랜덤 포레스트와 SHAP을 활용한 고등학생의 창의적 사고 예측변수 탐색

Exploring Predictors Affecting Creative Thinking in High School Students Using Random Forest and SHAP

최근 다양한 분야의 기초지식과 경험 및 기술을 융합적으로 활용함으로써 새로운 것을 창출하는 창의적 사고의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구는 한국교육종단연구 2013의 6차 연도 자료를 활용하여 고등학생을 대상으로 창의적 사고의 예측변수를 탐색하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 다수의 변수를 광범위하게 탐색하는 데 유용한 랜덤 포레스트 기법을 활용하였으며, XAI 기법 중 하나인 SHAP 지수를 기준으로 주요 예측변수를 도출하였다. 주요 연구 결과는 다음과 같다. 성취동기, 자기확신, 신체적 자아개념, 학업적 자아개념, 공동체성, 협동성, 진로 계획성, 진로 행동, 지식정보 수집 및 분석 능력, 독서향유 정도, 교과 내용의 의미, 학생참여형 수업이 공통적으로 창의적 사고의 하위요인인 발산적 사고력, 독창적 유연성, 호기심 및 모험심, 탐구심에서 주요 예측변수로 도출되었다. 공통적으로 도출된 예측변수의 영역은 배경 및 심리정서적 특성, 학업 관련, 진로 관련, 여가 및 생활, 학교 수업으로 나타났다. 일부 예측변수는 창의적 사고의 하위요인에 따라 상이하게 도출되었다. 마지막으로 연구 결과를 토대로 학생들의 창의적 사고 함양을 위한 다각적인 시사점을 논의하였다.

Recently, the importance of creative thinking, which generates new things by utilizing a variety of basic knowledge, experiences, and skills from various fields, has been emphasized. This study aimed to explore the predictors of creative thinking in high school students using data from the 6th year of the Korean Educational Longitudinal Study (KELS) 2013. For this purpose, the random forest technique, which is useful for exploring multiple variables extensively, was used to derive the major predictors based on the SHAP index, one of the explainable artificial intelligence techniques. The main results are as follows. Achievement motivation, self-confidence, physical self-concept, academic self-concept, community, cooperation, career planning, career action, knowledge information collection and analysis ability, degree of reading enjoyment, meaning of subject content, and student-participatory classes were commonly identified as predictor variables for the sub-factors of creative thinking, including divergent thinking, original flexibility, curiosity and adventure, and inquiry. The common areas of the identified predictors were background and psychological/emotional characteristics, academic-related, career-related, leisure and lifestyle, and school classes. Some predictors were derived differently depending on the sub-factors of creative thinking. Finally, based on the research results, various implications for enhancing students' creative thinking are discussed.