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본 논문에서는 교육종단연구 데이터를 효과적으로 저장⋅처리⋅분석하기 위한 데이터 플랫폼을 개발하고, 이를 서울교육종단연구(SELS)에 적용하여 유용성을 확인한다. 플랫폼은 데이터 전처리부와 데이터 분석부로 구성된다. 데이터 전처리부에서는 1) 마스킹 2) 요인화 3) 정규화⋅이산화 4) 데이터 유도 5) 데이터 웨어하우징 과정을 통해 교육종단연구 데이터 웨어하우스를 생성하게 된다. 데이터 분석부는 OLAP과 데이터 마이닝(DM)으로 구성된다. 먼저, OLAP에서는 측정값 선정, 스키마 설계를 거쳐 OLAP을 수행하게 된다. 이후 DM에서는 변수 선택, 연구모형 선택, 데이터 수정, 인수튜닝, 모형학습, 모형평가 및 해석단계를 거친다. 본 플랫폼에서 전처리 과정을 거쳐 생성된 데이터 웨어하우스는 다양한 연구자들에 의해 공유될 수 있고, 지속적인 연구결과 데이터 셋의 축적이 가능하므로 후속 연구자들은 추가적인 분석을 수월하게 수행할수 있게 된다. 또한, 정책입안자들도 SELS 데이터 웨어하우스에 직접 접근하여 다차원 분석을 통해 온라인으로 분석할 수 있어 과학적인 의사결정이 가능하게 된다. 본 연구에서는 개발된 플랫폼의 유용성을 입증하기 위해 SELS 데이터를 플랫폼 상에서 구축하고 수학 학업성취도를 측정값으로 선정하여 OLAP 및 DM을 수행하였으며, 측정값에 영향을 주는 다양한 요인을 데이터 마이닝 기법을 사용하여 분석하였다. 이를 통해 데이터 기반 교육정책 시사점을 빠르고 효과적으로 도출할 수 있었다.
In this paper, we developed a big data platform to store, process, and analyze effectively on such education longitudinal study data. And it was applied to the Seoul Education Longitudinal Study(SELS) to confirm its usefulness. The developed platform consists of data preprocessing unit and data analysis unit. The data preprocessing unit 1) masking, 2) converts each item into a factor 3) normalizes / creates dummy variables 4) data derivation, and 5) data warehousing. The data analysis unit consists of OLAP and data mining(DM). In the multidimensional analysis, OLAP is performed after selecting a measure and designing a schema. The DM process involves variable selection, research model selection, data modification, parameter tuning, model training, model evaluation, and interpretation of the results. The data warehouse created through the preprocessing process on this platform can be shared by various researchers, and the continuous accumulation of data sets makes further analysis easier for subsequent researchers. In addition, policy-makers can access the SELS data warehouse directly and analyze it online through multi-dimensional analysis, enabling scientific decision making. To prove the usefulness of the developed platform, SELS data was built on the platform and OLAP and DM were performed by selecting the mathematics academic achievement as a measure, and various factors affecting the measurements were analyzed using DM techniques. This enabled us to quickly and effectively derive implications for data-based education policies.
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Education Longitudinal Study, Data Preprocessing, OLAP, Data Mining, Mathematics Academic Achievement
