수학 교육에서 시각 언어 모델(VLM)의 학습자 모델 기반 적응성 평가 연구

적응형 학습 (Adaptive learning)은 학습자의 학습 진도를 추적하고 개별 학습자의 학습 성취도에 따라 교수 과정을 조정하는 교육 기술을 의미합니다. 이는 효과적인 학습 지원 도구를 개발하는 데 있어 매우 중요한 요소로 점점 더 인식되고 있습니다. 시각 언어 모델 (Vision language models, VLMs)은 수학 교육에 도입되어 왔으며, 학생들은 이를 개인화된 지도를 위한 학습 보조 도구로 사용해 왔습니다. 그러나 VLMs가 수학적 지도를 제공할 때 서로 다른 학습자 프로필 (learner profiles)에 적응할 수 있는 능력을 갖추었는지는 알려져 있지 않습니다. 현재의 VLMs는 수학 튜터링 과업에서 서로 다른 학습자 프로필에 대한 이러한 적응성을 평가할 수 있는 체계적인 평가 프레임워크가 부족한 상태입니다. 이러한 격차를 해소하기 위해, 본 연구에서는 적응형 학습 프레임워크 (Shute and Towle, 2018)의 학습자 모델 (learner model)을 활용하여 학습자 모델 기반 루브릭 (learner model-based rubric)을 제안합니다. 우리의 루브릭은 적응성 평가를 인지적 측면 (cognitive aspects), 동기적 측면 (motivational aspects), 그리고 복잡성 (complexity)의 세 가지 측면으로 공식화합니다. 또한 우리는 VLM 응답의 두 가지 추가 차원인 정답성 (correctness, 정답 및 풀이 과정의 정확성)과 품질 (quality, 응답 자체의 질)을 평가합니다. 실험 결과, 모델 간에 적응성에서 측정 가능한 차이가 있음을 보여주었으며, 현재의 VLMs가 특히 제한된 학습자 정보를 받았을 때 학습자 모델에 기반한 교수 응답을 일관되게 생성하는 데 어려움을 겪는다는 점을 밝혀냈습니다.