머신러닝 기반 대학생 중도 탈락 예측 모델의 성능 비교

• 영문명: Performance Comparison of Machine Learning based Prediction Models for University Students Dropout
• 발행기관: 한국시뮬레이션학회
• 저자명: 정석봉(Seok-Bong Jeong) 김두연(Du-Yon Kim)
• 간행물 정보: 『한국시뮬레이션학회 논문지』제32권 제4호, 19~26쪽, 전체 8쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2023.12.31

국문 초록

전국 대학생의 중도 탈락 비율의 증가는 학생 개인 뿐만 아니라 대학과 사회에 심각한 부정적 영향을 끼친다. 본 연구에서는 중도 탈락이 예상되는 학생을 사전에 식별하기 위하여, 각 대학의 학사관리 시스템에서 손쉽게 얻을 수 있는 학적 데이터를 기반으로 머신러닝 분야의 결정트리, 랜덤 포레스트, 로지스틱 회귀 및 딥러닝 기반의 중도 탈락 예측 모델을 구축하고, 그 성능을 비교·분석하였다. 분석 결과 로지스틱 회귀 기반 예측 모델의 재현율이 가장 높았으나 f-1 및 auc 값이 낮은 한계를 보였고, 랜덤 포레스트 기반의 예측 모델의 경우 재현율을 제외한 다른 모든 지표에서 가장 우수한 성능을 보였다. 또한 예측 기간에 따른 예측 모델의 성능을 확인하기 위하여 예측 기간을 단기(1개 학기 이내), 중기(2개 학기 이내) 및 장기(3개 학기 이내)로 나누어 분석해 본 결과, 장기 예측 시 가장 높은 예측력을 보였다. 본 연구를 통해 각 대학은 중도 탈락이 예상되는 학생들을 조기에 식별하고, 이들에 대한 집중 관리를 통해 중도 탈락 비율을 줄이며 나아가 대학 재정 안정화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

영문 초록

The increase in the dropout rate of college students nationwide has a serious negative impact on universities and society as well as individual students. In order to proactive identify students at risk of dropout, this study built a decision tree, random forest, logistic regression, and deep learning-based dropout prediction model using academic data that can be easily obtained from each university’s academic management system. Their performances were subsequently analyzed and compared. The analysis revealed that while the logistic regression-based prediction model exhibited the highest recall rate, its f-1 value and ROC-AUC (Receiver Operating Characteristic - Area Under the Curve) value were comparatively lower. On the other hand, the random forest-based prediction model demonstrated superior performance across all other metrics except recall value. In addition, in order to assess model performance over distinct prediction periods, we divided these periods into short-term (within one semester), medium-term (within two semesters), and long-term (within three semesters). The results underscored that the long-term prediction yielded the highest predictive efficacy. Through this study, each university is expected to be able to identify students who are expected to be dropped out early, reduce the dropout rate through intensive management, and further contribute to the stabilization of university finances.

목차

1. 서론

2. 연구 방법

3. 성능 평가

4. 결론

References

키워드

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