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Analysis of Influential Factors on the Educational Achievement by School Units using the Geographically Weighted Regression Model (GWR)

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지리가중회귀 모델을 이용한 학교급별 학업성취도 영향 요인 분석

김지우*·이건학**

Analysis of Influential Factors on the Educational Achievement by School Units using the Geographically Weighted Regression Model (GWR)

Jiwoo Kim* · Gunhak Lee**

* 서울대학교 지리학과 박사과정(Doctor student, Department of Geography, Seoul National University, kwangtane@snu.

ac.kr)

** 교신저자, 서울대학교 지리학과 부교수 및 국토문제연구소 겸무연구원(Associate Professor, Department of Geography and Institute for Korean Regional Studies, Seoul National University, [email protected])

요약 :학업성취도는 학습자의 학업 역량 뿐 아니라 국가의 교육 역량을 종합적으로 가늠할 수 있는 중요 지표이 다. 이러한 학업성취도는 개인적 특성 뿐 아니라 학교, 지역 등 다양한 요인이 종합적으로 영향을 미친다. 그럼에 도 불구하고 기존의 연구들은 대체로 개인적 역량이나 가정환경과 같은 일부 요인에 집중하고 있으며, 학교나 학 교가 위치한 지역적 특성이 미치는 효과에 대해서는 크게 주목하지 않고 있다. 이를 고려한 연구라 하더라도 미 시적 변이를 관찰하기에 제한적인 공간 단위에 기반하고 있어 지역에 따라 이질적인 학업성취도 영향 요인에 대 한 미시적 특성을 밝혀주지 못하고 있다. 이러한 맥락에서 본 연구는 지리가중회귀 모델을 사용하여 학업성취도 에 영향을 줄 수 있는 교육 환경, 지역적 특성 요인의 공간적 이질성을 학교급 단위의 미시적 관점에서 살펴보고 자 한다. 분석 결과, 일반적인 회귀 모델보다 공간적 이질성을 고려한 국지적 지리가중회귀 모델이 지역 및 학교 등급별 학업성취도를 보다 잘 설명하고 있으며, 고등학교를 대상으로 한 모델이 중학교 모델에 비해 높은 설명력 을 보여주고 있다. 또한 영향 요인과 관련하여 학업성취도는 지역에 따라 상이한 독립변수에 의해 설명될 수 있 으며, 학교급 단위의 미시적 접근이 보다 유의미함을 알 수 있었다. 본 연구는 국가 수준의 학업성취도에 영향을 미치는 국지적인 변이 요인들을 보다 미시적으로 확인하고, 개별 학교 단위가 미치는 영향에 대한 의미 있는 통 찰을 제공할 수 있다는데 의의가 있다.

주요어 : 학업성취도, 지리가중회귀 모델, 공간적 의존성, 공간적 이질성, 영향 요인

Abstract : The educational achievement is an important index for the comprehensive evaluation of the na- tional level of educational performance as well as the personal capability of learners. The educational achieve- ment can be broadly influenced by various factors such as personal characteristics, institution, and regional characteristics. However, existing studies have mostly focused on the limited factors as personal learning abil- ity and family environments of students. They have paid little attention to the effect of regional characteristics that schools are located or school properties. Even studies considering those factors are often limited because their analyses are typically based on the macro-scale units which are not suited to small variations. There- fore, they cannot reveal the spatial variation of influential factors on the educational achievement which is heterogeneous over regions. In this context, this study seeks to explore the spatial heterogeneity of influential factors on the educational achievement, such as educational environment and regional characteristics based on the school units at the micro-level using the geographically weighted regression model (GWR). As a result of empirical analysis, the local GWR considering the spatial heterogeneity explains the educational achieve-

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1. 연구 배경

학교는 한 국가의 교육 체계에 있어 핵심 기능을 수행하는 주체로 다양한 역할을 담당하고 있다. 학교 의 역할에 대한 견해는 학자마다 조금씩 상이한데, Barrow(1979)는 학교의 기능을 학생 보호, 사회적 역할 선별, 제도 및 사상 전달, 지식 전달의 수행 주 체로 판단하였고, 양미경(2004)은 학교의 주요 역할 을 선발 기능, 교육적 기능으로 파악하였으며, 김정원 (2007)은 교과 수업을 통한 지식 전달과 교육복지를 포함한 돌봄 기능을 학교의 주요 기능으로 판단하고 있다. 이를 종합해보면 학교는 사회 구성 기능으로서 다양한 역할을 수행하고 있지만, 공통적으로 지적하 고 있는 부분은 지식 전달 기능으로 학교 존재 목적의 가장 큰 이유임을 알 수 있다(Young, 2010).

학교의 교육 기능이 중요한 이유는 학교 교육을 통 한 학생의 성장이 최종적으로 사회 발전의 원동력으 로 작용하기 때문이다(Feinberg, 2012). 즉, 학교 교 육의 경쟁력은 결국 국가 경쟁력 강화를 위한 초석으 로 이어지기 때문에 지속적으로 관심을 기울일 대상 이며, 제대로 기능을 수행하고 있는지 꾸준히 관리 및 감독을 해야 할 대상이기도 하다. 이러한 점에서 교육 당국은 학교 교육의 내실을 쌓기 위해 학교 교육의 질 을 점검하고 개선하고자 하는 노력을 책임지고 수행 하여야 한다. 교육 시스템을 점검하고 개선하기 위한 방안으로는 여러 가지가 있겠지만 가장 직관적이고 확실한 방법은 시험을 통해 학생들의 학업 수준을 정 량적으로 측정하고 이를 통해 기존의 교육 방법이 학 생 역량 신장에 올바르게 작동하고 있는지 평가하는 것이다. 이러한 취지에서 교육 당국은 학교 교육의 질

을 체계적으로 점검하고 개별 학교 및 학생의 기초학 력을 점검하기 위해 국가수준 학업성취도 평가를 도 입하였다. 국가수준 학업성취도 평가는 1998년 기본 계획이 수립된 이후 1999년 첫 시행을 거쳐 현재까지 시행되고 있는 전국 단위 평가로, 평가 결과를 활용하 여 학교 현장에서 기초학력에 도달하지 못한 학생들 의 지도에 도움을 줄 수 있으며 적절한 학력 향상 지 원 방안을 위한 기초자료로 활용할 수 있다. 특히, 국 가수준 학업성취도 평가는 학교 교육의 말미에 이루 어지는 대학수학능력시험과 달리 중학교 3학년과 고 등학교 2학년에 실시하기 때문에 학업 진행에 대한 중간 점검 평가 기능이 강하며, 이에 대한 결과를 통 해 미비점을 확인하고 보완을 통한 향후 개선이 가능 하여 그 중요도가 상당하다.

국가수준 학업성취도 평가의 높은 중요성처럼 이 와 관련된 연구 또한 많이 진행되고 있으며, 특히 학 업성취도에 영향을 주는 요인에 대한 연구가 활발하 게 이루어졌다. 이는 국가적 측면에서는 학업성취도 향상을 통해 국가 경쟁력을 키워야 하기 때문이며, 개인적 측면에서는 사회적 지위 향상을 위한 수단으 로 학업성취도 향상이 중요하기 때문이다(임다희 등, 2012). 하지만 기존의 연구들은 학업성취도에 영향을 주는 요인을 판별함에 있어 지역적 환경 특성이나 차 이를 제대로 규명하지 못하고 있으며, 이를 고려한 연 구라 하더라도 시군구처럼 미시적 변이를 관찰하기 에 제한적인 공간 단위를 기반으로 학업성취도에 대 한 요인 분석을 진행한 경우가 대부분이다. 따라서 이 러한 기존 연구들은 지역에 따라 이질적인 학업성취 도 영향 요인에 대한 미시적 특성을 제대로 밝혀줄 수 없는 한계를 가지고 있다.

ment better than the general OLS model, and the high school focused model shows higher performance than the middle school focused model. Also, regarding influential factors, different sets of significant independent variables are identified over space, and therefore a micro approach based on the school units could be useful.

This study allows us to identify local variable factors influencing the educational achievement at the micro- level and provides a meaningful insight for the influence of individual school units.

Key Words : educational achievement, Geographically Weighted Regression(GWR), spatial dependency, spatial heterogeneity, influential factors

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이러한 맥락에서 본 연구는 학업성취도에 영향을 줄 수 있는 교육 환경, 지역적 특성 등 다양한 요인 들의 공간적 이질성(spatial heterogeneity)을 학교 급 단위의 미시적 관점에서 살펴보고자 한다. 이를 위해 본 연구에서는 지리가중회귀(Geographically Weighted Regression: GWR) 모델을 사용하여 지역 및 학교 등급별 변이 요인을 도출할 것이다. 지리가중 회귀 모델은 지역마다 변수들 간의 관계가 다를 때 지 역별로 고유의 회귀식을 도출하여 지역 특유의 성격 을 제시할 수 있다는 장점이 있다(Fotheringham et al., 2002). 보다 구체적으로 서울에 위치한 382개의 중학교와 226개의 고등학교를 대상으로 학업성취도 의 변이 요인을 살펴볼 것이며, 학교급간의 학업성취 도 차이를 보다 체계적으로 살펴보기 위해 중학교와 고등학교를 분리하여 분석하고자 한다. 중학교의 경 우 대부분의 학생이 집 근처에 있는 학교에 배정을 받 으며, 공통 교육과정에 기반한 동일 교육과정으로 수 업이 이루어지기 때문에 모든 중학교를 분석 대상에 포함하였다. 반면 고등학교의 경우 특수목적 고등학 교를 제외한 일반 고등학교 및 자율형 고등학교만 분 석 대상으로 선정하였다. 특수목적 고등학교는 서울 전역에서 학생을 모집하는데, 본래의 특수목적에 따 른 설립 취지와 다르게 학군에 상관없이 학업 성적이 좋은 학생들이 선별적으로 들어가는 학교로 기능함 에 따라 지역의 일반적인 학력이 아니라 서울 전역에 서 선발된 최상위권 학생의 학력을 반영한다고 볼 수 있어 분석의 왜곡을 가져올 수 있다(류주현, 2006; 전 은정 등, 2015).

2. 선행연구

학업성취도에 영향을 미치는 요인에 대한 연구는 개인적 측면에서부터 제도적 환경에 이르기까지 매 우 다양한 접근들이 있어 왔다. 학생 개인 수준의 특 성에 따른 학업성취도 차이를 보여주는 연구들로 정 충대(2015)는 학급 동료의 수준에 따라 소속 학생의 학업성취도가 달라질 수 있고 특히 하위권 동료의 영

향력이 더 강하기 때문에 저학력 학생들의 기초학력 신장이 필요함을 언급하고 있다. 김혜숙(2011)은 성 별에 따라 우리나라 초중고 학생들의 사회과 영역에 서의 학업성취도가 다르다고 지적하며, 교과별로 다 소 차이는 있지만 초중고 모두 여학생의 성적이 상대 적으로 우수하며, 특히 기초학력미달 비율은 초중고 모두 남학생 비율이 높다고 지적하였다. 한편, 학교 나 환경적 특성에 따른 학업성취도 차이에 관한 연구 들도 있는데, 임다희 등(2012)은 가정환경, 학교환경, 학습동기가 학업성취도에 중요한 요인으로 작용한다 고 밝혔으며, 김현철 등(2012)은 특히, 가정 배경이 학업성취도에 영향을 주는 주요 요소라고 주장하였 다. 이와 유사한 관점에서, 이정우(2013)는 다문화가 정 학생의 학업성취도가 일반 학생에 비해 낮음을 보 여주고 있으며, 오정란(2007), 박찬선 등(2007)은 부 모의 직업이 학업성취도에 영향을 미치며, 특히 전문 직 중심의 고소득층이 많은 지역일수록 학업성취도 가 높다고 주장하였다. 김감영 등(2014)은 초등학교 저학년의 순이동률이 학업성취도와 정적인 상관성을 보인다고 분석하였다. 구체적으로 순이동률과 학업 성취도는 인과성을 보이는 것은 아니지만, 인구이동 을 지역 간 교육격차가 발생하는 사회적 과정에 대한 결과로 파악하였으며, 이는 강태중(2007)의 논조와 유사하다. 한편, 학교 교사 특성과 관련하여 박수정 등(2011), 이광현 등(2012)은 학교장의 공모 방식이, 조현국(2013)은 기간제 교사의 비율이 학업성취도에 영향을 미침을 보여주고 있다. 보다 종합적인 관점에 서 정혜원 등(2018)은 앞선 연구들에서 언급한 학생, 부모, 학급 및 학교와 관련된 대부분의 변수들이 학업 성취도에 영향을 준다고 분석하며 학생마다 위치한 상황 및 환경이 다르기 때문에 학업성취도를 향상하 기 위한 맞춤형 방안이 필요하다고 언급하고 있다.

이러한 학업성취도에 영향을 미치는 다양한 요인 에 대한 연구뿐 아니라 학업성취도의 공간적 분포 특 성과 지역적 격차에 관한 연구도 진행되었다. 성기선 (2004)은 학군이 학업성취도에 유의미한 영향을 주는 것은 아니지만 학업성취도에 대한 지역적 차이는 분 명히 나타나고 있음을 보여주었고, 추경모(2012) 역 시 유사한 결론을 내리고 있다. 손준종(2004)은 강남

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지역의 교육적 의미에 대한 연구를 통해 교육과 관련 한 공간적 불평등이 학업성취도의 분포 양상을 결정 하며, 이로 인해 지역마다 학업성취도가 상이하다고 주장하였다. 특히, 학업성취도와 큰 연관성이 있는 대 학진학률이 대졸 이상 인구 비율, 전문직 인구 비율, 학원 비율 등과 높은 상관성을 보이는 것으로 나타났 다. 류주현(2006)은 학업성취도, 학력 수준, 주거 비 용이 높은 상관 관계를 보이고 있으며, 세 조건을 모 두 충족하는 지역이 공간적으로 군집되어 나타나고 있음을 보여주었다. 이러한 공간적 연계성을 윤형호 등(2008)은 거주지 효과로 설명하고 있으며 이들 지 역은 한국의 명문대 진학률에 유의미한 변수로 작용 하는 것을 보여주었다. 주경식 등(2012)은 동일한 행 정구역으로 묶인 도시임에도 불구하고 구시가지와 신시가지간의 교육 격차가 존재하며, 특히 사회·경 제적 특성의 영향을 많이 받는 과목의 경우 그 편차가 큰 것으로 파악하였다. 이와 유사하게 최은영(2004) 역시 서울 내 자치구간에도 소득 수준과 같은 경제적 차이와 학업성취도에는 유의미한 상관성이 있음을 보여주었다.

이러한 기존 연구들은 우리나라 학생들의 학업성 취도와 관련한 매우 다양한 요인들을 개인적 차원에 서부터 제도 및 환경적 특성까지 포괄하고 있음을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고 이러한 변수들을 보다 종 합적으로 접근하는 노력은 상대적으로 적은 편이며 특히, 대부분 전역적 모델링에 그치고 있어 학업성취 도와 변이 요인들간의 관계에 있어 지역적인 이질성 에 대한 공간적 고찰은 전무한 실정이다. 학업성취도 에 대한 다양한 영향 요인들이 지역적으로 어떤 상이 한 패턴들을 보여주고 있는지, 지역적으로 유의미하 게 다른 영향 요인들은 무엇인지 살펴보는 것은 향후 학업성취도 평가에 있어 국지적, 미시적 접근을 통한 새로운 직관과 함의를 제시해 줄 것으로 기대한다.

3. 연구 방법 및 데이터

1) 연구 방법

최소제곱법(Ordinary Least Square: OLS) 기반의 전통적인 선형 회귀분석은 종속변수에 영향을 주는 독립변수들간의 관계를 선형 회귀식을 통해 파악하 는 것으로 전역적인 현상을 설명할 수 있는 변수별 부 분 회귀계수가 일괄적으로 도출된다(수식 1). 하지만 특정 현상을 지역적 특성이 이질적인 하위 지역 단위 로 설명하고자 한다면 기존의 OLS 기법은 하나의 대 푯값만 제공하기 때문에 제한이 있다.

y=B0+k=1nBkxk (수식 1)

이에 본 연구에서는 OLS 기법의 제한점을 보완하 기 위해 GWR 분석을 병행하고자 한다. 수식 2는 전 형적인 GWR 모델로 yi는 i지역의 종속변수값에 해당 한다. (ui,vi)는 i지점의 공간적 좌표를, B0(ui,vi)는 i지 점의 절편계수, Bk(ui,vi)는 i지역의 k번째 회귀계수, xik는 i지역에 적용되는 k번째 변수를 의미한다. 만약 종속변수가 유의미한 공간 의존성(spatial depen- dence)을 보인다면, 전역적 모델(global model)을 통해 지역성을 무시하고 설명하기 보다 국지적 모델 (local model)을 통해 작은 지역 단위로 그 변화를 탐 지하는 것이 현상 이해에 도움이 될 것이다(Fother- ingham et al., 2002; Oyana and Margai, 2016). 따 라서 GWR은 동일한 독립변수를 사용한다 하더라도 각 하위 지역별로 개별적인 모델을 도출함에 따라 변 수의 설명력에 해당하는 부분 회귀계수값이 달라지 며, 이를 통해 기존의 전역적 모델이 파악하기 어려운 공간의 이질성을 정량적으로 파악할 수 있게 한다.

yi=B0(ui,vi)+k=1n Bk(ui,vi)xiki (수식 2)

한편, GWR은 공간적 이질성뿐 아니라 공간 단 위간에 존재하는 공간적 의존성을 암묵적으로 고려 하기 때문에 인접한 공간 단위와의 거리 관계에 따

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라 상이한 가중치를 부여한다. 거리가 짧을수록 높 은 가중치를 부여하는 역거리 가중(inverse distance weighting)을 통해 연산되며 이때 공간적 커널을 활 용하게 된다. 커널의 유형은 연구 상황에 따라 고정 커널(fixed kernels)과 가변 커널(adaptive kernels) 을 사용할 수 있는데, 점 데이터에 대한 분포가 일정 하다면 고정 커널을 적용하며 데이터의 분포가 고르 지 않은 형태라면 그 정도에 따라 커널의 폭을 각기 적용하여 분석을 진행할 수 있다. 본 연구에서는 학업 성취도 데이터 분포가 비교적 불균등하다고 판단하 여 가변 커널 방식을 적용하고자 한다. 연구에 사용된 모델의 구현과 검정은 R 3.5.2와 ArcGIS 9.3을 사용 하였다.

2) 데이터

최근 국가기관 및 지방자치단체가 보유하고 있는 정보를 국민에게 공개하고자 하는 움직임이 확산되 고 있으며(윤광석 등, 2010), 이러한 움직임은 공공 기관에 대한 관리 감독을 강화하고 국민의 알 권리를 실현할 수 있기 때문에 여러 긍정적인 효과를 창출한 다(김승태, 2006). 이는 교육 분야에도 동일하게 적용 되고 있으며 교육 관련 기관의 정보공개에 관한 특례 법을 근거로 교육정보 공시 제도를 실시하고 있다(표 1). 전국의 모든 초·중등학교는 교육정보 공시 제도 를 통해 학교 전반의 정보를 공개하고 있으며 이를 통 해 학교 교육의 경쟁력 강화를 추구하고 있다. 교육정 보 공시 제도는 각 단위 학교의 각종 정보를 한국교육 학술정보원이 수집하여 이를 관리 및 검증하는 구조 로 운영된다. 특히 각종 정보에 대한 입력은 각 학교 의 업무 담당 교사가 직접 실시하고, 업무 담당 부서 의 부장 교사가 직접 확인하며, 해당 시·도 교육청이 이에 대해 상시 모니터링 및 교육정보 공시 관련 연수 를 진행하고 있기 때문에 정보의 정확도가 높다고 할 수 있다(한국교육개발원, 2008). 이렇게 수집된 교육 정보는 학교알리미(www.schoolinfo.go.kr)를 통해 열람 및 구득할 수 있으며 6개의 대분류, 26개의 중분 류, 52개의 세부 항목 형태로 정보를 제공하고 있다 (표 2).

본 연구는 학교알리미를 통해 공시되고 있는 다양 한 교육 정보를 학업성취도와 이를 설명하는 변수 구 축에 활용하였다. 종속변수에 해당하는 학업성취도 의 경우 이를 평가할 수 있는 여러 형태가 있을 수 있

표 1. 교육정보 공시 제도

공시 기관 초·중등교육법에 따라 설립된 각 급 학교, 그 밖 에 다른 법률에 따라 설치된 각 급 학교 공시 대상 전국 초·중·고등학교 약 12,000개교 공시 횟수 공시항목별로 매년 1회 이상

공시 시기 수시 공시 및 정시 공시(4월, 5월, 9월, 11월) 출처: 교육관련기관의 정보공개에 관한 특례법 시행령

표 2. 교육정보 공시 항목

대분류 중분류

학생 현황

학생 재학 현황

전·출입 및 학업중단 학생 수 입학생 현황

졸업생 진로 및 장학금 수혜 현황 학생 체력 증진

교원 현황

직위별 교원 현황 자격종별 교원 현황

교육 활동

각종 규정

교육계획 및 편성·운영 학교운영위원회

동아리활동 및 방과후학교 등

교육 여건

학교시설 및 개방 현황 학교급식에 관한 사항

학교폭력대책 및 학생·학부모 상담실적 학교보건 및 환경위생 현황

학교도서관 직원 현황 학교 평가

교복 구매 유형 및 단가 자율 공시

예·결산 현황

학교회계 예·결산서 사립학교 예·결산서 학교발전기금 학업

성취도

평가기준 및 계획 학년별 교과별 성적사항 출처: 학교알리미 홈페이지

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지만, 본 연구에서는 각 학교 단위의 국가수준 학업성 취도 평가 결과를 활용하였다. 국가수준 학업성취도 평가는 우수학력, 보통학력, 기초학력, 기초학력 미 달 총 4개 구간으로 평가 등급을 제시하며 이를 학생 에게 성적표를 통해 통지한다. 반면 대외적으로 공개 되는 교육정보 공시 자료의 경우 각 학교별 등급 구간 의 비율을 제시하는데 기초학력과 기초학력 미달 비 율은 그대로 공시하지만 우수학력 비율과 보통학력 비율의 경우 이를 합쳐 보통학력 이상 비율이라는 새 로운 계급 구간으로 재구성한 뒤 결과를 공시한다. 이 에 본 연구는 국어, 수학, 영어의 보통학력 이상 비율 의 합을 종속변수로 사용하여 각 학교별 학업성취도 수준을 판단하였다. 한편, 학업성취도 평가는 중학교 3학년과 고등학교 2학년을 대상으로 실시하기 때문 에 해당 학년의 점수를 각 학교의 대푯값으로 선정하 였다.

독립변수의 경우 학교알리미를 통해 구득할 수 있 는 여러 자료 중 본 연구에 적용할 수 있는 변수들을 수합하여 다음과 같이 선정하였다(표 3). 특히 선행 연구에서 학업성취도를 설명하는데 사용하였던 변수

들을 종합적으로 반영하여 분석의 설명력을 높이고 자 하였다. 대부분의 변수들은 학교 등급에 관계없이 공통적으로 사용하였지만, 중학교의 경우 외국어·과 학 고등학고 진학률과 고등학교의 경우 대학교 진학 률 변수 및 자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교 더 미 변수를 각기 적용하여 학교 등급별 특성을 반영할 수 있도록 모델을 구축하였다. 중학교의 경우 7개, 고 등학교의 경우 11개의 독립변수가 선정되었고 이 중 여학생 구성 비율, 학생 1인당 장학금, 순전입 변수의 경우 중학교와 고등학교에서 공통적으로 적용되는 독립변수로 채택하였다. 본 연구의 분석 시점은 2016 년을 대상으로 진행하였다. 이는 국가수준 학업성취 도 평가가 2009년부터 2016년까지는 전수 평가로 이 루어졌으나, 2017년부터 표집 평가로 바뀌었기 때문 에 표본의 수를 충분히 확보할 수 있는 연도에 기반하 여 분석하기 위함이다.

4. 학업성취도 요인 분석

1) 모델 적합도 비교

OLS 모델과 GWR 모델의 적합도는 표 4와 같다.

중학교의 경우 전통적인 OLS 모델보다 공간적 자기 상관성을 고려한 국지적 모델인 GWR의 성능이 보 다 우수한 것으로 나타났으며, 고등학교 역시 GWR 이 OLS에 비해 다소 우수하지만 그 차이는 크지 않 다. 이는 중학교의 경우 학생이 거주지로부터 가까운 학교에 배정되기 때문에 유사한 학업성취도의 공간 의존적 특성이 잘 나타날 수 있지만, 고등학교의 경우 학생이 자율적으로 학교를 지원할 수 있기 때문에 중 학교에 비해 통학거리가 상대적으로 길어져 특정 학 교들의 위치적 특성이 GWR 모델에 약하게 반영된 결과로 판단된다. 한편, 중학교와 고등학교의 학업성 취도를 설명함에 있어 대부분 공통적인 독립변수를 적용했음에도 불구하고 결정계수(R2) 및 조정된 결정 계수(Adjusted R2) 모두 고등학교를 대상으로 한 모델 의 설명력이 더 높은 것으로 나타났다. 이는 모델간 표 3. 독립변수

구분 변수 비고

학생 관련 변수

학급당 학생 수 전교생 수 여학생 구성 비율

순전입(전입 학생 수-전출 학생 수) 학생 1인당 교육비

학생 1인당 복지 및 교육격차 해소비 학생 1인당 발전 기금

학생 1인당 장학금 학생 1인당 도서 수

학생 1인당 방과후학교 강좌 수강 수 외국어·과학 고등학교 진학률 대학교 진학률

공통 공통 공통 공통 공통 공통 공통 공통 공통 공통 중학교 고등학교 교사

관련 변수

교사 1인당 수업 시수 기간제 교사 및 강사 구성 비율

공통 공통

환경 관련 변수

급식비

국·공립 학교 / 사립 학교

자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교 공통 공통 고등학교

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적합도 및 설명력을 비교하는데 자주 사용되는 또 다 른 통계량인 AIC(Akaike Information Criteria)를 통 해서도 확인할 수 있으며, OLS와 GWR 모두 고등학 교에 대한 AIC가 중학교에 비해 낮게 나타나고 있다.

2) OLS 기반 학업성취도 요인 분석

본 연구에서 최종적으로 채택한 학교 등급별 독립 변수는 표 5와 같다. 공통적으로 선정된 변수들을 살 펴보면, 여학생 구성 비율이 높을 경우 학업성취도가 높게 나타나고 있는데, 이는 여학생이 남학생보다 성 적이 우수하다는 김혜숙(2011)의 결과와 일치한다.

학생 1인당 장학금의 경우 학업성취도와 음의 관계를 보이고 있으며, 특히 중학교의 경우 여러 설명 변수 중 절댓값이 가장 큰 값을 보이고 있다. 이는 중·고 등학교에서 지급하는 장학금은 성적이 우수하여 받 는 장학금도 있지만 집안 형편을 고려한 복지 차원에 서 지급하는 경우가 더 많기 때문에 이러한 결과가 도 출된 것으로 보인다. 순전입의 경우 중학교와 고등학 교가 각각 양의 값과 음의 값의 회귀계수가 산출된 것 을 확인할 수 있다. 먼저 중학교의 경우 학교를 배정 받는 것에 있어 선택 제도가 아닌 거주지 위치를 기반 한 강제 배정이기 때문에 원하는 중학교로 진학하기 위해 전학을 가는 사례가 많이 존재한다(김형미 등, 2011; 이화정 등, 2013; 김감영 등, 2014). 실제로 표 6을 살펴보면, 대규모 택지 개발로 인해 2015년에 개 교한 강서구의 ○○중학교와 2014년에 개교한 송파 구의 △△중학교가 순전입 1위와 10위를 각각 차지

하였으나 나머지 2위에서 9위 학교는 모두 선호 학군 인 강남구 및 양천구에 위치한 것을 확인할 수 있다.

반면, 고등학교의 경우 학생 스스로 진학하고자 하는 학교를 선택하는 제도이기 때문에 입학 이후에 자발 적인 전학은 많지 않을 것으로 판단된다. 실제로 고등 학교 순전입의 경우 중학교와 달리 특별한 공간적 경 향성을 보이고 있지 않다.

중학교에만 적용된 학급당 학생 수의 경우, 대체로 선호도가 높은 학교에 학생들이 많이 몰리는 경향이 있지만, 이를 수용하기 위한 교실과 같은 물리적 공간 확충이 즉각적으로 이루어지기 어렵기 때문에 학급 당 학생 수가 많아진 것으로 보인다. 외국어·과학 고 등학교 진학률은 학업성취도를 설명하는데 가장 주 요한 변수로 작용하고 있으며 이는 외국어 고등학교 와 과학 고등학교에 학업성취도가 우수한 학생들이 진학하고 있음을 의미한다.

고등학교의 경우 전교생수, 기간제 교사 및 강사 구성 비율, 국·공립 학교 / 사립 학교, 자립형 고등학 교 / 비자립형 고등학교를 설명 변수로 채택하였다.

먼저 사립 및 자립형 고등학교가 국·공립 및 비자 립형 고등학교보다 학업성취도가 높은 것으로 나타 났다. 이는 사립 및 자립형 고등학교가 성적이 우수 한 학생들이 입학하여 우수한 성적을 거두는 선발 효 과가 성적이 저조한 학생들이 입학하여 우수한 성적 을 보이는 학력 증진 효과보다 높은 것에 기인할 수 있다(Coleman et al., 1982; 김경년, 2012; 황지원, 2013). 또한 전교생수의 경우, 학교선택제로 인해 사 립 및 자율고와 같이 학업성취도가 우수한 학생이 선 표 4. OLS와 GWR 모델의 적합도 비교

중학교 고등학교

OLS GWR OLS GWR

R2 0.3830 0.4960 0.6373 0.6663

Adjusted R2 0.3715 0.4513 0.6186 0.6258

AIC 918.0730 877.6949 417.0544 417.4618

표준화된 잔차의 분포 형태 clustered clustered clustered random

표준화된 잔차의 모란 I 지수 0.2400*** 0.1672*** 0.0753• 0.0709

***: p<0.001, **: p<0.01, *: p<0.05, •: p<0.1에서 유의미

(8)

호하는 학교에는 학생들이 집중되었고 반대로 비선 호학교는 정원 미달 현상이 발생함에 따라 학생 수가 많은 학교가 비교적 높은 학업성취도를 보였을 것이 라고 추정한다(배정현, 2012; 전창완, 2016). 기간제

교사 및 강사 구성 비율 또한 학업성취도에 유의미하 게 작용하였다. 사립 고등학교의 경우 국·공립 고등 학교와 달리 신규 교사 채용에 대한 사회적 압력이 적 기 때문에 학령인구 감소 대비를 위한 교원 인력 공급 의 탄력성을 확보하고자 기간제 교원 채용을 선호하 는 경향이 있는데, 서울에 소재한 고등학교 중 59%가 사립 고등학교이기 때문에 학업성취도에 대해 기간 제 교사 및 강사 구성 비율이 유의미하게 작용한 것으 로 보인다(남기곤, 2018). 또한 사립 고등학교 기간제 교원의 경우 정교사 전환 및 계약 연장을 위해 수업 에 상대적으로 많은 노동력을 투입하기 때문에 질 높 은 수업이 학업성취도에 긍정적으로 작용했을 것이 다(조현국, 2013). 한편 학생 1인당 방과후학교 강좌 수강수의 경우 학업성취도에 유의미한 영향을 미치 지 않은 것으로 나타났다. 이는 한국교육과정평가원 (2017)의 결과와는 대비되는 모습인데, 본 연구는 서 울을 대상으로 하며 한국교육과정평가원(2017)은 전 국단위를 다루고 있기 때문에 상반된 결과가 나온 것 으로 보인다.

표 5. OLS 모델 분석 결과

변수 명 회귀계수(B)

중학교 고등학교

절편 -0.13531 -0.41818***

여학생 구성 비율 0.20084*** 0.18125***

학생 1인당 장학금 -0.50001*** -0.22271*

순전입(전입 학생 수-전출 학생 수) 0.14910*** -0.19760***

학급당 학생 수 0.41417***

학생 1인당 교육비 0.08997•

학생 1인당 방과후학교 강좌 수강 수 0.04406

외국어·과학 고등학교 진학률 0.45992***

전교생 수 0.31754***

기간제 교사 및 강사 구성 비율 0.10761*

학생 1인당 복지 및 교육격차 해소비 0.15151*

급식비 0.14241***

국·공립 학교 / 사립 학교 0.64149***

자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교 0.53840***

학생 1인당 도서 수 0.08115***

대학교 진학률 -0.07347***

***: p<0.001, **: p<0.01, *: p<0.05, •: p<0.1에서 유의미

표 6. 2016년 중·고등학교 순전입 상위 10개 학교의 소속 자치구

순위 중학교 고등학교

자치구 순전입 자치구 순전입

1 강서 113 구로 30

2 강남 57 서초 26

3 강남 53 성북 25

4 강남 38 구로 25

5 강남 37 광진 24

6 강남 33 양천 24

7 강남 32 송파 22

8 강남 30 광진 22

9 양천 30 중랑 22

10 송파 29 은평 22

(9)

3) 공간적 이질성을 고려한 학업성취도 요인 분석

학업성취도에 영향을 미치는 변이 요인들은 상이 한 지역 특성에 따라 영향력의 크기나 관계성에 차이 가 존재할 수 있다. 이러한 변이 요인들의 공간적 이 질성을 고려하기 위해 지리가중회귀 모델을 적용하 였다. GWR은 국지적 관측치에 초점을 맞추어 설명 병수의 지역적 이질성을 파악할 수 있는 모델로 부분 회귀계수의 크기와 방향을 통해 지역에 따라 서로 다 른 독립변수의 학업성취도에 대한 영향력을 정량적 으로 확인할 수 있다. 실제로 OLS 분석 결과를 나타 내는 표 5의 경우, 하나의 회귀식을 도출하기 때문에 지역별 영향력의 차이를 파악할 수 없다. 반면, GWR 모델의 연산 결과를 보여주는 표 7의 경우 지역별로 변수별 부분 회귀계수를 도출하기 때문에 지역에 따 라 설명변수들의 영향력이 상이함을 파악할 수 있다.

구체적으로 중학교 OLS 분석에서 도출된 회귀계수 중 가장 큰 절댓값을 보였던 학생 1인당 장학금의 경 우, GWR 분석에 있어 부분 회귀계수의 표준편차 또 한 가장 커 지역에 따른 영향력의 차이를 살필 필요성 을 보여주고 있다. 반면 고등학교 GWR 분석에 대한 부분 회귀계수의 표준편차를 살펴보면, 전체적으로 그 값이 작아 지역에 따른 영향력의 크기가 크지 않음 을 확인할 수 있다.

한편, 실제 분석은 각 학교 단위로 이루어졌으나 이에 대한 해석을 보다 용이하게 하기 위해 각 학교 가 소속된 자치구를 기준으로 각 학교별로 상이하게 도출된 부분 회귀계수의 평균값을 산출하여 독립변 수의 영향력이 유사한 지역들을 유형화 하였다(표 8, 9). 중학교의 경우 크게 3개 유형으로 나눌 수 있는 데, (가) 유형에 속한 자치구는 학급당 학생 수가 학업 성취도에 가장 큰 영향을 주는 지역으로 대형 학교일 수록 학업성취도에 긍정적인 영향을 주는 지역에 해

표 7. 부분 회귀계수 분포

평균 표준편차 최댓값 최솟값

(B)

절편 -0.39344 0.64595 0.16261 -2.40023

학급당 학생 수 0.40660 0.06388 0.50950 0.23572

여학생 구성 비율 0.20860 0.01329 0.23907 0.18397

순전입(전입 학생 수-전출 학생 수) 0.15217 0.12273 0.30809 -0.06298 학생 1인당 교육비 0.08669 0.07615 0.20217 -0.01901 학생 1인당 장학금 -0.95544 1.09128 -0.11178 -4.46376 학생 1인당 방과후학교 강좌 수강 수 0.05006 0.03862 0.11303 -0.04188 외국어·과학 고등학교 진학률 0.43436 0.09004 0.55427 0.28332

절편 -0.46783 0.07662 -0.33347 -0.63566

전교생 수 0.32067 0.05302 0.39515 0.24238

여학생 구성 비율 0.18719 0.01967 0.21585 0.15730

순전입(전입 학생 수-전출 학생 수) -0.19850 0.01376 -0.17637 -0.22299 기간제 교사 및 강사 구성 비율 0.10219 0.00977 0.12130 0.08442 학생 1인당 복지 및 교육격차 해소비 0.13980 0.01621 0.16288 0.10042 학생 1인당 장학금 -0.19743 0.04724 -0.09284 -0.27706

학생 1인당 도서 수 0.05973 0.01961 0.10322 0.03224

급식비 0.12820 0.02177 0.17312 0.09829

국·공립 학교 / 사립 학교 0.65709 0.07656 0.79322 0.52465 자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교 0.55249 0.01093 0.57542 0.53318

대학교 진학률 -0.08125 0.00853 -0.06796 -0.09588

(10)

8. 자(중) (B) 1순2순3순4순5순6순7순 (가)

: : : : 1 : 1 : 1 : ·

(나)

(다)

(11)

9. 자(고) (B) 1순2순3순4순5순6순7순8순9순1011 (A) : : : : : 1 : 1 : 1 : : : / : · /

(B)

(12)

당한다. 또한, OLS 분석에서 학업성취도 설명에 있 어 가장 주요하게 작용하였던 외국어·과학 고등학교 진학률이 두 번째로 크게 작용한다는 점이 특징이다.

(나), (다) 유형은 (가) 유형과는 반대로 학업성취도에 가장 큰 영향을 주는 변수로 외국어·과학 고등학교 진학률이, 두 번째로 큰 영향을 주는 변수로는 학급당 학생 수가 선정되었다. 이는 OLS 분석 결과와 일치하

는데 (나) 유형은 여학생 구성 비율이, (다) 유형은 순 전입이 세 번째로 주요한 변수로 작용하고 있다. 중학 교에 대한 GWR 분석 결과를 정리하면, 기존 OLS 분 석에서 큰 영향력을 보였던 설명변수가 여전히 유의 미하게 작용하고 있지만, 지역에 따라 각 변수별 중요 도가 다소 다름을 확인할 수 있다. 이는 학업성취도 에 대한 설명에 있어 국지적 또는 하위 지역단위별 해 그림 1. 부분 회귀계수의 공간적 분포(중학교)

(13)

그림 2. 부분 회귀계수의 공간적 분포(고등학교)

(14)

석이 충분히 의미 있으며, 관련 정책을 시행함에 있어 지역 및 개별 학교에 따라 우선 순위 및 중요도를 다 르게 설정해야 함을 시사한다.

반면 고등학교의 경우 두 개의 유형으로만 구분되 었으며 이는 비교적 유의미한 독립변수군이 다양한 중학교와 대비된다. 실제로 자립형 고등학교 / 비자립 형 고등학교 변수가 학업성취도에 대한 가장 큰 변수 로 작용하는 (A) 유형은 2개의 자치구만 존재하였으 며, 국·공립 학교 / 사립 학교 변수가 학업성취도에 대한 가장 큰 설명변수로 작용하는 (B) 유형은 23개 로 대부분을 차지하고 있다. 두 번째로 큰 영향을 주 는 변수의 경우, (A) 유형은 국·공립 학교 / 사립 학교, (B) 유형은 자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교로 나 타났다. 또한 (A), (B) 유형 모두 세 번째로 큰 영향을 주는 설명변수는 전교생수로 나타났다. 즉, 고등학교 학업성취도에 대한 지역별 이질성에 따른 설명변수 유형의 구분이 크게 두드러지지 않고 있다. 이는 앞서 진행한 OLS 기반 모델링 결과와 일치하는 것으로 고 등학교의 경우 중학교와 달리 지역적 해석이 크게 유 의미하지 않음을 의미한다. 한편, 그림 1과 그림 2는 각각 중학교와 고등학교의 GWR 결과에 대한 주요 통 계량을 보여주고 있다. 대체로 같은 행정구역이더라 도 학업성취도에 대한 개별 설명 요인의 크기가 상이 함을 확인할 수 있다. 또한 거리가 인접한 학교간에는 일정 수준 이상의 공간적 자기상관성을 보이고 있음 을 알 수 있다. 이는 미시적 공간 데이터를 활용한 지 리가중회귀적 접근이 학업성취도를 설명함에 있어 매 우 적절한 방법임을 다시 한번 증명하는 부분이다.

5. 결론

학업성취도는 학생들의 교육 수준과 성취, 나아가 지역 및 국가의 교육 환경과 질을 전반적으로 평가할 수 있는 중요한 척도이다. 이러한 중요성과 관련하여 오래 전부터 많은 연구들이 수행되어 왔다. 기존의 연 구들은 학업성취도에 영향을 미치는 개인, 사회, 지 역적 요인에 대한 분석이 주를 이루고 있지만 대부분

지역적 특성에 상관없이 전역적으로 작동하는 요인 에 초점을 맞추고 있다. 이에 본 연구는 지리가중모델 을 이용하여 학업성취도에 대해 국지적 공간에서 이 질적으로 작용하는 여러 영향 요인들을 체계적으로 고찰하였다. 특히, 학교급 단위의 교육정보 공시 자료 를 활용함으로써 학업성취도에 대한 보다 미시적인 접근을 시도하였으며, 개인적 요인을 비롯하여 교육 환경적 요인에 이르는 다양한 측면을 고려한 분석을 수행하였다. 중학교의 경우 여학생 구성비율, 학생 1 인당 장학금, 순전입, 학급당 학생 수, 학생 1인당 교 육비, 학생 1인당 방과후학교 강좌 수강수, 외국어·

과학 고등학교 진학률 변수를 고려하였고, 고등학교 의 경우 여학생 구성 비율, 학생 1인당 장학금, 순전 입, 전교생 수, 기간제 교사 및 강사 구성 비율, 학생 1인당 복지 및 교육격차 해소비, 급식비, 국·공립 학 교 / 사립 학교, 자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교, 학생 1인당 도서수, 대학교 진학률 변수를 설명변수 로 고려하였다.

일반적인 OLS 분석과 설명변수의 공간적 이질성을 고려한 GWR 분석 결과, 중학교의 경우 외국어·과학 고등학고 진학률, 학급당 학생 수, 여학생 구성 비율 이 학업성취도에 유의미한 설명 변수로 작용하였다.

고등학교의 경우 국·공립 학교 / 사립 학교, 자립형 고 등학교 / 비자립형 고등학교 변수가 주요한 설명 변수 로 작용하였다. 즉, 중학교의 경우 전체적으로 학생과 관련된 변수가 학업성취도에 크게 작용한 반면, 고등 학교의 경우 학교 특성 및 교육 환경과 관련된 변수가 크게 작용하였다. 모델의 성능 측면에서는 대체로 일 반 OLS 모델보다 공간적 의존성을 고려한 국지적 모 델인 GWR 모델이 우수한 것으로 나타났다. 구체적으 로, 중학교의 경우 고등학교에 비해 GWR이 OLS 보 다 높은 설명력을 보여주고 있으며, 고등학교는 그 차 이가 크지 않아 지역별 학업성취도 변이 요인이 크지 않음을 알 수 있다. 한편, OLS, GWR 모두 중학교 모 델보다 고등학교 모델의 설명력이 더 높은 것으로 나 타나 중학교에 비하여 고등학교가 학교 관련 변수 외 에 외부 요인이 상대적으로 적음을 알 수 있다.

본 연구는 학업성취도의 분포가 지역적 이질성을 보임에도 불구하고 이를 전역적으로 다루어 학업성

(15)

취도에 대한 요인 분석이 제한적이었던 기존 연구에 비해, 국지적인 변이 요인들을 보다 미시적으로 확인 하고 해석할 수 있었다는 점에서 의의가 있다. 또한, 개별 학교 단위의 고유한 특성을 반영하여 학교별 학 업성취도 향상에 영향을 미치는 요인을 확인했다는 점에서 의의가 있다. 이는 지역별 학업성취도에 대한 교육 환경, 지역 특성 등에 기반한 접근을 넘어 개별 학교 단위가 어떠한 영향을 미치고 있으며, 어떤 측면 이 개선되어야 할지에 대한 의미 있는 통찰을 제공할 수 있다. 한편, 본 연구는 대체로 학교알리미에 수록 된 데이터에 의존하고 있어 학교 외적인 요소이면서 학업성취도에 영향을 줄 수 있는 소득, 사교육 관련 요인 등과 같은 학교 외부 변수를 고려하지 못하고 있 는 한계가 있다. 따라서 향후에는 개인, 학교, 지역 특 성을 아우르는 포괄적 모델을 구축하여 보다 다차원 적 접근이 필요할 것으로 보인다.

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교신: 이건학, 08826, 서울특별시 관악구 관악로1, 서울 대학교 사회과학대학 지리학과(이메일: gunhlee@snu.

ac.kr, 전화:02-880-4019)

Correspondence: Gunhak Lee, Department of Geography, Seoul National University, 1, Gwanak-ro, Gwanak-gu, Seoul, Korea(e-mail: [email protected], phone: +82-2- 880-4019)

최초투고일 2019. 9. 18 수정일 2019. 10. 23 최종접수일 2019. 10. 24

수치

표 8. 자치구별 학업성취도 요인 유형(중학교) 유형자치구부분 회귀계수(B)비고 1순위2순위3순위4순위5순위6순위7순위 (가)
표 9. 자치구별 학업성취도 요인 유형(고등학교) 유형자치구부분 회귀계수(B)비고 1순위2순위3순위4순위5순위6순위7순위8순위9순위10순위11순위 (A)강동ⓙⓚⓐⓑⓔⓗⓓⓖⓘⓕⓒ ⓐ : 전교생 수 ⓑ : 여학생 구성 비율 ⓒ : 순전입 ⓓ : 기간제 교사 및 강사 구성 비율 ⓔ : 학생 1인당 복지 및 교육격차 해소비 ⓕ : 학생 1인당 장학금 ⓖ : 학생 1인당 도서 수 ⓗ : 급식비 ⓘ : 대학교 진학률 ⓙ : 자립형 고등학교 / 비자립형 고등학교 ⓚ
그림 2. 부분 회귀계수의 공간적 분포(고등학교)

참조

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