KR102127093B1 - Iot 모듈형 복합교육 놀이가구 서비스를 기반으로한 스마트 블록 놀이 학습장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 한글의 자음과 모음, 영어의 알파벳, 숫자, 사물이미지 등을 형성하는 다수의 블록을 이용하여 놀이를 통해 효율적인 한글단어, 영어단어, 숫자, 사물 이해 학습을 가능하게 해 주는 블록을 이용한 놀이 학습장치 및 그 방법에 관한 것으로, 미리 만들어진 단계별 콘텐츠 학습 단어를 제시어로 제공해 주는 제공수단과, 제시어에 맞게 다수의 스마트 블록과, 블록이 삽입되면 인식하는 스마트 블록 인식수단과, 삽입된 스마트 블록의 위치를 파악하여 정확한 위치에 스마트 블록이 삽입되었는지 파악해서 좌표값을 알려주는 인식수단과, 상기 블록 인식수단을 통해 형성된 단어, 형상을 인식하여 그에 해당하는 이미지 영상과 음성 신호를 출력하고, 다수의 단어 중 적어도 어느 하나에 해당하는 영상 및 음성 신호를 출력하는 제어부와, 상기 제어부에 연결되어 단어 및 사용자에 의한 응답의 오류 여부를 표시하는 디스플레이로 이루어진 스마트 블록을 이용한 놀이 학습장치를 이용하여, 상기 목적어를 영상과 음성으로 제시하는 제어단계; 다수의 목적 기호가 입력된 스마트 칩이 내장된 스마트 블록과; 블록의 삽입여부와 위치 좌표값을 확인하는 단계; 상기 스마트 블록이 삽입되는 순서대로 자음과 모음, 알파벳 또는 사물의 해당 영상과 음성을 출력하는 출력단계; 결과에 대한 성공 여부를 판단하여 다음단계의 학습으로 진행하는 단계별 목적 학습을 수행하는 것으로 이루어진다.

Description

Iot 모듈형 복합교육 놀이가구 서비스를 기반으로한 스마트 블록 놀이 학습장치{Smart block play learning device based on IoT modular complex education play furniture service}

본 발명은 저연령 유아동 교육을 위한 놀이가구에 IOT기술이 탑재된 모듈 및 스마트 블록 인식 시스템을 적용하여 유아동의 학습을 도와줄 단계별 콘텐츠를 영상모듈을 통해 제공하고 사용자가 스마트 블록을 삽입함으로서 해당 과제의 목표를 달성하는 놀이와 교육을 연계한 놀이교육 서비스를 위한 콘텐츠 제공 시스템으로서, 문자· 단어· 사물· 색채 등의 학습을 효과적으로 수행할 수 있도록 유아들에게 최적화된 사물인터넷이 적용된 놀이 부재를 기반으로 하는 학습장치에 관한 것이다.

일반적으로 블록완구 및 여러가지 유형의 블록놀이 등은 디지털화 되지 않은 단순 공작놀이 수준의 모양블록이나 자석블럭 등으로 영상기능이 없고 교육콘텐츠와의 접목이 없어 기능이 한정적이고, 코딩용 블록의 경우 코딩 교육에 한정되어 있어 다양한 주제의 학습효과를 가져오지 못하는 단순한 컴퓨터 교육에 관한 블록에 해당되며 프라스틱소재의 소형블록 위주로 형성되어 있어 아이들의 활동량을 작게하여 대근육 발달에 저해를 초래할 수 있다.

특히 영유아를 포함한 저 연령 학습의 경우 중요한 점은 저연령 학습자의 집중력이 낮아 쉽게 흥미를 잃기 때문에 저연령 학습자의 흥미를 지속적으로 유발시켜줄 수 있는 학습장치가 제안되어야 한다는 것이다.

현재 사물인터넷을 활용한 학습에 관한 것들은 일부 서적 및 코딩 교육용 장치 정도이다.

따라서 저연령의 학습자들에게 놀이를 통해 지속적으로 흥미를 유발하여 학습효과를 높이고 신체발달을 도울 수 있는, 사물인터넷을 활용한 놀이를 기반으로한 재미있는 학습장치가 필요하다.

본 발명에서는 사물인터넷 모듈 시스템을 기반으로 저 연령 학습자의 교육을 놀이와 연계하여 유아발달 단계에 맞게 개발된 디지털 교육 콘텐츠를 통해 단계별 과제를 영상으로 제시하고, 과제 해결을 위한 스마트 칩이 내장된 스마트 블록에 블록별 아이덴티티를 값을 내장하여, 지시된 목적 인식부에 블록을 삽입하여 과제 해결에 관한 결과를 얻고 그것을 단계별로 반복 놀이함으로서 한글의 자음, 모음과 영어의 알파벳, 숫자, 사물의 이미지 등을 익히는 과정의 놀이를 진행하여 학습 효율을 높여주는데 있다.

본 발명의 교육용 블록(100)은 내부에 아이텐티티 칩(20)을 내장하여 블록을 삽입할 경우 블록의 외부에 표시(30)된 문자, 기호와 같은 정보가 인식되도록 하고, 블록의 6면 중 서로 마주한 면의 기호, 숫자를 동일하게 하여 삽입면에서 삽입한 기호나 문자를 마주한 면의 기호나 숫자를 통해 알 수 있도록 하며, 하나의 블록 당 총 3개의 표시를 나타낼 수 있도록 하여 블록의 활용도를 높인다.

또한 블록 내면(10)에는 스폰지, 솜 등 부드러운 재질을 넣어 던지면서 놀 수 있고, 바닥에 깔아 쿠션으로도 사용 할 수 있어 대근육 발달에 도움을 준다.

본 발명은 디지털 놀이를 기반으로 대근육을 움직여 신체발달과 함께 창의력 학습을 지향하는 스마트 블록을 이용한 놀이 학습장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 미리 설정해둔 단계별 단어 및 이미지, 음성 생성의 제어부(207); 상기 제어부에 삽입하여 사용할 다수의 한글 자음, 모음, 영어 알파벳, 숫자, 사물이 서로 구분되는 다수의 스마트 블록(100); 상기 다수의 스마트 블록 중 선택된 적어도 어느 한 (숫자) 블록이 삽입되면 인식하는 스마트 블록 인식수단(200); 상기 스마트 블록 인식 수단에 삽입된 적어도 하나의 스마트 블록에 의해 형성된 단어를 인식하여 그에 해당하는 영상(214)과 음성(204) 신호를 출력하는 제어부(207); 상기 제어부를 통하여 인식되는 스마트 블록에 의한 단어에 의한 영상과 음성을 저장하는 메모리(208); 상기 제어부에 연결되어, 상기 제어부의 동작 프로그램 및 상기 메모리에 저장되는 데이터의 업그레드를 위한 업그레이드 포트(210) 및 상기 제어부에 연결되어 단어 및 사용자에 의한 응답의 오류 여부를 표시하는 디스플레이(205)를 포함하는 스마트 블록을 이용한 놀이학습장치를 제공한다.

상기 스마트 블록(100)은 내부의 부드러운 재질(10)을 사용하여 쿠션블록으로 사용이 가능하고 서로 구분되는 6면 중 3쌍의 대칭면을 같은 기호로 형상된 외부 포장(30)을 하고, 내장된 스마트 칩(20)을 통해 접촉면에 표시된 한글 자음, 모음 또는 영어 알파벳 또는 숫자 또는 사물의 형상을 기억토록하고 이를 접촉면에 삽입함으로서 그 내용을 인식하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다수의 서로 구분되는 한글의 자음, 모음 블록과, 영어 알파벳 블록, 숫자 블록, 사물 형상이 그려진 스마트 블록 중 선택된 적어도 어느 한 기호 블록이 삽입되면 인식하는 스마트 블록인식 수단(200)과, 미리 설정된 이미지와 음성이 학습 단계별 제시어를 제공하도록 하는 제어부(207); 상기 제어부에 의해 형성된 이미지와 음성을 듣고 해당 스마트 블록을 삽입하는 입력부(201), 입력부에 삽입하면 인식하는 인식수단(203), 상기 스마트 블록 인식 수단에 삽입된 적어도 하나의 스마트 블록에 의해 형성된 단어와 위치를 인식하여 제어하는 제어부(206), 그 결과의 성공여부에 따른 이미지 영상과 음성을 저장, 제공하는 콘텐츠 메모리(208), 상기 메모리에서 미리 입력해 놓은 해당하는 콘텐츠 이미지 영상을 출력하는 디스플레이 드라이버(205)와, 빔프로젝터로 출력하도록 하는 디스플레이(214), 음성 신호를 출력하도록 하는 음성처리부(204), 처리된 음성신호를 증폭하여 소리로 전달하는 증폭부(209), 상기 구성으로 이루어진 콘텐츠 놀이 목적어를 미리 설정해둔 내용과 일치하는지 오류 여부를 판단한 후, 다음 단계의 목적 지시를 할 수 있는 프로그램 제어 및 저장 장치를 통해 저 연령의 대근육 활동을 통한 학습 놀이 수행을 특징으로하는 스마트 블록을 이용한 단어학습, 사물인지 학습방법을 제공한다.

상기 과제 해결 방법은 블록이 삽입되는 순서대로 영상과 음성을 출력하고, 스마트 블록 삽입에 따라 형성되는 단어가 있으면 해당 단어의 이미지와 음성을 영상으로 출력한다.

상기 단어 학습은 학습될 대상의 단어를 목적어로 영상 및 음성을 출력하는 단계; 상기 출력된 제시어에 해당하는 스마트 블록의 삽입이 완료되면 정답여부를 파악하여, 그 결과를 영상과 음성으로 출력하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 한글의 자음, 모음과 영어의 알파벳, 숫자, 사물의 이미지를 통해 다양한 단어를 익히는 과정을 놀이를 통해 진행함으로 학습 효율을 높여주는 효과를 제공한다.

또한 성장기 저연령 아동들에게 필요한 대근육 발달에 영향을 주어 성장기 아동들의 발육에 도움을 준다.

도 1은 본 발명에 따른 기능모듈A의 스마트 블록의 구성을 나타낸 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 기능모듈B의 스마트 블록 삽입부와, 인식부의 구성을 나타낸 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 학습장치 구성를 설명하기 위한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 학습장치 구조을 설명하기 위한 순서도.
도 5는 본 발명에 따른 학습방법 실행을 설명하기 위한 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 학습방법 구조을 설명하기 위한 블록도
도 7은 본 발명에 따른 학습방법 결과를 설명하기 위한 예시도

상기 학습장치는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 기능모듈A의 스마트 블록(100) 및 학습기능이 수행되는 기능모듈B의 본체(200)와 상기 프로그램 운영 시스템 모듈(300)과 영상전달 모듈(400)로 미리 입력한 프로그램을 목적에 맞게 구현해 주는 콘텐츠 생성, 제어 모듈(500)으로 구성된다.

본 발명에 따른 기능모듈A, 스마트 블록(100)은 도 1에 나타낸 바와 같이 한글 자음과 모음, 영어 알파벳, 숫자, 사물을 외부에 표시(30)하여 인식할 수 있도록 표시되고 스마트 블록의 내부에는 스마트 칩(20)을 내장하여 각 칩(20)에는 외부 표시(30) 기호와 동일한 인식처리가 되도록 각각의 아이덴티티를 입력하여 인식되도록 한다.

도 1과 같이 상기 스마트 블록은 내부에 소프트한 재료(10)로 형태를 구성하고 각 6면에 스마트 칩(20)을 부착하고, 각 6면 중 서로 마주하는 3쌍의 대칭 면은 서로 동일한 기호(30)를 표시하고, 봉재가 가능한 소재(30)로 겉면을 감싸서 블록을 만드는 단계; 각각의 블록에 사용되어지는 기호는 3개로 각 대칭면의 기호를 동일하게 사용하고, 손으로 잡고 삽입 할 시 보이는 면과 삽입 후 인식하는 면의 내용이 동일하도록 처리할 수 있도록 내장된 각 스마트 칩(20)의 아이텐티티를 미리 설정한다.

도 2와 같이 상기 기능모듈B의 본체(200)는 다수의 스마트 블록이 삽입, 수용되는 수용부(210)가 전단에 형성되어 있고, 상기 블록 수용부(210), 후단에는 가름막(220)이 있고, 그 다음 후단에는 스마트 블록을 인식하는 인식부(230)가 있고, 그 뒤 후단에는 구조를 지탱해 주는 마감부(240)으로 구성된다.

상기 기능모듈A(100)와 기능모듈B(200), 시스템모듈 본체(300), 영상모듈(400), 콘텐츠 모듈(500)은 도 4를 참조하여 설명한다.

상기 스마트 블록(100)은 스마트 블록 입력부(201)와 스마트 블록 인식부(203)을 통해 인식되며, 인식된 데이터는 스마트 블록 제어부를 통해 제어부로 입력된다.

상기 제어부(207)는 상기 스마트 블록 입력부(201)를 통한 스마트 블록(100) 인식을 통해 다음에 설명하는 여러 학습 과정을 수행한다.

상기 제어부(207)에 연결된 메모리(208)는 학습장치의 운용에 필요한 프로그램과 상기 스마트 블록(100)에 대한 인식 데이터 및 콘텐츠 영상, 음성 등이 수록되어 있다.

또한 음성 출력을 위한 음성처리부(204)는 제어부(207)에서 보내지는 신호를 음성으로 전환하고 전환된 음성을 증폭하여 스피커로 출력하는 증폭부(209)로 연결된다.

학습상황을 표시하는 디스플레이(205)는 상기 제어부(207)에 디스플레이 드라이버(205)를 통해 연결되어 단계별 학습 과제 표시와 학습결과 등을 표시해 준다.

상기 제어부(207)에는 추후 발생되는 프로그램의 업그레이드와 데이터 업그레이드를 위한 업그레이드 포트(210)가 추가로 형성된다.

구동 전원을 공급하기 위한 전원부(213)는 AC 전원을 DC 전원으로 변환하여 출력하는 어댑터(211) 또는 전지(212)로부터 전원을 공급받아 동작을 작동한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 스마트 블록을 이용한 학습장치를 이용한 놀이 학습방법은 도 4와 도 5에 나타낸 바와 같이, 학습 장치를 초기화시켜 목적별 학습을 진행 할 수 있도록 스타트 시점에 모든 상태를 항상 초기화 하고, 상기 스마트 블록 삽입 여부를 판단한 후에, 상기 프로그램 메모리(208)를 통해 제공되는 목적별 단어를 생성(S21)하여 콘텐츠 이미지 영상과 음성으로 출력(S22)한다.

도 4의 INITIALIZATION(S10) System Booting 시 목적하는 학습 중 영어 단어 학습(S20), 한글 단어학습(S30), 숫자학습(S40), 사물학습(S50)을 선택하면 목적학습이 실행되고 해당 목적 스마트 블록을 삽입(S12)하도록 설정(S13)되고 이후 스마트 블록 삽입(S11)은 도 5의 순서로 넘어간다.

상기 도 5의 생성 출력(S22)된 목적어 맞게 스마트 블록(100)의 삽입 여부(S23)를 판단, 그 결과를 이미 만들어 주어진 이미지 영상과 음성으로 제공(S24), 결과에 따른 재 실행 판단(S25)을 한 후 틀린경우 이미 만들어진 영상과 음성으로 표시(S26) 한 후 단어 조합단계(S23)으로 보내져 재 실행토록 하고, 맞은 경우 이미 만들어진 결과 영상과 음성으로 표시(S27) 한 후 다음 단계로 학습을 할 수 있도록 하여 RETURN(S28)하도록 한다.

상기 지시 단어 형성과 목적 수행과정에 대해 도 7을 참조하여 다시 설명하면, 이미 만들어진 프로그램에 의해 단어 "APPLE"과 그림이 제시되고 제시된 과제를 수행하기 위해 스마트 블록 "A", "P", "P", "L", "E"의 단어가 있는 블록을 방향과 위치에 맞게 블록 인식부에 삽입하면 순서대로 디스플레이 영상과 음성으로 "APPLE" 표시되며 이미 만들어진 콘텐츠 그림 이미지 영상과 음성을 통해 성공여부를 판단 그 결과를 알려준다.

별도의 모드 조작이 없으면 단어 학습과정을 종료하고 초기 단계로 복귀한다.

100 : 기능모듈A 스마트 블록
10 : 소프트 재질, 스폰지
20 : 아이덴티티 스마트 칩
30 : 각종 기호가 표시된 스마트 블록 겉표면
200 : 기능모듈B 본체, 스마트 블록 인식모듈
201 : 스마트 블록 입력부
202 : 통신부
203 : 스마트 블록 인식부
204 : 음성 처리부
205 : 디스플레이 드라이버
206 : 스마트블록 제어부
207 : 단어, 이미지 및 음성생성 제어부
208 : 영상과 음성 저장 메모리
209 : 증폭부
210 : 스마트 블록 삽입 수용부
211 : 어댑터
212 : 전지
213 : 전원부
214 : 디스플레이
220 : 스마트 블록 가름막
230 : 스마트 블록 인식부
240 : 스마트 블록 마감부
300 : 시스템 모듈
400 : 영상모듈
500 : 시스템 모듈

Claims (5)

1. 내부에 소프트한 재질이 내포되어 있으면서 사물인터넷을 통해 인식이 가능한 스마트 칩이 내장된 정육면체 형태의 스마트 블록과;
   상기 스마트 블록을 삽입할 수 있는 인입구가 있는 격자형 기능모듈과;
   상기 격자형 기능모듈 내부에 존재하며 삽입된 스마트 블록의 정보를 인식할 수 있는 인식모듈과;
   상기 격자형 기능모듈 내부에 존재하며 상기 인식모듈을 통해 인식된 스마트 블록의 삽입 위치 및 정보를 전송하는 전송모듈과;
   전송모듈로부터 전송된 정보를 입력받아 처리하고 그에 대응되는 정보를 디스플레이부로 출력하는 제어부와;
   제어부로부터 출력된 정보를 스크린에 표시하는 디스플레이부를 포함하되;
   상기 디스플레이부를 통해 스크린에 상기 격자형 기능모듈의 특정 위치에 단어 또는 문장이 표시되면 격자형 기능모듈에 상기 스마트 블록을 삽입하여 학습을 진행하며, 스마트 블록이 격자형 기능모듈에 삽입된 위치와 격자형 기능모듈에 접하는 스마트 블록면의 정보를 판단하여 정답여부를 판가름하여 사용자가 스마트 블록을 통해 단어 또는 문장을 만들면서 학습하는 동안 신체 활동을 유도하여 학습뿐만 아니라 대근육 발달에도 도움을 주는 것을 특징으로 하는 놀이 학습장치.
2. 제 1항에 있어서 스마트 블록은 서로 마주 보는 면에 같은 정보가 표시되고, 서로 마주 하는 면은 두 면 중 어떤 면을 상기 격자형 기능모듈에 삽입하던지 같은 정보가 인식되며, 6면에 총 3쌍의 서로 다른 정보가 표시되는 것을 특징으로 하는 놀이 학습장치.
3. 제 1항에 있어서 격자형 기능모듈은 가로방향과 세로방향으로 확장하여 스마트 블록을 삽입할 수 있는 인입구의 개수를 증가시키는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 놀이 학습장치.
4. 내부에 소프트한 재질이 내포되어 있으면서 사물인터넷을 통해 인식이 가능한 스마트 칩이 내장된 정육면체 형태의 스마트 블록과 상기 스마트 블록을 삽입할 수 있는 인입구가 있는 격자형 기능모듈과 상기 격자형 기능모듈 내부에 존재하며 삽입된 스마트 블록의 정보를 인식할 수 있는 인식모듈과 상기 격자형 기능모듈 내부에 존재하며 상기 인식모듈을 통해 인식된 스마트 블록의 삽입 위치 및 정보를 전송하는 전송모듈과 전송모듈로부터 전송된 정보를 입력받아 처리하고 그에 대응되는 정보를 디스플레이부로 출력하는 제어부와 제어부로부터 출력된 정보를 스크린에 표시하는 디스플레이부를 포함하되 상기 디스플레이부를 통해 스크린에 상기 격자형 기능모듈의 특정 위치에 단어 또는 문장이 표시되면 격자형 기능모듈에 상기 스마트 블록을 삽입하여 학습을 진행하며, 스마트 블록이 격자형 기능모듈에 삽입된 위치와 격자형 기능모듈에 접하는 스마트 블록면의 정보를 판단하여 정답여부를 판가름하여 사용자가 스마트 블록을 통해 단어 또는 문장을 만들면서 학습하는 동안 신체를 사용하게 하여 학습뿐만 아니라 대근육 발달에도 도움을 주는 것을 특징으로 하는 놀이 학습장치를 이용한 학습방법에 있어서;
   디스플레이부를 통해 제시되는 두 개 이상의 단어들을 낱말퍼즐 형태로 제시하여 격자형 기능 모듈에 스마트 블록을 전체적으로 삽입할 수 있게 하고, 스마트 블록 더미 속에서 제시된 단어에 해당하는 스마트 블록을 찾아 격자형 기능모듈에 삽입하도록 함으로써 학습과 동시에 신체활동을 유도하여 대근육 발달에 도움을 주는 것을 특징으로 하는 놀이학습장치를 이용한 학습방법.
   
   
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