KR101210280B1 - 센서 기반 조립형 교구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서 기반 조립형 교구에 관한 것으로, 고유의 식별 ID를 포함하며, 내장된 센서를 통해 자신의 위치 및 인접한 교구 조각을 감지하여 그 결과 데이터를 외부로 전송하는 복수의 교구 조각; 및 조립 대상 구조물의 이미지를 디스플레이하고, 상기 복수의 교구 조각으로부터 수신한 데이터를 분석하여 상기 복수의 교구 조각에 의해 조립된 구조물의 완성도를 평가한 후, 평가 결과를 디스플레이하는 정보처리단말을 포함하여 구성된다.
조립형 교구, 센서, 학습 평가

Description

센서 기반 조립형 교구 {SENSOR-BASED TEACHING AID ASSEMBLY}
본 발명은 센서 기반 조립형 교구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 수동적이고 정적인 조립형 교구에 IT 기술을 융합함으로써 사용자와의 상호작용이 가능하고 사용자의 학습 결과에 대한 체계적인 평가 및 관리를 가능하도록 하는 센서 기반 조립형 교구에 관한 것이다.
교육에 대한 관심이 높아짐에 따라 유아의 지능개발을 위한 다양한 교구가 개발되고 있으며, 특히 여러 가지 모양의 교구를 끼워 맞추고 그것을 다시 분해하는 과정을 통해 유아들의 사물에 대한 이해력을 발달시키기 위한 조립형 교구가 널리 사용되고 있다.
그러나, 종래의 조립형 교구는, 유아가 단순히 교구 조각을 미리 정해진 틀에 따라 끼워 맞추거나 완성된 모양이 그려진 교재를 보고 교구 조각들을 조립하는데 그칠 뿐이었다. 따라서 조립형 교구를 이용한 학습이 수동적이고 정적으로 이루어졌으며, 조립형 교구를 이용한 유아의 학습 결과에 대한 체계적인 평가나 관리가 이루어지지 않는다는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해, 컴퓨터 등과 같은 단말의 화면을 통해 가상의 조립형 교구를 디스플레이하고 유아가 화면상에서 교구 조각을 이동시켜 조립하도록 하는 가상의 조립형 교구가 개발되었다. 그러나, 이와 같은 가상의 조립형 교구는 실물의 조립형 교구에 비해 현실성이 떨어지고 촉감을 통한 감성 전달이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래의 수동적이고 정적인 조립형 교구에 IT 기술을 융합함으로써 사용자와의 상호작용이 가능하고 사용자의 학습 결과에 대한 체계적인 평가 및 관리를 가능하도록 하는 센서 기반 조립형 교구를 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 센서 기반 조립형 교구는, 고유의 식별 ID를 포함하며, 내장된 센서를 통해 자신의 위치 및 인접한 교구 조각을 감지하여 그 결과 데이터를 외부로 전송하는 복수의 교구 조각; 및 조립 대상 구조물의 이미지를 디스플레이하고, 상기 복수의 교구 조각으로부터 수신한 데이터를 분석하여 상기 복수의 교구 조각에 의해 조립된 구조물의 완성도를 평가한 후, 평가 결과를 디스플레이하는 정보처리단말을 포함한다.
상기 정보처리단말은 상기 평가 결과를 저장해 두었다가, 임의의 기간 동안 저장된 평가 이력을 디스플레이할 수 있다. 또한, 상기 정보처리단말은 상기 평가 결과에 따라 조립된 구조물에 의해 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 디스플레이할 수도 있다.
상기 교구 조각은, 상기 교구 조각의 위치를 파악하는 위치감지센서; 상기 교구 조각에 인접한 교구 조각들을 감지하는 인접교구조각 감지센서; 및 상기 위치 감지센서 및 상기 인접교구조각 감지센서에 의해 센싱된 신호를 상기 정보처리단말로 전송하는 무선통신부를 포함한다.
이때, 상기 위치감지센서는 3축 가속도 센서 또는 자이로 센서로 구현된다. 또한, 상기 인접교구조각 감지센서는 근접 센서를 통해 인접한 교구 조각들을 감지하도록 구현되거나, IR(Infrared) 통신을 통해 인접한 교구 조각의 유무를 감지하도록 구현된다. 또한, 상기 무선통신부는 지그비(ZigBee) 또는 블루투스(Bluetooth) 기술에 의해 구현된다.
또한, 상기 교구 조각은 상기 위치감지센서 및 상기 인접교구조각 감지센서의 구동을 위한 내장 배터리를 더 구비한다.
한편, 상기 정보처리단말은, 상기 교구 조각으로부터 상기 교구 조각의 위치 정보 및 상기 교구 조각에 인접한 교구 조각에 대한 정보를 수신하는 무선통신부; 상기 무선통신부로부터 전달받은 상기 교구 조각의 위치 정보 및 상기 교구 조각에 인접한 교구 조각에 대한 정보를 분석하여 상기 복수의 교구 조각들 상호간의 인접성을 분석한 후 조립된 구조물의 완성도를 평가하는 상황분석부; 및 상기 조립 대상 구조물의 이미지를 디스플레이하고, 상기 상황분석부에 의해 평가된 구조물의 완성도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
또한, 상기 정보처리단말은 상기 상황분석부에 의해 평가된 구조물의 완성도에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 상기 디스플레이부를 통해 가시화하는 결과 처리부를 더 포함한다.
또한, 상기 정보처리단말은 상기 조립 대상 구조물의 이미지 및 상기 조립 대상 구조물의 완성 여부에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 저장하는 저장부를 더 포함하며, 상기 저장부는 상기 상황분석부에 의해 평가된 구조물의 완성도에 대한 정보를 더 저장할 수 있다.
상기 디스플레이부는 상기 저장부에 저장된 임의의 기간 동안의 구조물의 완성도에 대한 평가 이력을 디스플레이할 수 있다.
또한, 상기 정보처리단말은 조립 대상 구조물의 이미지를 사용자에 의해 직접 구성될 수 있도록 하는 구조물 생성부를 더 포함한다.
본 발명에 의한 센서 기반 조립형 교구는, 유아가 교구 조각을 손으로 직접 만지면서 조립할 수 있어 촉감을 통한 감성 전달이 가능하다.
또한, 본 발명에 의하면, 각각의 교구 조각에 내장된 위치 감지 센서 및 인접 교구 조각 감지 센서를 통해 획득한 정보를 분석하여 조립된 구조물의 완성도를 실시간으로 평가하고, 그 결과를 바로 디스플레이하거나 일단 저장해 두었다가 임의의 기간 동안의 누적된 학습 평가 이력을 제공함으로써 학습 결과에 대한 체계적인 평가 및 관리를 가능케 한다.
더 나아가, 본 발명에 의하면, 교구에 의한 구조물의 완성 여부에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 단말에 구비된 화면을 통해 디스플레이함으로써 보다 능동적이고 사용자와의 상호작용이 가능한 학습을 가능하도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명에 의한 센서 기반 조립형 교구를 설명하기 위한 개념도이다.
본 발명에 의한 센서 기반 조립형 교구는, 복수의 교구 조각들(10)과 정보처리단말(20)을 포함하여 구성된다.
복수의 교구 조각들(10) 각각은, 개별 교구 조각의 식별을 위해 할당받은 식별 ID를 포함하며, 센서를 통해 자신의 위치와 인접 교구 조각을 감지하여 그 결과를 정보처리단말(20)로 전송한다.
정보처리단말(20)은 사용자에게 조립해야 할 구조물 이미지를 디스플레이하 고, 복수의 교구 조각들(10)로부터 수신한 신호를 처리하여 조립된 구조물의 완성도를 평가한 후 그 결과를 저장 및 디스플레이하며, 구조물의 완성 여부에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 디스플레이한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명에 의한 센서 기반 조립형 교구를 구성하는 교구 조각(10)과 정보처리단말(20)에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 기반 조립형 교구를 구성하는 정보처리단말의 상세 구성도이다.
정보처리단말(20)은 무선통신부(21), 상황분석부(22), 결과 처리부(23), 디스플레이부(24) 및 저장부(25)를 포함하여 구성되며, 경우에 따라 구조물 생성부(26)를 추가로 포함할 수도 있다.
무선통신부(21)는 복수의 교구 조각들(10)과 통신하여 복수의 교구 조각들(10)로부터 해당 교구 조각의 위치 정보 및 해당 교구 조각에 인접한 교구 조각에 대한 정보를 수신하기 위한 것이다. 무선통신부(21)는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 무선통신 기술에 의해 구현될 수 있다.
상황분석부(22)는 무선통신부(21)로부터 전달받은 교구 조각의 위치 정보 및 인접 교구 조각 정보를 분석하여 복수의 교구 조각들(10) 상호간의 인접성을 분석하고 이를 통해 조립된 구조물의 완성도를 평가한다. 예를 들어, 상황분석부 (22)는 교구 조각들(10)의 인접성을 분석한 후, 분석한 교구 조각들(10)의 인접성과 저 장부(25)에 기 저장된 해당 구조물 완성시의 교구 조각 인접 상황 정보를 비교함으로써, 실제 조립된 구조물의 완성도를 평가할 수 있다.
결과 처리부(23)는 상황분석부(22)에 의해 평가된 구조물의 완성도에 따라 발생 가능한 물리적 동작을 디스플레이부(24)를 통해 가시화한다. 구체적으로, 결과 처리부(23)는 복수의 교구 조각들(10)에 의해 기차나 자동차와 같은 구조물이 조립된 경우, 일단 상황분석부(22)에 의해 평가된 구조물 완성도에 따라 구조물의 완성 여부를 파악한다. 이후, 결과 처리부(23)는 구조물이 완성된 경우에는 해당 구조물의 정상적인 물리적 동작, 예를 들어 기차나 자동차가 출발하여 이동하는 영상을 디스플레이한다. 반면, 결과 처리부(23)는 구조물이 미완성인 경우, 기차나 자동자가 망가지거나 출발하지 못하고 제자리에 멈춰 있는 영상을 디스플레이한다. 이때, 구조물의 완성 여부에 따라 디스플레이되는 영상은 저장부(25)에 저장될 수 있다.
디스플레이부(24)는 사용자가 조립해야 할 구조물 이미지와 구조물의 완성 여부에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 디스플레이한다. 또한, 디스플레이부(24)는 상황 분석부(22)에 의해 평가된 구조물의 완성도나, 저장부 (25)에 저장된 임의의 기간 동안의 구조물 완성도 이력 등과 같은 학습 평가 결과를 디스플레이한다.
저장부(25)는 사용자가 조립해야 할 구조물의 이미지, 해당 구조물 완성시의 교구 조각 인접 상황 정보, 해당 구조물의 완성 여부에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상 등과 같은 구조물 관련 데이터와, 센서 기반 교구의 사용시마다 상황 분석부(22)에 의해 평가된 구조물의 완성도 등과 같은 사용자의 학습 평가 이력 데이터를 저장한다.
구조물 생성부(26)는 사용자가 저장부(25)에 기 저장된 구조물 이외에 새로운 구조물을 조립하고자 하는 경우, 사용자가 조립할 구조물의 이미지를 직접 구성할 수 있도록 하기 위한 것으로, 사용자가 용이하게 구조물 이미지를 구성할 수 있도록 소프트웨어 언어로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 기반 조립형 교구를 구성하는 교구 조각의 상세 구성도이다.
각각의 교구 조각(10)은 위치감지센서(11), 인접교구조각 감지센서(12), 무선통신부(13) 및 내장 배터리(14)를 포함하여 구성된다.
위치감지센서(11)는 교구 조각(10)의 위치를 파악하기 위한 것으로, 예를 들어 3축 가속도 센서나 자이로 센서 등으로 구현될 수 있다.
인접교구조각 감지센서(12)는 교구 조각(10)에 인접한 교구 조각들을 감지하기 위한 것으로, 예를 들어 근접 센서를 통해 인접한 교구 조각을 감지하거나, IR(Infrared) 통신을 통해 인접한 교구 조각의 유무를 감지하도록 구현될 수 있다.
무선통신부(13)는 위치감지센서(11) 및 인접교구조각 감지센서(12)에 의해 센싱된 신호, 즉 교구 조각(10)의 위치 정보 및 인접한 교구 조각에 대한 정보를 정보처리단말(20)로 전송하기 위한 것으로, 지그비(ZigBee), 블루투스 (Bluetooth) 등과 같은 무선통신 기술에 의해 구현될 수 있다.
내장 배터리(14)는 교구 조각(10)에 구비된 센서들(11, 12)의 구동을 위해 교구 조각(10)에 내장된다.
본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 따른 구성요소를 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 센서 기반 조립형 교구를 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 기반 조립형 교구를 구성하는 정보처리단말의 상세 구성도, 그리고
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 센서 기반 조립형 교구를 구성하는 교구 조각의 상세 구성도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 교구 조각 11: 위치감지센서
12: 인접교구조각 감지센서 13: 무선통신부
14: 내장 배터리
20: 정보처리단말 21: 무선통신부
22: 상황 분석부 23: 결과 처리부
24: 디스플레이부 25: 저장부
26: 구조물 생성부

Claims (15)

  1. 고유의 식별 ID를 포함하며, 내장된 센서를 통해 자신의 위치 및 인접한 교구 조각을 감지하여 그 결과 데이터를 외부로 전송하는 복수의 교구 조각; 및
    조립 대상 구조물의 이미지를 디스플레이하고, 상기 복수의 교구 조각으로부터 수신한 데이터를 분석하여 상기 복수의 교구 조각에 의해 조립된 구조물의 완성도를 평가한 후, 평가 결과를 디스플레이하는 정보처리단말을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보처리단말은 상기 평가 결과를 저장해 두었다가, 임의의 기간 동안 저장된 평가 이력을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보처리단말은 상기 평가 결과에 따라 조립된 구조물에 의해 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 교구 조각은,
    상기 교구 조각의 위치를 파악하는 위치감지센서;
    상기 교구 조각에 인접한 교구 조각들을 감지하는 인접교구조각 감지센서; 및
    상기 위치감지센서 및 상기 인접교구조각 감지센서에 의해 센싱된 신호를 상기 정보처리단말로 전송하는 무선통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 위치감지센서는 3축 가속도 센서 또는 자이로 센서로 구현되는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 인접교구조각 감지센서는 근접 센서를 통해 인접한 교구 조각들을 감지하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 인접교구조각 감지센서는 IR(Infrared) 통신을 통해 인접한 교구 조각의 유무를 감지하도록 구현되는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 무선통신부는 지그비(ZigBee) 또는 블루투스(Bluetooth) 기술에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 교구 조각은 상기 위치감지센서 및 상기 인접교구조각 감지센서의 구동을 위한 내장 배터리를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 정보처리단말은,
    상기 교구 조각으로부터 상기 교구 조각의 위치 정보 및 상기 교구 조각에 인접한 교구 조각에 대한 정보를 수신하는 무선통신부;
    상기 무선통신부로부터 전달받은 상기 교구 조각의 위치 정보 및 상기 교구 조각에 인접한 교구 조각에 대한 정보를 분석하여 상기 복수의 교구 조각들 상호간 의 인접성을 분석한 후 조립된 구조물의 완성도를 평가하는 상황분석부; 및
    상기 조립 대상 구조물의 이미지를 디스플레이하고, 상기 상황분석부에 의해 평가된 구조물의 완성도를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 정보처리단말은,
    상기 상황분석부에 의해 평가된 구조물의 완성도에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 상기 디스플레이부를 통해 가시화하는 결과 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 정보처리단말은,
    상기 조립 대상 구조물의 이미지 및 상기 조립 대상 구조물의 완성 여부에 따라 발생 가능한 물리적 동작에 대한 영상을 저장하는 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 저장부는 상기 상황분석부에 의해 평가된 구조물의 완성도에 대한 정보 를 더 저장하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 디스플레이부는 상기 저장부에 저장된 임의의 기간 동안의 구조물의 완성도에 대한 평가 이력을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 정보처리단말은,
    조립 대상 구조물의 이미지를 사용자에 의해 직접 구성될 수 있도록 하는 구조물 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 기반 조립형 교구.
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