KR101963867B1 - 이러닝 서버, 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 그 서비스 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이러닝 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 온라인 상에서 학습과정이 진행되는 이러닝 시스템에 증강현실(AR)기술을 적용하여 보다 사용자 친화적이고 능동적인 서비스를 제공하는 이러닝 서버, 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 그 서비스 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 학습을 위한 학습콘텐츠를 복수의 노드를 갖는 문제데이터로 구성하고, 그래픽 방식의 문제풀이를 적용하여 학습결과에 따라 학습자에게 개인별 성향에 적합한 학습콘텐츠 및 추가콘텐츠를 맞춤형으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

Description

이러닝 서버, 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 그 서비스 방법{E-LEARNING SERVER, E-LEARNIG SYSTEM AND ITS SERVICE METHOD INCLUDING THE SAME}

본 발명은 이러닝 시스템에 관한 것으로, 온라인 상에서 학습과정이 진행되는 이러닝 시스템에 증강현실(AR)기술을 적용하여 보다 사용자에게 적합한 학습 서비스를 제공하는 이러닝 서버, 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 그 서비스 방법에 관한 것이다.

종래, 오프라인(off-line)상에서 진행되는 강의에서는 학습자가 수강시, 모든 학습자가 한명의 강의자를 통해 동일한 내용의 강의를 전달받는 형태이며, 강의내용에 대한 문제풀이 또한 동일한 내용을 균일하게 제공되게 된다.

최근에는 정보통신기술의 발전에 따라, 온라인(on-line)상에서 학습이 수행되는 이러닝(E-learning) 서비스가 점차적으로 활성화되고 있다. 이러한 이러닝 서비스에서는 학습자가 PC 또는 태블릿 기기를 통해 개별적으로 활용함에 따라, 다수의 학습자가 동일한 공간내에 있으면서도 서로 다른 영상의 강의를 수강하거나, 각자에게 주어진 과제 등을 별도로 수행할 수 있는 형태의 강의가 가능하게 되었다. 이는 미래의 학습형태가 강의자 또는 교습자의 역할이 단순히 지식의 전달만이 아닌 학습자들에 대한 관리를 포함하는 플립러닝(flipped learning)의 형태로 전환되는 것으로 볼 수 있다.

그럼에도 불구하고, 현재 온라인 학습강의 대비 오프라인 학습강의의 비중은 낮아지지 않고 있는 실정이며, 이는 이러닝 서비스가 제공하는 온라인 강의 및 문제풀이 등이 오프라인 강의를 완전히 대체하지 못하고 그 보조재의 역할로만 활용되는 상황으로서, 오프라인 강의와의 적절한 융합의 어려움에 따라 시너지를 내고 있지는 못하기 때문으로 판단되고 있다.

일 예로서, 전자기기를 통해 단순히 문제를 스크린에 표시하고 학습자가 그 풀이를 키보드, 마우스 또는 터치스크린 등의 종래 인풋장치를 통해 입력받는 형태의 기존방식의 학습은 학습 과정에서 필기를 동반하는 사용자경험(UX)이 반영되지 않으며, 상호 충돌된다고도 볼 수 있다. 이에, 학습자는 이용중인 전자기기와는 별도의 종이 및 재래식 필기구를 보조로 사용하여 풀이과정을 진행 한 후, 정답 또는 일부 중간정답만을 입력하는 형태로 학습을 진행하고 있다.

뿐만 아니라, 전술한 기존학습방식이 일반적으로는 오프라인 강의와 병행하여 실시간으로 행해지지 않고, 별도의 학습과정 또는 별도의 프로그램을 통해 진행되는 실정이다.

공개특허공보 10-2012-0134814 공개특허공보 10-2013-0134049

본 발명은 전술한 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 학습을 위한 문제를 복수의 단계로 분할되는 노드로 구성하고, 사용자의 입력을 인식하여 각 노드별 정답 및 오답을 판단하여, 그 결과에 대응하는 학습솔루션을 제공하는 이러닝 서버, 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 그 서비스 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템은, 학습 콘텐츠를 수신 및 실행하는 하나이상의 거치형 단말기; 및 정보통신망을 통해 학습진도에 대응하여 상기 학습 콘텐츠를 제공하는 이러닝 서버를 포함하고, 상기 거치형 단말기는, 하나이상의 AR장치와 연결되고, 사용자의 조작을 입력받아 상기 학습 콘텐츠에 따라 학습과정을 진행할 수 있다.

상기 학습 콘텐츠는 하나이상의 문제데이터를 포함하고, 상기 문제데이터는,

문제풀이의 흐름에 따라 단계별로 분할되는 복수의 노드로 구성되고, 상기 복수의 노드는 하나의 단계에 둘 이상이 포함될 수 있으며, 상기 사용자의 입력에 따른 노드간 연결에 대응하여 각각 정답 및 오답이 판단되는 것을 특징으로 한다.

상기 AR 장치는, 상기 학습정보를 증강현실 형태로 표시하는 웨어러블 장치; 및 사용자의 필기를 입력받아 디지털화하여 상기 이러닝 서버에 제공하는 레이저페이퍼 장치를 포함할 수 있다.

상기 거치형 단말기는, 상기 AR 장치와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하는 장치 연동부; 상기 이러닝 서버와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하는 서버 연동부; 수신된 학습 콘텐츠를 실행하는 강의 수행부; 상기 레이저페이퍼 장치로부터 수신되는 사용자의 입력에 대응하는 그래픽 방식의 답안정보를 인식하고, 상기 이러닝 서버에 제공하는 입력 인식부; 및 상기 이러닝 서버로부터 학습결과에 대응하는 학습솔루션을 수신하고, 상기 웨어러블 장치를 통해 표시하는 추가 콘텐츠 제공부를 포함할 수 있다.

상기 이러닝 서버는, 정보통신망을 통해 상기 거치형 단말기와 연결되어 데이터를 송수신하는 통신부; 상기 학습과정에 대응하여 상기 학습 콘텐츠를 제공하는 학습 진행부; 상기 거치형 단말기로부터 전송되는 답안정보에 대응하여 하나이상의 학습솔루션을 제공하는 솔루션 제공부; 및 사용자 정보 및 상기 학습 콘텐츠를 저장하는 데이터 베이스를 포함할 수 있다.

또한, 전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예예 따른 거치형 단말기와 연동하는 이러닝 서버는, 정보통신망을 통해 상기 거치형 단말기와 연결되어 데이터를 송수신하는 통신부; 학습과정에 대응하여 상기 학습 콘텐츠를 상기 거치형 단말기에 제공하는 학습 진행부; 학습과정의 결과에 대응하여 하나이상의 학습솔루션을 제공하는 솔루션 제공부; 및 사용자 정보 및 상기 학습 콘텐츠를 저장하는 데이터 베이스를 포함하고, 상기 학습 진행부는, 상기 학습과정에 대응하여 상기 데이터 베이스에 저장된 둘 이상의 링크된 노드를 갖는 문제데이터를 포함하는 학습콘텐츠를 상기 거치형 단말기에 제공하는 문제제공 모듈; 및 상기 학습과정 종료시 학습결과에 대한 점수를 산출하는 결과산출 모듈을 포함하며, 상기 솔루션 제공부는, 상기 노드간 그래픽 방식으로의 연결에 대응하여 정답 및 오답을 판단하고, 오답에 해당하는 노드에 연계된 학습솔루션을 제공하는 학습진단모듈; 및 상기 거치형 단말기의 요청에 따라 현재 학습과정에 대응하는 추가 콘텐츠를 제공하는 추가 콘텐츠 제공모듈을 포함할 수 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버를 이용한 이러닝 서비스 방법은, 복수의 노드로 분할된 문제데이터를 포함하는 학습 콘텐츠를 거치형 단말기에 제공하는 단계; 상기 거치형 단말기와 연결된 AR 장치를 통해 그래픽 방식의 답안정보를 전송받고, 각 노드별 정답 및 오답 여부를 판단하는 단계; 및 모든 노드에 대한 판단이 완료되면, 오답 노드에 연계된 학습 솔루션을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 거치형 단말기와 연결된 AR 장치를 통해 답안정보를 전송받고, 각 노드별 정답 및 오답 여부를 판단하는 단계는, 상기 AR 장치는 레이저페이퍼 장치를 포함하고, 상기 레이저페이퍼 장치를 통해 각 노드별로 사용자의 입력을 인식하고, 인식결과를 그래픽 방식의 답안정보로서 수신하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 복수의 노드로 분할된 문제데이터를 포함하는 학습 콘텐츠를 거치형 단말기에 제공하는 단계 및, 상기 거치형 단말기와 연결된 AR 장치를 통해 답안정보를 전송받고, 각 노드별 정답 및 오답 여부를 판단하는 단계 사이에, 상기 거치형 단말기의 요청에 따라 현재 학습과정에 대응하는 추가 콘텐츠를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 학습을 위한 학습콘텐츠를 복수의 노드를 갖는 문제데이터로 구성하고, 그래픽 방식의 문제풀이를 적용하여 학습결과에 따라 학습자에게 개인별 성향에 적합한 학습콘텐츠 및 추가콘텐츠를 맞춤형으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버를 포함하는 이러닝 시스템의 전체 구조를 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a의 사용자의 학습형태를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템에 이용되는 거치형 단말기의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템에 포함되는 이러닝 서버의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템이 제공하는 복수의 노드로 분할된 학습콘텐츠를 이용한 문제풀이 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템의 서비스 제공시 사용자의 문제풀이 과정을 예시한 도면이고, 도 5b는 오답에 따라 제공되는 학습 솔루션의 예를 나타낸 도면이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템의 서비스 방법을 나타낸 도면이다.

설명에 앞서, 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부(Unit)", 및 "...모듈(Module)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 또한, "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(Transition word)로서 "포함하는(Comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용된다.

본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현될 수 있거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부(Unit)", "모듈(Module)", "시스템(System)" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 예를 들어, 프로그램 모듈은 하나의 컴포넌트와 등가 혹은 둘 이상의 컴포넌트의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 본 발명에서는 서버 또는 단말기에서 실행되는 애플리케이션 프로그램 및 하드웨어 모두가 모듈단위로 구성될 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이러닝 서버 및 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 서비스 제공방법을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버 및 이를 포함하는 이러닝 시스템 및 서비스 제공방법에서는 오프-라인 강의가 진행됨에 따라, 강의 내용을 파악하여 학습 콘텐츠를 생성하고, 이러닝 서버내 데이터 베이스를 구축하고, 학습 내용에 대한 추가 콘텐츠 또는, 지식 체계도(knowledge-map)상 해당 내용에 선행되어야 할 선지식(prior-knowledge)에 대한 추가 콘텐츠와, 학습자 진단 결과 지식 체계도상 학습자가 약점으로 가지고 있는 지식노드에 대한 추가(customization) 학습 콘텐츠를 소정의 AR장치의 디스플레이 표시부에 표시하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지식체계도(knowledge-map)은 한 분야를 구성하는 지식과 지식의 연결을 네트워크로 나타낸 것으로, 각각의 지식이 하나의 노드가 되며 해당 지식이 선행되어야 하는 경우 선지식과 후지식을 선으로 연결한 네트워크로 정의된다. 본 발명의 이러닝 시스템에서는 각 분야별로 사전 보유하고 있는 지식 네트워크 데이터 베이스가 활용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자의 필기를 인식하여 OCR과정을 거쳐 데이터화. 데이터화 된 필기내용은 딥-러닝(deep-learning) 기법 중 하나인, text classification CNN모델 또는, 이와 유사한 분류 기법을 활용하여 학습자의 상태를 진단할 수 있다.

전술한 상태진단은 학습자가 본 시스템에서 제공하는 학습콘텐츠의 문제데이터를 정확히 풀어냈는지 여부 및, 정확히 풀어내지 못하였다면 학습자가 지식 체계도 상의 어느 영역을 이해하지 못하는지를 파악하여 피드백하게 하는데 이용된다.

그리고, 상기 사용자의 약점을 판단하는 방식은, 지식 체계도상의 선지식 에 가중치를 준 text classification CNN모델에 과거의 타 학습자의 라벨링된 데이터를 참조함으로써 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 학습콘텐츠 및 추가 콘텐츠는 동영상, 3D모델 영상, 정지영상, 음성을 포함할 수 있고, 가상의 선생님 아바타의 말풍선, 아바터의 행동, 풀이 도움을 주는 필기의 작성 및 음성 출력 등을 포함할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버를 포함하는 이러닝 시스템의 전체 구조를 나타낸 도면이고, 도 1b는 도 1a의 사용자의 학습형태를 예시한 도면이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명의 이러닝 서버를 포함하는 이러닝 시스템은 다수의 학습자와 복수의 거치형 단말기(100)와, 그 학습자 단말기(100)와 연동하여 학습콘텐츠를 제공함으로써 학습과정을 진행하고, 거치형 단말기(100)로부터 입력되는 학습내용에 대한 피드백을 제공하는 이러닝 서버(200)를 포함할 수 있고, 특히 거치형 단말기(100)는 하나이상의 AR장치를 포함하고, 사용자의 조작을 입력받아 상기 학습 콘텐츠에 따라 학습과정을 진행하게 된다.

거치형 단말기(100)는, 학원 및 학교 등과 같은 교육관련기관 또는 가정 등에 설치되며 다수의 학습자, 즉 사용자에게 할당되는 기기로서, 라우터를 통해 정보통신망에 접속하여 이러닝 서버(200)와 연동하여 학습과정을 진행하게 된다. 도면에서는 다수의 학습자가 오프-라인 강의실에서 별도의 강의자와 함께 진행되는 수업에 활용되는 예를 나타내고 있다.

이러한 거치형 단말기(100)는 이러닝 서버(200)와 연동하는 본체(110)와, 사용자가 착용하거나 휴대하는 AR 장치(120, 130)를 포함할 수 있다. 여기서, AR 장치(120, 130)는 사용자가 학습과정의 진행에 따라 그 학습콘텐츠를 증강현실방식으로 시청할 수 있는 웨어러블 장치(120) 및 사용자에 의한 학습콘텐츠와 관련된 답안을 입력받는 레이저페이퍼 장치(130)로 구성될 수 있다.

웨어러블 장치(120)는 사용자가 착용 또는 휴대하고 온/오프라인에서 진행되는 학습 강의를 수강할 수 있도록 하는 기기로서, 홀로 렌즈^TM, 구글 글라스^TM 등 헤드 마운트 형태의 기기와, 모바일 단말기 및 태블릿 등 일반 스마트기기를 통한 간접형 증강현실기기 등이 이용될 수 있으며, 본 발명에서는 두 경우를 모두 포함할 수 있다. 도면에서는 헤드 마운트형 기기를 예시하고 있다.

특히, 웨어러블 장치(120)로 헤드 마운트형 기기가 이용될 경우, 내장된 기울기 센서 등에 의해 사용자의 현재상태를 감지하고, 강의 집중도를 판단하여 일정 수준 이하가 될 경우, 소정의 경고를 표시하는 기능이 더 포함될 수 있다.

또한, 레이저페이퍼 장치(130)는 사용자가 입력하는 내용을 인식하여 데이터화 하고, 이를 본체(110)를 통해 이러닝 서버(200)에 제공하는 역할을 하는 기기로서, 만약 웨어러블 장치(120)가 렌즈형 AR하드웨어의 경우 자체 내장하고 있는 카메라를 통해 사용자가 입력하는 타겟 이미지를 실시간 전송하는 형태로 구성될 수 있고, 상기 스마트기기가 이용될 경우, 스마트기기의 터치 및 필기입력을 인식하여 전송하는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 디지털라이저 펜을 통한 필기 입력을 인식하는 형태로도 구성될 수 있다.

특히, 본 발명의 레이저페이퍼 장치(130)는 사용자가 입력한 문자 및 수식을 인식할 수 있는 디지털라이징 기술이 적용되며, 이에 사용자가 문제풀이에 있어서 문제 및 풀이를 선으로 연결하는 형태로 학습을 진행할 수 있도록 한다.

이러닝 서버(200)는 다수의 거치형 단말기(100)와 연계하여 학습콘텐츠를 제공하고 학습과정을 진행하는 역할을 한다. 이를 위해, 이러닝 서버(200)는 거치형 단말기(100)들에 대하여 데이터를 송수신하고, 학습콘텐츠를 제공하며 학습과정의 진행을 위한 제어를 수행한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버(200)가 제공하는 학습콘텐츠는 그 문제를 해결하는 데 있어서 복수의 노드로 분할되어 있으며, 거치형 단말기(100)에 의해 각 노드가 순차적으로 진행되도록 하여 각 노드의 진행마다 필요한 학습솔루션을 제공하는 것을 특징으로 한다.

즉, 이러닝 서버(200)는 학습과정의 진행에 있어서, 각 거치형 단말기(100)를 이용하는 사용자 각각의 특성을 판단하고, 이에 대한 피드백을 제공하게 된다.

또한, 본 발명의 이러닝 서버(200)는 거치형 단말기(100)에 웨어러블 장치(120) 및 레이저페이퍼 장치(130)등, 진보된 입출력 기기가 구비됨에 따라, 이를 통해 학습콘텐츠 뿐만 아니라, 학습과 관련된 추가콘텐츠를 제공함으로써, 사용자가 보다 학습에 충실하고, 관심을 지속적으로 유지할 수 있도록 한다.

이러한 이러닝 서버(200)는 다수의 거치형 단말기(100)와의 연동에 따라 학습 콘텐츠를 지연없이 제공하고, 오류발생이 최소화되도록 학습과정을 진행하고 위해, 고성능의 프로세서와 고용량의 저장소를 갖는 워크스테이션과 같은 서버장치로 구현될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템에 이용되는 거치형 단말기의 구조를 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템에 이용되는 거치형 단말기의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템의 거치형 단말기(100)는 웨어러블 장치(120) 및 레이저페이퍼 장치(130)를 포함하는 AR 장치(120, 130)와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하는 장치 연동부(111), 이러닝 서버(200)와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하는 서버 연동부(112), 수신된 학습 콘텐츠를 실행하는 강의 수행부(113), 상기 레이저페이퍼 장치(130)로부터 수신되는 사용자의 입력에 대응하는 답안정보를 인식하고, 상기 이러닝 서버(200)에 제공하는 입력 인식부(114) 및, 상기 이러닝 서버(200)로부터 학습결과에 대응하는 학습솔루션을 수신하고, 상기 웨어러블 장치(120)를 통해 표시하는 추가 콘텐츠 제공부(115)를 포함할 수 있다.

장치 연동부(111) 사용자가 직접 조작하거나 시청하는 AR 장치(120, 130)와 연결되고, 서버 연동부(112)는 이러닝 서버(200)와 연결되어 각각 데이터를 송수신함으로써, 전반적인 학습과정을 진행할 수 있도록 한다.

강의 수행부(113)는 이러닝 서버(200)로부터 제공되는 학습 콘텐츠를 AR장치(120, 130)를 통해 사용자가 시청할 수 있도록 하는 동시에, 사용자의 입력에 따라 학습과정을 진행하게 된다.

입력 인식부(114)는 강의 수행부(113)에 의한 학습과정의 진행시 사용자의 문제풀이에 따른 필기 내용 등을 인식하고, 이를 답안정보로서 서버 연동부(112)를 통해 이러닝 서버(200)에 제공하는 역할을 한다.

추가 콘텐츠 제공부(115)는 전술한 답안정보가 이러닝 서버(200)에 전송됨에 따라, 이러닝 서버(200)가 그 답안정보에 기초하여 문제데이터의 각 노드별 정답 및 오답을 판단하고, 오답에 대응하는 노드와 연계된 학습솔루션을 수신하여 이를 사용자에게 제공하는 역할을 한다. 상기 학습솔루션은 AR장치(120)를 통해 사용자에게 표시되게 된다.

또한, 추가 콘텐츠 제공부(115)는 사용자의 AR 장치(120, 130)의 입력에 따라, 이러닝 서버(200)에 학습과 연계된 부가적인 정보인 추가콘텐츠를 요청하고, 이를 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버의 구조를 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템에 포함되는 이러닝 서버의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 이러닝 시스템에 포함되는 이러닝 서버(200)는 거치형 단말기와 연동하는 이러닝 서버로서, 정보통신망을 통해 상기 거치형 단말기와 연결되어 데이터를 송수신하는 통신부(210), 학습과정에 대응하여 상기 학습 콘텐츠를 제공하는 학습 진행부(221), 상기 거치형 단말기로부터 전송되는 답안정보에 대응하여 하나이상의 학습솔루션을 제공하는 솔루션 제공부(231) 및, 사용자 정보 및 상기 학습 콘텐츠를 저장하는 데이터 베이스(250)를 포함할 수 있다.

통신부(210)는 정보통신망을 통해 거치형 단말기와 연결되어 학습과정의 진행을 위한 데이터를 송수신하는 역할을 한다. 학습 진행부(220) 및 솔루션 제공부(230)는 이러한 통신부(210)를 통해 학습 콘텐츠 뿐만 아니라, 거치형 단말기의 요청에 따라 추가 콘텐츠를 거치형 단말기(100)에 제공하고, 학습과정에서 생성된 답안정보를 수신하여 요구되는 학습솔루션을 제공한다.

학습 진행부(220)는 거치형 단말기에 학습 콘텐츠를 제공하고, 진도에 따라 학습과정을 진행하는 역할을 한다. 이를 위해, 학습 진행부(221)는 학습과정에 대응하여 데이터 베이스(250)에 저장된 학습콘텐츠를 추출하고, 상기 학습콘텐츠에 포함된 하나이상의 노드로 분류된 문제데이터를 상기 거치형 단말기에 제공하는 문제제공 모듈(221)과, 학습과정 종료시 학습결과에 대한 점수를 산출하는 결과산출 모듈(222)을 포함할 수 있다. 여기서 산출된 점수는 각 사용자별로 환산되어 타 사용자들간의 순위 비교에 활용될 수 있다.

특히, 상기 문제제공 모듈(221)은 각 거치형 단말기에서 사용자가 문제를 해결함에 있어서 답안정보를 생성하면, 이를 수신하여 각 노드별 정답여부를 판단하고 오답을 체크하게 된다.

또한, 여기서 노드는 단계별 하나가 아닌 병렬적으로 복수개가 설정될 수 있음에 따라, 각 노드는 풀이방법에 따라 일자형이 아닌 지그재그형을 이룰 수 있으며, 이는 다양한 문제풀이의 단계를 구현하게 된다.

솔루션 제공부(230)는 학습과정을 보조할 수 있는 다양한 정보를 제공하는 역할을 한다. 상세하게는, 솔루션 제공부(230)는 문제제공 모듈(221)에 의해 체크된 오답에 대응하는 노드에 연계된 학습솔루션을 추출하여 거치형 단말기에 제공할 된다.

추가적으로, 솔루션 제공부(230)는 반복된 학습과정의 수행에 따라 누적된 결과에 기초하여 해당 사용자의 학습성향을 판단할 수 있으며, 이에 기초한 추가 콘텐츠를 후술하는 추가콘텐츠 제공모듈(232)을 통해 제공하거나, 사용자가 학습 진행에 있어서 필요한 정보를 요청하면 이를 제공하게 된다.

이를 위해, 솔루션 제공부(230)는 사용자의 문제풀이시 오답에 해당하는 노드에 연계된 학습솔루션을 제공하는 학습진단모듈(231)과, 거치형 단말기의 요청에 따라 현재 학습과정에 대응하는 추가콘텐츠를 제공하는 추가콘텐츠 제공모듈(232)를 포함할 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 서버를 포함하는 이러닝 시스템은 학습자의 문제풀이 중간 과정에서 얻은 정보로 학습자의 학습상태를 정확히 진단할 수 있다. 즉, 본 발명의 이러닝 시스템은 종래 다양한 경험을 갖는 강의자 또는 교습자들의 노하우를 한정된 사항에서 한정된 학습자들에게만 제공하는 한계를 극복하고, IT 기술을 학습 프로그램에 접목하여 지도 대상인 학습자가 학습과정에서 헤매고 있는 중간과정들을 순차적으로 분석하여 문제를 해결하는 방법을 자연스럽게 숙지시킬 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 이러닝 제공 서비스는 경험이 많은 교습자 들의 노하우와 조언을 반영할 수 있는 데이터를 시스템화 및 자동화하여 보다 정확, 편리, 및 저렴하게 분석 서비스를 이용할 수 있는 환경을 제공하는 것으로써, 본 발명의 서비스가 가지는 가치와 영향은 이하의 4가지로 정리할 수 있다.

첫 번째, 기존 일부 학습자만이 경험할 수 있었던 경험 많은 교습자의 통찰력 있는 상태 진단과 컨설팅, 문제의 흐름 방식을 이해한 교육, 그리고 효과적인 맞춤형 학습 콘텐츠를 오프-라인과 온-라인 방식을 혼용하는 형태로 제공함으로써 다수의 학습자가 동시에 저렴하게 활용할 수 있다.

두 번째, 모든 학습과정이 시스템상에 모두 누적 및 저장되어 학습자의 학습전반에 대한 역량을 통계적으로 진단해 줄 수 있다.

일반적으로 대부분의 학습자들은 자신이 모르는 부분을 제대로 인식하지 못할 뿐 아니라, 매 순간 자신이 모르는 것을 인식하였다 하더라도 소정의 시간이 경과하면, 그 내용을 체계적으로 정리하지 못한다는 한계가 있다. 이에 대한 대책으로서 오답 노트를 작성하는 등의 개인적 솔루션을 개발하고자 하나, 이는 많은 노력이 필요할 뿐 아니라 그 또한 최종적인 취합은 학습자 개인의 능력에 전적으로 의존된다. 이와 대비하여, 본 발명의 이러닝 시스템은 학습과정의 각 노드별 문제해결 과정을 누적된 상호작용 자료를 바탕으로 유의미한 통계를 시각적으로 취합하고, 학습 방향의 조언을 제공할 수 있다.

세 번째, 성취하는 재미와 학습 경쟁의 요소가 도입됨에 따라, 학습자에게 학습 흥미를 유도할 수 있다. 기존 오프라인 또는 일방향(one-way)으로만 진행되는 온-라인 강의를 통한 학습 과정에서 막연한 답답함을 느끼고 정체되어 있는 학습자를 다시 학습의 재미에 빠져들게 한다.

일부 상위권 학습자를 제외한 대다수의 일반적인 학습자는 앞서 이야기한대로 기본 내용을 모두 익힌 후에도 막상 문제 해결이 잘 되지 않으면 막막함을 느끼고 수학 학습에 대한 흥미를 쉽게 잃게 된다. 이러한 문제를 극복하기 위해서는 각 학습과정에서 적절한 교습자의 도움과 동기 유발 지도가 필요한데, 본 발명의 이러닝 시스템은 각 학습과정이 하나이상의 노드로 분할되어 제공됨에 따라, 학습자가 순차적으로 문제해결능력을 습득할 수 있어, 전술한 성취의 재미 부여와 학습 동기 유발의 효과가 있다.

네 번째, 본 발명의 이러닝 시스템은 기존 IT 기술을 활용한 교육 서비스가 제공하지 못하는 학습자의 실제 아날로그 경험을 디지털화할 수 있다.

기존 서비스에서는 IT 기술에 기반한 통한 온라인교육, 평가문제, 커뮤니케이션 등이 실제 종이에 풀이를 진행하는 과정의 보조 도구 이상의 역할을 할 수 없다는 한계가 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 거치형 단말기와 연결되는 레이저페이퍼 장치에 의하면, 학습자의 학습과정의 모든 경험을 하나로 통합 및 데이터화하여 활용함에 따라, 진정한 자동화된 맞춤형 과외 교습자의 역할을 대체할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템이 제공하는 복수의 노드로 분할된 학습콘텐츠를 이용한 문제풀이 과정을 개념적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이러링 시스템을 각 거치형 단말기에 복수의 노드로 분할된 문제데이터를 포함하는 학습콘텐츠를 제공하게 되며, 사용자는 이러한 문제데이터를 노드별로 풀이하면서 학습능력을 향상시키게 된다.

종래, 유사학습 서비스에서는 문제풀이 과정에서 처리되는 정보가 한정되어 있었으며, 대부분의 경우는 해당 문제의 정오답 여부와 배점에 따른 채점결과를 점수로 제공하는 단순 정보 전달방식이 주를 이루고 있다. 비록 최근에 개시된 일부 학습 서비스에는 문제의 해당 단원, 개념 등의 정보를 활용하기도 하나, 이는 모두 한 문제를 해결하면서 얻을 수 있는 사용자의 입력사항은 오답 또는 정답뿐이라는 점에서는 한계를 갖고 있다. 나아가 이러한 한계를 극복하기 해서 문제풀이를 단계별로 나누어 계단식으로 각 단계를 통과했는지 여부를 체크하는 서비스가 제안되고 있다.

그러나, 전술한 사례는 기존에 정해진 직선형 풀이 과정을 따라 정해진 정답을 입력하였는지 단계별로 확인하는 구조일 뿐이며, 기존 1개의 문제를 여러 개로 나누어 놓고 정오답을 각기 체크하는 단순 정보 전달방식을 벗어나지 못하고 있다.

반면, 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템은, 학습자의 문제풀이 과정에서 단순한 오답 또는 정답정보 이외에도 보다 많은 정보를 받아올 수 있는 구조로 설계됨에 따라, 문제데이터를 단순 이미지 및 텍스트 정보로 입력하는 기존 방식에서 벗어나, 링크와 노드로 이루어진 흐름이 있는 그래프 형태로 제공하고 문제 풀이를 수행할 수 있도록 한다.

본 발명의 학습콘텐츠는 복수의 문제데이터를 포함하고, 문제데이터는 각각 하나의 문제의 시작에서 정답에 이르기까지, 거쳐 갈 수 있는 생각의 흐름에 따라 중요한 개념 또는 착안이 필요한 순간을 링크로 두어 링크정보가 설정된다. 본 발명의 문제데이터는 생성시 하나의 문제를 복수의 노드로 분할하여 해당 노드정보를 입력하는 방식으로 1개의 문제를 구성하는 형태로 생성된다. 이에 따라, 각 노드간의 다방향 연결을 통해 종래와는 달리 한 문제의 풀이 과정이 다양할 수 있음을 알 수 있다.

도 4를 참조하면, 하나의 문제데이터(Q)에 대하여 네 개의 노드(N10 ~ N40)가 설정됨에 따라, 사용자는 자신이 숙지하고 있는 문제해결방법을 통해 상기 네 개의 노드(N10 ~ N40)에 대하여 각각 문제풀이를 진행하게 된다.

여기서, 제2 노드(N20)가 시스템내 설정된 정답과 일치하지 않는 경우, 문제풀이가 완료된 이후, 사용자에게 연계된 학습솔루션(SL1)을 제공함으로써, 사용자에게 단순정답풀이만이 아닌, 사용자에게 취약한 부분에 대한 피드백을 수행할 수 있다.

또한, 각 노드는 하나가 아닌 병렬적인 복수의 노드로 구성되도록 설정될 수 있으며, 이를 학습과정에 반영하면, 기존 방식과는 비교할 수 없을 정도로 많은 정보가 파악될 수 있다.

상세하게는, 학습자가 문제풀이 과정에서 따른 링크 경로, 미처 진행하지 못한 링크된 노드 및 도달한 노드 등의 정보가 거치형 단말기를 포함한 AR장치를 이용한 문제풀이 과정에서 파악될 수 있으며, 문제데이터에 저장된 노드의 형태 및 추가 콘텐츠를 이용한 연산을 통해 학습자를 진단할 수 있는 수많은 정보가 계산될 수 있다. 이러한 정보는 추후 학습자의 강점과 약점 등의 현재 학습 상태를 매우 정교하게 파악할 수 있는 자료로 활용될 수 있다.

또한, 노드 그래프 구성은, 같은 문제에 있어 다양한 풀이 방법을 데이터로 나타내고 활용할 수 있는 새로운 방식이다. 이러한 노드 그래프 방식은 노드 간의 연결을 어떻게 정의하는지에 따라 무수히 많은 사고의 방식을 모두 반영할 수 있다.

도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템의 서비스 제공시 사용자의 문제풀이 과정을 예시한 도면이고, 도 5b는 오답에 따라 제공되는 학습 솔루션의 예를 나타낸 도면이다.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 이러닝 시스템은 노드로 분할된 문제데이터에 대하여 문제풀이를 문제가 주어지고 정답에 이르기까지의 과정을 하나의 네트워크로 데이터 구성하게 된다.

여기서, 문제풀이의 중간 단계를 하나의 노드로 설정한다. 도면에서는 1직선으로 5개 노드로 이루어진 문제풀이 단계를 예시하고 있다.

이를 통해, 사용자가 레이저페이퍼를 통해 필기를 실시간으로 입력하면, 그 내용을 실시간으로 수집하여 해당 사용자의 이해도 파악에 활용하게 된다. CNN based text Recognization model을 통해 현재 필기가 미리 저장되어있는 그래프의 어떤 노드에 해당하는지 여부, 해당 노드에 정확하게 일치하는지 여부, 또는 오답으로 도달하였는지 여부를 판단하게 된다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 우측과 같이 문제풀이를 입력하고 있는 사용자의 경우에는, 첫 번째 줄에 입력한 내용은 CNN모델에서 미리 저장된 노드와 일치하지 않는 것으로 판단하게 된다. 이어서, 두 번째 줄에 입력한 내용은 풀이과정의 첫 번째 노드에 정답으로 도달한 것으로 판단한다. 그리고, 세 번째 줄에 입력한 내용은 풀이과정의 두 번째 노드에 오답으로 도달한 것으로 판단하게 된다.

즉, 예시된 바와 같이, 세 번째 줄에서 입력한 내용이 두 번째 노드에서 오답으로 도달한 것으로 판단될 경우, 해당 사용자의 풀이과정에서는 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 진행하는 과정에 해당하는 지식 및 실력이 결여되거나 실수가 있었던 것으로 파악하게 된다.

이에 따라, 해당 사용자에게는 도 5b에 도시된 바와 같이, 첫 번째 노드에서 두 번째 노드로 진행하는 과정에 대응하는 학습 솔루션을 제공하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템의 서비스 방법을 설명한다.

도 6는 본 발명의 실시예에 따른 이러닝 시스템의 서비스 방법을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 이러닝 시스템의 서비스 방법은, 이러닝 서버를 이용한 이러닝 서비스 방법으로서, 복수의 노드로 분할된 문제데이터를 포함하는 학습 콘텐츠를 거치형 단말기에 제공하는 단계(S100), 상기 거치형 단말기와 연결된 AR 장치를 통해 답안정보를 전송받고, 각 노드별 정답 및 오답 여부를 판단하는 단계(S110) 및, 모든 노드에 대한 판단이 완료되면, 오답 노드에 연계된 학습 솔루션을 제공하는 단계(S120)를 포함할 수 있다.

먼저, 복수의 노드로 분할된 문제데이터를 포함하는 학습 콘텐츠를 거치형 단말기에 제공하는 단계(S100)는, 이러닝 서버가 복수의 노드로 분할된 학습 콘텐츠를 거치형 단말기에 제공함에 따라, 사용자들이 자신의 거치형 단말기와 연결된 AR 장치를 통해 상기 노드별 학습과정을 진행하는 단계이다.

이어서, 거치형 단말기와 연결된 AR 장치를 통해 답안정보를 전송받고, 각 노드별 정답 및 오답 여부를 판단하는 단계(S110)는 학습과정을 진행하는 데 있어서, 이러닝 서버는 거치형 단말기로부터 사용자의 입력에 따른 답안정보를 수신하고, 그 답안정보에 따라 노드별 정답유무를 판단하는 단계이다. 이때, 정답을 제외한 오답인 노드는 별도로 체크하게 된다.

다음으로, 모든 노드에 대한 판단이 완료되면, 오답 노드에 연계된 학습 솔루션을 제공하는 단계(S120)는, 모든 모드에 대한 판단이 완료되어 하나의 문제에 대한 풀이가 완료됨에 따라, 상기 S120 단계에서 체크한 오답인 노드와 연계된 학습솔루션을 거치형 단말기에 제공하는 단계이다.

또한, 상기 S100 단계를 진행하는 데 있어서, 상기 거치형 단말기의 요청에 따라, 현재 학습 콘텐츠와 연계된 추가 콘텐츠를 제공할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 즉, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

100 : 거치형 단말기 110 : 본체
120 : 웨어러블 장치 130 : 레이저페이퍼 장치
200 : 이러닝 서버

Claims (9)

1. 하나 이상의 AR장치와 연결되고, 하나 이상의 문제데이터를 포함하는 학습 콘텐츠를 수신 및 실행하여 사용자의 조작을 입력받아 상기 학습 콘텐츠에 따라 학습과정을 진행하는 하나 이상의 거치형 단말기; 및
   정보통신망을 통해 학습진도에 대응하여 상기 학습 콘텐츠를 제공하는 이러닝 서버를 포함하고,
   상기 문제데이터는 문제풀이의 흐름에 따라 단계별로 분할되는 복수의 노드로 구성되고, 상기 복수의 노드는 하나의 단계에 둘 이상이 포함되고,
   상기 AR 장치는,
   상기 학습 콘텐츠를 증강현실 형태로 표시하고, 사용자의 현재상태에 대응하여 강의 집중도가 일정 수준 이하가 될 경우 경고를 표시하는 웨어러블 장치; 및
   사용자의 필기를 입력받아 디지털화하여 상기 이러닝 서버에 제공하되, 문제 및 풀이를 선으로 연결하여 학습을 진행할 수 있도록 하는 레이저페이퍼 장치를 포함하고,
   상기 거치형 단말기는,
   상기 AR 장치와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하는 장치 연동부;
   상기 이러닝 서버와 유선 또는 무선으로 연결되어 데이터를 송수신하는 서버 연동부;
   수신된 학습 콘텐츠를 실행하는 강의 수행부;
   상기 레이저페이퍼 장치로부터 수신되는 사용자의 입력에 대응하는 그래픽 방식의 답안정보를 인식하고, 상기 이러닝 서버에 제공하는 입력 인식부; 및
   상기 이러닝 서버로부터 학습결과에 대응하는 학습솔루션을 수신하고, 상기 웨어러블 장치를 통해 표시하는 추가 콘텐츠 제공부를 포함하고,
   상기 이러닝 서버는,
   정보통신망을 통해 상기 거치형 단말기와 연결되어 데이터를 송수신하는 통신부;
   사용자 정보 및 상기 학습 콘텐츠를 저장하는 데이터 베이스;
   상기 학습과정에 대응하여 상기 학습 콘텐츠를 제공하는 학습 진행부; 및
   상기 거치형 단말기로부터 전송되는 답안정보에 대응하여 하나 이상의 학습솔루션을 제공하는 솔루션 제공부를 포함하고,
   상기 학습 진행부는,
   상기 학습과정에 대응하여 상기 데이터 베이스에 저장된 상기 문제데이터를 포함하는 학습콘텐츠를 상기 거치형 단말기에 제공하는 문제제공 모듈; 및
   상기 학습과정 종료시 학습결과에 대한 점수를 산출하는 결과산출 모듈을 포함하고,
   상기 결과산출 모듈에 의해 산출된 점수는 각 사용자별로 환산되어 타 사용자들간 순위 비교에 이용되고,
   상기 솔루션 제공부는,
   상기 노드간 그래픽 방식에 의한 연결에 대응하여 정답 또는 오답을 판단하되, 답안정보에 포함되며, 단계별 하나가 아닌 병렬적으로 설정되는 복수의 노드간 연결에서 오답으로 연결된 노드를 추출하고, 오답 노드와 연계된 학습솔루션을 제공하는 학습진단모듈; 및
   상기 거치형 단말기의 요청에 따라, 현재 학습과정에 대응하는 선지식 및, 학습자 진단 결과 학습자가 약점으로 가지고 있는 지식노드에 대한 추가 콘텐츠를 제공하는 추가콘텐츠 제공 모듈
   을 포함하는 이러닝 시스템.
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