KR101763390B1 - 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법 - Google Patents

문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서는 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 명세서의 실시 예에 따른 추론과정 전개도 서비스 장치는 표현형이 기정의된 용어집이 저장된 노드 추출 DB, 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵이 저장된 노드 전개 DB, 노드 간의 연결고리별 정보가 저장된 연결고리 DB 및 문제와 관련된 문제 정보가 저장된 문제 DB를 포함하는 데이터 저장부; 수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분하는 문제 수신부; 상기 노드 추출 DB를 이용하여 상기 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하고, 상기 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 상기 구분된 영역에 따라 추출하는 노드 추출부; 상기 개념노드 맵을 이용하여 상기 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색하고, 상기 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드를 추가로 검색하는 노드 검색부; 및 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 및 상기 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시키고, 상기 연결 노드가 추가로 검색되면 상기 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시키는 노드 전개부를 포함한다.

Description

문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SERVICING DEVELOPMENT FIGURE OF REASONING PROCESS VISUALIZING HIERARCHICAL PROBLEM SOLVING PROCESS}
본 명세서는 문제풀이를 위한 서비스 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 문제풀이 과정을 논리적 추론과정별로 나누어 이미지로 시각화함으로써 추론과정에 집중하게 하는, 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법에 관한 것이다.
문제풀이를 통한 학습과 문제풀이를 통한 성취도 평가는 학습자가 새로운 지식을 습득하고, 습득한 지식을 진단하기 위해 가장 많이 쓰이는 학습 방법이다. 문제풀이를 통한 학습과 문제풀이를 통한 성취도 평가는 문제지에 대한 학습자의 풀이를 통해 학습 과정의 성취도를 보고하거나, 재교육에 활용하거나, 현재 학습 과정의 효율성을 점검하는데 사용된다.
한편, 최근에는 네트워크 인프라의 확충과 인터넷의 보급, 이동통신 기술 및 이동통신단말기의 발달에 힘입어 학습자들은 통신 서비스를 자유롭게 접할 수 있게 되었다. 이에 따라, 통신 서비스를 통해 언제 어디서나 강의를 듣거나 문제풀이를 진행할 수 있는 인터넷강의가 학습자들에게 제공되고 있다.
이러한 인터넷강의는 학습자가 자신이 학습하고자 하는 내용을 선택할 수 있다. 학습자가 각각의 내용에서 제공되는 문제의 난이도를 선택하도록 함으로써, 학습자에게 더욱 체계적인 학습을 수행하도록 한다.
하지만, 학습자가 인터넷강의를 통해 단순히 소정의 문제를 제공받고, 그에 따른 결과만 제공받고 있다. 학습자는 자신이 틀린 문제를 해결하기 위해 사용되는 개념을 인지하거나 추론하기 어렵다는 문제점이 있다.
다수의 학습자는 책의 내용이나 수학, 과학의 공식에 대해 어느 정도 알고 있다. 하지만, 다수의 학습자에게는 이를 학습 문제 풀이에 적절히 활용하여 문제 풀거나 개념을 정립하는 능력이 결여되어 있다.
학습자의 입장에선 개인교사가 없는 경우 문제를 틀릴 때 왜 틀렸는지, 자신이 어떤 부분에 약한지 잘 모르고 있다. 따라서 학습자가 일반적인 문제풀이 방식을 이용하는 경우에, 같은 문제점이 계속적이고 반복적으로 나타나게 된다. 따라서 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 10-2011-0062256(2011.06.10. 공개)
1. 종래 문제풀이 서비스와 차별성 1
일반적으로 수학, 과학 관련 문제는 물어보고자 하는 개념 몇 개를 담고 있다. 따라서 대부분의 문제풀이는 그 개념과 관련된 공식을 적절히 활용하여 답을 구하는 형식이다.
여기서, 공식을 적절히 활용하여 답을 구하는 과정은, 여러 개의 수식을 연립해서 푸는 연립 방정식처럼 보이는 경우가 많다. 수학 문제의 경우는 수식을 풀어나는 과정 자체도 중요하지만 과학 관련 문제에서는 수식 풀이보다 왜 그러한 수식들을 그런 순서대로 풀어야만 하는가를 결정하는 것이 더 어렵다. 수학의 경우, 수식을 어떻게 풀어나가야 하는지, 그 과정 하나하나의 흐름을 어떤 논리적 판단에 의해 이루어져야 하는지가 어려운 것이고 과학의 경우 그러한 수식 풀이를 결정하는 과정이 더 어려운 것이다.
문제풀이 과정을 이처럼 논리적으로 추론 과정으로 인식하지 못하면, 문제에서 가장 중요한 요소는 포함되어 있는 개념, 공식만 남는다. 따라서 대부분의 문제풀이 서비스는 문제에 포함된 개념, 공식을 일종의 태그(tag)로 활용하는 수준에 머물러 있다. 문제를 관련된 개념과 공식으로 분류해놓고 그 개념, 그 공식과 관련된 문제를 요청받았을 때 해당하는 문제와 문제풀이를 함께 보여주는 방식이 되기 쉽다. 관련 개념과 공식은 문제를 분류하고 배치하는 도구의 기능만 하게 된다. 즉, 문제 분석과 문제풀이 서비스 최소 단위는 문제가 되지 그 속에 들어 있는 추론과정이 되지 못한다.
그런데 수학, 과학 교육의 궁극적인 목표와 실질적인 학습 과정을 보면 합리적, 논리적 추론과정을 익히는 것이 핵심이다. 수식의 전개 속에 내재되어 있는 논리나, 과학적 지식들을 활용하여 원하는 결과를 추론해내는 논리를 단계별로 전개해나가는 추론과정을 제대로 가르치고 익히게 하는 것이 수학, 과학 교육의 목표라 할 수 있다.
이런 측면에서 보면, 개념이나 공식을 이해하고 익히는 과정은 추론 과정을 세밀하게 나누어 그 속에 내재되어 있는 논리를 파악하는 과정이어야 한다. 또한, 문제풀이 과정도 그 속에 내재되어 있는 논리적 추론과정을 세밀하게 나누어 볼 수 있게 훈련하는 과정이어야 한다.
본 명세서의 실시 예들은, 문제를 풀기 위해 필요한 개념과 공식을 호출하는 과정, 그렇게 호출된 개념과 공식들을 상호 연결하여 전개하는 과정, 그러한 과정들 사이의 논리적 정합성 등을 세밀하게 나눔으로써, 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
문제풀이를 이러한 논리적 추론과정을 습득하는 것으로 이해하게 되면, 본 명세서의 실시 예들에서 문제의 분류는 단순히 그 속에 포함된 개념이나 공식의 수준이 아니라, 활용되어야 할 개념이나 공식을 찾는 과정, 이들을 연결시켜 질문에 대한 답을 찾아나가는 추론과정에 따라 세밀하게 이루어질 수 있다. 즉, 같은 개념이나 공식을 활용한 문제라 하더라도 그 개념이나 공식을 호출하는 방법이 다르면 다른 종류의 문제로 분류될 수 있고, 호출된 개념이나 공식을 연결하고 전개시키는 방법이나 방향만 달라도 다른 문제로 분류될 수 있다. 이렇게 되면, 본 명세서의 실시 예들은, 학습자에게 문제를 푸는 과정 하나하나에 대해 세밀하게 대응할 수 있는 문제들을 제공할 수도 있고, 논리적 추론과정을 더욱 명시적이고 세밀하게 익힐 수 있는 기회를 줄 수 있다. 즉, 본 명세서의 실시 예들은, 문제 분석과 문제풀이 서비스 최소 단위를 문제로 제공하는 것 아니라 그 속에 내재되어 있는 추론과정으로 제공함으로써, 수학, 과학 교육의 핵심적인 목표에 더욱 부합할 수 있다.
2. 종래 문제풀이 서비스와 차별성 2
복잡한 정보일수록 텍스트가 아니라 이미지로 만들어야 기억하기 좋다는 것은 인지과학의 주지의 사실이다. 교육 내용을 텍스트보다 이미지로 만드는 이유가 여기에 있다.
문제풀이를 관련 개념과 공식을 단순히 연산하는 수준이 아니라 논리적 추론과정으로 보게 되면 문제풀이 과정을 텍스트가 아니라 이미지로 만들기 쉬워진다. 따라서, 본 명세서의 실시 예들은, 개념이나 공식들을 추론과정에 맞게 세분화시켜 관련 정보를 노드 속에 담고 그 노드들 사이의 연관성을 연결고리로 이어서 일종의 마인드맵 형태로 생성함으로써, 사용자에게 개념추론 과정 자체를 이미지로 옮겨 시각화시킬 수 있는, 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 실시 예들은, 주어진 문제의 지문과 이미지 속에 포함된 조건들을 활용하여 관련 개념이나 공식을 호출하고 그들 사이의 연관성을 파악한 후, 단계별로 연결시키다가 결국 질문에 대한 답을 구하는 과정을 여러 개의 노드와 그들 사이의 연결고리를 이미지로 제공함으로써, 문제풀이 과정을 마치 해부해서 보는 듯한 느낌을 사용자에게 줄 수 있다. 본 명세서의 실시 예들은, 이렇게 만들어진 추론과정 전개도를 통해 문제풀이를 단순한 공식의 대입이 아니라 추론하는 과정 그 자체로 사용자가 느끼게 할 뿐만 아니라 기억을 오랫동안 할 수 있게 도와줄 수 있다.
3. 종래의 이러닝의 한계와 그에 대한 대응
IT 기술이 발달하면서 이를 교육에 활용하기 위한 노력은 오래전부터 이루어졌다. 이러닝(e-Learning)이라는 이름으로 진행된 기존의 교육 서비스들은 학습자의 개인정보를 과도하게 확보해야 하는 문제를 풀지 못하고 상당기간 답보상태에 있었다. 그동안 어떤 공부를 했는지, 어떤 시험을 쳤으며 그 결과는 어떠했는지, 서비스 접속 주기나 빈도수, 심지어 서비스 접속 이후 손, 머리, 몸, 눈동자의 움직임까지 파악하려고 했기에 학습자들에게 거부감을 강하게 일으켰다.
교육이란 인간의 지적 활동이라고 하는 보이지 않는 영역에 대한 것이라 판단의 근거로 삼을 수 있는 것이 많지 않아 학습자 개인과 관련한 정보를 최대한 확보하여 분석을 근거로 삼으려고 하는 시도는 나름 합당하지만, 개인정보 유출의 심각성이 커져감에 따라 저항이 생기기 시작한 것이다.
본 명세서의 실시 예들은, 학습자의 개인 정보를 거의 요구하지 않으며, 학습하는 과정과 문제풀이 과정을 추론과정별로 세밀하게 분석하여 이미지로 제공함으로써, 학습자 스스로 자신의 상태를 점검하고 필요한 정보를 찾아갈 수 있게 할 수 있는, 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법을 제공하고자 한다. 본 명세서의 실시 예들은, 사용자 자신의 취약한 지점이 문제를 분석하여 관련 개념이나 공식을 불러오는 호출단계인지, 호출된 정보들을 연결시켜 답을 찾아가는 전개과정인지 스스로 파악할 수 있게 한다. 그뿐만 아니라, 본 명세서의 실시 예들은, 이런 취약지점을 해결하기 위해 필요한 정보가 그 추론과정에 대한 설명인지, 비슷한 추론과정이 들어간 문제를 더 풀어보는 것인지 사용자가 스스로 판단할 수 있게 한다.
본 명세서의 실시 예들은, 종래의 문제풀이 서비스와 달리, 문제풀이 과정을 논리적 추론과정으로 보고 그 추론과정을 세밀하게 나누어 보여줌으로써, 모든 학습자들의 요구에 맞춤형으로 정보를 제공할 수 있는, 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 실시 예들은, 학습자의 외형적인 부분이나 학습 결과에 대한 정보를 통해 학습과정을 파악하는 것이 아니라 학습과정 자체를 논리적 추론과정으로 보고 이를 세밀하게 분석하여 그 과정 전체를 이미지를 바탕으로 학습자에게 제공할 수 있기 때문에 개인정보를 과도하게 요청할 필요가 없는 것이다.
4. 교육 평가 방법의 변화, 새로운 학습 동기 유발
전통적인 수학, 과학 학습 평가 방법은 관련 문제를 제시하고 주어진 시간에 정답을 찾을 수 있는지를 판단하는 것이다. 즉, 문제풀이를 통해 정답을 찾는지 여부를 가지고 학습 상태를 점검하는 형태였다. 하지만, 최근에는 정답을 찾을 수 있는 능력뿐만 아니라 독창성이나 창의력도 중요한 평가요소로 부각되고 있다. 즉, 결과론적 평가뿐만 아니라 추론하는 과정에 대한 평가도 중요하다고 인식되고 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 추론과정 전개도를 바탕으로 학습을 하다가 자신이 만든 추론과정 전개도가 등록된 추론과정 전개도보다 더 낫다고 판단될 때, 사용자가 그 추론과정 전개도를 제안할 수 있게 함으로써, 학생들에게 논리적 추론과정 자체에 집중하고 스스로 독창성, 창의력 등을 발휘할 수 있게 동기를 제공하기 위함이다.
본 명세서의 실시 예들은, 사용자가 추론과정 자체에 집중해서 학습하게 함으로써 같은 답이라도 다양한 추론과정을 거칠 수 있다는 것을 인식하게 하고, 그러한 결과들을 스스로 평가할 수 있게 함으로써 추론능력 자체를 키울 수 있게 자극할 수 있다. 또한, 본 명세서의 실시 예들은, 자신의 개성을 찾을 수 있게 도와주고 새로운 무언가를 스스로 발견하는 기쁨을 맛볼 수 있게 하여 학습의욕을 북돋는 효과가 있다.
5. 수준별 학습
본 명세서의 실시 예들은, 추론과정 전개도를 이용하여 다양한 수준의 학생들에게 학습시킴으로써, 학생들의 수준에 따라 혹은 개성에 따라 활용하는 방법을 다양하게 제공할 수 있다.
예를 들면, 성적이 상위권인 학생은, 자신의 방법과 다른 방법, 다른 흐름이 있다는 것을 확인하는 용도로 활용한다. 또는, 자신이 인지하지 못하고 풀었던 문제의 추론과정을 직접 눈으로 확인할 수 있게 되어 추론과정을 의식적으로 세밀화시키고 인지하는데 활용한다. 이는 실수를 줄이는 데 효과적이다.
중위권 학생은 대부분의 추론과정은 알고 있는데 일부 추론과정만 제대로 습득이 안 되어 정답을 못 구하는 경우가 많다. 이 경우 추론과정 전개도를 살펴보면서 자신의 취약점을 인지하고 그 부분과 관련한 설명이나 비슷한 문제들을 한꺼번에 풀어봄으로써 약점을 극복할 수 있다. 즉, 추론과정의 일부 구간에서 동맥경화처럼 연결이 끊어진 것을 찾아, 그 부분을 집중적으로 단련하여 논리력을 키우는데 추론과정 전개도를 활용하는 것이다.
하위권 학생들은 대부분 이론 자체에 대한 이해도가 떨어지고 문제 자체를 이론에 입각하여 분석하는 능력이 떨어진다. 이 경우 문제를 분석하는 단계, 즉 노드 추출단계부터 전개단계까지 모든 과정을 하나하나씩, 이론 설명까지 함께 보여주기 때문에 이론 학습과 문제풀이 과정을 동시에 할 수 있게 한다. 어차피 이론 학습과 문제풀이 단계가 연결 안 되는 수준의 학생이므로 한 문제라도 차근차근 자세한 설명을 바탕으로 공부하면 이론에 대한 이해도는 물론 문제해결능력도 커지게 되는 것이다.
한편, 본 명세서의 실시 예들은 문제의 용어나 이미지에 대응하는 노드(조건 노드 및 질문 노드)를 추출하고, 그 추출된 노드와 관련된 연결 노드를 개념노드 맵을 이용하여 연결하여 추론과정이 계층별로 이미지화된 추론과정 전개도를 만듦으로써, 문제풀이에 필요한 논리력과 추론 능력을 기를 수 있게 하는, 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 제1 측면에 따르면, 표현형이 기정의된 용어집이 저장된 노드 추출 DB, 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵이 저장된 노드 전개 DB, 노드 간의 연결고리별 정보가 저장된 연결고리 DB 및 문제와 관련된 문제 정보가 저장된 문제 DB를 포함하는 데이터 저장부; 수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분하는 문제 수신부; 상기 노드 추출 DB를 이용하여 상기 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하고, 상기 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 상기 구분된 영역에 따라 추출하는 노드 추출부; 상기 개념노드 맵을 이용하여 상기 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색하고, 상기 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드를 추가로 검색하는 노드 검색부; 및 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 및 상기 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시키고, 상기 연결 노드가 추가로 검색되면 상기 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시키는 노드 전개부를 포함하는 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치가 제공될 수 있다.
상기 노드 추출부는 상기 수신된 문제의 조건 영역에 이미지가 포함된 경우, 상기 이미지에 포함된 이미지 용어를 인식하고, 상기 인식된 문제의 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하거나, 상기 사용자 단말에 의해 입력된 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환할 수 있다.
상기 노드 전개부는 상기 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 또는 연결 노드의 힌트를 요청받으면, 상기 요청된 조건 노드 또는 연결 노드에 대한 부가 정보 또는 상기 개념노드 맵에서 부가 정보에 대응되는 부분을 사용자 단말에 힌트로 제공할 수 있다.
상기 노드 전개부는 상기 개념노드 맵을 이용하여 노드 간 연결고리별 가중치를 결정하고, 상기 결정된 노드 간 연결고리별 가중치에 따라 상기 검색된 연결 노드의 연결 순서를 변경할 수 있다.
상기 노드 전개부는 상기 사용자 단말을 통해 선택된 연결고리에 대응하는 이론 설명 페이지 또는 문제 추천 페이지로 연결되는 링크를 표시 할 수 있다.
상기 노드 전개부는 상기 사용자 단말의 입력에 따라 상기 추출된 질문 노드와 부합하는 연결 노드를 입력받고, 상기 입력된 연결 노드를 상기 전개된 연결 노드와 상기 추출된 질문 노드 사이의 연결고리로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성할 수 있다.
상기 장치는, 상기 완성된 추론과정 전개도를 기완성된 추론과정 전개도와 비교하여 상기 비교 결과를 상기 사용자 단말로 제공하고, 상기 비교 결과가 제공된 추론과정 전개도를 등록하는 전개도 등록부를 더 포함할 수 있다.
상기 데이터 저장부는 상기 완성된 추론과정 전개도에 따라 상기 개념노드 맵에서 기설정된 노드 간 연결고리별 가중치를 업데이트시킬 수 있다.
한편, 본 명세서의 제2 측면에 따르면, 수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분하는 단계; 표현형이 기정의된 용어집을 이용하여 상기 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하고, 상기 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 상기 구분된 영역에 따라 추출하는 단계; 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵을 이용하여 상기 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색하는 단계; 및 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 및 상기 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시키는 단계를 포함하고, 상기 추론과정 전개도를 전개시키는 단계는, 상기 연결 노드를 검색하는 단계에 상기 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드가 추가로 검색되면, 상기 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시키는 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 방법이 제공될 수 있다.
상기 구분된 영역에 따라 추출하는 단계는 상기 수신된 문제의 조건 영역에 이미지가 포함된 경우, 상기 이미지에 포함된 이미지 용어를 인식하고, 상기 인식된 문제의 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하거나, 상기 사용자 단말에 의해 입력된 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환할 수 있다.
상기 방법은, 상기 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 또는 연결 노드의 힌트를 요청받으면, 상기 요청된 조건 노드 또는 연결 노드에 대한 부가 정보 또는 상기 개념노드 맵에서 부가 정보에 대응되는 부분을 사용자 단말에 힌트로 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 추론과정 전개도를 전개시키는 단계는 상기 개념노드 맵을 이용하여 노드 간 연결고리별 가중치를 결정하고, 상기 결정된 노드 간 연결고리별 가중치에 따라 상기 검색된 연결 노드의 연결 순서를 변경할 수 있다.
상기 방법은, 상기 사용자 단말을 통해 선택된 연결고리에 대응하는 이론 설명 페이지 또는 문제 추천 페이지로 연결되는 링크를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 사용자 단말의 입력에 따라 상기 추출된 질문 노드와 부합하는 연결 노드를 입력받는 단계; 및 상기 입력된 연결 노드를 상기 전개된 연결 노드와 상기 추출된 질문 노드 사이 연결고리로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 완성된 추론과정 전개도를 기완성된 추론과정 전개도와 비교하여 상기 사용자 단말에 비교 결과를 제공하는 단계; 및 상기 비교 결과가 제공된 추론과정 전개도를 등록하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 완성된 추론과정 전개도에 따라 상기 개념노드 맵에서의 노드 간 연결고리별 가중치를 업데이트시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은 문제의 용어나 이미지에 대응하는 노드(조건 노드 및 질문 노드)를 추출하고, 그 추출된 노드와 관련된 연결 노드를 개념노드 맵을 이용하여 연결하여 추론과정이 계층별로 이미지화된 추론과정 전개도를 만듦으로써, 문제풀이에 필요한 논리력과 추론 능력을 기를 수 있게 한다.
본 명세서의 실시 예들은, 학습자에게 문제를 푸는 과정 하나하나에 대해 세밀하게 대응할 수 있는 문제들을 제공할 수도 있고, 논리적 추론과정을 더욱 명시적이고 세밀하게 익힐 수 있는 기회를 줄 수 있다. 즉, 본 명세서의 실시 예들은, 문제 분석과 문제풀이 서비스 최소 단위를 문제로 제공하는 것 아니라 그 속에 내재되어 있는 추론과정으로 제공함으로써, 수학, 과학 교육의 핵심적인 목표에 더욱 부합할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 주어진 문제의 지문과 이미지 속에 포함된 조건들을 활용하여 관련 개념이나 공식을 호출하고 그들 사이의 연관성을 파악한 후, 단계별로 연결시키다가 결국 질문에 대한 답을 구하는 과정을 여러 개의 노드와 그들 사이의 연결고리를 이미지로 제공함으로써, 문제풀이 과정을 마치 해부해서 보는 듯한 느낌을 사용자에게 줄 수 있다. 본 명세서의 실시 예들은, 이렇게 만들어진 추론과정 전개도를 통해 문제풀이를 단순한 공식의 대입이 아니라 추론하는 과정 그 자체로 사용자가 느끼게 할 뿐만 아니라 기억을 오랫동안 할 수 있게 도와줄 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 학습자의 개인 정보를 거의 요구하지 않으며, 학습하는 과정과 문제풀이 과정을 추론과정별로 세밀하게 분석하여 이미지로 제공함으로써, 학습자 스스로 자신의 상태를 점검하고 필요한 정보를 찾아갈 수 있게 할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 사용자 자신의 취약한 지점이 문제를 분석하여 관련 개념이나 공식을 불러오는 호출단계인지, 호출된 정보들을 연결시켜 답을 찾아가는 전개과정인지 스스로 파악할 수 있게 한다. 그뿐만 아니라, 본 명세서의 실시 예들은, 이런 취약지점을 해결하기 위해 필요한 정보가 그 추론과정에 대한 설명인지, 비슷한 추론과정이 들어간 문제를 더 풀어보는 것인지 사용자가 스스로 판단할 수 있게 한다.
본 명세서의 실시 예들은, 학습자의 외형적인 부분이나 학습 결과에 대한 정보를 통해 학습과정을 파악하는 것이 아니라 학습과정 자체를 논리적 추론과정으로 보고 이를 세밀하게 분석하여 그 과정 전체를 이미지를 바탕으로 학습자에게 제공할 수 있기 때문에 개인정보를 과도하게 요청할 필요가 없을 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 추론과정 전개도를 바탕으로 학습을 하다가 자신이 만든 추론과정 전개도가 등록된 추론과정 전개도보다 더 낫다고 판단될 때, 그 추론과정 전개도를 제안할 수 있게 함으로써, 학생들에게 논리적 추론과정 자체에 집중하고 스스로 독창성, 창의력 등을 발휘할 수 있게 동기를 제공할 수 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 사용자가 추론과정 자체에 집중해서 학습하게 함으로써 같은 답이라도 다양한 추론과정을 거칠 수 있다는 것을 인식하게 하고, 그러한 결과들을 스스로 평가할 수 있게 함으로써 추론능력 자체를 키울 수 있게 자극할 수 있다. 또한, 본 명세서의 실시 예들은, 자신의 개성을 찾을 수 있게 도와주고 새로운 무언가를 스스로 발견하는 기쁨을 맛볼 수 있게 하여 학습의욕을 북돋는 효과가 있다.
본 명세서의 실시 예들은, 추론과정 전개도를 이용하여 다양한 수준의 학생들에게 학습시킴으로써, 학생들의 수준에 따라 혹은 개성에 따라 활용하는 방법을 다양하게 제공할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 장치의 구성도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 데이터 저장부의 노드 추출 DB, 노드 전개 DB, 연결고리 DB 및 문제 DB의 설명도이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 노드 전개 DB의 개념노드 맵의 예시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서의 일 실시 예에 적용되는 문제와 문제에서의 용어 추출 과정에 대한 설명도이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 연결 노드의 전개 과정에 대한 설명도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 추론과정 전개도 서비스 방법에서의 노드 전개 방법에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 추론과정 전개도 서비스 방법에서의 추론과정 전개도 등록 방법에 대한 흐름도이다.
이하, 본 명세서의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 명세서에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 명세서의 실시 예를 설명하면서, 본 명세서가 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 명세서와 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 명세서의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 명세서의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
본 명세서의 실시 예를 설명하기에 앞서, 본 명세서의 실시 예에서 이용되는 용어를 정의하기로 한다.
'추론과정 전개도'는 문제풀이 과정을 세분화하여 계층별로 나누어 시각화시킨 것으로서, 추론과정을 세분화하여 표현한 복수의 '노드'와 그 '노드'들 간의 '연결고리'로 이루어져 있는 것으로 지칭하기로 한다.
여기서, '노드'는 추론과정 전개도에서 박스 형태로 표현되는 것으로서 추론 과정을 세분화하여 표현한 것이다. 개념이나 공식도 여러 개의 노드가 연결되어 이루어진다. 개념이나 공식이 하나하나 떨어진 것이 아니라 하나의 집단으로 뭉쳐진 것을 의미한다.
'노드'는 '추출 노드' 및 '연결 노드'로 구분되고, '조건 노드' 및 '질문 노드'로 나누어진다.
'추출 노드'는 문제로부터 추출된 개념이나 공식으로 이루어진다. 여기서, '조건 노드'는 문제에서 제시한 '조건'과 관련된 개념이 추출되어 이루어진다. 또한, '질문 노드'는 문제에서 제시한 '질문'과 관련된 개념이 추출되어 이루어진다.
'연결고리'는 개념이나 공식이 서로 관련 있는 '노드'들을 연결선 형태로 연결한 것을 의미한다. '연결고리'는 '조건 노드' 및 '질문 노드'로 나누어진 '추출 노드' 및 '연결 노드'간의 연결선, 또는 '연결 노드'와 서로 다른 '연결 노드' 간의 연결선으로 나타낸다.
도 1은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 명세서의 일 실시 예에 따른 추론과정 전개도 서비스 시스템(10)은 사용자 단말(101) 및 추론과정 전개도 서비스 장치(100)를 포함한다. 여기서, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 문제 수신부(110), 노드 추출부(120), 노드 검색부(130), 노드 전개부(140), 전개도 등록부(150) 및 데이터 저장부(160)를 포함한다.
우선, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 통신망을 통해 사용자 단말(101)과 연결되어 있다. 사용자 단말(101)은 통신망에 연결되고, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)와 통신하여 추론과정 전개도 서비스와 관련된 데이터를 송수신하고, 그 추론과정 전개도 서비스와 관련된 데이터를 사용자에게 제공할 수 있는 통신 단말을 대표적인 예로서 설명한다. 하지만, 사용자 단말(101)은 통신 단말에 한정된 것이 아니고, 모든 정보통신기기, 멀티미디어 단말기, 유선 단말기, 고정형 단말기 및 IP(Internet Protocol) 단말기 등의 다양한 단말기에 적용될 수 있다. 또한, 사용자 단말(101)은 휴대폰, PMP(Portable Multimedia Player), MID(Mobile Internet Device), 스마트폰(Smartphone), 데스크톱(Desktop), 태블릿 컴퓨터(Tablet PC), 노트북(Note book), 넷북(Net book) 및 정보통신 기기 등과 같은 다양한 이동통신 사양을 갖는 모바일(Mobile) 단말기일 수 있다.
통신망은 사용자 단말(101) 및 추론과정 전개도 서비스 장치(100) 사이의 데이터 전송 및 정보 교환을 위한 일련의 데이터 송수신 동작을 수행한다. 이때, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 통신망 상에 위치하고, 사용자 단말(101)은 통신망에 접속하여 추론과정 전개도 서비스 장치(100)에 접속할 수 있다. 사용자 단말(101)은 통신망에 접속을 지원하는 프로토콜에 따라 다양한 방식으로 접속할 수 있다. 예컨대, 사용자 단말(101)은 DSL(Digital Subscriber Line), 케이블 모뎀(cable modem), 이더넷(Ethernet) 등의 고정 접속(Fixed Access) 방식을 통해 통신망에 접속할 수 있다. 또한, 사용자 단말(101)(101)사용자 단말(101)은 WLAN(Wireless Local Area Network), WiFi(Wireless Fidelity), WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access) 등의 무선 접속(Wireless Access) 방식을 통해 통신망에 접속할 수 있다.
추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 사용자 단말(101)과의 통신을 통해 노드 추출 과정, 노드 전개 과정 및 노드 연결 과정에 따라 문제 풀이를 수행한다.
우선, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 노드 추출 과정을 통해 문제에서 제시한 '조건'과 관련된 개념을 먼저 추출한다.
그리고 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 그 개념과 조건들에 들어 있는 다양한 의미, 개념 및 공식들을 노드 전개 과정을 통해 확장시킨다.
이후, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 전개한 노드(예컨대, 개념과 공식들)를 문제에서 물어본 '질문'과 연결시켜 사용자가 최종 답을 구하거나 선택할 수 있게 한다.
이하, 도 1의 추론과정 전개도 서비스 장치(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
문제 수신부(110)는 사용자 단말(101)로부터 수신되거나, 사용자 단말(101)에 의해 입력된 문제를 수신한다. 그리고 문제 수신부(110)는 그 수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분한다.
노드 추출부(120)는 데이터 저장부(160)에 저장된 용어집을 이용하여 문제 수신부(110)에서 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환한다. 그리고 노드 추출부(120)는 그 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 문제 수신부(110)에서 구분된 영역에 따라 추출한다.
여기서, 수신된 문제의 조건 영역에 이미지가 포함되는 경우, 노드 추출부(120)는 이미지에 포함된 이미지 용어를 인식하고, 그 인식된 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환할 수 있다. 또한, 노드 추출부(120)는 사용자가 사용자 단말(101)을 통해 입력한 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환할 수 있다.
노드 검색부(130)는 데이터 저장부(160)에 저장된 개념노드 맵을 이용하여 노드 추출부(120)에서 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색한다.
이후, 노드 검색부(130)는 그 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드를 추가로 검색한다.
노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)에 의해 선택된 조건 노드 및 노드 검색부(130)에서 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시킨다.
노드 검색부(130)에서 연결 노드가 추가로 검색되면, 노드 전개부(140)는 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시킨다.
추론과정 전개도의 노드 전개 시, 노드 전개부(140)는 개념노드 맵을 이용하여 문제별 빈도수 또는 노드(예컨대, 개념이나 공식 등)의 중요도에 따라 결정된 노드 간 연결고리별 가중치를 결정한다. 여기서, 노드 전개부(140)는 연결고리에 대응하는 문제의 추출노드 조합 케이스와 각 케이스별 빈도수를 이용하여 노드(개념)의 중요도를 산출할 수 있다. 이어서, 노드 전개부(140)는 그 결정된 노드 간 연결고리별 가중치에 따라, 그 검색된 연결 노드의 연결 순서를 변경할 수 있다.
이때, 사용자 단말(101)에 의해 선택된 조건 노드 또는 연결 노드의 힌트를 요청받으면, 노드 전개부(140)는 요청된 조건 노드 또는 연결 노드에 대한 부가 정보 또는 데이터 저장부(160)에 기저장된 개념노드 맵에서 부가 정보에 대응되는 부분을 사용자 단말(101)에 힌트로 제공할 수 있다.
추론과정 전개도의 전개가 완료되면, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)의 입력에 따라 노드 추출부(120)에서 추출된 질문 노드와 부합하는 연결 노드를 입력받는다.
그리고 노드 전개부(140)는 입력된 연결 노드를 미리 전개된 연결 노드와 노드 추출부(120)에서 추출된 질문 노드 사이의 연결고리로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성할 수 있다.
추론과정 전개도가 완성되면, 전개도 등록부(150)는 그 완성된 추론과정 전개도를 기완성된 추론과정 전개도와 비교하고, 비교 결과에 따라 완성된 추론과정 전개도 데이터 저장부(160)에 등록할 수 있다. 이때, 전개도 등록부(150)는 비교 결과에 따라 추론과정 전개도의 점수를 산정할 수 있다.
한편, 데이터 저장부(160)는 표현형이 기정의된 용어집과, 복수의 연결 노드가 서로 연결되어 기저장된 개념노드 맵을 저장한다.
일례로, 데이터 저장부(160)는 노드 추출 DB(161), 노드 전개 DB(162), 연결고리 DB(163) 및 문제 DB(164)를 포함할 수 있다.
노드 추출 DB(161)는 표현형이 기정의된 용어집 등을 저장한다.
노드 전개 DB(162)는 기준 노드 및 연결 노드와 각 노드의 성격 등을 저장하고, 복수의 연결 노드가 서로 연결되어 기저장된 개념노드 맵을 저장한다.
연결고리 DB(163)는 연결고리별 문제 리스트 및 노드 리스트와 케이스별 빈도수 등을 저장한다.
문제 DB(164)는 문제와 관련된 분석 정도, 추론과정 전개도와 관련된 정보, 기타 문제 정보 등을 저장한다.
여기서, 데이터 저장부(160)는 노드 전개부(140)에서 완성된 추론과정 전개도에서의 노드 간 연결고리별 빈도수 또는 연결고리에 대응하는 문제의 추출노드 조합 케이스와 각 케이스별 빈도수를 이용하여 기저장된 개념노드 맵의 노드 간 연결고리별 가중치를 업데이트시킬 수 있다.
한편, 본 명세서의 추론과정 전개도 서비스 장치(100)를 통해 사용자가 수동으로 추론과정 전개도를 작성하는 예를 살펴보기로 한다.
사용자는 사용자 단말(101)을 통해 문제의 조건(지문 및 이미지 포함) 및 질문을 보고, 추론과정 전개도 작성을 클릭한다.
그리고 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 사용자 단말(101)을 통해 추론과정 전개도의 작성창을 사용자에게 제공한다.
그러면, 사용자는 조건에 포함된 이미지 밑에 가지를 열고 조건 노드 및 질문 노드를 사용자 단말(101)을 통해 입력할 수 있다. 즉, 사용자는 조건 노드 및 질문 노드 안에 들어갈 조건 및 질문들을 입력할 수 있다.
이때, 사용자가 노드 추출이 잘 안 될 때 힌트 버튼을 클릭하면, 노드 추출부(120)는 문제로부터 추출된 몇 개의 조건 노드 및 질문 노드를 사용자 단말(101)을 통해 표시할 수 있다. 그러면, 사용자가 표시된 조건 노드 및 질문 노드를 확인하고 전개도 작성창에 직접 조건 노드 또는 질문 노드를 입력하면 노드 추출 과정이 완료될 수 있다.
추가적인 조건 노드 또는 질문 노드가 있으면, 사용자는 추가적인 조건 노드 또는 질문 노드의 항목을 사용자 단말(101)을 통해 입력한다.
이후, 사용자는 사용자 단말(101)을 통해 선택된 조건 노드 즉, 기준 노드에 연결 노드를 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시킨다.
이때, 사용자가 노드 전개가 제대로 되지 않을 때, 힌트 버튼을 클릭하면, 노드 전개부(140)는 추론과정 전개도에서 해당되는 부분을 사용자 단말(101)을 통해 제공한다. 또는, 사용자가 노드 전개가 제대로 되지 않을 때, 전개도 보기 버튼을 클릭하면, 노드 전개부(140)는 개념노드 맵에서 해당되는 부분의 내용을 제공한다. 여기서, 노드 전개부(140)는 추론과정 전개도 또는 개념노드 맵에서 해당되는 부분만 사용자에게 표시한다. 사용자가 직접 전개도 작성창에 입력하면 노드 전개 과정이 완료될 수 있다.
추론과정 전개도 작성이 완료된 후, 사용자가 비교 혹은 채점 버튼을 사용자 단말(101)을 통해 클릭하면, 전개도 등록부(150)는 기작성된 추론과정 전개도와 비교할 수 있게 동시에 사용자 단말(101)을 통해 제공한다. 여기서, 기작성된 추론과정 전개도는 선생님이 작성한 추론과정 전개도이다.
이때, 사용자가 기작성된 추론과정 전개도보다 자신의 추론과정 전개도가 좋다고 생각이 될 때, 제출 버튼을 클릭하면, 사용자 단말(101)은 전개도 등록부(150)로 완성된 사용자의 추론과정 전개도를 전송한다. 이와 같이 제출된 사용자의 추론과정 전개도는 선생님의 검토 후, 검토완료된 추론과정 전개도가 공개될 수 있다.
선생님의 추론과정 전개도의 검토 후, 노드 전개부(140)는 다른 사용자들이 그 문제의 풀이를 볼 때 동시에 채택된 사용자의 추론과정 전개도 및 선생님이 작성한 추론과정 전개도를 제공할 수 있다. 이때, 전개도 등록부(150)는 채택된 사용자에게는 소정의 보상(예컨대, 저작권 이전을 통한 저작권료)를 지급할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 구성되는 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 서버 기반 컴퓨팅 기반 방식 또는 클라우드 방식으로 동작하는 하나 이상의 서버로 구현될 수 있다. 클라우드 컴퓨팅 장치를 이용하여 제공되는 추론과정 전개도 서비스는 인터넷상의 클라우드 컴퓨팅 장치에 영구적으로 저장될 수 있는 클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing) 기능을 통해 제공될 수 있다. 여기서, 클라우드 컴퓨팅은 데스크톱, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 넷북 및 스마트폰 등의 디지털 단말기에 인터넷 기술을 활용하여 가상화된 IT(Information Technology) 자원, 예를 들어, 하드웨어(서버, 스토리지, 네트워크 등), 소프트웨어(데이터베이스, 보안, 웹 서버 등), 서비스, 데이터 등을 온 디맨드(On demand) 방식으로 서비스하는 기술을 의미한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 데이터 저장부의 노드 추출 DB, 노드 전개 DB, 연결고리 DB 및 문제 DB의 설명도이다.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 노드 추출 DB(161)에는 용어집이 저장된다. 용어집은 용어 리스트(list) 형태로 이루어져 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 노드 추출 DB(161)는 노드 고유번호, 텍스트, 표현형, 사전적 정의(비슷한 언어, 영어 등), 의미적 정의(다양한 용어, 단어의 조합), 용례적 정의(지문에서 나온 근거) 등의 항목들이 포함될 수 있으며, 특정 항목들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 노드 고유번호가 "nd000001"인 경우, 텍스트는 "용수철"이고, 표현형은 "용수철"이고, 사전적 정의는 "스프링, spring, 탄성체, 고무줄"이고, 의미적 정의는 "단진동하는 물체"이며, 이러한 항목들이 노드 추출 DB(161)의 용어집에 저장될 수 있다.
노드 추출부(120)는 문제의 지문에서 노드 추출 DB(161)의 용어집과 대조 후, 동일한 내용이나, 일부 유사한 내용이 있을 때 사용자 단말(101)을 통해 표시할 수 있다. 이는 자연어 상태의 지문을 표현형으로 통일시킬 수 있게 하기 위함이다. 예를 들면, 노드 추출부(120)는 여러 가지 표현들(스프링, spring, 탄성체, 고무줄 등)을 하나의 표현형(예컨대, 용수철)으로 변환할 수 있다.
본 명세서의 일 실시 예에 따른 노드 전개 DB(162)에는 개념노드 맵이 저장된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 노드 전개 DB(162)는 기준 노드의 고유번호, 연결 노드의 고유번호, 연결 노드의 성격, 연결고리의 고유번호, 연결의 빈도(중요도) 등의 항목들이 포함될 수 있으며, 특정 항목들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 노드 고유번호가 "nd000001"인 경우, 연결 노드의 고유번호는 "nd100001"이고, 연결 노드의 성격은 "1(위)"이고, 연결고리의 고유번호는 "lk000001(혹은 lk로 연결)"이고, 연결의 빈도(중요도)는 "21"이며, 이러한 항목들이 노드 전개 DB(162)의 개념노드 맵에 저장될 수 있다.
개념노드 맵은 학습 분야의 각 단원들의 개념들을　마인드 맵 형태로 구성한 것이다. 즉, 개념의 연결망 상태를 나타낸다. 사용자는 이러한 개념노드 맵을 기초로 하여 문제 풀이를 위한 추론과정 전개도를 작성할 수 있다.
이러한 개념노드 맵은 학습 분야의 단원별로 이루어질 수 있다. 개념노드 맵은 if, then 구조로 구분하여 정리되어 있다.
개념노드 맵에는 노드 추출부(120)에서 추출된 조건 노드 또는 질문 노드와 동일한 노드들이 포함되어 있다. 데이터 저장부(160)는 미리 등록한 추론과정 전개도를 이용하여 개념노드 맵을 업데이트할 수 있다.
개념노드 맵에는 노드 전개의 단계마다(예컨대, 1단계, 2단계 등) 빈도수가 기록되어 있다. 여기서, 1단계는 가장 간단한 if, then 형식의 노드 전개를 나타낸다. 노드 전개부(140)는 동일한 노드를 이용한 문제에 대한 추론과정 전개도를 이러한 개념노드 맵을 이용하여 전개할 수 있다. 여기서, 노드 전개부(140)는 문제별로 이용된 기준 노드와 연결 노드 간의 관계를 비교하여 가장 유사한 것부터 차례대로 표시할 수 있다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 연결고리 DB(163)는 연결고리의 고유번호, 개념노드 맵의 해당 부분, 이론서의 해당 부분, 전체 빈도수, 포함한 문제 리스트, 그 문제의 추출노드 조합 케이스, 각 케이스별 빈도수 등의 항목들이 포함될 수 있으며, 특정 항목들로 한정되지 않는다. 예를 들어, 연결고리의 고유번호가 "lk000001"인 경우, 개념노드 맵의 해당 부분은 개념노드 맵의 그 부분이고, 이론서의 해당 부분은 "I-8-2 마찰력, I-10-2 단진동, (용수철진자), (이론서의 해당 쪽, 챕터 등)"이고, 전체 빈도수는 "35"이고, 포함한 문제 리스트는 "ph000001, ph000002, ph000003"이고, 그 문제의 추출노드 조합 케이스는 "nd000001, nd000002, nd000003"이고, 각 케이스별 빈도수는 "20"이며, 이러한 항목들이 연결고리 DB(163)에 저장될 수 있다.
여기서, 노드 전개부(140)는 연결고리 DB(163)에서의 연결고리에 대응하는 문제의 추출노드 조합 케이스와 각 케이스별 빈도수를 이용하여 노드(개념)의 중요도를 산출할 수 있다. 예를 들면, 연결고리의 고유번호가 "lk000001"인 경우, 노드 전개부(140)는 "nd000001, nd000002, nd000003"인 추출노드 조합 케이스에 대해서 "20" 빈도수에 따라 노드의 중요도를 산출하고, "nd000011, nd000012, nd000013, nd000014"인 추출노드 조합 케이스에 대해서 "15" 빈도수에 따라 노드의 중요도를 산출할 수 있다. 이어서, 노드 전개부(140)는 그 산출된 노드의 중요도에 따라 연결 노드의 연결 순서 즉, 우선 순위를 변경할 수 있다.
사용자가 사용자 단말(101)을 통해 문제를 보다가 해당 노드와 연결된 연결고리를 클릭하면, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 그 선택된 연결고리가 활용된 문제들을 연결고리 DB(163)에서 모두 추출하여 사용자 단말(101)을 통해 제공한다. 사용자는 이 문제들을 보면서 자신이 취약한 노드가 다른 문제에서 어떻게 활용되는가를 보고 노드를 패턴으로 익힐 수 있다.　
사용자가 사용자 단말(101)을 통해 연결고리를 선택할 수 있도록, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 노드 전개로 연결되는 노드들 사이의 선에 표식(단추)을 제공한다. 사용자가 사용자 단말(101)을 통해 그 표식에 마우스를 가져다 대면, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 사용자 단말(101)의 화면에 팝업으로 2개의 링크를 표시할 수 있다. 추론과정 전개도 서비스 장치(100)의 노드 전개부(140)는 선택된 연결고리에 대응하는 이론 설명 페이지 또는 선택된 연결고리에 대응하는 문제 추천 페이지로 연결되는 링크를 표시할 수 있다. 첫 번째 링크는 이론 설명 페이지(이론서)에서 해당 내용을 설명하는 부분과 연결되어 있다. 두 번째 링크는 노드를 공유하고 있는 문제를 추천하는 부분과 연결되어 있다.
도 2d에 도시된 바와 같이, 문제 DB(164)는 문제별 주요 항목들이 데이터베이스 형태로 저장된다. 문제 DB(164)에는 옵션, 제작자구분, 이미지 제작 관련, 제작 단계별 분류, 점검요청, 문제 분석, 개념키워드, 지문, 정답 및 추론과정 전개맵, historical review, 우리말로 풀어쓴 풀이, 문제의 확장, 추천문제(선생님 추천), 자동추천 문제(컴퓨터), 포함된 패키지 리스트, 구매 빈도, 열람 빈도, 좋아요 빈도, Q&A, 동영상 풀이 등의 항목들이 포함될 수 있으며, 특정 항목들로 한정되지 않는다.
옵션 항목에는 공지, html, 비밀글 등이 기록될 수 있다. 제작자 구분 항목에는 입력, 조교, 최고 관리자 등이 기록될 수 있다. 이미지 제작 관련 항목에는 이미지 미제작, 수정, 완료 등이 기록될 수 있다. 제작 단계별 분류 항목에는 개념노드 추출, 전개 해설, 추론과정 전개도, 문제추천, 문제완료, 최종검토완료 등이 기록될 수 있다. 문제 분석 항목에는 출처별, 단원별, 문제형식별, 수학수준, 개념수준 난이도, 추론단계 난이도 등이 기록될 수 있다. 개념키워드에는 핵심 개념, 보조 개념, 기타 개념 등이 기록될 수 있다. 지문에는 텍스트(text), 이미지, text 등이 기록될 수 있다. 추론과정 전개맵에는 확정된 맵1, 확정된 맵2, 제안된 맵1, 2, 3, … 등이 기록될 수 있다. 여기서, 확정된 맵마다 추출 노드 리스트가 함께 기록될 수 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 노드 전개 DB의 개념노드 맵의 예시도이다.
노드 전개 DB(162)의 개념노드 맵 중에서 "용수철" 노드와 연결된 다수의 연결 노드로 이루어진 개념노드 맵의 예시를 살펴보기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 개념노드 맵에서 "용수철" 노드가 기준 노드인 경우, 연결 노드인 "탄성력" 노드, "단진동" 노드, "에너지" 노드가 "용수철" 노드와 연결되어 있다.
또한, "단진동" 노드가 기준 노드인 경우, 연결 노드인 "운동 형태" 노드, "복원력" 노드, "용수철진자" 노드가 "단진동" 노드와 연결되어 있다.
이와 같은 개념노드 맵은 학습 분야별, 단원별, 문제형식별로 노드 전개 DB(162)에 저장될 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 명세서의 일 실시 예에 적용되는 문제와 문제에서의 용어 추출 과정에 대한 설명도이다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 문제 수신부(110)에서 수신된 문제는 조건 영역(41)과 질문 영역(43)으로 구분될 수 있다. 여기서, 문제의 조건 영역(41)은 지문(410) 및 이미지(420)로 구분될 수 있다.
도 4b에 도시된 바와 같이, 노드 추출부(120)는 수신된 문제의 조건 영역(41)에 포함된 용어를 지문(410) 및 이미지(420)에 따라 각각 인식할 수 있다.
일례로, 노드 추출부(120)는 지문(410)에서 적어도 하나의 지문 용어(411)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 지문 용어(411)에는 "마찰이 없는", "용수철", "일정한 속력 vo로 운동" 및 "힘의 크기 F를 시간 t에 따라 나타낸 것" 용어들이 포함될 수 있다.
변형 예로, 노드 추출부(120)는 이미지(420)에서 적어도 하나의 이미지 용어(421)를 추출할 수 있다. 예를 들어, 이미지 용어(421)에는 이미지에 포함된 "m", "vo" 및 "k" 용어들이 포함될 수 있다.
노드 추출부(120)는 이미지의 형태를 읽어 용어집의 표현형으로 연결시킨다.
사용자에 의해 수동으로 입력되는 경우, 노드 추출부(120)는 사용자가 이미지(420)의 중요한 정보를 해석하여 입력할 수 있는 공간을 사용자 단말(101)을 통해 제공한다. 이때, 노드 추출부(120)는 사용자가 일부 단어를 입력하면, 그 입력된 단어별 자동 완성 기능이나, 자동 제안 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 "스프"라고 입력하면, 노드 추출부(120)는 그 옆에 "스프링"이라는 단어를 표시한다. 그리고 사용자가 그 "스프링"이라는 단어를 누르면, 노드 추출부(120)는 표현형인 "용수철"이라고 표시한다.
또한, 노드 추출부(120)는 질문 영역(43)에서 적어도 하나의 질문 용어(431)를 인식할 수 있다. 예를 들어, 질문 용어(431)에는 "시간 to일 때", "속력은 0", "시간 to일 때", "압축된 길이는
Figure 112015099498010-pat00001
", "(나)" 및 "면적" 용어들이 포함될 수 있다.
이후, 노드 추출부(120)는 문제의 각 영역에서 추출된 적어도 하나의 지문 용어(411), 이미지 용어(421) 및 질문 용어(431)와 대응되는 표현형을 데이터 저장부(160)에 저장된 용어집을 이용하여 추출할 수 있다.
한편, 노드 추출부(120)는 문제별로 추출된 조건 노드 또는 질문 노드를 별도로 저장할 수 있다. 이는 추출된 조건 노드 또는 질문 노드가 유사한 정도에 따라 사용자에게 유사한 문제를 추천하기 위함이다. 즉, 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 두 문제 사이의 유사성을 추출된 조건 노드 또는 질문 노드가 유사한 정도로 확인한다. 그래서 추론과정 전개도 서비스 장치(100)는 그 확인된 유사성에 따라 문제를 사용자 단말(101)을 통해 제공할 수 있다.
도 5a 내지 도 5f는 본 명세서의 일 실시 예에 따른 연결 노드의 전개 과정에 대한 설명도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 노드 추출부(120)는 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드(511) 및 질문 노드(521)를 조건 영역(41) 및 질문 영역(43)에 따라 추출한다. 예를 들면, 조건 노드(511)에는 "용수철" 노드, "F-t 그래프" 노드, "vo = vmax" 노드, "마찰 없음" 노드들이 포함될 수 있다. 또한, 질문 노드(521)에는 "ㄱ. to:vo=0" 노드, "ㄴ. to:x=
Figure 112015099498010-pat00002
" 노드, "ㄷ. Ft=2mvo" 노드들이 포함될 수 있다. 여기서, 조건 노드(511)는 적어도 하나의 지문 용어(411) 또는 이미지 용어(421)와 대응될 수 있다. 또한, 질문 노드(521)는 적어도 하나의 질문 용어(431)와 대응될 수 있다.
사용자 단말(101)을 통한 노드 추출 과정에 대한 일례를 살펴보기로 한다.
노드 추출부(120)는 문제에 포함된 조건의 이미지(420)를 좌측 제일 위에 위치시킬 수 있다.
그리고 노드 추출부(120)는 노드 추출 중에서, 조건에 해당하는 조건 노드(511)를 이미지(420)에서 아래로 내려오는 선(화살표 없는)과 연결시켜 등간격으로 배치할 수 있다.
노드 추출부(120)는 노드 추출 중에서, 질문에 해당하는 질문 노드(521)를 조건 노드(511)과 세로 정렬 상태에서 선 연결 없이 배치할 수 있다.
사용자가 노드 추출 단계의 조건 노드(511)나 질문 노드(521)에 마우스를 가져다 대면, 노드 추출부(120)는 그 노드 추출의 힌트에 해당하는 문제의 지문이나 이미지를 돋보기(팝업)처럼 사용자 단말(101)을 통해 제공할 수 있다.
여기서, 노드 추출 과정이 자동일 경우, 노드 추출부(120)는 1차적으로 문제의 지문과 이미지 분석에 의한 결과를 표시하고 사용자에게 선택하라고 한다. 이후, 사용자가 사용자 단말(101)을 통해 선택완료를 누르면 노드 추출 과정이 완료된다. 이때, 사용자는 노드 추출 과정에서 제안받은 조건 노드(511) 또는 질문 노드(521)의 내용을 직접 사용자 단말(101)을 통해 수정할 수도 있다. 여기서, 노드 추출부(120)는 사용자가 수정할 때, 입력 정보의 통일성을 위해 제일 아래 팝업 자판(파레트)을 제공한다. 사용자가 그 팝업 자판을 클릭하여 입력하도록 한다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 노드 추출부(120)는 추출된 조건 노드(511) 및 질문 노드(521) 중에서 사용자 단말(101)에 의해 선택된 노드를 삭제할 수 있다. 예를 들면, 도 5a에 도시된 조건 노드(511) 중에서 "마찰 없음" 노드에 대한 사용자 단말(101)의 삭제 요청에 따라, 노드 추출부(120)는 "마찰 없음" 노드를 삭제할 수 있다.
도 5c에 도시된 바와 같이, 노드 전개부(140)는 추출된 조건 노드(511) 중 하나의 기준 노드를 선택하면 노드 전개 과정을 수행할 수 있다. 노드 전개부(140)는 개념노드 맵을 이용하여 검색된 연결 노드(512)를 조건 노드(511)와 연결고리(513)로 연결시킨다. 예를 들면, 노드 검색부(130)는 조건 노드(511)인 "용수철" 노드와 연결된 연결 노드(512)를 개념노드 맵을 이용하여 "운동: 단진동" 노드, "힘: 탄성력" 노드 및 "위치에너지" 노드와 같이 검색할 수 있다. 그러면, 노드 전개부(140)는 검색된 연결 노드(512)인 "운동: 단진동" 노드, "힘: 탄성력" 노드 및 "위치에너지" 노드를 조건 노드(511)인 "용수철" 노드와 연결시킨다.
이후, 노드 전개부(140)는 개념노드 맵을 이용하여 연결 노드(512)와 서로 다르며 추가로 검색된 연결 노드(514)를 연결시킬 수 있다. 예를 들면, 노드 검색부(130)는 조건 노드(511)인 개념노드 맵을 이용하여 "운동: 단진동" 노드와 연결되며 서로 다른 연결 노드(514)를 "원운동 정사영" 노드 및 "복원력" 노드와 같이 추가로 검색할 수 있다. 그러면, 노드 전개부(140)는 추가로 검색된 연결 노드(514)인 "원운동 정사영" 노드 및 "복원력" 노드를 연결 노드(512)인 "운동: 단진동" 노드와 연결시킬 수 있다.
사용자 단말(101)을 통한 노드 전개 과정에 대한 일례를 살펴보기로 한다.
노드 전개 과정을 수동으로 하면, 노드 전개부(140)는 오른쪽으로 뻗어가는(화살표 없는 선) 방향으로 박스를 생성한다. 그러면, 사용자는 그 생성된 박스에 연결 노드의 내용을 사용자 단말(101)을 통해 입력할 수 있다.
한편, 노드 전개를 자동으로 하면, 노드 전개부(140)는 노드 전개 DB(162)를 이용하여 노드 전개 제안이라는 팝업창을 제공할 수 있다. 그 팝업창에는 1순위부터 순차적으로 몇 개의 연결 노드들이 표시된다. 예컨대, 테두리 모양은 노드 추출과 같은 둥근 각 모양일 수 있다.
노드 전개부(140)는 노드 전개 제안의 순위를 노드 추출한 항목과 가장 유사한 문제에서 사용한 연결 노드(512)를 우선적으로 표시한다.
사용자는 노드 전개 제안이라는 팝업창에서 하나의 연결 노드를 선택할 수도 있고, 여러 개의 연결 노드를 사용자 단말(101)을 통해 선택할 수 있다. 이때, 노드 전개부(140)는 기준 노드의 오른쪽에 세로줄로 정렬해서 연결 노드(512)를 표시할 수 있다.
한편, 노드 전개의 완료 과정을 구체적으로 살펴보기로 한다.
노드 검색부(130)는 추가적인 연결 노드(514)를 검색한다. 그러면, 노드 전개부(140)는 그 추가적인 연결 노드(514)를 연결시켜 추론과정 전개도를 전개한다. 이때, 노드 전개부(140)는 질문 노드(521)에 있는 질문 내용에 부합하는 연결 노드(514)가 검색되면, 추론과정 전개도에서 1차 전개 완료에 해당하는 완료 표시를 할 수 있다.
이후, 사용자가 노드 전개 과정을 더 요청하고 싶을 때 사용자 단말(101)을 통해 추가 전개를 클릭하면, 노드 전개부(140)는 몇 단계에 걸쳐 더 연결하여 전개하다가, 질문 노드(521)와 부합하는 연결 노드(514)가 검색되면, 추론과정 전개도에서 2차 전개 완료에 해당하는 완료 표시를 할 수 있다. 이러한 노드 전개 과정은 1차, 2차, 3차 등으로 계속 수행될 수 있다.
도 5d 및 도 5e에 도시된 바와 같이, 노드 전개부(140)는 연결 노드(514)가 추가로 검색되면, 추가로 검색된 연결 노드(514)를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시킬 수 있다.
도 5f에 도시된 바와 같이, 사용자는 사용자 단말(101)을 통해 질문 노드(521)와 부합하는 연결 노드(515)를 입력한다. 그러면, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)의 입력에 따라 질문 노드(521)와 부합하는 연결 노드(515)를 생성한다.
사용자 단말(101)을 통한 노드 연결 과정에 대한 일례를 살펴보기로 한다.
노드 추출 과정 및 노드 전개 과정이 완료되면, 사용자는 연결 노드를 사용자 단말(101)을 통해 작성할 수 있다.
사용자가 노드 전개가 완료된 오른쪽 빈 공간을 클릭하면, 노드 전개부(140)는 왼쪽의 연결 노드들과 가로 세로를 맞추어 빈 곳에 연결 노드(515)를 생성한다. 이때 연결 노드(515)는 조건 노드(511) 및 연결 노드(512, 514)와 구분될 수 있도록, 테두리 모양은 진한 선, 각진 모서리일 있다.
사용자가 화살표를 선택하여 출발 노드와 도착 노드를 클릭하면, 노드 전개부(140)는 화살표 머리가 있는 선으로 그 출발 노드와 도착 노드를 연결한다. 여기서, 도착 노드는 질문 노드(521)를 나타내고, 출발 노드는 질문 노드(521)에 부합하는 연결 노드(515)일 수 있다. 이러한 연결 노드(515)의 연결 과정은 새로운 이론이나 개념이 필요한 것이 아니라, 이전 노드 추출 및 전개 과정에서 불러온 개념들을 연결시키는 과정이므로, 사용자에 따라 차이가 날 수 있다.
이후, 노드 연결의 결과가 질문 노드(521)로 연결되면, 노드 전개부(140)는 추론과정 전개도를 완성한다. 여기서, 노드 전개부(140)는 그 생성된 연결 노드(515)를 연결 노드(512, 514)와 질문 노드(521) 사이의 연결고리(513)로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성할 수 있다.
도 6은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 추론과정 전개도 서비스 방법에서의 노드 전개 방법에 대한 흐름도이다.
문제 수신부(110)는 사용자 단말(101)로부터 통신망을 통해 문제를 수신한다(S602).
그리고 노드 추출부(120)는 사용자 단말(101)을 통해 노드 추출 과정을 자동 또는 수동으로 수행할지 여부를 확인한다(S604).
상기 확인 결과(S604), 노드 전개 과정이 수동으로 수행되는 경우, 노드 추출부(120)는 사용자 단말(101)을 통해 조건 노드(511) 및 질문 노드(521)를 입력받는다(S606).
반면, 상기 확인 결과(S604), 노드 전개 과정이 자동으로 수행되는 경우, 노드 추출부(120)는 용어집을 이용하여 그 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환한다(S608).
이어서, 노드 추출부(120)는 그 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드(511) 및 질문 노드(521)를 문제의 조건 영역 및 질문 영역에 따라 추출한다(S610).
이후, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)을 통해 노드 전개 과정을 자동 또는 수동으로 수행할지 여부를 확인한다(S612).
상기 확인 결과(S612), 노드 전개 과정이 수동으로 수행되는 경우, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)을 통해 연결 노드(512)를 입력받는다(S614).
노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)에 의해 선택된 조건 노드(511) 및 입력된 연결 노드(512)를 연결고리(513)로 연결시킨다(S616).
반면, 상기 확인 결과(S612), 노드 전개 과정이 자동으로 수행되는 경우, 노드 전개부(140)는 개념노드 맵을 이용하여 조건 노드(511)와 연결된 연결 노드(512)를 검색한다(S618). 그리고 노드 전개부(140)는 검색된 연결 노드(512)를 연결고리(513)로 연결시키는 S616 단계를 수행한다.
이후, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)을 통해 노드의 추가 전개 과정을 자동 또는 수동으로 수행할지 여부를 확인한다(S620).
상기 확인 결과(S620), 노드의 추가 전개 과정이 수동으로 수행되는 경우, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)을 통해 연결 노드(514)를 추가로 입력받는지를 확인한다(S622).
상기 확인 결과(S622), 연결 노드(514)를 추가로 입력받는 경우, 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)에 의해 선택된 연결 노드(512) 및 추가로 입력된 연결 노드(514)를 연결고리(513)로 서로 연결시킨다(S624). 반면, 상기 확인 결과(S622), 연결 노드(514)를 추가로 입력받지 않는 경우, 노드 전개부(140)는 노드의 추가 전개 과정을 종료한다. 여기서, 노드 전개부(140)는 S622 및 S624 단계를 연결 노드(514)가 추가로 입력되지 않을 때까지 반복적으로 수행할 수 있다.
한편, 상기 확인 결과(S620), 노드의 추가 전개 과정이 자동으로 수행되는 경우, 노드 전개부(140)는 연결 노드(512)와 서로 다른 연결 노드(514)를 추가로 검색한다(S626). 그리고 노드 전개부(140)는 사용자 단말(101)에 의해 선택된 연결 노드(512) 및 추가로 입력된 연결 노드(514)를 연결고리(513)로 연결시키는 S624 단계를 수행한다.
이후, 노드 전개부(140)는 질문 노드(521)에 있는 질문 내용에 부합하는 연결 노드(514)가 검색하는지 확인한다(S628)
상기 확인 결과(S628), 질문 노드(521)에 있는 질문 내용에 부합하는 연결 노드(514)가 검색되면, 노드 전개부(140)는 추론과정 전개도에서 노드 전개가 완료된 것을 표시한다(S630). 반면, 상기 확인 결과(S628), 질문 노드(521)에 있는 질문 내용에 부합하는 연결 노드(514)가 검색되지 않으면, 노드 전개부(140)는 S620 단계부터 다시 수행한다.
이러한 노드 전개의 완료 과정은 1차, 2차, 3차 노드 전개 과정 등으로 반복적으로 수행될 수 있다. 예를 들면, 1차 노드 전개 과정이 완료된 후, 사용자가 노드 전개 과정을 더 요청하고 싶을 때 사용자 단말(101)을 통해 추가 전개를 클릭한다. 그러면, 노드 전개부(140)는 몇 단계에 걸쳐 더 연결하여 전개하다가, 질문 노드(521)와 부합하는 연결 노드(514)가 검색되면, 추론과정 전개도에서 2차 전개 완료에 해당하는 완료 표시를 할 수 있다.
도 7은 본 명세서의 일 실시 예에 따른 추론과정 전개도 서비스 방법에서의 추론과정 전개도 등록 방법에 대한 흐름도이다.
노드 추출부(120)는 사용자 단말(101)의 입력에 따라 질문 노드(521)와 부합하는 연결 노드(515)를 입력받는다(S702).
그리고 노드 전개부(140)는 연결 노드(515)를 미리 전개된 연결 노드(512)와 질문 노드(521) 사이의 연결고리(513)로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성한다(S704).
한편, 전개도 등록부(150)는 S704 단계에서 완성된 추론과정 전개도를 기완성된 추론과정 전개도와 비교한다(S706).
그리고 전개도 등록부(150)는 그 비교 결과에 따라 추론과정 전개도의 점수를 산정한다(S708). 여기서, 전개도 등록부(150)는 점수를 산정하는 S708 단계를 선택적으로 수행할 수 있다.
추론과정 전개도의 점수 산정이 완료되면, 전개도 등록부(150)는 추론과정 전개도의 채점을 완료한다(S710).
이후, 전개도 등록부(150)는 채점이 완료된 추론과정 전개도에 대한 사용자를 사용자 단말(101)을 통해 확인한다(S712).
사용자 단말(101)에 의해 추론과정 전개도가 제출되면(S714), 전개도 등록부(150)는 추론과정 전개도를 검토한다(S716).
그리고 전개도 등록부(150)는 검토된 추론과정 전개도를 데이터 저장부(160)에 등록한다(S718).
한편, 전개도 등록부(150)는 사용자별로 서로 다른 과정을 수행할 수 있다.
우선, 사용자가 학생이면, 전개도 등록부(150)는 전개도 제안 버튼(학생)을 표시할 수 있다. 이어서, 전개도 등록부(150)는 사용자 단말(101)을 통해 제안된 추론과정 전개도를 최고 관리자가 검토할 수 있게 별도 게시판에 게시할 수 있다.
추론과정 전개도의 최종 승인이 완료되면, 전개도 등록부(150)는 그 문제의 추론과정 전개도로 등록한 후, 제안한 학생에게는 포인트 등으로 보상할 수 있다. 학생은 자신의 사용자 단말(101)을 통해 그 보상된 내역을 확인할 수 있다.
다음으로, 사용자가 조교이면, 전개도 등록부(150)는 전개도 제안 버튼(조교)을 표시할 수 있다. 이어서, 전개도 등록부(150)는 사용자 단말(101)을 통해 제안된 추론과정 전개도를 학생이 제출한 추론과정 전개도와 함께 최고 관리자가 검토할 수 있게 별도 게시판에 게시할 수 있다. 이때, 제안한 조교에게는 포인트 등의 보상이 없을 수 있다.
다음으로, 사용자가 최고 관리자이면, 전개도 등록부(150)는 추론과정 전개도를 등록할 수 있는 등록 버튼을 표시할 수 있다. 최고 관리자가 최종 승인한 추론과정 전개도는 학생들이나 조교들이 볼 수 있다.
한편, 최종 승인되어 학생들에게 보이는 단계에서, 전개도 등록부(150)는 오류 신고 버튼을 추가할 수 있다.
학생이 오류 신고 버튼을 누르면, 전개도 등록부(150)는 모든 노드에 고유번호를 표시한다. 그리고 전개도 등록부(150)는 그 번호를 적는 곳(예컨대, 2개 이상도 적을 수 있게)과 내용을 적을 수 있는 곳을 제공한다.
한편, 상술한 문제풀이 과정을 계층별로 나누어 시각화시키는 추론과정 전개도 서비스 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 소프트웨어 형태로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 및 롬(ROM), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이 경우, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록한 프로그램은, 수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분하는 단계, 표현형이 기정의된 용어집을 이용하여 상기 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하고, 상기 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 상기 구분된 영역에 따라 추출하는 단계, 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵을 이용하여 상기 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색하는 단계 및 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 및 상기 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시키는 단계를 포함하고, 상기 추론과정 전개도를 전개시키는 단계는, 상기 연결 노드를 검색하는 단계에 상기 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드가 추가로 검색되면, 상기 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시키는 것을 포함하여 실행할 수 있다.
본 명세서에서 설명하는 기능적 동작과 구현물은 디지털 전자회로로 구현되거나 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나 이들 중 하나 이상의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명하는 구현물은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 데이터 처리 장치의 동작을 제어하기 위하여 또는 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
본 명세서의 도면은 동작과정을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 특정한 순서로 그러한 동작들을 수행해야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해해서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 명세서가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 추론과정 전개도 서비스 시스템
101: 사용자 단말
100: 추론과정 전개도 서비스 장치
110: 문제 수신부
120: 노드 추출부
130: 노드 검색부
140: 노드 전개부
150: 전개도 등록부
160: 데이터 저장부
161: 노드 추출 DB
162: 노드 전개 DB
163: 연결고리 DB
164: 문제 DB

Claims (16)

  1. 표현형이 기정의된 용어집이 저장된 노드 추출 DB, 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵이 저장된 노드 전개 DB, 노드 간의 연결고리별 정보, 연결고리별 문제 리스트, 문제의 추출노드 조합 케이스 및 노드 리스트와 케이스별 빈도수가 저장된 연결고리 DB 및 문제와 관련된 문제 정보가 저장된 문제 DB를 포함하는 데이터 저장부;
    수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분하는 문제 수신부;
    상기 노드 추출 DB를 이용하여 상기 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하고, 상기 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 상기 구분된 영역에 따라 추출하는 노드 추출부;
    상기 개념노드 맵을 이용하여 상기 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색하고, 상기 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드를 추가로 검색하는 노드 검색부; 및
    사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 및 상기 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시키고, 상기 연결 노드가 추가로 검색되면 상기 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시키고, 연결고리에 대응하는 문제의 추출노드 조합 케이스와 각 케이스별 빈도수를 이용하여 노드의 중요도를 산출하고, 상기 개념노드 맵을 이용하여 문제별 빈도수 또는 노드의 중요도에 따라 노드 간 연결고리별 가중치를 결정하고, 상기 결정된 노드 간 연결고리별 가중치에 따라 상기 검색된 연결 노드의 연결 순서를 변경하는 노드 전개부를 포함하고,
    상기 노드 전개부는, 상기 사용자 단말의 입력에 따라 상기 추출된 질문 노드와 부합하는 연결 노드를 입력받고, 상기 입력된 연결 노드를 상기 전개된 연결 노드와 상기 추출된 질문 노드 사이의 연결고리로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성하는 추론과정 전개도 서비스 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노드 추출부는
    상기 수신된 문제의 조건 영역에 이미지가 포함된 경우, 상기 이미지에 포함된 이미지 용어를 인식하고, 상기 인식된 문제의 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하거나, 상기 사용자 단말에 의해 입력된 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하는 추론과정 전개도 서비스 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 노드 전개부는
    상기 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 또는 연결 노드의 힌트를 요청받으면, 상기 요청된 조건 노드 또는 연결 노드에 대한 부가 정보 또는 상기 개념노드 맵에서 부가 정보에 대응되는 부분을 사용자 단말에 힌트로 제공하는 추론과정 전개도 서비스 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 노드 전개부는
    상기 사용자 단말을 통해 선택된 연결고리에 대응하는 이론 설명 페이지 또는 문제 추천 페이지로 연결되는 링크를 표시하는 추론과정 전개도 서비스 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 완성된 추론과정 전개도를 기완성된 추론과정 전개도와 비교하여 상기 비교 결과를 상기 사용자 단말로 제공하고, 상기 비교 결과가 제공된 추론과정 전개도를 등록하는 전개도 등록부
    를 더 포함하는 추론과정 전개도 서비스 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 저장부는
    상기 완성된 추론과정 전개도에 따라 상기 개념노드 맵에서 기설정된 노드 간 연결고리별 가중치를 업데이트시키는 추론과정 전개도 서비스 장치.
  9. 표현형이 기정의된 용어집이 저장된 노드 추출 DB, 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵이 저장된 노드 전개 DB, 노드 간의 연결고리별 정보, 연결고리별 문제 리스트, 문제의 추출노드 조합 케이스 및 노드 리스트와 케이스별 빈도수가 저장된 연결고리 DB 및 문제와 관련된 문제 정보가 저장된 문제 DB를 포함하는 데이터 저장부, 문제 수신부, 노드 추출부, 노드 검색부 및 노드 전개부가 포함된 추론과정 전개도 서비스 장치에 의해 수행되는 추론과정 전개도 서비스 방법에 있어서,
    상기 추론과정 전개도 서비스 장치가 수신된 문제를 조건 영역과 질문 영역으로 구분하는 단계;
    상기 추론과정 전개도 서비스 장치가 표현형이 기정의된 용어집을 이용하여 상기 수신된 문제의 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하고, 상기 변환된 영역별 표현형에 대응하는 조건 노드 및 질문 노드를 상기 구분된 영역에 따라 추출하는 단계;
    상기 추론과정 전개도 서비스 장치가 복수의 연결 노드가 서로 연결된 개념노드 맵을 이용하여 상기 추출된 조건 노드와 연결된 연결 노드를 검색하는 단계;
    상기 추론과정 전개도 서비스 장치가 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 및 상기 검색된 연결 노드를 연결고리로 연결시켜 추론과정 전개도를 전개시키는 단계;
    상기 추론과정 전개도 서비스 장치가 상기 사용자 단말의 입력에 따라 상기 추출된 질문 노드와 부합하는 연결 노드를 입력받는 단계; 및
    상기 추론과정 전개도 서비스 장치가 상기 입력된 연결 노드를 상기 전개된 연결 노드와 상기 추출된 질문 노드 사이 연결고리로 각각 연결시켜 추론과정 전개도를 완성하는 단계를 포함하고,
    상기 추론과정 전개도를 전개시키는 단계는, 상기 연결 노드를 검색하는 단계에 상기 검색된 연결 노드와 서로 다른 연결 노드가 추가로 검색되면, 상기 추가로 검색된 연결 노드를 적어도 하나의 계층별 연결고리로 서로 연결시키고, 연결고리에 대응하는 문제의 추출노드 조합 케이스와 각 케이스별 빈도수를 이용하여 노드의 중요도를 산출하고, 상기 개념노드 맵을 이용하여 문제별 빈도수 또는 노드의 중요도에 따라 노드 간 연결고리별 가중치를 결정하고, 상기 결정된 노드 간 연결고리별 가중치에 따라 상기 검색된 연결 노드의 연결 순서를 변경하는 추론과정 전개도 서비스 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구분된 영역에 따라 추출하는 단계는
    상기 수신된 문제의 조건 영역에 이미지가 포함된 경우, 상기 이미지에 포함된 이미지 용어를 인식하고, 상기 인식된 문제의 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하거나, 상기 사용자 단말에 의해 입력된 이미지 용어와 대응되는 영역별 표현형으로 변환하는 추론과정 전개도 서비스 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 사용자 단말에 의해 선택된 조건 노드 또는 연결 노드의 힌트를 요청받으면, 상기 요청된 조건 노드 또는 연결 노드에 대한 부가 정보 또는 상기 개념노드 맵에서 부가 정보에 대응되는 부분을 사용자 단말에 힌트로 제공하는 단계
    를 더 포함하는 추론과정 전개도 서비스 방법.
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 사용자 단말을 통해 선택된 연결고리에 대응하는 이론 설명 페이지 또는 문제 추천 페이지로 연결되는 링크를 표시하는 단계
    를 더 포함하는 추론과정 전개도 서비스 방법.
  14. 삭제
  15. 제9항에 있어서,
    상기 완성된 추론과정 전개도를 기완성된 추론과정 전개도와 비교하여 상기 사용자 단말에 비교 결과를 제공하는 단계; 및
    상기 비교 결과가 제공된 추론과정 전개도를 등록하는 단계
    를 더 포함하는 추론과정 전개도 서비스 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 완성된 추론과정 전개도에 따라 상기 개념노드 맵에서의 노드 간 연결고리별 가중치를 업데이트시키는 단계
    를 더 포함하는 추론과정 전개도 서비스 방법.
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