KR101665024B1 - 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 사용자의 성취도에 기초하여 커리큘럼을 생성하는 단계 - 상기 커리큘럼은 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성되는 적어도 하나의 문제를 포함함 -, 및 상기 적어도 하나의 문제를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 문제는 상기 적어도 하나의 지식 유닛과 다른 지식 유닛에 의하여 이루어진 지식 체인에 의하여 구성된 것인 방법이 제공된다.

Description

지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD, SYSTEM AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR PROVIDING EDUCATIONAL SERVICES BASED ON KNOWLEDGE UNITS}
본 발명은 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
종래부터 다양한 교육 서비스가 온라인이나 오프라인 상에서 제공되어 왔다. 이러한 교육 서비스는, 많은 경우, 디지털 기기의 사용자에게 교육용 컨텐츠를 전산적으로 제공하기 위한 기술과 결부된 것이었다. 그러나, 이러한 종래의 교육 서비스는 정형화되어 있고 관습적인 교육용 컨텐츠, 예를 들면, 문제, 정답(correct answer), 전체적인 풀이 설명 등의 컨텐츠를 제공하는 것에만 초점을 맞추어 왔고, 이러한 과정에 있어서, 전산적인 기술이나 아이디어는 보조적인 도구에 불과하였다.
본 발명자(들)는, 종래 기술의 위와 같은 문제점을 개선하기 위한 기술을 다년간 개발하여 왔고, 그 구성상의 특징과 효과상의 특징을 한국특허출원 제2009-36153호를 통하여 개시한 바 있다(상기 한국특허출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다).
본 발명자(들)는 이제, 본 명세서를 통하여, 종래 기술의 위와 같은 문제점을 보다 더 혁신적으로 개선하는, 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하는 기술에 관하여 제안하는 바이다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 지식 유닛에 기초하여 새로운 형태의 교육 서비스를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 사용자의 성취가 부족한 부분의 지식 유닛을 찾아서 사용자가 이러한 지식 유닛에 관하여 학습을 할 수 있도록 하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 다수의 지식 유닛을 지식 체인이나 매트릭스의 형태로 구조화하여 이들을 이롭게 이용하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 사용자의 성취도에 기초하여 커리큘럼을 생성하는 단계 - 상기 커리큘럼은 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성되는 적어도 하나의 문제를 포함함 -, 및 상기 적어도 하나의 문제를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 포함하고, 상기 적어도 하나의 문제는 상기 적어도 하나의 지식 유닛과 다른 지식 유닛에 의하여 이루어진 지식 체인에 의하여 구성된 것인 방법이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 지식 유닛에 기초하여 새로운 형태의 교육 서비스를 제공할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 사용자의 성취가 부족한 부분의 지식 유닛을 찾아서 사용자가 이러한 지식 유닛에 관하여 학습을 할 수 있도록 할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면, 다수의 지식 유닛을 지식 체인이나 매트릭스의 형태로 구조화하여 이들을 이롭게 이용할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 교육 서비스를 제공하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 지식 유닛과 지식 체인에 관한 이해를 돕기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스를 도시하는 도면이다.
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 사용자를 위하여 커리큘럼을 최적화(생성)하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 5c는 커리큘럼 최적화를 위하여 파악한, 특정 사용자의 예시적인 지식 유닛별 성취도 매트릭스를 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6l은 수학 과목이나 과학 과목의 예시적인 지식 체인과 그에 대응되는 지식 유닛, 문제, 문제 풀이 단계마다의 설명 등을 텍스트로 정리하여 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 사용자 성취도 매트릭스의 다른 예를 도시한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
본 명세서에서, 컨텐츠(contents) 또는 컨텐트란, 통신망을 통하여 접근 가능한, 문자, 부호, 음성, 음향, 이미지, 동영상 등으로 이루어지는 디지털 정보 또는 개별 정보 요소를 총칭하는 개념이다. 이러한 컨텐츠는, 예를 들면, 텍스트, 이미지, 동영상, 오디오, 링크(예를 들면, 웹 링크) 등의 데이터 또는 이러한 데이터 중 적어도 두 가지의 조합을 포함하여 구성될 수 있다.
전체 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 교육 서비스를 제공하기 위한 전체 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 시스템은 통신망(100), 교육 서비스 제공 시스템(200) 및 사용자 단말 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신망(100)은 유선 통신이나 무선 통신과 같은 통신 양태를 가리지 않고 구성될 수 있으며, 근거리 통신망(LAN; Local Area Network), 도시권 통신망(MAN; Metropolitan Area Network), 광역 통신망(WAN; Wide Area Network) 등 다양한 통신망으로 구성될 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에서 말하는 통신망(100)은 공지의 인터넷 또는 월드와이드웹(WWW; World Wide Web)일 수 있다. 그러나, 통신망(100)은, 굳이 이에 국한될 필요 없이, 공지의 유무선 데이터 통신망, 공지의 전화망 또는 공지의 유무선 텔레비전 통신망을 그 적어도 일부에 있어서 포함할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)은 통신망(100)을 통하여 사용자 단말 장치(300)에 문제, 정답, 문제 풀이 단계마다의 문항(즉, 소문항), 문제 풀이 단계마다의 정답(즉, 소문항의 정답), 문제 풀이 단계마다의 설명, 문제 풀이 단계마다의 힌트, 문제 풀이에 이용될 수 있는 지식 유닛(후술됨)에 관한 컨텐츠 등의 교육용 컨텐츠를 제공하고, 필요한 경우, 이에 대한 사용자의 사용자 단말 장치(300) 상에서의 피드백(예를 들면, 사용자의 문제에 대한 답, 사용자의 문제 풀이 단계마다의 답 등)을 수령할 수 있다. 이러한 교육 서비스 제공 시스템(200)은 웹 상에서의 교육 서비스 제공을 위하여 운영되는 웹 사이트의 운영 서버일 수 있다. 또한, 사용자 애플리케이션 프로그램이 교육 서비스 제공 시스템(200)으로부터 사용자 단말 장치(300)로 다운로딩될 수 있다.
본 발명에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)의 구성과 기능에 관하여는 아래의 상세한 설명을 통하여 자세하게 알아보기로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말 장치(300)는 교육 서비스 제공 시스템(200)에 접속한 후 통신할 수 있는 기능을 포함하는 디지털 기기로서, 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 워크스테이션, PDA, 웹 패드, 이동 전화기 등과 같이 메모리 수단을 구비하고 마이크로 프로세서를 탑재하여 연산 능력을 갖춘 디지털 기기라면 얼마든지 본 발명에 따른 사용자 단말 장치(300)로서 채택될 수 있다.
이러한 사용자 단말 장치(300)는 사용자가 교육 서비스 제공 시스템(200)으로부터 컨텐츠를 제공 받고 이에 대한 피드백을 교육 서비스 제공 시스템(200)에 제공할 수 있도록 하기 위한 웹 브라우져(미도시됨) 프로그램이나 전술한 바와 같은 애플리케이션 프로그램을 더 포함할 수 있다. 어느 경우에나, 사용자를 위하여 그래픽 사용자 인터페이스가 제공될 수 있다.
지식 유닛과 지식 체인
본 발명에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)의 구체적인 구성에 관하여 살펴보기 전에, 본 발명의 특유한 개념인 지식 유닛과 지식 체인에 관하여 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 알아보기로 한다. 도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 지식 유닛과 지식 체인에 관한 이해를 돕기 위한 도면이다.
본 발명에 따르면, 개별 문제는 그 문제를 풀기 위하여 요구되는 지식의 모듈인 지식 유닛을 근간으로 하여 구성된다고 볼 수 있다. 예를 들어, "넓이가 1250제곱센티미터이고 둘레의 길이가 125센티미터인 피자의 반지름의 길이를 구하시오."라는 문제의 경우, 지식 유닛은, 도 2a의 첫 번째 그림에 도시된 바와 같이, "피자는 원형이다"와 같은 해석적인(interpretative) 지식 유닛일 수도 있고, "원형의 넓이 = 1/2 x 원형의 반지름 x 원형의 둘레의 길이"와 같은 공식적인(formulaic) 지식 유닛일 수도 있으며, "등식의 양변 중 어느 하나의 변에 분모인 수가 있는 경우, 상기의 수를 양변에 곱한다"나 "등식에서 미지수와 어떤 상수가 곱하여져 있는 경우, 등식의 양변을 상기 상수로 나눈다"와 같은 계산적인(computational) 지식 유닛일 수도 있다.
도 2a의 두 번째 그림에 도시된 바와 같이, 이러한 지식 유닛은 적어도 하나가, 문제의 구체적인 유형과 유사한 개념의 것일 수 있는 하나의 지식 체인을 이룰 수 있다. 이러한 지식 체인은 실제로는 그것을 이루는 지식 유닛의 식별 정보를 순차적으로 포함하는 정보의 덩어리(chunk)일 수 있다.
그리고, 도 2a의 세 번째 그림에 도시된 바와 같이, 하나의 지식 유닛은 하나의 지식 체인만을 위하여 사용될 수도 있지만, 대개는 다수의 다양한 지식 체인을 위하여 사용될 수 있기 때문에, 지식 유닛들은 함께 하나의 지식 체인을 이룰 수 있는 것들끼리 서로 연관되어, (경우에 따라 입체적인) 매트릭스의 형태로 구조화될 수 있다.
위와 같은 지식 유닛의 예를 좀 더 들어 보기로 한다. 도 2b에 도시되어 있는 바와 같이 이미 수식화되어 있는 문제의 경우, 해당 지식 유닛은 "등식의 양변에서 같은 수를 빼기"(1->2), "일원 이차 삼항식의 인수분해"(2->3), "곱의 값이 0이면 곱셈의 인수 중 적어도 하나는 0임"(3->4) 등일 수 있다.
또한, 본 발명자는, 지식 유닛에 대한 이해를 더 돕기 위하여, 이차 방정식의 인수분해에 관한 지식 유닛의 실제의 프로그래밍 코드의 예도 도 2c를 통하여 도시하는 바이다.
교육 서비스 제공 시스템의 구성
이하에서는, 본 발명에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)의 내부 구성과 각 구성요소의 기능에 대하여 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 교육 서비스 제공 시스템(200)은 커리큘럼 생성부(210), 지식 제공부(220), 사용자 지식 분석부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 커리큘럼 생성부(210), 지식 제공부(220), 사용자 지식 분석부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)는 그 중 적어도 일부가 사용자 단말 장치(300)와 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다.　 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 교육 서비스 제공 시스템(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다.　 또한, 이러한 프로그램 모듈은 교육 서비스 제공 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다.　 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 커리큘럼 생성부(210)는 사용자 단말 장치(300)로부터 사용자의 기본적인 프로파일에 관한 정보(예를 들면, 사용자의 학년, 학습 과목, 학습 단원 등에 관한 정보)를 수령하고, 후술하는 바와 같은 지식 분석에 의하여 파악될 수 있는 사용자의 지식 유닛별 성취도에 관한 정보를 수집할 수 있다.
그리고, 커리큘럼 생성부(210)는 사용자를 위한 커리큘럼을 생성할 수 있다. 이러한 커리큘럼은 적어도 하나의 지식 유닛에 대한 이해가 요구되는 문제(이러한 문제에는 해당 지식 유닛의 식별 정보가 메타데이터의 형태로 부여되어 있을 수 있음)의 집합이나, 특정 지식 체인에 대한 이해가 요구되는 문제(예를 들면, 특정 유형의 문제)(이러한 문제에는 해당 지식 체인의 식별 정보가 메타데이터의 형태로 부여되어 있을 수 있음)의 집합일 수 있다. 바람직하게는, 커리큘럼 생성부(210)는 사용자의 성취도가 높지 않은 지식 유닛에 기초하여 구성되어 있는 문제를, 필요에 따라, 사용자의 학년, 학습 과목 또는 학습 단원에 관한 정보와 지식 유닛의 학년 정보, 학습 과목 정보 또는 학습 단원 정보를 함께 고려하여 선택하거나(이를 위하여, 지식 유닛에는 학년 정보, 학습 과목 정보 또는 학습 단원 정보 중 적어도 하나가 태깅 등의 방식으로 미리 연관되어 있을 수 있음), 문제 자체의 난이도를 고려하여 선택하거나(이 경우, 문제 자체의 난이도는, 종래 기술에 따라, 해당 문제에 관하여 다른 사용자들이 획득한 점수의 평균 값 등에 기초하여 미리 결정되어 있는 것일 수 있음), 문제를 구성하는 지식 유닛의 개수를 고려하여 선택함으로써, 커리큘럼을 생성할 수 있다.
또한, 커리큘럼 생성부(210)는 사용자를 위하여 생성된 커리큘럼을 이력적으로 관리할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 지식 제공부(220)는 사용자에게 특정 커리큘럼에 따른 문제를 제공하고, 필요에 따라, 사용자에게 문제 풀이 단계마다의 문항, 정답, 설명, 힌트 등을 제공하거나 문제 자체의 정답을 제공할 수 있다. 특히, 지식 제공부(220)는 사용자가 문제에 대하여 제공하는 피드백으로서의 문제 풀이 단계마다의 답에 관하여 그것과 연관된 지식 유닛에 관한 컨텐츠를 제공할 수 있다. 이와 관련하여 아래에서 도 4를 참조하여 더 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 사용자 인터페이스를 도시하는 도면이다.
도 4에서 예시된 바와 같이, 지식 제공부(220)는 사용자에게 문제 A를 제공하면서 사용자가 문제 A의 문제 풀이 단계마다 제공되는 문항(즉, 소문항)을 풀어 보도록 할 수 있다.
먼저, 지식 제공부(220)는 사용자에게 2와 3의 최소 공배수를 묻는 제1 소문항을 제공할 수 있다. 사용자가 제1 소문항을 풀어서 그 답을 6이라고 입력하면, 지식 제공부(220)는 이것이 제1 소문항의 정답임을 확인할 수 있다. 이 경우, 지식 제공부(220)는 사용자가 "최소 공배수를 구한다"라는 지식 유닛에 관하여 오류를 범하지 않았음을 좌측의 지식 유닛 표시 인터페이스(B)를 통하여 표시하여 줄 수 있다.
다음으로, 지식 제공부(220)는 사용자에게 문제 A의 등식을 보다 풀기 쉬운 등식으로 변환하도록 하는 제2 소문항을 제공할 수 있다. 사용자가 제2 소문항을 풀어서 그 답을 3x+4=2라고 입력하면, 지식 제공부(220)는 이것이 제2 소문항의 오답임을 확인할 수 있다. 이 경우, 지식 제공부(220)는 사용자가 "등식의 양변에 같은 수를 곱한다"라는 지식 유닛에 관하여 오류를 범하였음을 지식 유닛 표시 인터페이스(B)를 통하여 표시하여 줄 수 있다.
다음으로, 지식 제공부(220)는 사용자에게 제2 소문항의 정답인 등식의 좌변에 미지수가 포함된 항만 남기도록 하는 제3 소문항을 제공할 수 있다. 사용자가 제3 소문항을 풀어서 그 답을 3x=8이라고 입력하면, 지식 제공부(220)는 이것이 제3 소문항의 정답임을 확인할 수 있다. 이 경우, 지식 제공부(220)는 사용자가 "등식의 양변에서 같은 수를 뺀다"라는 지식 유닛에 관하여 오류를 범하지 않았음을 지식 유닛 표시 인터페이스(B)를 통하여 표시하여 줄 수 있다.
마지막으로, 지식 제공부(220)는 사용자에게 제3 소문항의 정답인 등식을 최종적으로 계산하도록 하는 제4 소문항(미도시됨)을 제공할 수 있다. 사용자가 제4 소문항을 풀어서 그 답을 8/3이라고 입력하면, 지식 제공부(220)는 이것이 제4 소문항의 그리고 문제 A의 정답임을 확인할 수 있다. 이 경우, 지식 제공부(220)는 사용자가 "등식의 양변에 같은 수를 곱한다"라는 지식 유닛에 관하여 이번에는 오류를 범하지 않았음을 나타내는 표시(미도시됨)를 지식 유닛 표시 인터페이스(B)를 통하여 제공하여 줄 수 있다.
한편, 사용자 단말 장치(300)가 스마트폰 등이라면, 사용자는 자신의 답을 입력하여야 하는 경우 등에 도시된 바와 같은 모바일 키(key) 인터페이스(C)를 사용할 수 있다(물론, 이러한 모바일 키 인터페이스(C)는 임의의 공지의 수식 인식(입력) 인터페이스로 대체될 수도 있다).
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 지식 분석부(230)는 사용자가 문제나 소문항에 대한 답을 입력하는 경우마다 사용자의 답의 정오에 관한 분석을 수행하여, 해당 문제나 해당 소문항의 각 지식 유닛에 대한 사용자의 성취도를 결정할 수 있다.
사용자가 문제에 대하여만 답을 입력하는 경우를 예로서 들어 본다. 사용자가 제1 문제에 대하여 정답을 입력한 경우, 사용자 지식 분석부(230)는 제1 문제를 구성하는 지식 유닛 K1, K2 및 K4의 각각과 상기 사용자에 관하여 한 번 시도에 한 번 성공이라는 의미의 점수(예를 들면, 1/1)를 부여할 수 있다. 그 다음에, 같은 사용자가 지식 유닛 K1, K2, K3, K4 및 K5에 의하여 순차적으로 구성되는 제2 문제에 대하여 오답을 입력한 경우, 상기 오답이 사용자의 지식 유닛 K4에 대한 이해 부족에 기인한 것으로 판단되면, 사용자 지식 분석부(230)는 지식 유닛 K1 및 K2의 각각과 상기 사용자에 관하여 두 번 시도에 두 번 성공이라는 의미의 점수(예를 들면, 2/2)를 부여하고, 지식 유닛 K3와 상기 사용자에 관하여 한 번 시도에 한 번 성공이라는 의미의 점수(예를 들면, 1/1)를 부여하며, 지식 유닛 K4와 상기 사용자에 관하여 두 번 시도에 한 번 성공이라는 의미의 점수(예를 들면, 1/2)를 부여할 수 있다. 이 경우, 지식 유닛 K5에 관하여는 점수가 부여될 수도 있지만 그렇지 않을 수도 있다.
한편, 사용자가 소문항에 대하여 답을 입력하는 경우에 그 소문항에 해당하는 지식 유닛과 상기 사용자에 관하여 소정의 점수가 부여될 수 있음은 예시의 필요 없이 자명하다.
사용자 지식 분석부(230)는, 사용자가 동일하거나 유사한 유형의 다수의 문제를 풀이함에 따라, 사용자의 해당 지식 유닛에 관한 성취도를 점점 더 정확하게 분석할 수 있게 된다. 따라서, 커리큘럼 생성부(210)는 전술한 바와 같이 효과적인 커리큘럼을 생성할 수 있게 된다.
한편, 사용자 지식 분석부(230)는 사용자가 문제나 소문항에 대하여 입력한 답의 정오에만 기초하지 아니하고, 사용자가 문제나 소문항을 푸는 데에 사용한 시간(예를 들면, 문제가 사용자에게 최초로 표시된 시점부터 정답이 사용자에 의하여 입력된 시점 사이의 시간) 및/또는 사용자가 문제나 소문항을 푸는 데에 이용한 힌트의 개수에 따라 사용자의 해당 지식 유닛에 관한 성취도를 다르게 결정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 지식 분석부(230)는 사용자가 문제나 소문항을 푸는 데에 사용한 시간이 길수록, 사용자가 문제나 소문항을 푸는 데에 이용한 힌트가 많을수록, 사용자의 해당 지식 유닛에 관한 성취도를 상대적으로 낮게 결정할 수 있다.
또 한편, 사용자 지식 분석부(230)는 사용자의 특정 지식 유닛에 관한 성취도가 시간이 지남에 따라 감쇠하는 것으로 간주하여 그것을 갱신할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 어떤 지식 유닛에 관한 5개의 문제를 풀어서 모두 맞춘 경우에 그의 상기 지식 유닛에 관한 성취도가 일단은 5/5로 될 수 있지만, 이러한 성취도 값은, 사용자 지식 분석부(230)에 의하여, 1년 후의 시점에서는 5/5 x (1 - 0.1 x 1)로 감쇠되어 조정될 수 있다. 사용자 지식 분석부(230)에 의하여 사용되는 이러한 공식은, 예를 들면, 성취도 x (1 - 감쇠 계수 x 상기 성취도의 결정 시점으로부터 경과된 시간(단위: 년)으로 일반화될 수도 있다. 한편, 위와 같은 공식에서 사용되는 감쇠 계수는 공지의 기억력 감쇠 곡선에 따라 결정되는 것일 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(240)에는, 상당히 많은 수의 지식 유닛(바람직하게는, 상당히 많은 수의 구조화된 지식 유닛), 커리큘럼 생성의 대상이 될 수 있는 상당히 많은 수의 문제, 위와 같은 문제에 관한 소문항, 각 문제나 각 소문항의 정답, 풀이 단계마다의 설명 및 힌트, 각 사용자의 지식 유닛별 성취도 정보 등이 저장될 수 있다.
비록 도 3에서 데이터베이스(240)가 교육 서비스 제공 시스템(200)에 포함되어 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명을 구현하는 당업자의 필요에 따라, 데이터베이스(240)는 교육 서비스 제공 시스템(200)과 별개로 구성될 수도 있다. 한편, 본 발명에서의 데이터베이스(240)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체를 포함하는 개념으로서, 협의의 데이터베이스뿐만 아니라 파일 시스템에 기반을 둔 데이터 기록 등을 포함하는 광의의 데이터베이스일 수도 있으며, 단순한 로그의 집합이라도 이를 검색하여 데이터를 추출할 수 있다면 본 발명에서의 데이터베이스(240)가 될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(250)는 커리큘럼 생성부(210), 지식 제공부(220), 사용자 지식 분석부(230) 및 데이터베이스(240)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(260)는 커리큘럼 생성부(210), 지식 제공부(220), 사용자 지식 분석부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(260)는 교육 서비스 제공 시스템(200)의 외부로부터의/로의 데이터 흐름 또는 교육 서비스 제공 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 커리큘럼 생성부(210), 지식 제공부(220), 사용자 지식 분석부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
커리큘럼의 최적화
도 5a와 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따라 특정 사용자를 위하여 커리큘럼을 최적화(생성)하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 5c는 커리큘럼 최적화를 위하여 파악한, 특정 사용자의 예시적인 지식 유닛별 성취도 매트릭스를 나타내는 도면이다. 이하에서는, 도 5a 내지 도 5c를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 커리큘럼 최적화에 관하여 살펴보기로 한다. 한편, 도 5a 내지 도 5c에서, 푸른 도형은 사용자의 성취도가 높은 지식 유닛을 의미하고, 노란 도형은 사용자의 성취도가 중간 수준인 지식 유닛을 의미하며, 붉은 도형은 사용자의 성취도가 낮은 지식 유닛을 의미한다.
한편, 이하의 설명에서는, 커리큘럼 최적화의 대상이 되는 학습 과목의 예를 수학으로 정하기로 한다.
커리큘럼의 최적화는 결국, 사용자가 자신의 성취도가 낮거나 중간 수준인 지식 유닛에 관하여 집중적이면서도 단계적인 학습을 할 수 있도록 하기 위하여, 바람직하게는, 사용자의 학년이나 학습 단원에 관한 정보를 참조하여, 적절한 학습 대상 문제의 집합을 생성하는 것을 말한다.
도 5a를 참조하여 살펴본다. 사용자는 문제 해석, 공식화, 계산 및 답 확인의 네 개의 문제 풀이 단계 중 하나의 단계에 속하는 유닛 A1(즉, 지식 유닛 A1) 내지 유닛 E1에 기초하여 구성되는 제1 문제를 풀어볼 수 있다(참고로, 위와 같은 문제 풀이 단계의 상세한 내용에 관하여는 본 발명자의 한국특허출원 제2009-36153호를 참조할 수 있다). 사용자가 유닛 D1에 관한 이해 부족으로 인하여 제1 문제의 정답을 맞추는 데에 실패하는 경우, 사용자가 유닛 A1 내지 유닛 C1에 관하여는 잘 이해하고 있지만 유닛 D1에 관하여는 이해하지 못하고 있다는 지식 유닛별 성취도에 관한 정보가 사용자 지식 분석부(230)에 의하여 데이터베이스(240)에 실시간으로 반영될 수 있다. 이어서, 사용자는 유닛 D1을 제외한 나머지 유닛(즉, 유닛 A1 내지 유닛 C1과 유닛 E1)에 기초하여 구성되는 제2 문제를 풀어볼 수 있다. 사용자가 제2 문제의 정답은 맞추는 경우, 사용자가 유닛 A1 내지 유닛 C1과 유닛 E1에 관하여 잘 이해하고 있다는 지식 유닛별 성취도에 관한 정보가 반영될 수 있다. 한편, 사용자는 제1 문제의 정답을 맞춘 후에 더 많은 수의 지식 유닛에 기초하여 구성되는 제3 문제를 풀어볼 수 있고, 그 결과에 따라, 사용자가 유닛 D1에 관하여는 중간 정도의 성취도를 유닛 B2에 관하여는 낮은 성취도를 갖는다는 정보가 반영될 수 있다. 이러한 과정을 여러 차례 거치면, 사용자가 낮거나 중간 수준인 성취도를 갖는 지식 유닛이나 그것과 연관되어 있는 학습 단원에 관하여, 커리큘럼 생성부(210)가 도 5b에 도시된 바와 같은 최적화된 커리큘럼을 생성하여 이를 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 예를 들어, 현재 중2이고 중3 과정에 관한 선행 학습을 진행하려고 하는 사용자의 지식 유닛별 성취도를 평가하기 위하여 그가 여러 가지 문제를 풀어보도록 함으로써, 그에 관하여 도 5c에 도시된 바와 같은 지식 유닛별 성취도 매트릭스를 생성할 수도 있다. 이러한 지식 유닛별 성취도 매트릭스를 살펴보면, 상기 사용자가 중3 과정의 선행 학습을 하기 위하여서는 그 기초라고 볼 수 있는 (즉, 해당 지식 유닛과 연관되어 있는) 지식 유닛 K6, K8 등에 대한 성취도가 낮은 점을 해결하여야 하고, 마찬가지인 지식 유닛 K7 등에 대한 성취도가 중간 수준인 점도 해결하여야 함을 알 수 있다.
이와 같이, 지식 유닛별 성취도 매트릭스는, 특정 사용자에 관하여, 커리큘럼 생성부(210)가 서로 밀접하게 연관되어 있는 여러 지식 유닛의 성취도가 공히 낮거나 중간 수준인 경우를 찾아내거나, 이미 학습이 완료된 학년이나 단원의 지식 유닛 중 성취도가 낮거나 중간 수준인 것이 선행 학습에 필요한 지식 유닛과 연관되어 있는 경우를 찾아내는 데에 크게 유용할 수 있다. 따라서, 커리큘럼 생성부(210)는 이러한 지식 유닛별 성취도 매트릭스를 참조하여 최적화된 커리큘럼을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 사용자 성취도 매트릭스의 다른 예를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 사용자의 지식 유닛별 성취도는 입체적인 성취도 매트릭스에서 표현될 수도 있다. 이러한 성취도 매트릭스는 사용자가 높은 성취도를 보이는 지식 유닛을 푸른 색의 큰 원으로, 그렇지 않은 지식 유닛을 다른 색의 작은 원으로 표현할 수 있고, 각각의 지식 유닛 사이의 연관 관계도, 그것이 함께 속하는 지식 체인의 수 등에 따라 결정하여, 선의 연결로써 표현할 수 있다.
지식 체인의 예
본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스(240)에는 상당히 많은 수의 지식 체인(문제 템플릿이라고 칭할 수도 있음)이 저장되어 있을 수 있다. 이러한 지식 체인은 전술한 바와 같이 적어도 하나의 지식 유닛, 문제(예제), 문제 풀이 단계마다의 설명 등과 연관되어 저장되어 있을 수 있다. 도 6a 내지 도 6l은 수학 과목이나 과학 과목의 예시적인 지식 체인과 그에 대응되는 지식 유닛, 문제, 문제 풀이 단계마다의 설명 등을 텍스트로 정리하여 도시하는 도면이다. 도 6a 내지 도 6l 외에도 데이터베이스(240)를 구축하는 당업자의 노력에 따라 무수한 지식 체인과 그에 대응되는 지식 유닛이 저장될 수 있음은 자명하다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
210: 커리큘럼 생성부
220: 지식 제공부
230: 사용자 지식 분석부
240: 데이터베이스
250: 통신부
260: 제어부

Claims (22)

  1. 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 방법으로서,
    적어도 하나의 지식 유닛에 관한 사용자의 성취도에 기초하여 커리큘럼을 생성하는 단계 - 상기 커리큘럼은 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성되는 적어도 하나의 문제를 포함함 -, 및
    상기 적어도 하나의 문제를 상기 사용자에게 제공하는 단계
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 문제는 상기 적어도 하나의 지식 유닛과 다른 지식 유닛에 의하여 이루어진 지식 체인에 의하여 구성되며,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛은 또 다른 지식 유닛과 함께 구조화되어 지식 유닛 간의 연관성을 나타내는 매트릭스를 형성하고,
    상기 연관성은 상기 적어도 하나의 지식 유닛과 상기 또 다른 지식 유닛이 함께 지식 체인을 이루는 경우에 포착되는 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 상기 사용자의 상기 성취도는 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성된 다른 문제에 대하여 상기 사용자가 미리 제공한 피드백에 기초하여 결정된 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피드백은 상기 다른 문제에 대한 답인 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 피드백은 상기 다른 문제에 대한 문제 풀이 단계마다의 답 중 하나인 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 상기 사용자의 상기 성취도는, 상기 사용자의 상기 피드백 제공 시에, 상기 사용자가 사용한 시간이나 이용한 힌트의 개수에 더 기초하여 결정된 것인 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 상기 사용자의 상기 성취도는 시간의 경과에 따라 감쇠할 수 있는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 커리큘럼은 다수의 문제를 포함하고,
    상기 다수의 문제의 각각은 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성된 것인
    방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 커리큘럼 생성은 상기 적어도 하나의 지식 유닛의 학년 정보, 학습 과목 정보 또는 학습 단원 정보를 더 기초로 하여 수행되는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 커리큘럼 생성은 문제의 난이도를 더 기초로 하여 수행되는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 커리큘럼 생성은 문제를 구성하는 지식 유닛의 개수를 더 기초로 하여 수행되는 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛을 나타내는 컨텐츠를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 지식 유닛에 기초하여 교육 서비스를 제공하기 위한 시스템으로서,
    적어도 하나의 지식 유닛에 관한 사용자의 성취도에 기초하여 커리큘럼을 생성하는 커리큘럼 생성부 - 상기 커리큘럼은 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성되는 적어도 하나의 문제를 포함함 -, 및
    상기 적어도 하나의 문제를 상기 사용자에게 제공하는 지식 제공부
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 문제는 상기 적어도 하나의 지식 유닛과 다른 지식 유닛에 의하여 이루어진 지식 체인에 의하여 구성되며,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛은 또 다른 지식 유닛과 함께 구조화되어 지식 유닛 간의 연관성을 나타내는 매트릭스를 형성하고,
    상기 연관성은 상기 적어도 하나의 지식 유닛과 상기 또 다른 지식 유닛이 함께 지식 체인을 이루는 경우에 포착되는 시스템.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 상기 사용자의 상기 성취도는 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성된 다른 문제에 대하여 상기 사용자가 미리 제공한 피드백에 기초하여 결정된 것인 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 상기 사용자의 상기 성취도는, 상기 사용자의 상기 피드백 제공 시에, 상기 사용자가 사용한 시간이나 이용한 힌트의 개수에 더 기초하여 결정된 것인 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 지식 유닛에 관한 상기 사용자의 상기 성취도는 시간의 경과에 따라 감쇠할 수 있는 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 커리큘럼은 다수의 문제를 포함하고,
    상기 다수의 문제의 각각은 상기 적어도 하나의 지식 유닛에 기초하여 구성된 것인
    시스템.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 커리큘럼 생성은 문제를 구성하는 지식 유닛의 개수를 더 기초로 하여 수행되는 시스템.
  22. 제1항 및 제4항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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