랜덤 포레스트 회귀 기반의 교사-학생관계 영향요인 탐색과 SHAP을 활용한 해석

Exploring the Influential Factors of Teacher-student Relationship based on Random Forest Regression and Interpretation using SHAP

본 연구에서는 중·고등학교 1학년의 교사-학생관계에 영향을 미치는 요인을 개별 문항 단위에서 탐색하여 교사-학생관계 향상을 위한 논의에 정보를 제공하고자 하였다. 이를 위해 경기교육종단연구의 중·고등학교 1학년 학생, 학부모 설문자료를 사용하여 랜덤 포레스트 회귀분석(random forest regression analysis)을 실시하였다. 분석대상은 중학생 5,586명, 고등학생 5,348명이다. 분석에 투입한 설명변인은 중학교 478개 문항, 고등학교 499개 문항이며 이 중 주요 영향변인 24개를 SHAP 중요도 지수 기준으로 도출하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 중학교 1학년 교사-학생관계 영향요인은 학교만족도, 교우관계, 교사열의, 수업능력, 수업방법, 방학생활, 애착신뢰(부모-자녀관계)에 속하는 문항들이었다. 고등학교 1학년 교사-학생관계 영향요인은 학교만족도, 교우관계, 교사열의, 수업방법, 자아존중감, 애착신뢰에 속하는 문항들이었다. 공통된 영향요인으로 도출된 문항의 영역은 학교만족도(8문항), 교우관계(6문항), 교사열의(1문항), 애착신뢰(1문항)였다. 공통된 영향요인이라도 학생의 응답에 따른 교사-학생관계의 변화 양상과 교사-학생관계 예측에 미치는 기여도 양상은 학교급에 따라 다르게 나타나 학교 현장에서는 이러한 특성을 고려하여 교사-학생관계의 향상에 접근할 필요가 있다.

The purpose of this study is to explore factors affecting the teacher-student relationship of middle and high school first grade students. It was intended to provide information for improving the teacher-student relationship through the analysis results. This study performed random forest regression analysis using GEPS data. The subjects of this study were 5,586 middle school students and 5,348 high school students. The explanatory variables used in the analysis were 478 items in middle school and 499 items in high school. 24 major factors were derived using SHAP value. The result is as follows: First, the main factors that influenced teacher-student relationships in the first grade of middle school were ‘school satisfaction’, ‘friendship relationship’, ‘teacher’s passion’, ‘teacher’s teaching ability’, ‘teacher’s teaching method’, ‘vacation life’, and ‘parent attachment-trust’. Second, the main factors that influenced teacher-student relationships in the first grade of high school were ‘school satisfaction’, ‘friendship relationship’, ‘teacher’s passion’, ‘teacher’s teaching method’, ‘self-esteem’, and ‘parent attachment-trust’. School satisfaction(8 items), peer relationship(6 items), teacher passion(1 item) and parent attachment-trust(1 item) were the same influencing factors, but the contribution of each question was different depending on the school level. Schools need to approach improving teacher- student relationships considering the results of the study.