KR100197135B1 - 교수학습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교수-학습장치(Teaching-Learnig Machine : TLM)에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사용자가 테이프에 녹음된 문제를 듣고 선택한 답안을 입력시킴으로서 즉석에서 정답을 확인하고 득점상태를 파악할 수 있으며, 틀린 문제를 재학습할 수 있는 기능을 구비한 교수학습장치에 관한 것이다.

본 발명의 교수학습장치는, 테이프에 기록된 저장데이타신호와 제어데이타신호를 판독하여 각각 출력하기 위한 신호판독부(20); 상기 신호판독부(20)로부터 출력되는 신호중의 저장데이타신호를 특정포맷으로 처리하여 출력하는 신호처리 및 출력부(30); 상기 신호판독부(20)로부터 출력되는 제어데이타신호를 디지털 레벨의 신호로 변환하여 출력하는 신호복조부(40); 상기 신호복조부(40)로부터 입력되는 제어데이타신호를 판독하여 테이프의 주행상태를 파악하며, 사용자가 입력한 답안을 판단하고 결과를 표시하도록 교수학습장치를 제어하는 제어부(10); 상기 제어부(10)에 특정정보를 입력시키기 위한 다수의 키를 포함하는 키-패드부(50); 상기 제어부(10)로부터 출력되는 표시부제어신호에 따라서 특정정보를 표시하기 위한 표시부(60); 및 상기 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 테이프위치를 조정하는 모터구동부(80)로 구성된다.

Description

교수학습장치

본 발명은 교수-학습장치(Teaching-Learnig Machin : TLM)에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 사용자가 테이프에 녹음된 문제를 듣고 선택한 답안을 입력시킴으로서 즉석에서 정답을 확인하고 득점상태를 파악할 수 있으며, 틀린 문제를 재학습할 수 있는 상호대화적인 기능을 구비한 교수학습장치에 관한 것이다.

스키너(SKINNER) 교수가 교수기계(Teaching-Machine)를 만들어 사용한 이래로 여러 학자들이 교수기계를 만들어 학습에 사용하고 있으며, 또한 학생들의 보조학습도구로서 TV, VTR, 슬라이드, 및 녹음기 등이 사용되고 있다. 특히 외국어 학습에 사용되는 특화된 고기능의 장치로서는 일정구간반복, 무한반복과 같은 녹음재생기능 이외에, 학습자의 음성을 입력받아서 발음성을 비교할 수 있는 기능을 가진 것이 사용되고 있다.

그러나 상기와 같이 종래 개발된 학습보조장치들은 대부분 교수기계에서 들려주는 내용을 학습자가 일방적으로 수용하는 것이어서 학습자가 능동적으로 학습하려는 의욕이 없어지며 학습효과가 떨어지는 문제점이 있었다. 예를 들어서, 녹음기의 경우에는 화면이 없이 음성신호만을 사용하는데, 학습자가 필요로 하는 내용을 찾기가 어려우며, 카셋트테이프로 제작되어서 대량보급에는 유리하지만 데이터의 형태 및 용도변경이 불가능하고, 수동적으로 듣기만 할 뿐이므로 학습자가 대화식으로 학습하기가 어려운 문제점이 있었던 것이다. 이것은 VTR의 경우도 역시 유사한 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 학습자가 음성 또는 음성 및 영상신호를 사용하여 상호대화적인 능동학습을 수행함으로서 집중력이 제고되어서 학습효과가 개선되는 교수학습장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 학습자가 학습과정 중에 틀린 문제를 기록한 후에 집중적으로 재반복함으로서 학습효율을 제고시킬 수 있는 교수학습장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 교수학습장치는, 테이프에 기록된 저장데이타신호와 제어데이타신호를 판독하여 각각 출력하기 위한 신호판독부와, 상기 신호판독부로부터 출력되는 신호 중의 저장데이타신호를 특정포맷으로 처리하여 출력하는 신호처리 및 출력부와, 상기 신호판독부로부터 출력되는 제어데이타신호를 디지털 레벨의 신호로 변환하여 출력하는 신호복조부와, 상기 신호복조부로부터 입력되는 제어데이타신호를 판독하여 테이프의 주행상태를 파악하며, 사용자가 입력한 답안을 판단하고 결과를 표시하도록 교수학습장치를 제어하는 제어부와, 상기 제어부에 특정정보르 입력시키기 위한 다수의 키를 포함하는 키-패드부와, 상기 제어부로부터 출력되는 제어신호에 따라서 특정정보를 표시하기 위한 표시부와, 그리고 상기 제어부로부터 출력되는 모터제어신호에 따라서 테이프의 주행위치를 조정하는 모터구동부로 구성된다.

제1도는 본 발명에 의한 교수학습장치의 개략적인 블록회로도.

제2도는 본 발명의 테이프데크의 외관을 나타내는 평면도.

제3도는 본 발명에 사용되는 테이프주행면에서의 정보저장상태를 나타내기 위한 정면도.

제4도는 본 발명의 교수학습장치의 작동상태를 나타내는 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제어부 20 : 신호판독부

22 : 헤드/앰프부1 24 : 헤드/앰프부2

30 : 신호처리 및 출력부 32 : 헤드폰

40 : 신호복조부 50 : 키패드부

60 : 표시부 70 : 7세그먼트LED소자

80 : 모터구동부 90 : 테이프데크

92 : 시작표시LED 94 : 정지표시LED

96 : 일시정시표시LED 98 : 테이프

100 : 테이프주행면 102 : 제어신호영역

104 : 저장신호영역 501~506 : 스위치

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 교수학습장치를 설명한다.

본 발명의 교수학습장치는 녹음기의 단순재생기능을 효율적으로 변경시킨 것으로서 녹음기의 재생기능뿐만 아니라, 녹음테이프에 저장된 학습내용에 따라서 학습자가 데이터를 입력하면 입력된 데이터를 판독하여 정답 또는 오답임을 감지하고 그 결과를 학습자가 시각적으로 인식할 수 있도록 표시하는 것이다. 또한 본 발명의 교수학습장치에서는 영상 및 음성신호를 포함한 비디오테이프를 사용하으로서 녹음기를 이용하는 경우보다 시각적으로 학습을 함으로서 학습효율을 제고할 수 있다. 뿐만 아니라, 학습자가 틀린 문제를 완전히 습득할 때까지 수차례 반복학습할 수 있다.

상기과 같은 기능을 포함하는 본 발명의 교수학습장치는, 제1도를 참고하면, 테이프에 기록된 저장데이타신호와 제어데이타신호를 판독하여 각각 출력하기 위한 신호판독부(20); 상기 신호판독부(20)로부터 출력되는 신호중의 저장데이타신호르 특정포맷으로 처리하여 출력하는 신호처리 및 출력부(30); 상기 신호판독부(20)로부터 출력되는 제어데이타신호를 디지털 레벨의 신호로 변환하여 출력하는 신호복조부(40); 상기 신호복조부(40)로부터 입력되는 제어데이타신호를 판독하여 테이프의 주행상태를 파악하며, 사용자가 입력한 답안을 판단하고 결과를 표시하도록 교수학습장치를 제어하는 제어부(10); 상기 제어부(10)에 특정정보를 입력시키기 위한 다수의 키를 포함하는 키-패드부(50); 상기 제어부(10)로부터 출력되는 표시부제어신호에 따라서 특정정보를 표시하기 위한 표시부(60); 및 상기 제어부(10)로부터 출력되는 모터제어신호에 따라서 테이프의 주행위치를 조정하는 모터구동부(80)로 구성됨을 알 수 있다.

상기 신호판독부(20)는 테이프(미도시됨)의 주행면(테이프면)에 기록된 저장데이타신호 및 특정정보를 포함하는 제어데이타신호르 읽고 그것을 필요한 크기의 신호로 증폭하는 작용을 한다. 이러한 목적을 위하여 신호판독부(20)는 2개의 헤드/앰프부1,2(22,24)를 포함하고 있다. 상기 헤드/앰프부1(22)은 저장데이타신호를 판독하며, 다른 헤드/앰프부2(24)는 제어데이타신호르 판독한다. 상기 헤드/앰프부1,2(22,24)로부터 출력되는 신호는 각각 신호처리 및 출력부(30)와 신호복조부(40)로 입력된다. 상기 헤드/앰프부는 종래 사용되는 기술에 의하여 용이하게 구성할 수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백할 것이다.

상기 신호판독부(20)에 의하여 음성, 및 제어데이타신호가 판독되는 테이프는, 제3도를 참고하면, 카세트테이프의 테이프주행면(100)이 상층 및 하층의 두 개의 영역으로 나누어짐을 알 수 있다. 하나의 영역은 테이프주행면(100)의 상측 영역으로서, 여기에는 특정정보를 포함하는 제어신호영역(102)이 존재하며, 또다른 영역인 하층영역에는 학습에 필요한 음성신호, 예를 들어서 학습자료를 설명하거나 또는 출제문제를 설명하는 신호가 기록되는 저장신호영역(104)이 존재한다.

상기 제어신호영역(102)에는 예를 들어서 현재의 위치표시신호데이타, 문제의 경우에는 정답을 나타내는 정답데이타신호 등이 저장될 수 있다. 이렇게 제어신호영역(102)과 저장신호영역(104)으로 구분하고 각각의 분할된 영역에 서로 다른 데이터의 저장은 종래 기술, 예를 들어서 자기테이프면에 스테레오신호를 저장하는 것과 같은 기술에 의하여 용이하게 달성될 수 있다.

또한 상기 저장신호영역(104)에 기록되는 데이터는 녹음기에서 사용되는 음성신호가 되거나 또는 VCR에서 사용되는 것과 같은 음성 및 영상신호가 될 수 있다. 즉 상기 저장신호영역(104)에 기록된 저장신호가 카세트테이프와 같이 음성신호인 경우에는 녹음기와 같은 음성재생기능만이 수행되고, 저장신호가 비디오테이프와 같이 음성 및 영상신호이면 영상신호와 음성신호가 모두 출력된다.

상기 신호판독부(20)에 의하여 판독된 저장데이타신호는 신호처리 및 출력부(30)로 입력되며, 제어데이타신호는 신호복조부(40)로 입력된다. 상기 신호처리 및 출력부(30)는 신호판독부(20)의 헤드/앰프부1(22)로부터 출력된 신호를 증폭하여 학습자가 들을 수 있도록 스피커(미도시됨)를 통하여 출력하거나 또는 헤드폰(32)을 사용하여 출력한다.

만일 비디오테이프가 삽입되고 음성 및 영상신호가 신호판독부(20)로부터 출력되면 신호처리 및 출력부(30)에서는 재생된 음성신호는 종래와 같이 스피터 또는 헤드폰(32)을 통하여 출력하고 영상신호는 VHS 신호로 출력된다. 상기 VHS 신호는 텔레비젼에 연결됨으로서 화면상으로 출력된다.

또한 신호복조부(40)는 테이프주행면(100)의 제어데이타영역(102)을 판독하는 상기 헤드/앰프부2(24)로부터 출력되는 아날로그형태의 신호를 디지탈신호로 변조하여 제어부(10)에 입력시킨다. 상기 디지털 신호는 제1도의 신호복조부(40)에 표시된 것과 같은 펄스신호가 되며, 이것은 제어데이타신호에 상응하는 신호로서 데이터라인(D101, D102, ..., D10n)을 통하여 제어부(10)에 입력된다.

상기 제어부(10)는 본 발명의 교수학습장치를 제어하기 위한 프로그램이 내장된 것으로서, 상기 신호복조부(40)로부터 입력되는 제어데이터신호를 참고하여 모터(Motor)를 제어하여 결과적으로는 테이프주행면(100)의 위치를 조정하며, 학습자에 의하여 특정문제에 대한 선택답안이 입력되면 이것을 제어데이타신호에 포함된 정답과 비교하여 정오를 판단하며, 또한 그 결과를 처리하여 표시하는 역할을 수행한다. 이러한 목적을 위하여 상기 제어부(10)는, 예를 들어서 미국 마이크로칩(MicroChip)사의 윈-칩 마이크로콘트롤러인 PLC16C54와 같은 마이컴을 사용하여 구성하는 것이 가능하다.

학습자에 의하여 입력되는 문제에 대한 선택답안은 제어부(10)에 연결된 키-패드부(50)를 통하여 이루어진다. 상기 키-패드부(50)는 다수의 스위치(501~506)를 포함하고 있으며, 각 스위치에는 특정숫자를 할당하거나 또는 특정기능을 수행하도록 할당할 수 있다.

예를 들어서, 스위치(501)은 문제에 대한 선택답안 1, 스위치(502)는 선택답안 2, 스위치(503)는 선택답안 3, 스위치(504)는 선택답안 4를 선택하는데 사용되도록 할당할 수 있는 것이다. 물론 문제가 5지선다형으로 주어지면 스위치(505)가 선택답안 5를 선택하도록 할당할 수 있다.

또한 스위치(505)는 테이프재생기능 또는 시험기능선택스위치가 될 수 있다. 테이프재생기능은 종래 녹음기 또는 VCR의 단순재생기능(PLAY)을 의미하며, 시험기능은 문제가 출제된 후에 학습자로부터의 답안입력이 있으면 제어부(10)에서는 제어데이타신호에 포함된 정답과 비교하여 그 결과를 처리하는 본 발명의 장치의 특수기능을 의미한다. 물론 상세히 도시되지 않았지만 상기 키-패드부(50)에는 다수의 기능키, 예를 들어서 틀린학습방복 등과 같은 기능을 위한 키들을 다수 포함시킬 수 있다.

학습자에 의하여 키-패드부(50)로부터 특정선택답안이 입력되면 제어부(10)에서는 입력된 선택답안과 테이프에 저장된 정답데이타를 비교하여 선택한 답안과 정답이 일치하는 경우에는 답이 맞았음을 표시한다. 만일 답이 틀렸으면 역시 답이 틀렸음을 표시한다. 또다른 점수표시방식으로서는 초기에 총점을 100점 만점으로 설정한 후에 정답을 맞추면 점수를 유지하고, 답이 틀리면 점수르 일정한 비율로 감소시키는 방식으로서 점수를 표시하는 것도 가능하다는 것을 알 수 있다. 또는 초기에 0점을 설정하고 문제의 정답을 맞추면 점수를 추가하는 방식으로도 점수표시가 가능하다는 것을 알 수 있다.

이러한 결과의 표시는 제어부(10)로부터 표시부(60)로 출력되는 표시부제어시호에 의하여 표시된다. 상기 표시부(60)는 학습자에게 시각적으로 점수표시, 정오(正誤)표시를 하기 위하여 7세그먼트LED소자(70)를 사용한다. 7세그먼트LED소자(70)는 제1도에 도시된 바와 같이, 숫자를 표시하는데 사용되는 것으로서, 본 발명에서는 점수를 표시한다.

또한 표시부(60)에는 현재 진행되느 기능을 표시하기 위한 다수의 LED가 포함되어 있다. 이것은, 제2도를 참고하면, 시작표시LED(92), 정치표시LED(94), 및 일시정지표시LED(96)와 같다. 상기 시작표시LED(92)는 테이프재새기능의 시작 및 동작중임을 나타내며, 정지표시LED(94)는 테이프재생기능의 저지상태를 나타낸다. 또한 일시정지는 테이프재생중에 학습자로부터의 선택답안이 입력되기를 기다리는 동안을 나타낸다. 물론 표시기능은 상기와 같은 기능이외에도 다양한 기능을 표시할수 있음을 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이다.

테이프의 재생 중에 테이프의 주행상태를 조정하는 것은 모터구동부(80)이다. 상기 모터구동부(80)는 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 작동시간이 조정되며 이에 따라서 테이프주행면(100)의 위치가 결정되는 것이다.

예를 들어서, 테이프주행면(100)에 기록된 저장데이타신호가 신호처리 및 출력부(30)를 통하여 재생된 후에는 학습자로부터 선택답안신호가 입력되기를 기다리는 사태가 되어야 한다. 이 때 한문제의설명이 완료된 후에는 저장데이타신호의 완료위치와 동일한 위치에 제어데이타신호가 표시되어서 일시적인 대기상태를 표시한다. 또한 신호반독부(20)의 헤드/앰프부(22)로부터 출력되는 신호의 일부가 제어부(10)에 입력되어서 제어부(10)의 신호의 출력상태를 감지한다.

상기 제어데이타신호는 헤드/앰프부2(24)에 의하여 판독된 후에 신호복조부(40)에서 변조되어서 제어부(10)에 입력된다. 제어부(10)에서는 상기 위치표시 제어데이타신호가 입력되면 입력되는 위치에서 테이프주행면(100)이 정지하도록 모터구동부(80)에 모터제어신호를 출력하여 모터를 정지시킨다.

상기 모터구동부(80)는 모터뿐만 아니라 테이프(98)를 수납하는 케이스르 포함하고 있다. 또한 도면에 표시된 우채널과 좌채널은 각각 헤드/앰프1,2(22,24)로부터 신호가 출력되는 라인을 나타낸다.

이렇게 구동모터가 정지된 후에 제어부(10)에서는 학습자로부터 키-패드부(50)를 통하여 선택답안신호가 입력되기를 기다리게 된다. 소정시간(예를 들어서 5초)내에 선택답안이 입력되면, 제어부(10)에서는 입력된 선택답안과 테이프주행면(100)의 제어신호영역(102)에 저장되어 있으며 변조신호에 의하여 제어부(10)에서 판독되는 정답을 비교하여, 그 결과를 표시부(60)를 통하여 출력하는 것이다.

소정시간내에 학습자에 의하여 선택답안이 입력되지 않으면 제어부(10)에서는 오답(誤答)으로 처리한 후에 그 상태를 내부메모리에 저장하고 모터구동부(80)에 모터구동용의 제어신호를 출력하여 테이프주행면(100)을 전진시킨다. 따라서 테이프재생기능이 수행되며 새로운 문제가 신호처리 및 출력부(30)를 통하여 출력된다. 문제출력이 완료되면 상기에서와 같이 테이프주행면(100)의 제어신호영역(102)에 표시된 정지신호를 감지하여 다시 재생이 정지되고 선택답안의 입력을 기다리는 상태가 반복된다. 학습자는 새로운 문제를 듣고 선택답안을 새로 입력시켜서 학습을 계속 할 수 있다. 이러한 시험문제는 사용자가 전원을 오프시키거나 또는 문제가 전부 출제될 때까지 계속된다.

본 발명에서는 또다른 학습기능들을 용이하게 추가할 수 있다. 예를 들면, 제어부(10)에서는 학습자가 선택한 답안이 틀리는 경우에 이것을 저장하였다가 오답을 한 문제를 재학습함으로서 학습을 더욱 효과적으로 수행할 수 있는 것이다. 이러한 기능은 제어부(10)의 제어프로그램을 조정하여서 변형이 가능하다.

제4도의 플로우차트는 상기와 같은 본 발명의 교수학습장치의 작동상태를 설명하고 있다.

간단히 설명하면, 학습자가 녹음 또는 VCR 테이프를 테이프데크(90)에 삽입한 후에 기능키를 눌러서 재생동작을 수행하면 제어부(10)에서는 시험기능인가 단순테이프재생기능인가를 확인하여 테이프재생기능이면 테이프주행면(100)에 저장된 제어신호영역(102)은 무시하고 저장신호영역(104)에 저장된 내용만을 중단없이 계속하여 재생하게 된다.

시험기능으로 판명되면 제어부(10)에서는 테이프의 재생 및 제어데이타신호를 판독한다. 제어데이타신호에 포함된 정지신호가 입력되면 제어부(10)는 테이프를 일시정지시키도록 모터구동부(80)에 모터제어신호를 출력한다. 그리고 소정시간동안 학습자로부터 선택답안의 입력을 대기한다. 상기 정지신호의 입력대신에 음성신호의 입력이 없으면 모터구동을 중지시키고 대기상태를 유지하는 것도 가능하다.

소정시간(5초)안에 키입력이 있으면 제어부(10)는 입력된 답과 제어데이타신호 중에 포함된 정답신호를 비교하여 정오(正誤)를 판단하게 되는 것이다. 학습자가 입력한 답이 정답으로 판명되면 제어부(10)에서는 표시부(60)에 제어신호를 출력하여 정답임과 동시에 점수를 표시한다. 그 후에 제어부(10)에서는 테이프재생동작을 수행하며, 이러한 동작은 시험문제가 완료 때까지 계속되거나 또는 학습자가 전원을 오프시킬 때까지 계속된다.

상기와 같이 본 발명의 교수학습장치에 의하면 학습자가 음성 또는 음성 및 영상신호를 사용하여 상호대화적인 능동학습을 수행함으로서 집중력이 제고되어서 학습효과가 개선되는 이점이 있다. 또한 학습자가 학습과정 중에 틀린 문제를 기록한 후에 집중적으로 재반복함으로서 학습효율을 제고시킬 수 있는 이점이 있는 것이다.

본 발명의 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부한 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (4)

1. 테이프에 기록된 저장데이타신호와 제어데이타신호를 판독하여 각각 출력하기 위한 신호판독부(20); 상기 신호판독부(20)로부터 출력되는 신호중의 저장데이타신호를 특정포맷으로 처리하여 출력하는 신호처리 및 출력부(30); 상기 신호판독부(20)로부터 출력되는 제어데이타신호를 디지탈 레벨의 신호로 변환하여 출력하는 신호복조부(40); 상기 신호복조부(40)로부터 입력되는 제어데이타신호를 판독하여 테이프의 주행상태를 파악하며, 사용자가 입력한 답안을 판단하고 결과를 표시하도록 교수학습장치를 제어하는 제어부(10); 상기 제어부(10)에 특정정보를 입력시키기 위한 다수의 키를 포함하는 키-패드부(50); 상기 제어부(10)로부터 출력되는 표시부제어신호에 따라서 특정정보를 표시하기 위한 표시부(60); 및 상기 제어부(10)로부터 출력되는 제어신호에 따라서 테이프위치를 조정하는 모터구동부(80)로 구성되는 것읕 특징으로 하는 교수학습장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 신호판독부(20)가 2개의 헤드/앰프부(22,24)를 포함하며, 헤드/앰프부1(22)는 저장데이타신호를 판독하고, 헤드/앰프부2(24)는 제어데이타신호를 판독하여 출력하는 것을 특징으로 하는 교수학습장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 테이프의 테이프주행면(100)이 제어신호영역(102)과 음성신호영역(104)으로 분할되며, 상기 제어신호영역(102)에는 정지데이타, 정답데이타가 저장되고, 저장신호영역(104)에는 문제낭독을 위한 음성신호 또는 음성 및 영상신호가 저장되는 것을 특징으로 하는 교수학습장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 키-패드부(50)가 녹음기능, 시험기능을 선택하기 위한 기능선택키(505)와, 선택한 답을 입력시키기 위한 스위치(501~504)를 포함하는 것을 특징으로 하는 교수학습장치.

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