 기계학습을 이용한 자동채점 시스템을 채점 도구로 사용하고 있다. 한국어는 영어와 언어학적으로 다른 분류에 속하므로 영어권에서 사용하는 자동채점 시스템을 한국어에 그대로 적용할 수 없다. 따라서 한국어 체계에 맞는 자동채점 시스템의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 기계학습 분류기의 예측확률과 만장일치 방법을 사용한 한국어 서답형 문항 자동채점 시스템을 소개하고, 자동채점 시스템을 이용한 채점 결과와 교과 전문가의 채점 결과를 비교하여 자동채점 시스템의 실용성을 검증한다. 본 논문의 실험을 위해 2014년 국가수준 학업성취도 평가의 국어, 사회, 과학 교과의 서답형 문항을 사용했다. 평가 척도로 피어슨 상관계수와 카파계수를 사용했다. 채점자가 개입했을 때와 개입하지 않았을 때의 상관계수 모두 0.7 이상으로 강한 양의 상관관계를 보였다. 이는 자동채점 시스템이 교과 전문가가 채점한 결과와 유사한 방향으로 답안에 점수를 부여한 것이므로 자동채점 시스템을 채점 보조도구로서 충분히 사용할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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