KR102191671B1 - personalized learning method based on social learning and e-portfolio, and system - Google Patents

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KR102191671B1 KR1020190172161A KR20190172161A KR102191671B1 KR 102191671 B1 KR102191671 B1 KR 102191671B1 KR 1020190172161 A KR1020190172161 A KR 1020190172161A KR 20190172161 A KR20190172161 A KR 20190172161A KR 102191671 B1 KR102191671 B1 KR 102191671B1
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조용상
최성기
이영주
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주식회사 아이스크림에듀
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Abstract

The present invention relates to a personalized learning method based on an e-portfolio and social learning and a system thereof. According to an embodiment of the present invention, the personalized learning method based on an e-portfolio and social learning uses a server for education which builds a network with the web, an external server, and a terminal, and comprises: a first step in which a user uses the server for education to set a learning environment; a second step in which the learning environment of the user is shared based on the network and the social learning progresses; a third step in which the learning environment of the user is changed in the server for education in accordance with the learning progress; and a fourth step in which the server for education accumulates the changed learning environment of the user to generate the e-portfolio. The learning environment includes: a first environment to designate a learning style of the user; a second environment in which the user designates a goal condition; a third environment to show education content learned by the user; and a fourth environment to display learning content created by the user in connection with the education content.

Description

소셜 러닝 및 e포트폴리오 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템 {personalized learning method based on social learning and e-portfolio, and system}Personalized learning method based on social learning and e-portfolio, and system}

본 발명은 소셜 러닝 및 e포트폴리오 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a customized learning method and system based on social learning and ePortfolio.

개인용 컴퓨터, 노트북, 휴대폰 등과 같은 단말기는 다양한 기능을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다. 그러한 다양한 기능들의 예로 데이터 및 음성 통신 기능, 카메라를 통해 사진이나 동영상을 촬영하는 기능, 음성 저장 기능, 스피커 시스템을 통한 음악 파일의 재생 기능, 이미지나 비디오의 디스플레이 기능 등이 있다. 일부 단말기는 게임을 실행할 수 있는 추가적 기능을 포함하고, 다른 일부 단말기는 멀티미디어 기기로서 구현되기도 한다. 더욱이 최근의 단말기는 방송이나 멀티캐스트(multicast) 신호를 수신하여 비디오나 텔레비전 프로그램을 시청할 수 있다.Terminals such as personal computers, notebook computers, and mobile phones may be configured to perform various functions. Examples of such various functions include a data and voice communication function, a function of taking a picture or video through a camera, a function of recording a voice, a function of playing a music file through a speaker system, and a function of displaying an image or video. Some terminals include an additional function for playing a game, while others are implemented as multimedia devices. Furthermore, recent terminals can watch video or television programs by receiving broadcast or multicast signals.

일반적으로 단말기는 이동 가능 여부에 따라 이동 단말기(mobile/portable terminal) 및 고정 단말기(stationary terminal)로 나뉠 수 있다. 다시 이동 단말기는 사용자의 직접 휴대 가능 여부에 따라 휴대(형) 단말기(handheld terminal) 및 거치형 단말기(vehicle mount terminal)로 나뉠 수 있다.In general, terminals can be divided into mobile/portable terminals and stationary terminals depending on whether or not they can be moved. Again, the mobile terminal can be divided into a handheld terminal and a vehicle mount terminal according to whether the user can directly carry it.

이와 같은 단말기(terminal)는 기능이 다양화됨에 따라 예를 들어, 사진이나 동영상의 촬영, 음악이나 동영상 파일의 재생, 게임, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.As the functions are diversified, such a terminal is in the form of a multimedia player with complex functions such as, for example, taking photos or videos, playing music or video files, and receiving games and broadcasts. It is being implemented.

이러한 단말기의 기능 지지 및 증대를 위해, 단말기의 구조적인 부분 및/또는 소프트웨어적인 부분을 개량하는 것이 고려될 수 있다.In order to support and increase the function of the terminal, it may be considered to improve the structural part and/or the software part of the terminal.

이러한 단말을 통해 제공되는 컨텐츠를 기초로 사용자들에 대한 교육이 빈번하게 수행되고 있다.Education for users is frequently performed based on contents provided through such terminals.

단, 현재 적용되는 방법 및 시스템에서는 교육 컨텐츠만을 일방향으로 사용자들에게 제공할 뿐이고, 학습 이벤트에 따른 사용자의 피드백을 반영한 교육은 이루어지지 못하다는 문제점이 있다.However, in the currently applied method and system, there is a problem that only educational content is provided to users in one direction, and education reflecting the user's feedback according to a learning event cannot be performed.

예를 들어, 종래의 방법에서는, 언제 로그인하고 로그아웃/타임아웃 했는지. 시험과 평가문항을 어떻게 이용하고 있는지, 자동 채점되는 시험점수는 어떻게 되는지, 오늘의 학습을 얼마나, 어떻게 이용하고 있는지, 어떤 동영상 자료를 어떻게 이용하고 있는지, 교육 중에 어떤 질문이나 태그를 달고 있는지, 어떤 순서로 컨텐츠를 이용하고 있으며, 어떤 자료들을 보고 있는지, 어떤 어플리케이션들을 이용하고 있는지, 적립 현황, 캐릭터 변경, 검색 키워드는 무엇인지 등에 대해 사용자 맞춤형으로 선별된 정보를 제공받는 것은 어렵다는 문제점이 있다.For example, in the conventional method, when you logged in and logged out/timed out. How are you using the test and evaluation questions, what are the test scores that are automatically scored, how much and how you are using today's learning, what video materials and how you are using them, what questions or tags are you using during training? There is a problem in that it is difficult to receive user-customized information about which content is being used in order, which data are being viewed, which applications are being used, accumulated status, character change, and search keyword.

이러한 개인 맞춤형 학습은 학습자의 능력과 특성에 맞춰, 지능적으로 콘텐츠와 서비스를 제공하여 편리하고 효율적으로 학습 효과를 증대하는 기술이다.This personalized learning is a technology that increases the learning effect conveniently and efficiently by intelligently providing contents and services according to the learner's ability and characteristics.

종래 상용화되었던 맞춤형 학습 기술들은 학습 콘텐츠 간의 연계에 의존하거나, 틀린 문제의 개수를 단순하게 세어서 취약한 개념을 진단하는 정도에 그쳐, 학습자의 학습 능력 진단이 정교하지 않은 문제점도 존재하였다.Conventionally, customized learning technologies that have been commercialized depend on linkage between learning contents or simply count the number of wrong problems to diagnose weak concepts, and thus, there is a problem in that the learning ability diagnosis of learners is not elaborate.

즉, 개인화된 맞춤형 학습을 제공하고자 하는 경우에도, 정확하지 않은 학습 능력 진단에 근거하게 됨으로써, 맞춤형 학습 시스템의 효율성 및 신뢰성을 확보하지 못하는 한계점이 있어 왔다.In other words, even in the case of providing personalized customized learning, there has been a limitation in that the efficiency and reliability of the customized learning system cannot be secured because it is based on an incorrect learning ability diagnosis.

따라서 이를 해결할 수 있는 학습 방법 및 시스템에 대한 니즈가 높아지고 있는 실정이다.Therefore, there is a growing need for learning methods and systems that can solve this problem.

(1) 대한민국 특허청 출원번호 제10-2018-0002730호(1) Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2018-0002730 (2) 대한민국 특허청 출원번호 제10-2016-0161796호(2) Korean Intellectual Property Office Application No. 10-2016-0161796

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 소셜 러닝 및 e포트폴리오 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템을 제안하고자 한다.The present invention proposes a social learning and e-portfolio-based customized learning method and system in order to solve the above conventional problems.

구체적으로 본 발명은 사용자가 상기 교육용 서버를 이용하여 학습 환경을 설정하는 경우, 상기 네트워크를 기초로 상기 사용자의 학습 환경이 공유되어 상기 소셜 러닝이 진행되고, 학습 진행에 따라 상기 교육용 서버 상에서 상기 사용자의 학습 환경이 변경되는 경우, 상기 교육용 서버가 상기 변경되는 사용자의 학습 환경을 축적하여 상기 e포트폴리오를 생성하는 소셜 러닝 및 e포트폴리오 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템을 사용자에게 제안하고자 한다.Specifically, the present invention is that when a user sets a learning environment using the education server, the user's learning environment is shared based on the network, so that the social learning progresses, and according to the learning progress, the user on the education server When the learning environment of is changed, it is intended to propose to a user a social learning and ePortfolio-based customized learning method and system in which the education server accumulates the changed learning environment of the user to generate the ePortfolio.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. It will be understandable.

상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 웹, 외부 서버 및 단말과 네트워크를 구축한 교육용 서버를 이용하는, 소셜 러닝 및 e포트폴리오 기반 맞춤형 학습 방법에 있어서, 사용자가 상기 교육용 서버를 이용하여 학습 환경을 설정하는 제 1 단계; 상기 네트워크를 기초로 상기 사용자의 학습 환경이 공유되어 상기 소셜 러닝이 진행되는 제 2 단계; 학습 진행에 따라 상기 교육용 서버 상에서 상기 사용자의 학습 환경이 변경되는 제 3 단계; 및 상기 교육용 서버가 상기 변경되는 사용자의 학습 환경을 축적하여 상기 e포트폴리오를 생성하는 제 4 단계;를 포함하고, 상기 학습 환경은, 상기 사용자의 학습 스타일을 지정하는 제 1 환경, 상기 사용자가 목표 조건을 지정하는 제 2 환경, 상기 사용자가 학습한 교육 내용을 나타내는 제 3 환경 및 상기 교육 내용과 관련하여 상기 사용자가 만든 학습 컨텐츠를 표시하는 제 4 환경을 포함할 수 있다.In a customized learning method based on social learning and e-portfolio using a web, an external server, and an educational server having a terminal and a network related to an example of the present invention for realizing the above-described problems, the user learns using the educational server A first step of setting the environment; A second step of performing the social learning by sharing the learning environment of the user based on the network; A third step of changing the learning environment of the user on the education server according to progress of learning; And a fourth step of generating the ePortfolio by the education server accumulating the learning environment of the changed user, wherein the learning environment includes a first environment in which the learning style of the user is designated, and the user is a target It may include a second environment for specifying a condition, a third environment for indicating the educational content learned by the user, and a fourth environment for displaying the learning content created by the user in relation to the educational content.

또한, 상기 제 1 환경에서 상기 학습 스타일은, 미리 지정한 사전 테스트를 기초로 도출된 상기 사용자의 상기 교육 내용에 대한 프로파일 및 역량을 기초로 지정될 수 있다.In addition, the learning style in the first environment may be designated based on a profile and competency of the user's education content derived based on a pre-designated pre-test.

또한, 상기 제 2 환경에서 상기 목표 조건은, 시험대비 상기 사용자의 학습 시간과 도달 목표를 기초로 지정될 수 있다.In addition, in the second environment, the target condition may be designated based on a learning time and an arrival target of the user in preparation for a test.

또한, 상기 제 3 환경에서의 상기 학습한 교육 내용은, 상기 사용자가 풀어본 문제, 상기 사용자가 미리 지정한 문제 및 상기 사용자가 수강한 강의를 포함하고, 상기 제 4 환경에서의 상기 학습 컨텐츠는, 상기 사용자가 상기 제 3 환경의 피드백으로 상기 사용자가 직접 제작한 문제 및 강의 컨텐츠 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, the learned educational content in the third environment includes a problem solved by the user, a problem previously specified by the user, and a lecture taken by the user, and the learning content in the fourth environment, The user may include at least one of a problem and lecture content produced by the user as a feedback from the third environment.

또한, 상기 제 2 단계에서는, 상기 제 4 환경을 통해, 상기 사용자가 직접 제작한 문제 및 강의 컨텐츠 중 적어도 하나가 공유되고, 상기 제 2 단계와 상기 제 3 단계 사이에는, 상기 공유된 사용자가 직접 제작한 문제 및 강의 컨텐츠 중 적어도 하나에 대한 조회수 및 평점에 대한 정보가 상기 사용자에게 제공되는 제 2-1 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, in the second step, at least one of the problem and the lecture content that the user directly produced is shared through the fourth environment, and between the second step and the third step, the shared user directly The method may further include step 2-1 in which information on views and ratings for at least one of the produced problem and lecture content is provided to the user.

또한, 상기 사용자는 복수이고, 상기 e포트폴리오는, 상기 복수의 사용자의 학습 수준 중 제 1 사용자의 학습 수준 및 상기 제 1 사용자의 변화된 학습 환경의 분석 결과를 포함할 수 있다.In addition, the number of users may be plural, and the ePortfolio may include a learning level of a first user among the learning levels of the plurality of users and an analysis result of the changed learning environment of the first user.

또한, 상기 제 4 단계 이후, 상기 교육용 서버가 상기 e포트폴리오를 기초로, 상기 제 1 사용자의 관심도를 파악하는 제 5 단계; 및 상기 교육용 서버가, 상기 제 1 사용자의 학습 수준, 상기 제 1 사용자의 변화된 학습 환경의 분석 결과 및 상기 파악한 관심도를 기초로 상기 제 1 사용자의 미래 직업과 관련된 정보를 결정하여, 상기 제 1 사용자에게 상기 미래 직업 정보를 제공하는 제 6 단계;를 더 포함할 수 있다.Further, after the fourth step, a fifth step of determining, by the education server, an interest level of the first user based on the ePortfolio; And the education server, based on the learning level of the first user, an analysis result of the changed learning environment of the first user, and the determined interest level, to determine information related to the future job of the first user, and the first user A sixth step of providing the future job information to the user may further include.

한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 다른 일예와 관련된 웹, 외부 서버 및 단말과 네트워크를 구축한 교육용 서버에 있어서, 사용자가 상기 교육용 서버를 이용하여 학습 환경을 설정하는 경우, 상기 네트워크를 기초로 상기 사용자의 학습 환경이 공유되어 상기 소셜 러닝이 진행되고, 학습 진행에 따라 상기 교육용 서버 상에서 상기 사용자의 학습 환경이 변경되는 경우, 상기 교육용 서버가 상기 변경되는 사용자의 학습 환경을 축적하여 상기 e포트폴리오를 생성하며, 상기 학습 환경은, 상기 사용자의 학습 스타일을 지정하는 제 1 환경, 상기 사용자가 목표 조건을 지정하는 제 2 환경, 상기 사용자가 학습한 교육 내용을 나타내는 제 3 환경 및 상기 교육 내용과 관련하여 상기 사용자가 만든 학습 컨텐츠를 표시하는 제 4 환경을 포함할 수 있다.On the other hand, in the education server having a network with a web, an external server, and a terminal according to another example of the present invention for realizing the above-described problem, when a user sets a learning environment using the education server, the network When the learning environment of the user is shared on the basis of the social learning and the learning environment of the user is changed on the education server according to the progress of the learning, the education server accumulates the changed learning environment of the user and the An ePortfolio is created, and the learning environment includes: a first environment for designating the learning style of the user, a second environment for designating a target condition by the user, a third environment indicating the contents of education learned by the user, and the education In relation to the content, it may include a fourth environment for displaying the learning content created by the user.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예는 인공지능 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.At least one embodiment of the present invention configured as described above may provide an artificial intelligence-based customized learning method and system.

구체적으로 본 발명에 따르면, 빅데이터와 AI 기술을 활용한 교과별 맞춤형 학습 서비스들은 개별 학습자의 취약점을 진단해서 구체적인 처방을 해주고 있으며, 학습성과를 예측해서 효율적인 학습 계획을 수립하고, 흥미를 유발하는 게임적인 요소들을 가미하면서 교과별 학습 서비스의 새로운 표준을 제시할 수 있다.Specifically, according to the present invention, customized learning services for each subject using big data and AI technology diagnose weaknesses of individual learners and give specific prescriptions, predict learning outcomes, establish an efficient learning plan, and generate interest. A new standard for subject-specific learning services can be proposed while adding elements to the subject.

즉, 본 발명은 교육과정을 넘어서 교과별 개념을 단위 지식으로 세분화 할 수 있는데, 예를 들어 교육과정과 독립적으로 수학의 개념을 더 이상 분해할 수 없는 수천 여개의 단위 지식으로 체계화한 후에, 교육과정의 주제들을 관련된 단위 지식의 묶음으로 연결하여 서비스 유연성 강화를 도모할 수 있다.That is, in the present invention, the concept of each subject can be subdivided into unit knowledge beyond the curriculum. For example, after systematizing the concept of mathematics into thousands of unit knowledge that can no longer be decomposed independently from the curriculum, the curriculum Service flexibility can be strengthened by linking the topics of the unit into a bundle of related unit knowledge.

또한, 본 발명에 따르면, 취약점 진단을 위한 기준 정보도 단위지식으로 변경할 수 있는데, 기존의 단원평가 성적을 기준으로 취약점을 진단하던 방식에서 보다 세부적인 단위 지식으로 취약점을 분석하면서 상세한 처방이 가능해질 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to change the standard information for vulnerability diagnosis to unit knowledge, and a detailed prescription can be made while analyzing the vulnerability with more detailed unit knowledge from the method of diagnosing the vulnerability based on the existing unit evaluation score. I can.

또한, 본 발명에 따르면, 학습 경로를 설계하는 단위도 지식맵으로 표현할 수 있는데, 교육과정의 단원과 주제 순서로 학습하는 것도 가능하지만, 역량기반 교육(Competency-Based Education; CBE)을 위해 단위 지식을 중심으로 학습 경로를 설계하여 개인별로 다른 학습 계획과 분량을 조절할 수 있다.In addition, according to the present invention, the unit for designing the learning path can also be expressed as a knowledge map. Although it is possible to learn in the order of units and topics of the curriculum, unit knowledge for competency-based education (CBE) By designing a learning path centering on, it is possible to adjust different learning plans and quantities for each individual.

다음으로, 본 발명에 따르면, 빅데이터와 AI를 이용한 교육 서비스들 통해, 맞춤형 학습 플랫폼(Adaptive Learning Platform)의 구성요소들을 단계적으로 제시할 수 있다.Next, according to the present invention, through educational services using big data and AI, components of an adaptive learning platform can be presented step by step.

구체적으로 본 발명에 따르면, 문제풀이 과정을 상세히 분석할 수 있다.Specifically, according to the present invention, the problem solving process can be analyzed in detail.

즉, 학습자가 시험지의 문항들을 풀 때마다 풀이 시간, 정/오답, 해설 강의 재생 등 전 과정을 빅데이터로 수집하여 대시보드 형태로 정보 제공하는 것이 가능하다.In other words, it is possible to provide information in the form of a dashboard by collecting the entire process as big data such as solving time, correct/incorrect answer, and replay of an explanation lecture whenever a learner solves a question on the test paper.

현재, 대부분 시스템 로그와 데이터베이스의 메타데이터를 조합하여 분석하는 데이터 마이닝 방식을 적용하고 있으나 본 발명에서는 오답이 발생한 원인, 즉 취약 지식에 대한 분석과 수학을 포함한 교과별 성취도 분석 결과를 제공하는 것이 가능하다.Currently, most of the system logs and metadata of a database are combined and analyzed using a data mining method, but in the present invention, it is possible to provide the cause of the incorrect answer, that is, the result of analyzing the achievement level for each subject including analysis of weak knowledge and mathematics. .

또한, 본 발명에 따르면, AI의 추론 기능을 통해 학습 성과와 정/오답 제출 가능성을 예측하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to predict learning outcomes and the possibility of submitting correct/incorrect answers through the inference function of AI.

구체적으로, 취약점 분석 결과와 축적된 학습 데이터를 이용해서 정/오답 제출 가능성과 학습 성과를 예측할 수 있다.Specifically, the possibility of submitting correct/incorrect answers and learning outcomes can be predicted using the results of vulnerability analysis and accumulated learning data.

또한, AI가 최적화된 학습 경로와 콘텐츠(문항)을 추천할 수 있다.In addition, AI-optimized learning paths and content (questions) can be recommended.

본 발명에 따르면, 개인별 취약 지식에 대해서는 연속적인 유사 문제와 쌍둥이 문제들로 단기간에 취약점을 극복하는 상호작용형 추천 서비스 제공이 가능하다.According to the present invention, for individual vulnerability knowledge, it is possible to provide an interactive recommendation service that overcomes weaknesses in a short period of time with successive similar problems and twin problems.

또한, 본 발명에 따르면, 개인별 문제집을 구성할 수 있는 추천 및 출제 기능을 통해 PoD(Print-on-Demand) 서비스를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a PoD (Print-on-Demand) service through a recommendation and questionnaire function capable of configuring a personal problem book.

또한, 본 발명에 따르면, OCR(Optical Character Recognition) 기술을 이용해서 수식과 문자를 인식하는 인터페이스, 필기 인식을 통해 수식을 표현하는 인터페이스, 그래프를 시뮬레이션하는 서비스 등으로 첨단화하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to upgrade to an interface that recognizes equations and characters using OCR (Optical Character Recognition) technology, an interface that expresses equations through handwriting recognition, and a service that simulates a graph.

구체적으로, 본 발명에서는, 문제를 사진으로 찍어서 검색(OCR)할 수 있다.Specifically, in the present invention, it is possible to search (OCR) a problem by taking a picture.

즉, 문제집의 인쇄된 문항이나 손으로 필기한 문항을 사진으로 찍으면 AI가 축적된 데이터베이스에서 정답과 문제풀이 과정을 검색해서 실시간으로 제공해주는 서비스 제공이 가능하다.In other words, it is possible to provide a service that searches for the correct answer and problem solving process in the database accumulated with AI and provides it in real time by taking a picture of the printed or handwritten questions in the problem book.

현재는 인식과 검색 경쟁력에 집중하고 있으며, 예측과 추천 등 맥락적인 서비스 요소는 미흡한 바 본 발명에서는, 필기 인식을 통한 수식 표현 등도 제공할 수 있다.Currently, the focus is on recognition and search competitiveness, and contextual service elements, such as prediction and recommendation, are insufficient. In the present invention, a formula expression through handwriting recognition can also be provided.

즉, 복잡한 수식을 터치인터페이스에 필기하면 AI가 인식하여 정규 수식으로 표현 및 실시간 연산을 거쳐 정답을 제시할 수 있다.In other words, if a complex formula is written on the touch interface, the AI can recognize it, express it as a regular formula, and present the correct answer through real-time calculation.

또한, 본 발명에서는 직관적인 그래프 시뮬레이션을 제공한다.In addition, the present invention provides an intuitive graph simulation.

구체적으로, 복잡한 함수도 바로 그래프로 표현하고 계수와 변수들을 조절하면서 그래프의 변화를 즉시 확인할 수 있어서 취약점 극복에 효과적이다.Specifically, it is effective in overcoming weaknesses as you can immediately graph changes in graphs while controlling coefficients and variables and expressing complex functions directly.

또한, 본 발명은 데이터 수집 체계를 기준으로, 문항 반응 모델을 수립하고, 머신 러닝을 적용하여 성취 수준(역량)에 따라 개인화된 학습 경로와 컨텐츠/자원을 제공하며, 학습자, 교사 및 학부모에 구체적이고 개인화된 피드백(처방)을 제공하고, 학습자의 학습 성과를 진단하여 문제점을 조기에 발견 및 해소할 수 있는 학습 분석 방법 및 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention establishes an item response model based on the data collection system, applies machine learning to provide personalized learning paths and contents/resources according to the achievement level (capacity), and is specific to learners, teachers, and parents. And provide personalized feedback (prescription), and provide users with learning analysis methods and systems that can detect and resolve problems early by diagnosing learners' learning outcomes.

또한, 본 발명은 단체 시험 및 개인별 문제에 대한 학습자의 풀이 결과로부터, 학습자의 개념별 이해 여부를 정확하게 진단하고 피드백함으로써, 취약 개념에 대한 파악 및 취약 개념에 대한 학습 콘텐츠 자동 선별 추천이 가능하여, 맞춤형 학습의 효율성 및 신뢰성이 증대되는 효과가 있다.In addition, the present invention accurately diagnoses whether or not the learner understands each concept from the result of the group test and the learner's solution for individual problems, and provides feedback, so that it is possible to identify the vulnerable concept and automatically select and recommend learning contents for the vulnerable concept. There is an effect of increasing the efficiency and reliability of customized learning.

또한, 본 발명은 온라인 강의 내용을 수강자가 보다 효율적이고 몰입도를 가지면서 온라인 강의에 참여할 수 있도록 하는 동시에 수강 확인 및 몰입도를 산출하여 그에 따른 수강 평가 및 이에 대한 피드백을 제공하여 체계적인 온라인 수강이 일어날 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention enables the learner to participate in the online lecture with more efficient and immersion of the contents of the online lecture, and at the same time, it is possible to systematically take the online course by providing a course evaluation and feedback according to the class confirmation and immersion level. It has the effect of making it happen.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

도 1은 본 발명과 관련하여, 초중고 학생들의 사교육비 변화 추이를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 연도별 1인당 월평균 사교육비와 학교급별 1인당 월평균 사교육비를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명과 관련된 학습 분석 시스템의 블록 구성도(block diagram)를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명과 관련된 학습 분석 시스템의 구성 요소 및 서비스를 설명하는 방법을 함께 도시한 것이다.
도 5는 본 발명과 관련하여, 기능 관점에서의 프레임 워크의 일례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명과 관련하여, 시스템 관점에서의 프레임 워크의 일례를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명과 관련하여, 문제은행과 지식맵을 구축하는 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 문제은행과 지식맵을 구축하는 다른 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련하여, 문제은행과 지식맵을 구축하는 또 다른 일례를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명과 관련하여, 문항개발 전략과 자동문항생성의 일례를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명과 관련하여, 문항개발 전략과 자동문항생성의 다른 일례를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명과 관련하여, 맞춤학습환경과 e포트폴리오의 일례를 도시한 것이다.
도 13은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론의 일례를 도시한 것이다.
도 14는 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론의 다른 일례를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론을 설명하는 순서도의 일례를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론에서 예측 모델의 일례를 도시한 것이다.
도 17은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론에서 추천 모델의 일례를 도시한 것이다.
도 18은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론의 구현 일례를 도시한 것이다.
1 is a diagram illustrating a change in private education expenses of elementary, middle and high school students in connection with the present invention.
2 is a diagram for explaining the average monthly private education cost per person per year and the average monthly private education cost per school level in connection with the present invention.
3 shows a block diagram of a learning analysis system related to the present invention.
4 is a diagram illustrating a method of describing components and services of a learning analysis system related to the present invention.
5 shows an example of a framework from a functional point of view in connection with the present invention.
6 shows an example of a framework from a system perspective in connection with the present invention.
7 shows an example of building a problem bank and a knowledge map in connection with the present invention.
8 shows another example of constructing a problem bank and a knowledge map in connection with the present invention.
9 shows another example of constructing a problem bank and a knowledge map in connection with the present invention.
10 shows an example of an item development strategy and automatic item generation in relation to the present invention.
11 shows another example of an item development strategy and automatic item generation in relation to the present invention.
12 shows an example of a customized learning environment and an ePortfolio in connection with the present invention.
13 shows an example of learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.
14 illustrates another example of learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.
15 shows an example of a flow chart for explaining learning analysis and AI-based prediction and inference in connection with the present invention.
16 shows an example of a prediction model in learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.
17 shows an example of a recommendation model in learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.
18 illustrates an example implementation of learning analysis and AI-based prediction and inference in connection with the present invention.

본 발명과 관련된 시장Market related to the invention

도 1은 본 발명과 관련하여, 초중고 학생들의 사교육비 변화 추이를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a change in private education expenses of elementary, middle and high school students in connection with the present invention.

도 1을 참조하면, 2017년 사교육비 총액은 약 18조 6000억원으로, 2016년 18조 1000억원에 비해 5620억원(3.1%↑) 증가하였다.Referring to Figure 1, the total amount of private education expenses in 2017 was about 18 trillion 600 billion won, an increase of 562 billion won (3.1%↑) from 18 trillion 100 billion won in 2016.

구체적으로, 교과 사교육비 총액은 13조 6000억원이며, 이 중 영어가 5조 4250억원, 수학은 5조 3931억원, 국어는1조2577억원의 순으로 사교육비를 많이 지출하였다.Specifically, the total amount of private tutoring expenses for subject matters was 13,600 billion won, of which English was 5.42 trillion won, mathematics was 5,3931 billion won, and Korean was 1.257.7 trillion won.

또한, 월평균 교과 사교육비는 영어 7만9000원(0.5%↑), 수학 7만8000원(3.3%↑), 국어 1만8000원(14.2%↑), 사회·과학은 1만1000원(8.5%↑) 이다.In addition, the average monthly tuition for private tutoring for subjects is 79,000 won for English (0.5%↑), 78,000 won for mathematics (3.3%↑), 18,000 won for Korean (14.2%↑), and 11,000 won (8.5% for social sciences). ↑).

또한, 과목별 성장 특징은 국어가 14.2%로 상승폭이 가장 컸고, 수학은 3.3%, 영어는 0.5% 각각 증가하였으면, 영어 사교육 시장은 규모 자체는 여전히 크지만 다른 과목에 비해 성장이 정체된 것으로 보이지만, 2018 대학수학능력시험에서 영어만 절대평가로 전환한 풍선효과라는 지적이 있다.In addition, as for the growth characteristics of each subject, if the Korean language increased the most at 14.2%, and the mathematics increased by 3.3% and the English by 0.5%, respectively, although the size of the private English education market itself was still large, the growth seems to have stagnated compared to other subjects. , It is pointed out that in the 2018 University Academic Ability Test, only English was converted to absolute evaluation.

전체 사교육비 지출 규모 중 수학이 차지하는 비중은 약 29%. 따라서 수학 사교육비 총액은 약 5.4조로 볼 수 있다.Mathematics accounts for about 29% of the total private education expenditure. Therefore, the total amount of private mathematics education expenses can be seen as about 5.4 trillion won.

한편, 도 4는 본 발명과 관련하여, 연도별 1인당 월평균 사교육비와 학교급별 1인당 월평균 사교육비를 설명하기 위한 도면이다.Meanwhile, FIG. 4 is a diagram for explaining the average monthly private education cost per person per year and the average monthly private education cost per person per school level in relation to the present invention.

도 4를 참조하면, 학교급별 사교육 참여율은 초등학생이 82.3%(2.4%p↑)로 가장 많았고, 중학생 66.4%(2.5%p↑), 고등학생 55.0%(2.6%p↑)순이었다. Referring to FIG. 4, the participation rate of private education by school level was the highest at 82.3% (2.4%p↑) for elementary school students, 66.4% (2.5%p↑) for middle school students, and 55.0% (2.6%p↑) for high school students.

또한, 최근 학생·학부모의 예술·체육 분야에 대한 관심과 학습욕구가 증대해 사교육비 총액 중 예체능 및 취미·교양 사교육이 차지하는 비중이 5년 만에 9%p 상승(2012년 18% → 2017년 27%)했다.In addition, as students and parents have recently increased their interest in the arts and sports field and their desire to learn, the proportion of private education for arts and sports, hobbies, and liberal arts out of the total private education expenditure rose 9%p in 5 years (18% in 2012 → 27 in 2017). %)did.

예체능 및 취미·교양의 월평균 사교육비를 학교급별로 보면 초등학생 10만7000원(7000원↑), 중학생 3만5000원(7000원↑), 고등학생 4만5000원(8000원↑)이었다. When looking at the average monthly private education expenses for arts and sports, hobbies, and culture by school level, elementary school students 107,000 won (7,000 won↑), middle school students 35,000 won (7,000 won↑), and high school students 45,000 won (8,000 won↑).

세부 과목별로는 월평균 사교육비가 음악 2만4000원(1000원, 5.3%↑), 미술 1만1000원(1000원, 10.3%↑), 체육 2만8000원(4000원, 17.0%↑), 취미·교양 7000원(2000원, 31.2%↑)이었다.By detailed subject, the monthly average private education cost is music 24,000 won (1000 won, 5.3%↑), art 11,000 won (1000 won, 10.3%↑), physical education 28,000 won (4,000 won, 17.0%↑), hobbies It was 7,000 won for culture (2000 won, 31.2%↑).

중학생의 경우 음악(23.3%↑)·미술,(67.0%↑) 고등학생은 체육 및 취미(77.4%↑)·교양(54.9%↑) 1인당 월평균 사교육비가 크게 증가한 것이 눈에 띈다.For middle school students, music (23.3%↑) and art (67.0%↑), and high school students (77.4%↑) and liberal arts (54.9%↑), the average monthly private education cost per capita increased significantly.

교육부는 이같이 사교육비 총액이 전반적으로 확대된 이유로는 예술·체육에 대한 관심 증대로 인한 예체능 및 취미·교양 사교육비의 증가, 취미·교양·재능개발 및 보육 등 사교육 목적의 다양화로 분석된다.The reasons for the overall increase in the total amount of private education expenses in the Ministry of Education are analyzed as an increase in private education expenses for arts and sports, hobbies and liberal arts due to increased interest in arts and sports, and diversification of private education purposes such as hobbies, liberal arts, talent development, and childcare.

사교육 수강목적으로는 교과의 경우 학교수업 보충·심화(48.8%) > 선행학습(20.9%) > 진학준비(17.0%) > 불안심리(5.2%) > 기타(3.0%) 순으로 선행학습이나 진학준비를 위한 사교육을 보이고 있다.For the purpose of taking private education, in the case of subject, supplementary/intensifying school classes (48.8%)> prior learning (20.9%)> preparation for further education (17.0%)> anxiety (5.2%)> other (3.0%). Private training for preparation is shown.

월평균 소득 700만원 이상 가구의 월평균 사교육비가 45만5000원, 200만원 미만 가구는 9만3000원으로, 사교육 참여율의 경우 월평균 소득 700만원 이상 가구의 참여율은 전년(81.9%) 대비 1.7%p 상승한 83.6%, 200만원 미만 가구는 전년(40.2%) 대비 2.9%p 상승한 43.1%를 보였다.For households with an average monthly income of 7 million won or more, the average monthly private education expenditure is 455,000 won, and for those with less than 2 million won, 93,000 won, the participation rate of households with an average monthly income of 7 million won or more increased by 1.7%p from the previous year (81.9%) to 83.6. %, households with less than 2 million won showed 43.1%, up 2.9%p from the previous year (40.2%).

지역별 지출 규모는 서울(39.0만원), 대구(30.0만원), 경기(28.6만원) 순이며, 전남(15.7만원)이 가장 낮고, 참여율에서도 서울(76.7%)이 가장 높았고, 세종(74.0%), 대구(73.6%) 순이었다.The amount of expenditure by region was in the order of Seoul (399,000 won), Daegu (30.0 million won), and Gyeonggi (286,000 won), followed by Jeollanam-do (177,000 won), and Seoul (76.7%) the highest in participation rate, and Sejong (74.0%), Daegu (73.6%) was followed.

학습 분석 시스템 및 서비스Learning analysis system and service

먼저, 본 발명과 관련된 학습 분석 방법 및 시스템을 제안하고자 한다.First, it is intended to propose a learning analysis method and system related to the present invention.

구체적으로 본 발명은 데이터 수집 체계를 기준으로, 문항 반응 모델을 수립하고, 머신 러닝을 적용하여 성취 수준(역량)에 따라 개인화된 학습 경로와 컨텐츠/자원을 제공하며, 학습자, 교사 및 학부모에 구체적이고 개인화된 피드백(처방)을 제공하고, 학습자의 학습 성과를 진단하여 문제점을 조기에 발견 및 해소할 수 있는 학습 분석 방법 및 시스템을 제안하고자 한다.Specifically, the present invention establishes an item response model based on a data collection system, applies machine learning to provide personalized learning paths and content/resource according to the achievement level (capacity), and is specific to learners, teachers, and parents. And provide personalized feedback (prescription), and provide a learning analysis method and system that can detect and resolve problems early by diagnosing learners' learning outcomes.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves.

도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련된 학습 분석 시스템의 블록 구성도(block diagram)를 도시한 것이다.3 is a block diagram illustrating a learning analysis system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 학습 분석 시스템(10)은 단말(100)과 서버(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the learning analysis system 10 may include a terminal 100 and a server 200.

먼저, 단말(100)은 무선 통신부(110), A/V(Audio/Video) 입력부(120), 사용자 입력부(130), 센싱부(140), 출력부(150), 메모리(160), 인터페이스부(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. First, the terminal 100 includes a wireless communication unit 110, an audio/video (A/V) input unit 120, a user input unit 130, a sensing unit 140, an output unit 150, a memory 160, and an interface. The unit 170, the control unit 180, and the power supply unit 190 may be included.

단, 도 3에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 학습 분석 시스템이 구현될 수도 있다.However, since the components shown in FIG. 3 are not essential, a learning analysis system having more components or fewer components may be implemented.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.Hereinafter, the components will be described in order.

무선 통신부(110)는 학습 분석 시스템과 무선 통신 시스템 사이 또는 기기와 기기가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. The wireless communication unit 110 may include one or more modules that enable wireless communication between the learning analysis system and the wireless communication system or between the device and a network in which the device is located.

예를 들어, 무선 통신부(110)는 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114) 및 위치정보 모듈(115) 등을 포함할 수 있다.For example, the wireless communication unit 110 may include a mobile communication module 112, a wireless Internet module 113, a short-range communication module 114, a location information module 115, and the like.

방송 수신 모듈(111)은 방송 채널을 통하여 외부의 방송 관리 서버로부터 방송 신호 및/또는 방송 관련된 정보를 수신한다. The broadcast reception module 111 receives a broadcast signal and/or broadcast-related information from an external broadcast management server through a broadcast channel.

상기 방송 채널은 위성 채널, 지상파 채널을 포함할 수 있다. 상기 방송 관리 서버는, 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 생성하여 송신하는 서버 또는 기 생성된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보를 제공받아 단말기에 송신하는 서버를 의미할 수 있다. 상기 방송 신호는, TV 방송 신호, 라디오 방송 신호, 데이터 방송 신호를 포함할 뿐만 아니라, TV 방송 신호 또는 라디오 방송 신호에 데이터 방송 신호가 결합한 형태의 방송 신호도 포함할 수 있다. The broadcast channel may include a satellite channel and a terrestrial channel. The broadcast management server may mean a server that generates and transmits a broadcast signal and/or broadcast-related information, or a server that receives and transmits a previously-generated broadcast signal and/or broadcast-related information to a terminal. The broadcast signal may include not only a TV broadcast signal, a radio broadcast signal, and a data broadcast signal, but also a broadcast signal in a form in which a data broadcast signal is combined with a TV broadcast signal or a radio broadcast signal.

상기 방송 관련 정보는, 방송 채널, 방송 프로그램 또는 방송 서비스 제공자에 관련한 정보를 의미할 수 있다. 상기 방송 관련 정보는, 이동통신망을 통하여도 제공될 수 있다. 이러한 경우에는 상기 이동통신 모듈(112)에 의해 수신될 수 있다.The broadcast related information may mean information related to a broadcast channel, a broadcast program, or a broadcast service provider. The broadcast-related information may also be provided through a mobile communication network. In this case, it may be received by the mobile communication module 112.

상기 방송 관련 정보는 다양한 형태로 존재할 수 있다. 예를 들어, DMB(Digital Multimedia Broadcasting)의 EPG(Electronic Program Guide) 또는 DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld)의 ESG(Electronic Service Guide) 등의 형태로 존재할 수 있다.The broadcast-related information may exist in various forms. For example, it may exist in the form of an Electronic Program Guide (EPG) of Digital Multimedia Broadcasting (DMB) or an Electronic Service Guide (ESG) of Digital Video Broadcast-Handheld (DVB-H).

상기 방송 수신 모듈(111)은, 예를 들어, DMB-T(Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial), DMB-S(Digital Multimedia Broadcasting-Satellite), MediaFLO(Media Forward Link Only), DVB-H(Digital Video Broadcast-Handheld), DVB-CBMS, OMA-BCAST, ISDB-T(Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial) 등의 디지털 방송 시스템을 이용하여 디지털 방송 신호를 수신할 수 있다. 물론, 상기 방송 수신 모듈(111)은, 상술한 디지털 방송 시스템뿐만 아니라 다른 방송 시스템에 적합하도록 구성될 수도 있다.The broadcast receiving module 111 includes, for example, Digital Multimedia Broadcasting-Terrestrial (DMB-T), Digital Multimedia Broadcasting-Satellite (DMB-S), Media Forward Link Only (MediaFLO), and Digital Video Broadcasting (DVB-H). -Handheld), DVB-CBMS, OMA-BCAST, ISDB-T (Integrated Services Digital Broadcast-Terrestrial), and other digital broadcasting systems can be used to receive digital broadcasting signals. Of course, the broadcast reception module 111 may be configured to be suitable for not only the digital broadcasting system described above, but also other broadcasting systems.

방송 수신 모듈(111)을 통해 수신된 방송 신호 및/또는 방송 관련 정보는 메모리(160)에 저장될 수 있다.The broadcast signal and/or broadcast related information received through the broadcast reception module 111 may be stored in the memory 160.

이동통신 모듈(112)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.The mobile communication module 112 transmits and receives a radio signal with at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network. The wireless signal may include a voice call signal, a video call signal, or various types of data according to transmission/reception of text/multimedia messages.

무선 인터넷 모듈(113)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 단말(100)에 내장되거나 외장될 수 있다. The wireless Internet module 113 refers to a module for wireless Internet access, and may be built-in or external to the terminal 100.

상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.As the technology of the wireless Internet, wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), wireless broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), and High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) may be used.

근거리 통신 모듈(114)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.The short-range communication module 114 refers to a module for short-range communication. As the technology of short range communication, Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.

위치 정보 모듈(115)은 단말(100)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 GPS모듈(115)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다. 또한, GPS 모듈(115)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수 있다.The location information module 115 is a module for obtaining the location of the terminal 100, and a representative example thereof is a GPS (Global Position System) module. According to the current technology, the GPS module 115 calculates distance information and accurate time information away from three or more satellites, and then applies a trigonometric method to the calculated information, thereby providing a three-dimensional string according to latitude, longitude, and altitude. Location information can be accurately calculated. Currently, a method of calculating location and time information using three satellites, and correcting an error of the calculated location and time information using another satellite is widely used. In addition, the GPS module 115 may calculate speed information by continuously calculating the current location in real time.

도 3을 참조하면, A/V(Audio/Video) 입력부(120)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 입력을 위한 것으로, 이에는 카메라(121)와 마이크(122) 등이 포함될 수 있다. Referring to FIG. 3, an A/V (Audio/Video) input unit 120 is for inputting an audio signal or a video signal, and may include a camera 121 and a microphone 122.

카메라(121)는 촬영 모드에서 이미지 센서에 의해 얻어지는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 처리하고, 처리된 화상 프레임은 디스플레이부(151)에 표시될 수 있다.The camera 121 may process an image frame such as a still image or a moving image obtained by an image sensor in the photographing mode, and the processed image frame may be displayed on the display unit 151.

카메라(121)에서 처리된 화상 프레임은 메모리(160)에 저장되거나 무선 통신부(110)를 통하여 외부로 전송될 수 있다. The image frame processed by the camera 121 may be stored in the memory 160 or transmitted to the outside through the wireless communication unit 110.

카메라(121)는 사용 환경에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.Two or more cameras 121 may be provided depending on the use environment.

마이크(122)는 녹음모드, 음성인식 모드 등에서 마이크로폰(Microphone)에 의해 외부의 음향 신호를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. The microphone 122 receives an external sound signal by a microphone in a recording mode, a voice recognition mode, etc., and processes it as electrical voice data.

처리된 음성 데이터는 이동통신 모듈(112)을 통하여 이동통신 기지국으로 송신 가능한 형태로 변환되어 출력될 수 있다. The processed voice data may be converted into a format transmittable to a mobile communication base station through the mobile communication module 112 and then output.

마이크(122)에는 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생되는 잡음(noise)을 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 구현될 수 있다.Various noise removal algorithms may be implemented in the microphone 122 to remove noise generated in the process of receiving an external sound signal.

다음으로, 사용자 입력부(130)는 사용자가 학습 분석 시스템의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력부(130)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성될 수 있다. Next, the user input unit 130 generates input data for the user to control the operation of the learning analysis system. The user input unit 130 may include a key pad, a dome switch, a touch pad (positive pressure/power failure), a jog wheel, a jog switch, and the like.

센싱부(140)는 학습 분석 시스템의 개폐 상태, 학습 분석 시스템의 위치, 사용자 접촉 유무, 학습 분석 시스템의 방위, 학습 분석 시스템의 가속/감속 등과 같이 학습 분석 시스템의 현 상태를 감지하여 학습 분석 시스템의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킨다. The sensing unit 140 detects the current state of the learning analysis system, such as the open/closed state of the learning analysis system, the location of the learning analysis system, the presence of user contact, the direction of the learning analysis system, and acceleration/deceleration of the learning analysis system. It generates a sensing signal to control the operation of.

센싱부(140)는 전원 공급부(190)의 전원 공급 여부, 인터페이스부(170)의 외부 기기 결합 여부 등을 센싱할 수도 있다. The sensing unit 140 may sense whether the power supply unit 190 supplies power, whether the interface unit 170 is coupled to an external device, or the like.

한편, 출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 디스플레이부(151), 음향 출력 모듈(152), 알람부(153), 햅틱 모듈(154) 및 프로젝터 모듈(155), 헤드업 디스플레이(head-up display, HUD), 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD) 등이 포함될 수 있다.On the other hand, the output unit 150 is for generating output related to visual, auditory or tactile sense, and includes a display unit 151, an audio output module 152, an alarm unit 153, a haptic module 154, and a projector. The module 155, a head-up display (HUD), a head mounted display (HMD), and the like may be included.

디스플레이부(151)는 학습 분석 시스템에서 처리되는 정보를 표시(출력)한다. The display unit 151 displays (outputs) information processed by the learning analysis system.

디스플레이부(151)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. The display unit 151 includes a liquid crystal display (LCD), a thin film transistor-liquid crystal display (TFT LCD), an organic light-emitting diode (OLED), and a flexible display. display) and a 3D display.

이들 중 일부 디스플레이는 그를 통해 외부를 볼 수 있도록 투명형 또는 광투과형으로 구성될 수 있다. 이는 투명 디스플레이라 호칭될 수 있는데, 상기 투명 디스플레이의 대표적인 예로는 TOLED(Transparant OLED) 등이 있다. 디스플레이부(151)의 후방 구조 또한 광 투과형 구조로 구성될 수 있다. 이러한 구조에 의하여, 사용자는 학습 분석 시스템 바디의 디스플레이부(151)가 차지하는 영역을 통해 학습 분석 시스템 바디의 후방에 위치한 사물을 볼 수 있다.Some of these displays may be configured as a transparent type or a light-transmitting type so that the outside can be seen through them. This may be referred to as a transparent display, and a representative example of the transparent display is TOLED (Transparant OLED). The rear structure of the display unit 151 may also be configured as a light transmission type structure. With this structure, the user can see objects located behind the learning analysis system body through an area occupied by the display unit 151 of the learning analysis system body.

학습 분석 시스템의 구현 형태에 따라 디스플레이부(151)이 2개 이상 존재할 수 있다. 예를 들어, 학습 분석 시스템에는 복수의 디스플레이부들이 하나의 면에 이격되거나 일체로 배치될 수 있고, 또한 서로 다른 면에 각각 배치될 수도 있다. Two or more display units 151 may exist depending on the implementation form of the learning analysis system. For example, in the learning analysis system, a plurality of display units may be spaced apart or integrally disposed on one surface, or may be disposed on different surfaces, respectively.

디스플레이부(151)와 터치 동작을 감지하는 센서(이하, '터치 센서'라 함)가 상호 레이어 구조를 이루는 경우(이하, '터치 스크린'이라 함)에, 디스플레이부(151)는 출력 장치 이외에 입력 장치로도 사용될 수 있다. 터치 센서는, 예를 들어, 터치 필름, 터치 시트, 터치 패드 등의 형태를 가질 수 있다.When the display unit 151 and a sensor (hereinafter referred to as'touch sensor') for detecting a touch motion form a mutual layer structure (hereinafter, referred to as a'touch screen'), the display unit 151 It can also be used as an input device. The touch sensor may have, for example, a touch film, a touch sheet, a touch pad, or the like.

터치 센서는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 가해진 압력 또는 디스플레이부(151)의 특정 부위에 발생하는 정전 용량 등의 변화를 전기적인 입력신호로 변환하도록 구성될 수 있다. 터치 센서는 터치 되는 위치 및 면적뿐만 아니라, 터치 시의 압력까지도 검출할 수 있도록 구성될 수 있다. The touch sensor may be configured to convert a change in pressure applied to a specific portion of the display unit 151 or a capacitance generated at a specific portion of the display unit 151 into an electrical input signal. The touch sensor may be configured to detect not only a touched position and area, but also a pressure at the time of touch.

터치 센서에 대한 터치 입력이 있는 경우, 그에 대응하는 신호(들)는 터치 제어기로 보내진다. 터치 제어기는 그 신호(들)를 처리한 다음 대응하는 데이터를 제어부(180)로 전송한다. 이로써, 제어부(180)는 디스플레이부(151)의 어느 영역이 터치 되었는지 여부 등을 알 수 있게 된다.When there is a touch input to the touch sensor, a signal(s) corresponding thereto is transmitted to the touch controller. The touch controller processes the signal(s) and then transmits the corresponding data to the controller 180. As a result, the controller 180 can know whether an area of the display unit 151 is touched.

상기 근접 센서(141)는 상기 터치스크린에 의해 감싸지는 학습 분석 시스템의 내부 영역 또는 상기 터치 스크린의 근처에 배치될 수 있다. 상기 근접 센서는 소정의 검출면에 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘 또는 적외선을 이용하여 기계적 접촉이 없이 검출하는 센서를 말한다. 근접 센서는 접촉식 센서보다는 그 수명이 길며 그 활용도 또한 높다. The proximity sensor 141 may be disposed in an inner area of the learning analysis system surrounded by the touch screen or near the touch screen. The proximity sensor refers to a sensor that detects the presence or absence of an object approaching a predetermined detection surface or an object existing in the vicinity using the force of an electromagnetic field or infrared rays without mechanical contact. Proximity sensors have a longer lifespan and higher utilization than contact sensors.

상기 근접 센서의 예로는 투과형 광전 센서, 직접 반사형 광전 센서, 미러 반사형 광전 센서, 고주파 발진형 근접 센서, 정전용량형 근접 센서, 자기형 근접 센서, 적외선 근접 센서 등이 있다. 상기 터치스크린이 정전식인 경우에는 상기 포인터의 근접에 따른 전계의 변화로 상기 포인터의 근접을 검출하도록 구성된다. 이 경우 상기 터치 스크린(터치 센서)은 근접 센서로 분류될 수도 있다.Examples of the proximity sensor include a transmission type photoelectric sensor, a direct reflection type photoelectric sensor, a mirror reflection type photoelectric sensor, a high frequency oscillation type proximity sensor, a capacitive type proximity sensor, a magnetic type proximity sensor, an infrared proximity sensor, and the like. When the touch screen is capacitive, it is configured to detect the proximity of the pointer by a change in an electric field according to the proximity of the pointer. In this case, the touch screen (touch sensor) may be classified as a proximity sensor.

이하에서는 설명의 편의를 위해, 상기 터치스크린 상에 포인터가 접촉되지 않으면서 근접되어 상기 포인터가 상기 터치스크린 상에 위치함이 인식되도록 하는 행위를 "근접 터치(proximity touch)"라고 칭하고, 상기 터치스크린 상에 포인터가 실제로 접촉되는 행위를 "접촉 터치(contact touch)"라고 칭한다. 상기 터치스크린 상에서 포인터로 근접 터치가 되는 위치라 함은, 상기 포인터가 근접 터치될 때 상기 포인터가 상기 터치스크린에 대해 수직으로 대응되는 위치를 의미한다.Hereinafter, for convenience of explanation, an action of allowing the pointer to be recognized as being positioned on the touch screen by approaching the touch screen without contacting the pointer is referred to as "proximity touch", and the touch The act of actually touching the pointer on the screen is referred to as "contact touch". A position at which a proximity touch is performed by a pointer on the touch screen means a position at which the pointer corresponds vertically to the touch screen when the pointer is touched.

상기 근접센서는, 근접 터치와, 근접 터치 패턴(예를 들어, 근접 터치 거리, 근접 터치 방향, 근접 터치 속도, 근접 터치 시간, 근접 터치 위치, 근접 터치 이동 상태 등)을 감지한다. 상기 감지된 근접 터치 동작 및 근접 터치 패턴에 상응하는 정보는 터치 스크린상에 출력될 수 있다. The proximity sensor detects a proximity touch and a proximity touch pattern (eg, a proximity touch distance, a proximity touch direction, a proximity touch speed, a proximity touch time, a proximity touch position, a proximity touch movement state, etc.). Information corresponding to the sensed proximity touch operation and proximity touch pattern may be output on the touch screen.

음향 출력 모듈(152)은 녹음 모드, 음성인식 모드, 방송수신 모드 등에서 무선 통신부(110)로부터 수신되거나 메모리(160)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. The sound output module 152 may output audio data received from the wireless communication unit 110 or stored in the memory 160 in a recording mode, a voice recognition mode, or a broadcast reception mode.

음향 출력 모듈(152)은 학습 분석 시스템에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다. 이러한 음향 출력 모듈(152)에는 리시버(Receiver), 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.The sound output module 152 also outputs sound signals related to functions performed in the learning analysis system. The sound output module 152 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.

알람부(153)는 학습 분석 시스템의 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력한다. The alarm unit 153 outputs a signal for notifying the occurrence of an event of the learning analysis system.

알람부(153)는 비디오 신호나 오디오 신호 이외에 다른 형태, 예를 들어 진동으로 이벤트 발생을 알리기 위한 신호를 출력할 수도 있다. The alarm unit 153 may output a signal for notifying the occurrence of an event in a form other than a video signal or an audio signal, for example, by vibration.

상기 비디오 신호나 오디오 신호는 디스플레이부(151)나 음성 출력 모듈(152)을 통해서도 출력될 수 있어서, 그들(151,152)은 알람부(153)의 일부로 분류될 수도 있다.The video signal or audio signal may also be output through the display unit 151 or the audio output module 152, so that they 151 and 152 may be classified as part of the alarm unit 153.

햅틱 모듈(haptic module)(154)은 사용자가 느낄 수 있는 다양한 촉각 효과를 발생시킨다. 햅틱 모듈(154)이 발생시키는 촉각 효과의 대표적인 예로는 진동이 있다. 햅택 모듈(154)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어 가능하다. The haptic module 154 generates various tactile effects that a user can feel. A typical example of the tactile effect generated by the haptic module 154 is vibration. The intensity and pattern of the vibration generated by the haptic module 154 can be controlled.

예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다. For example, different vibrations may be synthesized and output or may be sequentially output.

햅틱 모듈(154)은, 진동 외에도, 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와, 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. In addition to vibration, the haptic module 154 is used for stimulation such as an arrangement of pins that move vertically with respect to the contact skin surface, a blowing force or suction force of air through a jet or inlet, a grazing on the skin surface, contact of an electrode, electrostatic force, etc. It can generate various tactile effects, such as the effect by the effect and the effect by reproducing the feeling of cooling and warming using an endothermic or heat generating element.

햅틱 모듈(154)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자가 손가락이나 팔 등의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다. 햅틱 모듈(154)은 학습 분석 시스템의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수 있다.The haptic module 154 may not only transmit a tactile effect through direct contact, but may also be implemented so that a user can feel the tactile effect through muscle sensations such as a finger or an arm. Two or more haptic modules 154 may be provided depending on the configuration aspect of the learning analysis system.

프로젝터 모듈(155)은, 학습 분석 시스템을 이용하여 이미지 프로젝트(project) 기능을 수행하기 위한 구성요소로서, 제어부(180)의 제어 신호에 따라 디스플레이부(151)상에 디스플레이되는 영상과 동일하거나 적어도 일부가 다른 영상을 외부 스크린 또는 벽에 디스플레이할 수 있다.The projector module 155 is a component for performing an image project function by using the learning analysis system, and is the same as or at least as an image displayed on the display unit 151 according to a control signal from the controller 180. Some may display different images on an external screen or wall.

구체적으로, 프로젝터 모듈(155)은, 영상을 외부로 출력하기 위한 빛(일 예로서, 레이저 광)을 발생시키는 광원(미도시), 광원에 의해 발생한 빛을 이용하여 외부로 출력할 영상을 생성하기 위한 영상 생성 수단 (미도시), 및 영상을 일정 초점 거리에서 외부로 확대 출력하기 위한 렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터 모듈(155)은, 렌즈 또는 모듈 전체를 기계적으로 움직여 영상 투사 방향을 조절할 수 있는 장치(미도시)를 포함할 수 있다.Specifically, the projector module 155 generates an image to be output to the outside by using a light source (not shown) that generates light (for example, laser light) for outputting an image to the outside, and light generated by the light source. It may include an image generating means (not shown) for performing and a lens (not shown) for expanding the image to the outside at a predetermined focal length. In addition, the projector module 155 may include a device (not shown) capable of adjusting an image projection direction by mechanically moving a lens or the entire module.

프로젝터 모듈(155)은 디스플레이 수단의 소자 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube) 모듈, LCD(Liquid Crystal Display) 모듈 및 DLP(Digital Light Processing) 모듈 등으로 나뉠 수 있다. 특히, DLP 모듈은, 광원에서 발생한 빛이 DMD(Digital Micromirror Device) 칩에 반사됨으로써 생성된 영상을 확대 투사하는 방식으로 프로젝터 모듈(151)의 소형화에 유리할 수 있다.The projector module 155 may be divided into a cathode ray tube (CRT) module, a liquid crystal display (LCD) module, a digital light processing (DLP) module, and the like according to the device type of the display means. In particular, the DLP module may be advantageous for miniaturization of the projector module 151 by expanding and projecting an image generated by reflecting light generated from a light source onto a digital micromirror device (DMD) chip.

바람직하게, 프로젝터 모듈(155)은, 학습 분석 시스템의 측면, 정면 또는 배면에 길이 방향으로 구비될 수 있다. 물론, 프로젝터 모듈(155)은, 필요에 따라 학습 분석 시스템의 어느 위치에라도 구비될 수 있음은 당연하다.Preferably, the projector module 155 may be provided on the side, front or rear of the learning analysis system in the longitudinal direction. Of course, it is natural that the projector module 155 may be provided at any position of the learning analysis system as needed.

또한, 헤드업 디스플레이(head-up display, HUD, 156)는 차량 등에서 차량 현재 속도, 연료 잔량, 내비게이션 길안내 정보 등을 운전자 바로 앞 유리창 부분에 그래픽 이미지로 투영해주는 장치를 의미한다.In addition, the head-up display (HUD) 156 refers to a device that projects the current vehicle speed, fuel level, and navigation directions information as a graphic image on the windshield of the driver.

또한, 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD, 157)는 가상 현실(Virtual reality) 정보를 출력할 수 있는 대표적인 장치이다.In addition, a head mounted display (HMD) 157 is a representative device capable of outputting virtual reality information.

가상 현실(Virtual reality)이란 컴퓨터를 통해 어떤 특정한 환경이나 상황을 입체감있는 3D 컨텐츠로 제작하여, 그 3D 컨텐츠를 사용하는 사람이 마치 실제 주변 상황, 환경과 상호작용하고 있는 것처럼 만들어 주는 인간-컴퓨터 사이의 인터페이스 등을 총칭한다.Virtual reality is a human-computer that creates a specific environment or situation through a computer into 3D content with a three-dimensional effect, and makes it as if the person using the 3D content is interacting with the actual surrounding situation and environment. It refers to the interface of

일반적으로 사람이 지각하는 입체감은 관찰하는 물체의 위치에 따른 수정체의 두께 변화 정도, 양쪽 눈과 대상물과의 각도 차이, 그리고 좌우 눈에 보이는 대상물의 위치 및 형태의 차이, 대상물의 운동에 따라 생기는 시차, 그 밖에 각종 심리 및 기억에 의한 효과 등이 복합적으로 작용하여 생긴다.In general, the three-dimensional effect perceived by humans is the degree of change in the thickness of the lens according to the position of the object being observed, the difference in the angle between both eyes and the object, the difference in the position and shape of the object visible to the left and right eyes, and the parallax caused by the motion of the object. , And other effects of various psychological and memory effects, etc.

그 중 사람이 입체감을 느끼는 가장 중요한 요인은, 사람의 두 눈이 가로 방향으로 약 6.5㎝가량 떨어져 있음으로써, 나타나게 되는 양안 시차(binocular disparity)이다. 즉, 양안 시차에 의해 대상물에 대한 각도 차이를 가지고 바라보게 되고, 이 차이로 인해 각각의 눈에 들어오는 이미지가 서로 다른 상을 갖게 되며 이 두 영상이 망막을 통해 뇌로 전달되면 뇌는 이 두 개의 정보를 정확히 서로 융합하여 본래의 3D 입체 영상을 느낄 수 있는 것이다.Among them, the most important factor that a person feels a three-dimensional effect is binocular disparity that occurs when the human eyes are about 6.5 cm apart in the horizontal direction. In other words, by binocular parallax, the object is viewed with a difference in angle to the object, and due to this difference, images entering each eye have different images. When these two images are transmitted to the brain through the retina, the brain will You can feel the original 3D stereoscopic image by precisely fusion of each other.

이러한 입체감있는 3D 컨텐츠들은 이미 여러 미디어 분야에 두루 이용되어 소비자들로부터 호평을 받아오고 있다. 예를 들어 3D 영화, 3D 게임 및 체험 디스플레이와 같은 것들이 대표적이다.These three-dimensional 3D contents have already been widely used in various media fields and are receiving favorable reviews from consumers. For example, 3D movies, 3D games and experiential displays are typical.

이와 같이 가상 현실 기술 3D 컨텐츠들의 보편화와 더불어, 더욱 몰입도 높은 가상 현실 서비스를 제공할 수 있는 기술의 개발이 다각적으로 요구되고 있다.In addition to the generalization of virtual reality technology 3D contents, development of a technology capable of providing a more immersive virtual reality service is required in various ways.

일반적으로 이미지 디스플레이 장치는 눈과 매우 근접한 위치에서 발생하는 영상광을 정밀한 광학 장치를 이용하여 먼 거리에 가상의 대형화면이 구성될 수 있도록 초점을 형성함으로써 사용자로 하여금 확대된 허상을 볼 수 있도록 하는 화상 표시 장치를 말한다.In general, an image display device uses a precise optical device to focus image light generated at a location very close to the eye so that a large virtual screen can be formed at a distance, allowing users to view an enlarged virtual image. Refers to an image display device.

또한, 이미지 디스플레이 장치는, 주위 환경은 볼 수 없고 디스플레이 소자에서 발산된 영상광만을 볼 수 있는 밀폐형(See-close)과, 윈도우를 통해 주위 환경을 볼 수 있으면서도 디스플레이 소자에서 발산된 영상광을 동시에 볼 수 있는 투과식(See-through)으로 나뉠 수 있다.In addition, the image display device is a see-close type in which the surrounding environment can not be seen and only the image light emitted from the display device can be viewed, and the image light emitted from the display device can be viewed through a window at the same time. It can be divided into see-through.

본 발명에 따른 헤드 마운티드 디스플레이(head mounted display, HMD, 157)란 안경처럼 머리에 착용하여 멀티미디어 컨텐츠를 제공받을 수 있도록 하는 각종디지털 디바이스를 말한다. 디지털 디바이스의 경량화 및 소량화 추세에 따라, 다양한 웨어러블 컴퓨터(Wearable Computer)가 개발되고 있으며, HMD 또한 널리 사용되고 있다. HMD(157)는 단순한 디스플레이 기능을 넘어 증강 현실 기술, N 스크린 기술 등과 조합되어 유저에게 다양한 편의를 제공할 수 있다.The head mounted display (HMD, 157) according to the present invention refers to various digital devices that can be worn on the head like glasses to receive multimedia contents. According to the trend of lightening and miniaturization of digital devices, various wearable computers are being developed, and HMDs are also widely used. The HMD 157 goes beyond a simple display function and is combined with an augmented reality technology and an N screen technology to provide various conveniences to users.

예를 들어, HMD(157)에 마이크와 스피커가 장착되는 경우, 유저는 HMD(157)를 착용한 상태에서, 전화 통화를 수행할 수 있다. 또한, 예를 들어, HMD(157)에 원적외선 카메라(122)가 장착되는 경우, 유저는 HMD(157)를 착용한 상태에서, 유저가 원하는 방향의 이미지를 캡쳐할 수 있다.For example, when a microphone and a speaker are mounted on the HMD 157, the user can make a phone call while wearing the HMD 157. In addition, for example, when the far-infrared camera 122 is mounted on the HMD 157, the user can capture an image in a direction desired by the user while wearing the HMD 157.

또한, 메모리부(160)는 제어부(180)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 메시지, 오디오, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 상기 메모리부(160)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리부(160)에는 상기 터치스크린 상의 터치 입력시 출력되는 다양한 패턴의 진동 및 음향에 관한 데이터를 저장할 수 있다.In addition, the memory unit 160 may store a program for processing and control of the controller 180, and temporarily store input/output data (eg, messages, audio, still images, moving pictures, etc.). It can also perform a function for. The memory unit 160 may also store a frequency of use of each of the data. In addition, the memory unit 160 may store data on vibrations and sounds of various patterns output when a touch input on the touch screen is performed.

메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 학습 분석 시스템은 인터넷(internet)상에서 상기 메모리(160)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.The memory 160 is a flash memory type, a hard disk type, a multimedia card micro type, a card type memory (for example, SD or XD memory), and RAM. (Random Access Memory, RAM), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read-Only Memory, ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM (Programmable Read-Only Memory), magnetic memory, magnetic It may include at least one type of storage medium among a disk and an optical disk. The learning analysis system may operate in connection with a web storage that performs a storage function of the memory 160 on the Internet.

인터페이스부(170)는 학습 분석 시스템에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(170)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 학습 분석 시스템 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 학습 분석 시스템 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다. 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트, 이어폰 포트 등이 인터페이스부(170)에 포함될 수 있다. The interface unit 170 serves as a path to all external devices connected to the learning analysis system. The interface unit 170 receives data from an external device, receives power, and transmits it to each component inside the learning analysis system, or transmits data inside the learning analysis system to an external device. For example, a wired/wireless headset port, an external charger port, a wired/wireless data port, a memory card port, a port for connecting a device equipped with an identification module, an audio input/output (I/O) port, A video input/output (I/O) port, an earphone port, etc. may be included in the interface unit 170.

식별 모듈은 학습 분석 시스템의 사용 권한을 인증하기 위한 각종 정보를 저장한 칩으로서, 사용자 인증 모듈(User Identify Module, UIM), 가입자 인증 모듈(Subscriber Identify Module, SIM), 범용 사용자 인증 모듈(Universal Subscriber Identity Module, USIM) 등을 포함할 수 있다. 식별 모듈이 구비된 장치(이하 '식별 장치')는, 스마트 카드(smart card) 형식으로 제작될 수 있다. 따라서 식별 장치는 포트를 통하여 학습 분석 시스템과 연결될 수 있다. The identification module is a chip that stores various types of information for authenticating the right to use the learning analysis system, and includes a user identification module (UIM), a subscriber identification module (SIM), and a universal user authentication module (Universal Subscriber). Identity Module, USIM), etc. may be included. A device equipped with an identification module (hereinafter,'identification device') may be manufactured in the form of a smart card. Therefore, the identification device can be connected to the learning analysis system through the port.

상기 인터페이스부는 학습 분석 시스템이 외부 크래들(cradle)과 연결될 때 상기 크래들로부터의 전원이 상기 학습 분석 시스템에 공급되는 통로가 되거나, 사용자에 의해 상기 크래들에서 입력되는 각종 명령 신호가 상기 이동기기로 전달되는 통로가 될 수 있다. 상기 크래들로부터 입력되는 각종 명령 신호 또는 상기 전원은 상기 이동기기가 상기 크래들에 정확히 장착되었음을 인지하기 위한 신호로 동작될 수도 있다.When the learning analysis system is connected to an external cradle, the interface unit serves as a path through which power from the cradle is supplied to the learning analysis system, or various command signals input from the cradle by a user are transmitted to the mobile device. It can be a passage. Various command signals or the power input from the cradle may be operated as signals for recognizing that the mobile device is correctly mounted on the cradle.

제어부(controller, 180)는 통상적으로 학습 분석 시스템의 전반적인 동작을 제어한다. The controller 180 generally controls the overall operation of the learning analysis system.

제어부(180)는 데이터 수집/저장부(181), 데이터 분석부(182) 및 대시보드부(183) 등을 포함할 수 있다.The control unit 180 may include a data collection/storage unit 181, a data analysis unit 182, a dashboard unit 183, and the like.

여기서 수집/저장부(181)는, 문항과 코스 정보 메타데이터를 수집하고, Caliper 데이터 변환에 필요한 메타데이터를 저장하며, 분석 성능 향상을 위한 파일을 Merge하고, 분석이 필요한 다른 서비스가 들어오면 새로운 스트림을 생성하는 등의 기능을 제공한다.Here, the collection/storage unit 181 collects item and course information metadata, stores metadata necessary for Caliper data conversion, merges files to improve analysis performance, and when other services requiring analysis come in, It provides functions such as creating a stream.

또한, 데이터 분석부(182)는 Caliper Data로부터 데이터 카탈로그를 생성하고, 데이터 ETL 작업 후 Redshift로 삽입하며, 일/주/월 단위로 데이터를 분석하는 증의 기능을 제공한다.In addition, the data analysis unit 182 creates a data catalog from Caliper Data, inserts it into Redshift after data ETL work, and provides an augmentation function that analyzes data on a daily/weekly/monthly basis.

또한, 대시보드부(183)는 디스플레이부(151)와 연동하여 사용자에게 교육 관련 컨텐츠 제공 및 피드백 생성을 위한 정보를 제공하는 기능을 제공한다.In addition, the dashboard unit 183 provides a function of providing education-related content to a user and information for generating feedback in connection with the display unit 151.

상기 데이터 수집/저장부(181), 데이터 분석부(182) 및 대시보드부(183)의 기능에 대해서는 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 후술한다.The functions of the data collection/storage unit 181, the data analysis unit 182, and the dashboard unit 183 will be described later in more detail with reference to FIG. 4.

한편, 전원 공급부(190)는 제어부(180)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.Meanwhile, the power supply unit 190 receives external power and internal power under the control of the controller 180 to supply power necessary for the operation of each component.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.Various embodiments described herein may be implemented in a recording medium that can be read by a computer or a similar device using, for example, software, hardware, or a combination thereof.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(180) 자체로 구현될 수 있다.According to hardware implementation, the embodiments described herein include application specific integrated circuits (ASICs), digital signal processors (DSPs), digital signal processing devices (DSPDs), programmable logic devices (PLDs), field programmable gate arrays (FPGAs), It may be implemented using at least one of processors, controllers, micro-controllers, microprocessors, and electrical units for performing other functions, in some cases herein. The described embodiments may be implemented by the controller 180 itself.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(160)에 저장되고, 제어부(180)에 의해 실행될 수 있다.According to software implementation, embodiments such as procedures and functions described in the present specification may be implemented as separate software modules. Each of the software modules may perform one or more functions and operations described herein. The software code can be implemented as a software application written in an appropriate programming language. The software code may be stored in the memory 160 and executed by the controller 180.

또한, 서버(200)는 데이터 베이스를 구축하여, 단말(100)과 정보를 교환할 수 있다.In addition, the server 200 may establish a database and exchange information with the terminal 100.

이때, 서버(200)와 단말(100) 간에는 근거리 통신 또는 원거리 통신이 적용될 수 있다.In this case, short-range communication or long-distance communication may be applied between the server 200 and the terminal 100.

여기서 이용될 수 있는 상기 무선 통신 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.As the wireless communication technology that can be used here, WLAN (Wireless LAN) (Wi-Fi), Wibro (Wireless broadband), Wimax (World Interoperability for Microwave Access), HSDPA (High Speed Downlink Packet Access), etc. may be used. have.

또한, 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra-Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.In addition, as a technology for short range communication, Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), infrared data association (IrDA), Ultra-Wideband (UWB), ZigBee, and the like may be used.

도 4는 본 발명에 따른 학습 분석 시스템의 구성 요소 및 서비스를 설명하는 방법을 함께 도시한 것이다.4 is a diagram illustrating a method for describing components and services of the learning analysis system according to the present invention.

도 4를 참조하면, 서버(200), 데이터 수집/저장부(181), 데이터 분석부(182) 및 대시보드부(183) 등이 수행하는 서비스 플로우가 구체적으로 도시된다.Referring to FIG. 4, a service flow performed by the server 200, the data collection/storage unit 181, the data analysis unit 182, and the dashboard unit 183 is illustrated in detail.

먼저, 서버(200)는 데이터 베이스를 구축할 수 있다(S10)First, the server 200 may build a database (S10)

다음으로, 데이터 수집/저장부(181)의 EC2(Batch Server)는 일 단위 배치 작업으로서, 문항과 코스 정보 메타데이터를 수집하게 된다(S11).Next, the EC2 (Batch Server) of the data collection/storing unit 181 is a daily batch job, and collects item and course information metadata (S11).

또한, 데이터 수집/저장부(181)의 RDS(Aurora)는 Caliper 데이터 변환에 필요한 메타데이터를 저장한다(S12).In addition, the RDS (Aurora) of the data collection/storing unit 181 stores metadata necessary for Caliper data conversion (S12).

또한, API Gateway(210)로부터 데이터 수집/저장부(181)의 Kinesis는 Home-Learn Lambda Stream을 생성하는데, 즉, 분석이 필요한 다른 서비스가 들어오면 새로운 스트림을 생성한다(S14).In addition, the Kinesis of the data collection/storage unit 181 from the API Gateway 210 generates a Home-Learn Lambda Stream, that is, generates a new stream when another service requiring analysis comes in (S14).

또한, Lambda는 Store_Raw_Data 기능을 제공하는데, Raw Data를 저장하고, 필요한 경우, 이벤트 발생 시간을 교정하는 역할을 한다(S15).In addition, Lambda provides a Store_Raw_Data function, which stores raw data and, if necessary, corrects the event occurrence time (S15).

또한, S3(Data Lake)는 hl-analyticsraw-data를 수집하고(S16), Lambda로 전달하게 된다(S17).In addition, S3 (Data Lake) collects hl-analyticsraw-data (S16) and transmits it to Lambda (S17).

이후, Lambda는 데이터 수집/저장부(181)의 RDS(Aurora)와 교류하고, 지속적인 Lambda 함수 호출 실패시 SQS로 자료를 전달하게 된다(S18).Thereafter, Lambda communicates with the RDS (Aurora) of the data collection/storage unit 181, and when a continuous Lambda function call fails, data is transmitted to the SQS (S18).

또한, S3(hl-analyticsraw-data)를 통해, JSON 파일 인 Caliper 데이터를 저장한다(S19).In addition, Caliper data, which is a JSON file, is stored through S3 (hl-analyticsraw-data) (S19).

또한, S3(hl-analyticsraw-data)는 EC2와 자료를 교환하고, EC2는 분석 성능 향상을In addition, S3 (hl-analyticsraw-data) exchanges data with EC2, and EC2 improves analysis performance.

위한 파일을 Merge한다(S20). 예를 들어, 10분 단위로 파일의 Merge가 수행될 수 있다.Merge the files for (S20). For example, a file may be merged every 10 minutes.

또한, Lambda와 연계하여, S3(hl-analyticsraw-data)는 이미지/긴 텍스트 데이터가 들어오는 경우, 이미지/텍스트 파일로 저장하는 기능을 제공한다(S21).In addition, in connection with Lambda, S3 (hl-analyticsraw-data) provides a function of storing image/long text data as an image/text file when image/long text data is received (S21).

또한, Lambda와 연계하여, S3(hl-analyticsraw-data)는 변환에 실패한 raw data를 저장하는 것도 가능하다(임시 bucket, S22)).In addition, in connection with Lambda, it is also possible to store raw data that has failed conversion in hl-analyticsraw-data (S3) (temporary bucket, S22)).

이후, 실행에 관련된 모니터링(S23), SNS 알림 서비스(S24), Slack(S25)의 과정이 순차적으로 수행될 수 있다.Thereafter, the process of monitoring (S23), SNS notification service (S24), and Slack (S25) related to execution may be sequentially performed.

한편, 데이터 분석부(182)는 Glue가 (1) Caliper Data로부터 데이터 카탈로그를 생성하고(예를 들어, 3시간 단위), (2) 데이터 ETL 작업 후 Redshift로 삽입(예를 들어, 1일 단위 / 6시간 단위)하는 기능을 제공한다(S26).Meanwhile, the data analysis unit 182 allows Glue to (1) create a data catalog from Caliper Data (for example, in units of 3 hours), and (2) insert it into Redshift after data ETL work (for example, in units of 1 day). / 6 hours unit) provides a function (S26).

또한, Redshift(Data Warehouse)는 Athena에 대해 웹에서 데이터 조회가 가능하도록 할 수 있다(S27, S28).In addition, Redshift (Data Warehouse) can enable data search on the web for Athena (S27, S28).

또한, Step Functions인 Lambda는 Redshift(Data Warehouse)와 통신하고, 일/주/월 단위 데이터를 분석함으로써, 배치 작업을 수행한다(S29).In addition, Lambda, which is Step Functions, communicates with Redshift (Data Warehouse) and performs batch work by analyzing daily/weekly/monthly data (S29).

이후, RDS(MySQL)가 분석하는 데이터베이스(DB)로서의 역할을 제공한다(S30).Thereafter, the role as a database (DB) analyzed by RDS (MySQL) is provided (S30).

나아가 대시보드부(183)는 디스플레이부(151)와 연동하여 동작하는데, 먼저, 대시보드 DB인 RDS (MySQL)로 데이터가 전달되고(S31), EC2 (WAS)가 이를 통신하여 수신 및 피드백하며(S32), 웹인 EC2와 이에 대한 데이터를 통신하게 된다(S33).Further, the dashboard unit 183 operates in conjunction with the display unit 151. First, data is transferred to the dashboard DB, RDS (MySQL) (S31), and EC2 (WAS) communicates with it to receive and feedback. (S32), the webin EC2 and data about it are communicated (S33).

인공지능 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템Artificial intelligence-based customized learning method and system

현재 단말을 통해 제공되는 컨텐츠를 기초로 사용자들에 대한 교육이 빈번하게 수행되고 있다.Currently, education for users is frequently performed based on contents provided through terminals.

단, 현재 적용되는 방법 및 시스템에서는 교육 컨텐츠만을 일방향으로 사용자들에게 제공할 뿐이고, 학습 이벤트에 따른 사용자의 피드백을 반영한 교육은 이루어지지 못하다는 문제점이 있다.However, in the currently applied method and system, there is a problem that only educational content is provided to users in one direction, and education reflecting the user's feedback according to a learning event cannot be performed.

예를 들어, 종래의 방법에서는, 언제 로그인하고 로그아웃/타임아웃 했는지. 시험과 평가문항을 어떻게 이용하고 있는지, 자동 채점되는 시험점수는 어떻게 되는지, 오늘의 학습을 얼마나, 어떻게 이용하고 있는지, 어떤 동영상 자료를 어떻게 이용하고 있는지, 교육 중에 어떤 질문이나 태그를 달고 있는지, 어떤 순서로 컨텐츠를 이용하고 있으며, 어떤 자료들을 보고 있는지, 어떤 어플리케이션들을 이용하고 있는지, 적립 현황, 캐릭터 변경, 검색 키워드는 무엇인지 등에 대해 사용자 맞춤형으로 선별된 정보를 제공받는 것은 어렵다는 문제점이 있다.For example, in the conventional method, when you logged in and logged out/timed out. How are you using the test and evaluation questions, what are the test scores that are automatically scored, how much and how you are using today's learning, what video materials and how you are using them, what questions or tags are you using during training? There is a problem in that it is difficult to receive user-customized information about which content is being used in order, which data are being viewed, which applications are being used, accumulated status, character change, and search keyword.

이러한 개인 맞춤형 학습은 학습자의 능력과 특성에 맞춰, 지능적으로 콘텐츠와 서비스를 제공하여 편리하고 효율적으로 학습 효과를 증대하는 기술이다.This personalized learning is a technology that increases the learning effect conveniently and efficiently by intelligently providing contents and services according to the learner's ability and characteristics.

종래 상용화되었던 맞춤형 학습 기술들은 학습 콘텐츠 간의 연계에 의존하거나, 틀린 문제의 개수를 단순하게 세어서 취약한 개념을 진단하는 정도에 그쳐, 학습자의 학습 능력 진단이 정교하지 않은 문제점도 존재하였다.Conventionally, customized learning technologies that have been commercialized depend on linkage between learning contents or simply count the number of wrong problems to diagnose weak concepts, and thus, there is a problem in that the learning ability diagnosis of learners is not elaborate.

즉, 개인화된 맞춤형 학습을 제공하고자 하는 경우에도, 정확하지 않은 학습 능력 진단에 근거하게 됨으로써, 맞춤형 학습 시스템의 효율성 및 신뢰성을 확보하지 못하는 한계점이 있어 왔다.In other words, even in the case of providing personalized customized learning, there has been a limitation in that the efficiency and reliability of the customized learning system cannot be secured because it is based on an incorrect learning ability diagnosis.

따라서 이를 해결할 수 있는 학습 방법 및 시스템에 대한 니즈가 높아지고 있는 실정이다.Therefore, there is a growing need for learning methods and systems that can solve this problem.

본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 인공지능 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템을 제안하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention proposes a customized learning method and system based on artificial intelligence.

본 발명이 제공하는 인공지능 기반 맞춤형 학습 방법은 다음과 같이 구분 가능하다.The artificial intelligence-based customized learning method provided by the present invention can be classified as follows.

1. 콘텐츠1. Content

2. 서비스2. Service

3. 빅데이터3. Big Data

4. AI(인공지능)4. AI (Artificial Intelligence)

먼저 콘텐츠는, (1) 지식맵을 기반으로 한 문제은행, (2) 교육과정의 단원별 내용을 대표할 수 있는 평가문항, (3) 학습자가 구성할 수 있는 '내가 만든 문제집(Print on Demand)' 등으로 나눠볼 수 있다.First, the contents are (1) a question bank based on a knowledge map, (2) an evaluation question that can represent the contents of each unit of the curriculum, and (3) a'Print on Demand' that the learner can compose. It can be divided into'etc.

여기서 (1) 지식맵 기반 문제은행은, (단위 지식 수준의) 교육과정을 더 이상 쪼갤 수 없는 수준으로 상세화 한 지식맵 개발 및 국가별 교육과정과의 연계, 대표 문항 및 유사 문항을 문제은행에 등록 및 검수, 서비스 기능별 시험지 구성 기능 (수동 및 자동), 문항의 텍스트 및 수식 검색 기능 (수동 및 자동) 등을 포함한다.Here, (1) the knowledge map-based problem bank develops a detailed knowledge map and links it with the national curriculum, and transfers representative and similar questions to the problem bank to a level that can no longer be divided into (unit knowledge level). It includes registration and inspection, test paper composition function for each service function (manual and automatic), and search function for text and formulas of questions (manual and automatic).

다음으로, (2) 대표 문항 개발은, 이해 수준을 측정할 수 있는 교과, 학년, 난이도 별 교육과정을 대표할 수 있는 평가문항 및 검증, AI가 기계적으로 생성할 수 있는 유사 문항 개발 및 검증, 교과별 기본적인 개념 및 대표 문항에 대한 (정오답) 해설 강의 등을 포함한다.Next, (2) development of representative items includes evaluation items and verification that can represent the curriculum by subject, grade, and difficulty that can measure the level of understanding, and development and verification of similar items that can be mechanically generated by AI. Includes lectures on basic concepts and representative questions for each subject.

또한, (3) 학습자가 구성할 수 있는 '내가 만든 문제집(POD)'은, 내가 풀어본 문제들과 찜(큐레이션된) 한 문제들로 구성된 나만의 (디지털) 문제집 생성, 정답과 해설 포함 옵션을 포함한 레이아웃 자동 조정 기능과 프린트 옵션 설정 기능 등을 포함한다.In addition, (3) ‘My Problem Book (POD)’, which the learner can compose, includes the creation of my own (digital) question book composed of questions I solved and questions (curated), correct answers and explanations. It includes a function to automatically adjust the layout including options and a function to set print options.

다음으로, 서비스는 (1) 내 학습 스타일(적성과 학습 성향 진단), (2) 도전 교과(수학, 국어, 영어, 과학 등) 정복(학습 기간과 목표 설정), (3) 학습 포트폴리오 (4) DIY(Do It Yourself) 학습 등으로 나누어 볼 수 있다.Next, the services are (1) my learning style (diagnosing aptitude and learning disposition), (2) conquering challenging subjects (math, Korean, English, science, etc.) (setting duration and goals), (3) learning portfolio (4 ) Divided into DIY (Do It Yourself) learning.

먼저, (1) 내 학습 스타일(적성과 학습 성향 진단)은, 수학, 영어, 국어, 과학 등 교과별 이해도 및 실력 측정을 위한 사전 테스트(Pre-Test), 교과별 적성이나 친밀도를 진단할 수 있는 (심리/적성) 검사, 학습 스타일에 대한 진단을 통해 편안하고 편리한 학습 에이전트 유형과 학습자에게 배정하는 기능/과정 등을 포함한다.First of all, (1) My learning style (diagnosing aptitude and learning disposition) is a pre-test for measuring comprehension and ability for each subject such as math, English, Korean, and science, and aptitude or intimacy for each subject can be diagnosed. (Psychology/Aptitude) It includes the type of learning agent that is comfortable and convenient through diagnosis of the learning style and the function/process assigned to the learner.

다음으로, (2) 도전 교과 정복(학습 기간과 목표 설정)은, 시험 대비 또는 단기간에 교과별 실력을 향상하기 위해 학습 기간과 도달하고 싶은 목표 설정, 학습 기간 내에 목표를 달성하기 위한 최적화된 학습 경로 및 문항/자료 구성 등을 포함한다.Next, (2) Conquering the challenging subject (set the study period and goal) is to set the study period and the goal to be reached in order to improve the skills of each subject in preparation for the exam or in a short period of time, and an optimized learning path to achieve the goal within the study period. And question/material composition.

또한, (3) 학습 포트폴리오는, 교과별 지식맵에 게임적 요소를 가미해서 학습자가 도전할 수 있는 학습 지도 제공, 수학, 영어, 국어, 과학 등 교과별 실력이 향상될 때 마다 (특정 수준에 도달할 때 마다) 배지를 부여해서 역량 인증, 일, 주, 월별로 교과별 실력이 향상되는 과정과 교과별 실력이 향상될 때 기대할 수 있는 미래직업들을 한 눈에 볼 수 있는 e포트폴리오 제공하는 것을 포함한다.In addition, (3) The learning portfolio provides learning guidance that allows learners to challenge by adding game elements to the knowledge map for each subject.Whenever their skills in each subject such as mathematics, English, Korean, science, etc. Each time) badges are given to certify competencies and provide an e-portfolio where you can see at a glance the process of improving your skills per subject by day, week, and month, and future jobs that you can expect when your skills per subject improve.

또한, (4) DIY 학습은, 학생이 주체가 되어 본인이 효과적으로 이해한 개념이나 문제풀이/해설 강의, 학생들이 직접 묻고 답하는 교과별 문제 및 해당 문제와 관련된 (일상의) 현상들을 포함한다.In addition, (4) DIY learning includes concepts or problem solving/interpretation lectures that students have effectively understood as the subject, subject-specific problems that students directly ask and answer, and (daily) phenomena related to the problem.

한편, 빅데이터는, (1) 이벤트 기반 수집체계, (2) 학습 분석 등으로 구분해볼 수 있다.On the other hand, big data can be classified into (1) event-based collection system and (2) learning analysis.

먼저, (1) 이벤트 기반 수집체계는, 시험 및 문제풀이 전 과정을 학습 이벤트 형식으로 설계하여 데이터 수집체계 개발을 통해, 홈런 초등(100)의 'AI 생활기록부’에서 정의한 이벤트 외에 추가적인 신규 이벤트도 수집하고, 웹과 모바일에서 끊김없이 학습 이벤트를 수집하는 API 개발 및 적용이 가능하다.First, (1) The event-based collection system designates the entire process of testing and problem solving in the form of learning events and develops a data collection system, and additional new events in addition to the events defined in the'AI Life Record Book' of Home Run Elementary School (100) It is possible to develop and apply API that collects and collects learning events seamlessly from web and mobile.

또한, 홈런 초등(100)과 홈런 중등(300)의 학습기에도 적용 가능한 API 개발 및 제공이 가능하다.In addition, it is possible to develop and provide an API applicable to the learner of the home run elementary school 100 and the home run middle school 300.

다음으로, (2) 학습 분석은, 학습 시간, 서비스 이용 패턴, 또래그룹 대비 성적 등 통계적 분석 정보 제공, 오답의 원인, 즉 취약 지식에 대한 분석 결과 및 맞춤형 (처방적) 학습 경로 제공, 심리/적성 검사 결과와 학습 분석 결과를 연계해서 e포트폴리오 서비스로 전달하는 것 등이 가능하다.Next, (2) learning analysis is to provide statistical analysis information such as learning time, service use patterns, and grades compared to peer groups, the cause of incorrect answers, that is, analysis results for weak knowledge and customized (prescription) learning paths, psychological/ It is possible to link the results of the aptitude test and the results of learning analysis and deliver them to the ePortfolio service.

한편, AI(인공지능)은, (1) 자동 문항 생성기(Automatic Item Generator), (2) 학습 튜터(추론과 가이드 기능), (3) 학습 큐레이터(추론과 추천 기능), (4) 학습 지원용 챗봇(추론과 상담 기능) 등으로 구분해 볼 수 있다.On the other hand, AI (Artificial Intelligence) includes (1) Automatic Item Generator, (2) Learning Tutor (Inference and Guide Function), (3) Learning Curator (Inference and Recommendation Function), (4) Learning Support It can be categorized into chatbots (inference and counseling functions).

먼저, (1) 자동 문항 생성기(Automatic Item Generator)는, 대표 문항을 기준으로 설정 조건에 따라 자동으로 쌍둥이 문항 생성, 학습자의 취약 지식에 대해 ’인공지능과 문제 겨루기’ 기능으로 게임적 요소 제공 등을 포함한다.First, (1) Automatic Item Generator automatically generates twin questions according to the set conditions based on representative questions, and provides game-like elements with the'Compete against problems with artificial intelligence' function for learners' weak knowledge. Includes.

다음으로, (2) 학습 튜터(추론과 가이드 기능)는, 머신러닝으로 학습자의 취약 지식을 추론하고 학습성과를 예측하여 학습 과정의 효율성을 제고할 수 있는 인공지능 에이전트(AI 학습 튜터) 제공, 학습 성향과 성격에 따라 AI 튜터의 스타일을 다르게 적용 (학습 네비게이션 기능)하는 것이 가능하다.Next, (2) the learning tutor (inference and guide function) provides an artificial intelligence agent (AI learning tutor) that can infer the weak knowledge of learners through machine learning and predict learning outcomes to improve the efficiency of the learning process. It is possible to apply different styles of AI tutors (learning navigation function) according to the learning tendency and personality.

또한, (3) 학습 큐레이터(추론과 추천 기능)는, 교과별로 학습자가 설정한 학습 기간과 도달하고 싶은 목표를 입력 값으로 최적의 학습 과정과 문항 세트, (내외부) 학습자료들을 자동으로 큐레이션 하는 추론 엔진을 이용할 수 있다.In addition, (3) the learning curator (inference and recommendation function) automatically curates the optimal learning process, set of questions, and (internal and external) learning materials as input values for the learning period set by the learner for each subject and the goal they want to reach. You can use an inference engine that does.

이를 통해, 학습 큐레이터가 생성한 학습 전 과정은 AI 학습 튜터가 리드하며 관리한다.Through this, the entire learning process created by the learning curator is led and managed by an AI learning tutor.

또한, (4) 학습지원용 챗봇(추론과 상담 기능)은, 교과별 서비스 이용에 관한 FAQ 및 효과적인 서비스 이용 팁을 챗봇이 실시간으로 상담하고, 홈런/스쿨링 교사의 학습 상담 가이드의 주요 내용을 챗봇으로 학습자에게 상담하는 것을 포함한다.In addition, (4) For learning support chatbots (reasoning and counseling functions), the chatbot provides real-time counseling on FAQs and effective service usage tips for each subject, and the main content of the homerun/schooling teacher's learning counseling guide is used by the learner. Includes consulting with

이를 통해, 본 발명은 차별화된 콘텐츠 서비스와 새로운 빅데이터 AI를 제공하게 된다.Through this, the present invention provides differentiated content services and new big data AI.

즉, 콘텐츠부터 다르게 수준별 맞춤학습을 위한 교과별 지식맵을 개발하고, 고품질의 대표 문항으로 K-12(초1~고3) 전학년의 학습자에게 완벽 대응이 가능하다.In other words, it is possible to develop a knowledge map for each subject for customized learning by level different from the content, and fully respond to learners of all grades of K-12 (Elementary 1 ~ High School 3) with high-quality representative questions.

또한, 도형과 그래프를 조작해보는 시뮬레이션 제공이 가능하고, 내가 풀어본 문제들로 구성된 나만의 문제집 (PoD) 을 구성할 수 있다.In addition, it is possible to provide a simulation that manipulates figures and graphs, and you can compose your own problem book (PoD) composed of the problems I solved.

또한, 본 발명은 색다른 서비스로서, 교과별 강약점 지능과 학습 스타일에 따른 맞춤형 학습 계획 수립이 가능하고, 학습 기간과 목표를 스스로 설정하면 자동으로 학습 계획이 생성된다.In addition, the present invention is a unique service, it is possible to establish a customized learning plan according to the intelligence of strengths and weaknesses in each subject and the learning style, and automatically generates a learning plan when the learning period and goal are set by themselves.

또한, 목표 역량에 도달하면 배지를 부여하고, e포트폴리오로 확인하는 교과별 '나의 학습 성장기’를 만들 수 있고, 또래학습으로 교과별 학습을 정복하는 DIY 서비스를 제공할 수 있다.In addition, it is possible to give badges when the target competency is reached, create a'My Learning Growth Period' for each subject identified by ePortfolio, and provide DIY services that conquer subject-specific learning through peer learning.

또한, 본 발명은 차원이 다른 빅데이터로서, 홈런 초등(100)에서 검증된 이벤트 방식의 빅데이터 수집 체계를 적용하고, 성적, 습관, 행동, 적성을 한 눈에 보여주는 학습 분석을 제안할 수 있다.In addition, the present invention is a different dimension of big data, applying the event-based big data collection system verified in the home run elementary school 100, and can propose a learning analysis that shows grades, habits, behaviors, and aptitudes at a glance. .

또한, 본 발명은 제대로 된 AI로서, 쌍둥이 문제를 자동으로 생성하는 AI (AIG)를 적용하고, 취약점을 분석해서 학습성과를 예측하고, 효율적인 학습을 유도하는 AI 튜터(가이드) 를 적용할 수 있다.In addition, the present invention is a true AI, which can apply AI (AIG) that automatically generates twin problems, predict learning outcomes by analyzing weaknesses, and apply AI tutors (guides) to induce efficient learning. .

또한, 학습 기간, 수준, 목표에 따라서 실시간으로 조절되는 학습 과정이 적용되고, 또래들의 비슷한 교과별 약점에 대한 고민과 어려움은 AI 챗봇으로 해결하는 것이 가능하다.In addition, a learning process that is adjusted in real time according to the learning period, level, and goal is applied, and it is possible to solve the concerns and difficulties of peers' weaknesses in similar subjects with AI chatbots.

한편, 도 5는 본 발명과 관련하여, 기능 관점에서의 프레임 워크의 일례를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 5 shows an example of a framework from a functional viewpoint in relation to the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명이 제안하는 서비스는, 맞춤형 학습 플랫폼(Adaptive Learning Platform)형태의 교과별 독립형 학습 서비스이고, 홈런 초등(100)과 홈런 중등(300)에 임베딩하는 형태로 서비스 연계가 가능하다.5, the service proposed by the present invention is an independent learning service for each subject in the form of a customized learning platform (Adaptive Learning Platform), and service linkage is possible in the form of embedding in the home run elementary school 100 and the home run secondary school 300 Do.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 Adaptive Learning Platform(ALP, 1000)은 학습분석(1100), AI 추론(1200), 콘텐츠(1300), 서비스(1400), 데이터 수집(1500) 등을 포함한다.Specifically, referring to Figure 5, the Adaptive Learning Platform (ALP, 1000) according to the present invention includes learning analysis (1100), AI inference (1200), content (1300), service (1400), data collection (1500), etc. Includes.

여기서 학습분석(1100)은, (1) 기본 대시보드로서, 이용 현황, 학습 패턴, 문제풀이습관, 사용 추이 변화 등을 표시한다.Here, the learning analysis 1100, as (1) a basic dashboard, displays usage status, learning patterns, problem solving habits, and changes in usage trends.

또한, (2) 성취 수준 분석으로, 성적 추이 변화, 정오답 원인, 취약지식 진단 등을 제시한다.In addition, (2) as an analysis of achievement level, it presents changes in grades, causes of incorrect answers, and diagnosis of vulnerable knowledge.

또한, (3) 교과별 적성 검사 및 학습 스타일 진단 결과를 표시할 수 있다/In addition, (3) the results of the aptitude test and learning style diagnosis for each subject can be displayed/

다음으로, AI 추론(1200)은, (1) 자동문항생성기가 쌍둥이 문항을 생성하고, (2) AI 튜터가 문항 정답 예측, 적정 문항 추천, 학습 성과 예측, 학습 경로 추천 등을 수행한다.Next, in the AI inference 1200, (1) the automatic question generator generates twin questions, and (2) the AI tutor predicts the correct answer, recommends appropriate questions, predicts learning outcomes, and recommends a learning path.

또한, (3) AI 큐레이터가 시험대비 단기 속성 과정 설정을 수행하고, (4) AI 교과상담 챗봇이 활용된다.In addition, (3) an AI curator sets a short-term rapid course for exam preparation, and (4) an AI subject counseling chatbot is used.

다음으로, 콘텐츠(1300)는, 교과별 지식맵/교과과정 연계, 문제은행, 도형/그래프 조작, 내가 만든 문제집 등이 적용된다.Next, as the content 1300, knowledge map/curricular linkage for each subject, question bank, graphic/graph manipulation, and a problem book created by myself are applied.

또한, 서비스(1400)는, 사전 테스트(교과별 실력 및 적성), 학습 기간/목표 설정 (시험대비), 학습 포트폴리오, DIY 학습(또래학습) 등이 적용된다.In addition, for the service 1400, prior tests (proficiency and aptitude for each subject), study period/target setting (preparation for the test), learning portfolio, DIY learning (peer learning), and the like are applied.

또한, 데이터 수집(1500)은, (1) 학습 이벤트(IMS Caliper), (2) 비학습 이벤트(xAPI)가 적용되고, (3) 데이터베이스로서, 사용자 정보, 설정 프로파일, 문제은행, 메타데이터, LCMS(Learning Content Management System) 정보, LMS(Learning Management System) 정보, 진단검사 정보 등이 활용된다.In addition, in the data collection 1500, (1) learning events (IMS Caliper), (2) non-learning events (xAPI) are applied, and (3) as a database, user information, setting profile, question bank, metadata, LCMS (Learning Content Management System) information, LMS (Learning Management System) information, and diagnostic test information are used.

또한, 써드파티 학습용 소프트웨어를 학습플랫폼에 설치하지 않고 원격에서 사용자 인증 및 실행이 되도록 제어하는 국제 표준인 LTI(310)에 따라 홈런 초등(100)과 홈런 중등(300)에 임베딩하는 형태로 서비스 연계가 가능하다.In addition, in accordance with LTI (310), an international standard that controls user authentication and execution remotely without installing third-party learning software on the learning platform, the service is linked in the form of embedding in home run elementary (100) and home run secondary (300). Is possible.

한편, 도 6은 본 발명과 관련하여, 시스템 관점에서의 프레임 워크의 일례를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 6 shows an example of a framework from a system perspective in connection with the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000)는 반응형 웹으로 N-디바이스 환경을 지원하고, 학습기 프로파일로 홈런 초등과 스쿨링홈런 중등에 임베딩할 수도 있다.Referring to FIG. 6, the artificial intelligence-based customized learning service 1000 according to the present invention supports an N-device environment as a responsive web, and may be embedded in a home run elementary school and a schooling home run secondary as a learner profile.

도 6을 참조하면, 웹(1), 태블릿(2), 모바일폰(3), 홈런 초등 서비스(100), 홈런 중등(300) 등이 도시된다.Referring to FIG. 6, a web 1, a tablet 2, a mobile phone 3, a home run elementary service 100, a home run middle school 300, and the like are illustrated.

여기서 반응형 웹 인터페이스(4)를 통해, 본 발명에 따른 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000)는 웹(1), 태블릿(2), 모바일폰(3)과 상호 반응한다.Here, through the responsive web interface 4, the artificial intelligence-based customized learning service 1000 according to the present invention interacts with the web 1, the tablet 2, and the mobile phone 3.

특히, 웹(1)은 콘텐츠/서비스를 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000)로부터 제공받고, 이벤트/데이터를 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000)로 제공한다.In particular, the web 1 receives contents/services from the customized learning service 1000 based on artificial intelligence, and provides events/data as customized learning services 1000 based on artificial intelligence.

또한, 학습기 프로파일 인터페이스(311)와 학습 도구 상호운용성(Learning Tools Interoperability, LTI) 서비스를 통해, 본 발명에 따른 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000)는 홈런 초등 서비스(100), 홈런 중등(300)과 상호 반응한다.In addition, through the learner profile interface 311 and Learning Tools Interoperability (LTI) service, the artificial intelligence-based customized learning service 1000 according to the present invention includes a home run elementary service 100, a home run secondary 300 Interact with

한편, 본 발명에 따른 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000)는 학습 분석영역(1100), AI 처리 영역(1200), 콘텐츠 처리 영역(1300), 서비스 처리 영역(1400) 등을 포함한다.Meanwhile, the artificial intelligence-based customized learning service 1000 according to the present invention includes a learning analysis area 1100, an AI processing area 1200, a content processing area 1300, a service processing area 1400, and the like.

도 6을 참조하면, 학습 분석영역(1100)은 데이터 수집(1101), 데이터 저장(Data Lake, 1102), 데이터 가공(Data Mart, 1103), 데이터 분석(1104), 대시보드(1106), 데이터베이스(transaction, 1105) 등의 과정을 거친다.6, the learning analysis area 1100 includes data collection 1101, data storage (Data Lake, 1102), data processing (Data Mart, 1103), data analysis 1104, dashboard 1106, and database. (transaction, 1105), etc.

또한, AI 처리 영역(1200)은 학습 에이전트(AI 튜터, 1201), 교과상담 챗봇(1202), 학습 추천(큐레이션, 1203), 검색엔진(1204), 시각지능 처리부(1205), 추론엔진(1206) 등의 과정을 거친다.In addition, the AI processing area 1200 includes a learning agent (AI tutor, 1201), a subject counseling chatbot 1202, a learning recommendation (curation, 1203), a search engine 1204, a visual intelligence processing unit 1205, and an inference engine ( 1206), etc.

여기서 학습 분석영역(1100)과 AI 처리 영역(1200) 간에는 AI 데이터 학습이 적용된다.Here, AI data learning is applied between the learning analysis area 1100 and the AI processing area 1200.

다음으로, 콘텐츠 처리 영역(1300)은, 문제은행(1301), AIG(1302), 영상자료(1303), 학습자료(1304), 지식맵(1305), 교육과정/성취기준(1306)의 과정을 거친다.Next, the content processing area 1300 is the process of the problem bank 1301, AIG 1302, video material 1303, learning material 1304, knowledge map 1305, curriculum/achievement criteria 1306 Go through.

또한, 서비스 처리 영역은(1400)은, 사전 테스트(1401), DIY 학습(또래학습, 1402)), 개인학습환경(시험대비 등, 1403), 학습 포트폴리오(1404) 등의 과정을 거친다.In addition, the service processing area 1400 undergoes processes such as pre-test 1401, DIY learning (peer learning, 1402), personal learning environment (test preparation, etc., 1403), and learning portfolio 1404.

여기서 AI 처리 영역(1200)과 콘텐츠 처리 영역(1300) 간에는 AI 데이터 태깅이 적용될 수 있다.Here, AI data tagging may be applied between the AI processing area 1200 and the content processing area 1300.

또한, 학습 분석 영역(1100)과 서비스 처리 영역(1400) 간에는 콘텐츠/데이터 제공이 수행될 수 있다.In addition, content/data may be provided between the learning analysis area 1100 and the service processing area 1400.

이를 통해, 본 발명에서는 빅데이터 및 AI를 교육에 효율적으로 접목시키는 것이 가능하다.Through this, in the present invention, it is possible to efficiently incorporate big data and AI into education.

구체적인 내용은 다음과 같다.Details are as follows.

- 이벤트 기반 빅데이터 분석-Event-based big data analysis

- 학습 성향과 습관 기반의 패턴 분석-Pattern analysis based on learning tendencies and habits

- 지식맵을 활용한 상세한 취약점 분석-Detailed vulnerability analysis using knowledge map

- 학습 성과/정오답 예측-Learning outcome/correct answer prediction

- 취약 지식 예측-Weak knowledge prediction

- 학습 포기 위험도 예측-Predict the risk of giving up learning

- OCR/시각지능을 이용한 검색-Search using OCR/visual intelligence

- 적성과 성격에 따른 학습 계획 추천 -Recommend learning plans according to aptitude and personality

- 학습자가 설정한 시간과 목표에 따른 최적 학습 일정/분량 추천-Recommend optimal study schedule/quantity according to the time and goal set by the learner

- 인공지능이 생성하는 자동문항-Automatic questions generated by artificial intelligence

또한, 본 발명에서는 역량 기반 교육(CBE)를 구현할 수 있다.In addition, in the present invention, competency-based education (CBE) may be implemented.

구체적인 내용은 다음과 같다.Details are as follows.

- 교과별 지식들을 온전히 습득하면 배지를 발급해서 역량을 인증(소셜네트워크에 공개도 가능하며, 오픈배지 백팩으로 포트폴리오 관리)-Certification of competency by issuing badges when knowledge of each subject is fully acquired (can be disclosed on social networks, portfolio management with open badge backpack)

- 성취 수준에 따라 단기, 중기, 장기 교과별 공부 로드맵을 제시(학년/학기에 따른 학습으로 매핑도 가능하지만 교과별 역량 강화를 권장)-Depending on the level of achievement, the study roadmap for short-term, mid-term, and long-term subjects is presented.

- 적성과 교과별 성취 수준에 따라 미래 직업들을 추천해서 학습 동기를 부여하고 또한 영재 코스(수학, 과학, 수학과학융합 영재 코스 등) 형태의 서비스로 확대-According to the aptitude and achievement level of each subject, future jobs are recommended to motivate learning, and expanded to services in the form of gifted courses (math, science, mathematics science convergence gifted students, etc.)

- 글로벌 교육과정/성취기준을 LOD(Linked Open Data)로 연결해서 글로벌향 역량기반교육(Competency-Based Eeducation)으로 추진-Promote global competency-based education by linking global curriculum/achievement standards to LOD (Linked Open Data)

또한, 본 발명에서는 소셜러닝(또래학습)을 구현할 수 있다.In addition, in the present invention, social learning (peer learning) can be implemented.

구체적인 내용은 다음과 같다.Details are as follows.

- 내가 이해한 개념/지식을 강의영상으로 제작/공유/피드백(‘강의하는 아이들’의 효과적인 학습법)-Produce/share/feedback the concepts/knowledges I understood as lecture videos (effective learning method for “teaching children”)

- 스스로 만들어보는 학습 문제와 해법(예, DIY 방식으로 수학문제와 일상의 문제를 스스로 해결하는 또래학습)-Self-made learning problems and solutions (e.g., peer learning that solves math problems and everyday problems by themselves through DIY method)

- 교과 관련 분야별 커뮤니티 조성(코딩, 수학, 과학, 수학/과학 융합 등 분야별 영재 육성을 위한 커뮤니티)-Creating a community for each subject-related field (community to foster gifted students in each field, such as coding, math, science, and math/science convergence)

- 진로/진학 고민을 AI와 함께 나누면서 아이와 AI가 함께 성장하는 성장일기(아이들이 함께 AI를 학습시켜서 또래 조력자로 발전시키는 과정)-A growth diary in which a child and AI grow together while sharing career/advancing concerns with AI (the process of children learning AI together and developing them as peer helpers)

이하에서는, 본 발명이 제안하는 서비스(1000) 상의 주요 기능을 나누어 각각 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the main functions of the service 1000 proposed by the present invention will be divided and described in detail.

문제은행과 지식맵을 구축 방법 및 시스템Method and system for building a problem bank and knowledge map

본 실시예는 본 발명에 따른 인공지능 기반 맞춤형 학습 콘텐츠 부문에 해당하는 것이다.This embodiment corresponds to the section of customized learning content based on artificial intelligence according to the present invention.

문제은행과 지식맵의 구축은, 기본적으로 문제은행과 지식맵을 보유한 상용 제품을 도입하여 지식맵을 서비스 목적에 맞게 최적화 하는 것이다.The establishment of the problem bank and the knowledge map is to optimize the knowledge map to suit the purpose of the service by introducing a commercial product with the problem bank and the knowledge map.

이러한 서비스는, 글로벌향 서비스 개발을 위해 교육과정과 성취기준을 다국어체제로 입력할 수 있도록 확장될 수 있다.These services can be extended so that curriculum and achievement standards can be entered into a multilingual system for global service development.

도 7은 본 발명과 관련하여, 문제은행과 지식맵을 구축하는 일례를 도시한 것이다. 7 shows an example of building a problem bank and a knowledge map in connection with the present invention.

도 7의 (a)를 참조하면, 홈화면(1610), 지식맵 관리(1620), 서비스 관리(1630), 콘텐츠 관리(1640), 검수리포트(1650), 환경설정(1660) 등의 문제은행 시스템 기능 구성 예시(1600)가 도시된다. Referring to FIG. 7A, problem banks such as home screen 1610, knowledge map management 1620, service management 1630, content management 1640, inspection report 1650, environment setting 1660, etc. An example system functional configuration 1600 is shown.

구체적인 순서로서, 도 7의 (b)를 참조하면, 지식맵 관리 -> 글로벌 교육과정 관리 -> 출처(교재) 등록 -> 문항 저작/생성 -> 문항 등록/연결 -> 문항 검수 -> 시험지 구성 등의 과정이 적용될 수 있다.As a specific procedure, referring to Fig. 7(b), knowledge map management -> global curriculum management -> source (textbook) registration -> question authoring/creating -> question registration/connection -> question review -> test paper composition A process such as may be applied.

한편, 도 8은 본 발명과 관련하여, 문제은행과 지식맵을 구축하는 다른 일례를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 8 shows another example of constructing a problem bank and a knowledge map in connection with the present invention.

도 8에 도시된 것과 같이, 일반화된 워크플로우를 도입하여 신속하게 문항 등록과 생성 과정이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 8, by introducing a generalized workflow, the question registration and creation process can be quickly applied.

또한, 성취기준 등록을 위한 메타데이터 요소 추가와 다국어 입력체계, 자동문항생성기를 연계할 수도 있다.In addition, it is possible to link the addition of metadata elements for registration of achievement criteria, a multilingual input system, and an automatic question generator.

한편, 도 9는 본 발명과 관련하여, 문제은행과 지식맵을 구축하는 또 다른 일례를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 9 shows another example of building a problem bank and a knowledge map in connection with the present invention.

도 9에는 수학 교육과정에 대한 지식맵의 예시가 도시된다.9 shows an example of a knowledge map for a mathematics curriculum.

도 9에 도시된 것과 같이, 지식맵을 기준으로 취약점 분석과 취약 지식을 집중적으로 해결하기 위한 개인별 학습 경로를 추천하는 방식이 적용될 수 있다.As shown in FIG. 9, a method of recommending individual learning paths for intensively solving vulnerability analysis and vulnerability knowledge based on a knowledge map may be applied.

문항개발 전략과 자동문항생성 방법 및 시스템Item development strategy and automatic question creation method and system

본 발명에 따른 문항 개발 및 자동문항 생성 서비스는, 자동문항 생성을 위해 내용이 검증된 대표 문항을 서비스 학년별로 외부 전문가 집단을 통해 개발할 수 있다.In the question development and automatic question generation service according to the present invention, a representative question whose contents have been verified for automatic question generation can be developed through an external expert group for each service grade.

또한, 자동문항생성 이론을 효과적으로 구현하기 위해 자연어처리와 온톨로지 기술을 적용할 수 있다.In addition, natural language processing and ontology technology can be applied to effectively implement the theory of automatic question generation.

구체적으로, 개정된 교육과정과 성취 기준을 기초로, 수학, 영어, 국어, 과학 등과 관련된 평가 기준을 도출하고, 이를 기초로 문항 및 알고리듬을 개발하는 것이 가능하다.Specifically, based on the revised curriculum and achievement standards, it is possible to derive evaluation standards related to mathematics, English, Korean, and science, and to develop questions and algorithms based on them.

개정된 교육과정과 성취 기준으로는, 교과별 핵심 역량, 학습자의 정의적 측면, 실생활 중심의 통계 내용, 학습 부담 경감 실현 등이 포함될 수 있다.The revised curriculum and achievement standards may include core competencies for each subject, defining aspects of learners, real life-oriented statistics, and realization of reduction of learning burden.

또한, 평가 기준으로는 교육과정의 성취기준을 실제 평가의 상황에서 준거로 사용하기에 적합하도록 재구성한 평가준거 성취기준을 활용하고, 모든 평가준거 성취기준 각각에 대하여 상/중/하의 평가기준 활용이 가능하다.In addition, as the evaluation criteria, the achievement criteria of the evaluation criteria reorganized to be suitable for use as a reference in the actual evaluation situation are used as the achievement criteria of the curriculum, and the upper, middle, and lower evaluation criteria are used for each of the evaluation criteria achievement criteria. This is possible.

또한, 문항 및 알고리듬 개발은 학년, 학년군에 따라 평가준거 성취기준간 및 평가 기준간 위계 유지한 문항 개발과 대표 문항 중심의 아이템 모델링을 통한 문항 자동 생성기를 적용할 수 있다.In addition, for item and algorithm development, an automatic item generator can be applied through item modeling based on representative items and item development that maintains a hierarchy between evaluation criteria achievement criteria and evaluation criteria according to grade and grade group.

도 10은 본 발명과 관련하여, 문항개발 전략과 자동문항생성의 일례를 도시한 것이다.10 shows an example of an item development strategy and automatic item generation in relation to the present invention.

도 10을 참조하면, 대표문항은 난이도 상, 중상, 중, 중하, 하 등 다섯 단계에 맞춰서 평가문항과 성취기준의 학습 태그와 평가기준에 기반하여 문항 차원 설계의 예시가 도시된다.Referring to FIG. 10, an example of a question dimension design based on the learning tags and evaluation criteria of the evaluation questions and achievement criteria according to five levels of difficulty, such as high, medium, medium, medium, and low, is shown for the representative questions.

이를 통해, 문항과 문항 사이의 관계 최적화로 수준별 개인화 문항 개발이 가능하다.Through this, it is possible to develop personalized questions for each level by optimizing the relationship between the questions and the questions.

결국, 문항개발 및 자동문항 생성기를 통해, (1) 문항 정답률 (2) 문항 변별도 (3) 문항 반응률 등의 정보를 사용자에게 제공하는 것이 가능하다.In the end, through the question development and automatic question generator, it is possible to provide information such as (1) the correct answer rate (2) the question discrimination rate (3) the question response rate to the user.

먼저, (1) 문항 정답률과 관련하여, 어떤 문항에 정답을 한 응시자들의 백분율(%)로 표시하고, 목표한 난이도, 곤란도 달성을 점검하며, 문한의 난이도를 넓게 퍼지게 하여 능력이 높은 수준의 피험자에게는 도전적인 문항을 생성하고, 정답률 50~60%(예시값) 목표 설정이 가능하다.First, (1) Regarding the question correct rate, express the percentage (%) of the candidates who answered a certain question correctly, check the target difficulty level and achievement of difficulty level, and spread the level of difficulty of the question widely so that the level of ability is high. For the subject, it is possible to create challenging questions and set a goal of 50-60% (example value) for correct answer rates.

다음으로, (2) 문항 변별도와 관련하여, 해당 문항이 측정하려는 능력의 상, 하위 집단을 잘 변별하는지를 점검하고, 상위 집단의 정답자 수가 하위집단의 정답자 수보다 많도록 조장하고, 변별도 0.2(예시값) 이상 목표를 설정할 수 있다.Next, (2) Regarding the question discrimination degree, it is checked whether the question discriminates well between the upper and lower groups of the ability to be measured, encourages the number of correct answers in the upper group to be greater than the number of correct answers in the lower group, and the discrimination degree is 0.2 Value) You can set an ideal goal.

또한, (3) 문항 반응률과 관련하여, 문항의 답지에 대한 반응의 분포 상태를 점검하고, 피험자의 그릇된 이해와 해석에 관한 진단의 기준을 적용하며, 선다형 문항 제작에 적용하고, 40%(예시값) 이하로 목표를 설정하는 것이 가능하다.In addition, (3) With regard to the item response rate, the distribution status of the response to the answer sheet of the question is checked, the criteria for diagnosis on wrong understanding and interpretation of the subject are applied, applied to the production of multiple-choice questions, and 40% (example Value) or less.

또한, 본 발명에서는 쌍둥이 문항 생성기가 적용될 수 있다.Also, in the present invention, a twin item generator can be applied.

도 11은 본 발명과 관련하여, 문항개발 전략과 자동문항생성의 다른 일례를 도시한 것이다.11 shows another example of an item development strategy and automatic item generation in relation to the present invention.

도 11에 제시된 것과 같이, 검증된 대표 문항들을 기준으로 생성된 쌍둥이 문항들을 문제은행으로 등록하여 활용하는 것이 가능하다.As shown in FIG. 11, it is possible to register and utilize twin items generated based on verified representative items as a question bank.

소셜 러닝 방법 및 시스템Social learning method and system

본 발명에 따른 소셜 러닝 서비는, 내가 이해한 개념과 문제들을 스스로 강의하는 과정을 통해 자기지식화 하고, 아이들의 언어로 또래학습 유도하는 것이다.The social learning service according to the present invention is to self-knowledge through the process of self-learning concepts and problems that I have understood, and to induce peer learning in the language of children.

EBS 다큐 ‘학교란 무엇인가?’에 소개된 상위 1% 아이들의 학습법에도 소개된 설명할 줄 아는 아이 만들기!에 소개된 것과 같이, 상위 1% 아이들은 자기가 무엇을 모르는지 알고 있다는 점이 가장 큰 차이이므로, 인공지능 기반 맞춤형 학습 (1000)는 메타인지를 높이기 위한 서비스를 제공하고자 한다.The biggest difference is that the top 1% children know what they don't know, as introduced in the EBS documentary'What is a school?' Therefore, the customized learning 1000 based on artificial intelligence aims to provide a service to increase metacognition.

구체적으로, 본 발명에 따르면, 일상생활 속 수학 문제와 시험에 출제된 기출문제들을 참고해서 스스로 만들어서 같이 풀어보는 수학 DIY 학습이 가능할 수 있다.Specifically, according to the present invention, it is possible to learn mathematics DIY learning by making oneself and solving together by referring to the math problems in daily life and the previously presented problems on the test.

또한, 아이들뿐 아니라 성인들(멘토)도 같이 참여하는 커뮤니티 문화를 통해 코딩, 수학, 수학/과학 융합 인재를 육성하는 것이 가능하다.In addition, it is possible to cultivate talented individuals who converge coding, mathematics, and mathematics/science through a community culture in which not only children but also adults (mentors) participate.

결국, 학교공부(특히 교과 학습)를 왜 배워야 하는지에 대한 동기 부여를 해줄 수 있는 방법과 영재교육으로 유도할 수 있는 심화 학습 요인들을 내재한 서비스를 제공할 수 있게 된다.In the end, it is possible to provide a service that embeds a method that can motivate students to learn why they need to learn school study (especially subject learning) and deep learning factors that can lead to gifted education.

맞춤학습환경과 e포트폴리오Customized learning environment and ePortfolio

다음으로, 본 발명에 따르면, 맞춤학습환경과 e포트폴리오 구축 서비스가 제공될 수 있다.Next, according to the present invention, a customized learning environment and ePortfolio construction service can be provided.

도 12는 본 발명과 관련하여, 맞춤학습환경과 e포트폴리오의 일례를 도시한 것이다.12 shows an example of a customized learning environment and an ePortfolio in connection with the present invention.

도 12에 도시된 것과 같이, 이는 개인 맞춤형 학습환경을 소셜네트워크와 연결해서 성취감을 높이고, 포트폴리오 관리를 통해 성장 기록을 보존한 것이다.As shown in Fig. 12, this is to increase a sense of achievement by connecting a personalized learning environment with a social network, and to preserve a growth record through portfolio management.

도 12를 참조하면, 소셜 네트워크(2010)를 기초로 교과별 내 학습 스타일(2020), 교과별 도전 학습 정복(2030), 내가 만든 문제집(PoD, 2040), DIY 학습(2050) 등이 공유될 수 있다.Referring to FIG. 12, based on a social network 2010, my learning style for each subject (2020), challenge learning for each subject (2030), a collection of problems (PoD, 2040), DIY learning (2050), and the like may be shared. .

구체적으로, 내 학습 스타일(2020)은, 교과별 실력 사전 테스트, 교과별 적성 검사, 학습 스타일 검사 등을 포함할 수 있다.Specifically, my learning style 2020 may include a proficiency test for each subject, an aptitude test for each subject, and a learning style test.

다음으로, 교과별 도전 학습 정복(2030)은, 시험대비 학습 시간과 도달 목표 설정을 포함할 수 있다.Next, the challenge-learning conquest 2030 for each subject may include setting a learning time and reaching goal for the test.

또한, 내가 만든 문제집(PoD, 2040)은, 내가 풀어본 문제, 내가 찜한 문제 등을 포함할 수 있다.In addition, the collection of problems (PoD, 2040) that I have created may include problems that I have solved, problems that I have liked.

또한, 내 DIY 학습(2050)은 내 강의 영상, 내가 만든 학습 문제 등을 포함한다.Also, my DIY learning 2050 includes videos of my lectures, learning problems I created, and so on.

이를 통해, 내 학습 환경(개인화 영역, 2060)을 설정하고, e포트폴리오(2070)를 구축할 수 있다. 이때, 미래 직업정보(2080)도 함께 제공받을 수 있다.Through this, my learning environment (personalization area, 2060) can be set and an ePortfolio 2070 can be built. At this time, future job information 2080 may also be provided.

내 학습 환경(개인화 영역, 2060)는 학습자 프로파일, 학습분석 대시보드, 내 역량 (배지 백팩), 시험 대비 공부방, 교과별 나의 전국 랭킹, 온라인 문제집, 내 문제집 인쇄, 내가 올린 강의 목록, 내가 만든 학습 문제, 조회수, 평점 조회 등을 포함할 수 있다.My learning environment (personalization area, 2060) includes learner profile, learning analysis dashboard, my competency (badge backpack), study room for exam preparation, my national ranking by subject, online problem book, print my problem book, lecture list I uploaded, study problem I created , Views, ratings, etc. can be included.

또한, e포트폴리오(2070)는 교과별 전체 학습지도 중 나의 현재 위치, 오픈 배지 백팩, 교과별 나의 학습 성장기록(일, 주, 월별 성장기록), 교과별 내 실력/관심도로 본 미래 직업은? 등을 포함할 수 있다.In addition, ePortfolio (2070) is based on my current position, open badge backpack, my learning growth record by subject (day, week, monthly growth record), and my ability/interest by subject. And the like.

또한, 본 발명에 따르면, 단위 기능별 맞춤학습환경 기능과 e포트폴리오 기능 설계도 가능하다.Further, according to the present invention, it is possible to design customized learning environment functions and ePortfolio functions for each unit function.

학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론 방법 및 시스템Learning analysis and AI-based prediction and inference methods and systems

다음으로 본 발명이 제안하는 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론 방법에 대해 설명한다.Next, a learning analysis and AI-based prediction and inference method proposed by the present invention will be described.

도 13은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론의 일례를 도시한 것이다.13 shows an example of learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.

도 13을 참조하면, 본 발명이 제안하는 인공지능 기반 맞춤형 학습 (1000)에서 학습분석과 AI는 “분석-예측-추천”으로 구성된 일련의 과정으로 수행된다.Referring to FIG. 13, in the customized learning 1000 based on artificial intelligence proposed by the present invention, learning analysis and AI are performed as a series of processes consisting of “analysis-prediction-recommendation”.

즉, 학습분석 분야에서 여러차례 검증된 협업필터링과 로지스틱회귀 모델을 연계한 머신러닝 기술을 통해 추천하는 방식이 적용될 수 있다.In other words, the recommended method can be applied through machine learning technology that links cooperative filtering and logistic regression models, which have been verified several times in the field of learning analysis.

도 13의 (a)를 참조하면, 학습 패턴/특성 분석으로서, 학습자의 패턴과 특성, 학습 성과와 정답, 오답 등 결과 데이터를 활용한 현황 분석이 가능하다.Referring to FIG. 13A, as a learning pattern/characteristic analysis, it is possible to analyze the current situation using result data such as a learner's pattern and characteristics, learning outcomes, correct answers, and incorrect answers.

또한, 도 13의 (b)를 참조하면, 시험/문항 분석으로서, 학습 분석을 기반으로 시험과 문항 난이도와 특성을 연계한 예측 분석이 가능하다.In addition, referring to (b) of FIG. 13, as a test/item analysis, predictive analysis that links the test and item difficulty and characteristics based on learning analysis is possible.

또한, 도13의 (c)를 참조하면, 학습 추천으로서, 학습자 분류 및 회귀 모델을 활용한 최적의 학습 경로 및 자원 추천이 가능하다.In addition, referring to (c) of FIG. 13, as a learning recommendation, an optimal learning path and resource recommendation using a learner classification and a regression model are possible.

도 13의 (a) 및 (b)를 통해, 학습자 프로파일 생성, 학습 현황에 관한 대시보드 분석, 적성과 관심도를 반영한 성과 예측, 문항별 정/오답 예측, 유사 문항 클러스터링 등의 서비스가 제공될 수 있다.Through (a) and (b) of Fig. 13, services such as creating a learner profile, analyzing a dashboard on the learning status, predicting performance reflecting aptitude and interest, predicting correct/incorrect answers for each question, and clustering similar items can be provided. have.

또한, 도 13의 (b) 및 (c)를 통해, 학습자 수준별 학습 경로 설계/추천, 학습자 수준별 문항 및 학습자료 추천, 학습 스타일/성향에 따른 또래강의/문제 추천, 적성과 수학 실력을 감안한 미래직업 추천 등의 서비스가 제공될 수 있다.In addition, through (b) and (c) of Fig. 13, design/recommend learning paths by learner level, recommend questions and learning materials by learner level, peer lecture/problem recommendation according to learning style/propensity, future considering aptitude and math skills Services such as job recommendations may be provided.

한편, 도 14는 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론의 다른 일례를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 14 shows another example of learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.

도 14는, 기본적인 개념학습을 거쳐 수준별 문항풀이와 취약지식을 집중적으로 해결하는 효율적인 학습 프로세스를 나타낸 것으로, 홈런 중등(300)에서 수준별 맞춤형 수학 서비스를 기획하는 과정에서 기획한 학습 프로세스를 예로 든 것이다.14 shows an efficient learning process that intensively solves question-solving and weak knowledge by level through basic conceptual learning, and is an example of the learning process planned in the process of planning customized mathematics services for each level in the home run secondary school 300. .

도 14를 참조하면, 기본학습(2110)에서 시작하여 “유형 학습 + 취약 유형 강의 + 쌍둥이 문항” 단계(2120), AI 추천 맞춤문항(2130), “취약 유형 강의 + 유사 문항” 단계(2040) 및 피드백 단계(2050)를 수행한다.Referring to FIG. 14, starting from basic learning (2110), “type learning + weak type lecture + twin questions” step (2120), AI recommended customized questions (2130), “vulnerable type lecture + similar questions” step (2040) And a feedback step 2050 is performed.

구체적으로, 기본학습(2110)에서는, 학습자의 이전 학습 결과에 따라 상이한 내용이 적용되고, “유형 학습 + 취약 유형 강의 + 쌍둥이 문항” 단계(2120)에서 취약 A가 밝혀진 경우, AI 추천 맞춤학습으로 기본학습 결과에 따른 취약 유형 1차 처방이 이루어진다.Specifically, in basic learning (2110), different contents are applied according to the learner's previous learning results, and if vulnerable A is found in the “type learning + weak type lecture + twin question” step (2120), AI recommended customized learning The primary prescription for vulnerable types is made according to the results of basic learning.

이후, “취약 유형 강의 + 유사 문항” 단계(2040)에서 취약 B가 밝혀진 경우, 맞춤 학습 결과에 따른 취약 유형 2차 처방을 내리고, 이에 따른 피드백 단계(2050)가 수행된다.Thereafter, when the vulnerability B is found in the step 2040 of the "Vulnerable type lecture + similar question" step 2040, a secondary prescription for the vulnerable type according to the customized learning result is given, and a feedback step 2050 is performed accordingly.

도 15는 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론을 설명하는 순서도의 일례를 도시한 것이다.15 shows an example of a flow chart for explaining learning analysis and AI-based prediction and inference in connection with the present invention.

도 15를 참조하면, 기본적인 개념학습을 거쳐 수준별 문항풀이와 취약지식을 집중적으로 해결하는 효율적인 학습 프로세스가 도시된다.Referring to FIG. 15, an efficient learning process for intensively solving question-solving and weak knowledge for each level is shown through basic conceptual learning.

도 15의 (a) 를 참조하면 가장 먼저, 기본 학습 단계(S100)가 진행된다.Referring to FIG. 15A, first, a basic learning step S100 is performed.

이후, 취약 유형이 발견되었는지 여부를 확인하는 단계(S110)가 수행된다.Thereafter, a step (S110) of checking whether the vulnerable type is found is performed.

만약, 취약 유형이 발견된 경우, 취약 부분 A에 대해 학습을 수행하는 단계(S140)가 수행되고, 취약 유형이 없는 경우에는 AI 추천 맞춤 학습을 수행(S120)한다.If the vulnerable type is found, the step of performing learning on the vulnerable part A (S140) is performed, and if there is no vulnerable type, AI recommended customized learning is performed (S120).

AI 추천 맞춤 학습을 수행(S120)한 이후, 취약 유형이 발견되었는지 여부를 확인하는 단계(S130)가 다시 수행된다.After performing the AI recommendation personalized learning (S120), a step (S130) of checking whether a vulnerable type is found is performed again.

취약 유형이 없는 경우에는 바로 피드백 단계(S160)로 들어간다.If there is no vulnerable type, the feedback step (S160) is immediately entered.

만약, 취약 유형이 있는 경우에는, S110 단계에서 발견한 취약 유형과 동일한 유형인지 여부를 판단한다(S150).If there is a vulnerable type, it is determined whether it is the same type as the vulnerable type found in step S110 (S150).

다른 유형인 경우에는 피드백 단계(S160)로 진입하나 동일한 유형인 경우에는 취약 유형을 보완하기 위한 B 학습을 수행(S170) 한 후에 피드백 단계(S160)로 진입한다.In the case of the other type, the feedback step (S160) is entered, but in the case of the same type, B learning to supplement the vulnerable type is performed (S170), and then the feedback step (S160) is entered.

또한, 도 15의 (b)를 참조하면, 피드백 단계(S160)로 진입 이후에 취약 A에 대한 학습을 수행하였는지 확인하는 단계(S170)가 수행된다.Further, referring to (b) of FIG. 15, after entering the feedback step S160, a step S170 of checking whether learning about the vulnerable A has been performed is performed.

학습 A를 수행한 경우, 문제를 맞추었는지를 확인하는 단계(S180)가 진행되고, 맞춘 경우에는 취약 유형과 유사한 문항에 대해 확인하는 단계(S190)를 거친다.When learning A is performed, a step (S180) of confirming whether the problem is correct is performed, and if it is correct, a step (S190) of confirming an item similar to the vulnerable type is performed.

만약, 맞추지 못한 경우에는 대표 문항을 다시 푸는 단계(S200)를 수행하고, 취약 유형과 유사한 문항에 대해 확인하는 단계(S190)를 거친다.If not, the step of solving the representative question again (S200) is performed, and a step (S190) of confirming the question similar to the vulnerable type is performed.

만약, S170 단계에서 A 학습을 수행하지 않은 경우에는, B 학습을 수행하였는지를 한번 더 확인한다(S210).If the learning A is not performed in step S170, it is checked once again whether the learning B has been performed (S210).

학습 B를 수행한 경우, 문제를 맞추었는지를 확인하는 단계(S240)가 진행되고, 맞춘 경우에는 취약 유형과 유사한 문항에 대해 확인하는 단계(S190)를 거친다.When learning B is performed, a step (S240) of confirming whether the problem is correct is performed, and when it is correct, a step (S190) of confirming an item similar to the vulnerable type is performed.

만약, 맞추지 못한 경우에는 대표 문항을 다시 푸는 단계(S200)를 거쳐, 취약 유형과 유사한 문항에 대해 확인하는 단계(S190)를 거친다.If it does not match, it goes through the step (S200) of solving the representative question again, and then goes through the step (S190) of confirming the question similar to the weak type.

만약, S210 단계에서 B 학습을 수행하지 않은 경우에는, 리포트를 출력하고(S220), 이어서 다음 개념에 대해 학습을 진행한다(S230).If the B learning is not performed in step S210, a report is output (S220), and then learning is performed on the next concept (S230).

만약, 위약 유형 유사 문항을 확인하는 단계(S190)까지 모두 통과한 경우에는, 학습을 종료하고, 리포트를 출력한다(S260).If all of the steps for checking the placebo-type similar item (S190) are passed, the learning is terminated and a report is output (S260).

한편, 도 16은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론에서 예측 모델의 일례를 도시한 것이다.Meanwhile, FIG. 16 shows an example of a prediction model in learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.

도 16에 도시된 것과 같이, 학습 성과를 미리 예측하여 서비스 이탈뿐만 아니라 수학을 포기하지 않도록 즉각적인 대안을 제시할 수 있다.As shown in FIG. 16, by predicting learning outcomes in advance, it is possible to present an immediate alternative so as not to abandon mathematics as well as service departure.

즉, 본 발명에서는, 유사한 그룹에 속해 있었던 또래의 취약점 극복기 추천 및 게임적 요소를 이용한 인공지능과 문제 겨루기 제시 등 실시간 대응이 가능하다.That is, in the present invention, it is possible to respond in real time, such as recommending weakness overcomers of peers belonging to a similar group and presenting artificial intelligence and problem competition using game elements.

또한, 도 17은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론에서 추천 모델의 일례를 도시한 것이다.In addition, FIG. 17 shows an example of a recommendation model in learning analysis and AI-based prediction and inference in relation to the present invention.

도 17의 (a)는 규칙 기반에 따른 정적 학습 경로를 나타내고, (b)는 머신러닝 기반의 동적 학습 경로가 도시된다.17A shows a static learning path based on a rule, and (b) shows a dynamic learning path based on machine learning.

도 17을 참조하면, 미리 정의된 학습 경로(과정)을 따라가는 것이 아니라 각 상황과 문항별로 다음 학습 과정이 동적으로 변경할 수 있다.Referring to FIG. 17, instead of following a predefined learning path (process), the next learning process may be dynamically changed for each situation and question.

즉, 취약 지식은 개인별로 다르고 수해력의 차이에 따라 더 적거나 많은 문제풀이 분량과 스킬이 요구될 수 있으므로 예측과 추천이 밀접히 연결할 수 있다.In other words, the knowledge of vulnerability is different for each individual and depending on the difference in flood power, less or more problem solving and skills may be required, so prediction and recommendation can be closely linked.

구체적으로, 학습자별로 목표 점수가 상이하고, 목표 점수에 도달하기 위한 최단 학습결로가 다르므로, 학습자의 현재 점수, 목표점수, 취약유형 등을 고려하여 최단 동선으로 목표위치에 도달할 수 있도록 문제를 추천한다.Specifically, since the target score is different for each learner and the shortest learning condensation to reach the target score is different, the problem is solved so that the learner can reach the target position with the shortest possible movement, taking into account the learner's current score, target score, and vulnerability type. I recommend you.

이후, 취약유형에 따라 맞춤 콘텐츠 제공을 통해 학습효율을 높이고, 학습경로를 가속화 하며, 최적화된 학습 커리큘럼을 제공할 수 있다.Thereafter, it is possible to improve learning efficiency, accelerate the learning path, and provide an optimized learning curriculum by providing customized content according to the type of vulnerability.

또한, 본 발명에 따른 서비스는, 학습 에이전트로서 AI 튜터는 추론한 학습자의 취약 지식과 학습 성과를 기준으로 설계된 학습 경로와 자원을 학습자가 능동적으로 수행할 수 있도록 조력자 역할 수행할 수 있다.In addition, the service according to the present invention, as a learning agent, the AI tutor may play a role of a facilitator so that the learner can actively perform learning paths and resources designed based on the inferred learner's weak knowledge and learning outcomes.

즉, 학습 성향과 성격에 따라 AI 튜터의 스타일을 다르게 적용할 수 있다(학습 네비게이션 기능).In other words, the AI tutor's style can be applied differently according to the learning tendency and personality (learning navigation function).

도 18은 본 발명과 관련하여, 학습 분석과 AI 기반 예측 및 추론의 구현 일례를 도시한 것이다.18 illustrates an example implementation of learning analysis and AI-based prediction and inference in connection with the present invention.

도 18을 참조하면, 본 발명에 따른 인공지능 기반 맞춤형 학습 서비스(1000) 는 기본적으로 무인 시스템으로 운영되므로 서비스 이용 문의 및 교과 상담을 챗봇이 수행하고, 고객상담센터를 주간에 운영하면서 챗봇이 핸드오버 한 질의와 감성적 대응이 필요한 고객에 대한 대응은 기존 방식대로 수행할 수 있다.Referring to FIG. 18, since the artificial intelligence-based customized learning service 1000 according to the present invention is basically operated as an unmanned system, the chatbot performs service use inquiries and subject counseling, and the chatbot operates the customer counseling center during the day. Responses to excessive inquiries and customers who need emotional response can be performed in the conventional way.

본 발명에 따른 효과Effects according to the invention

상기와 같이 구성되는 본 발명의 적어도 하나의 실시예는 인공지능 기반 맞춤형 학습 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.At least one embodiment of the present invention configured as described above may provide an artificial intelligence-based customized learning method and system.

구체적으로 본 발명에 따르면, 빅데이터와 AI 기술을 활용한 교과별 맞춤형 학습 서비스들은 개별 학습자의 취약점을 진단해서 구체적인 처방을 해주고 있으며, 학습성과를 예측해서 효율적인 학습 계획을 수립하고, 흥미를 유발하는 게임적인 요소들을 가미하면서 교과별 학습 서비스의 새로운 표준을 제시할 수 있다.Specifically, according to the present invention, customized learning services for each subject using big data and AI technology diagnose weaknesses of individual learners and give specific prescriptions, predict learning outcomes, establish an efficient learning plan, and generate interest. A new standard for subject-specific learning services can be proposed while adding elements to the subject.

즉, 본 발명은 교육과정을 넘어서 교과별 개념을 단위 지식으로 세분화 할 수 있는데, 예를 들어 교육과정과 독립적으로 수학의 개념을 더 이상 분해할 수 없는 수천 여개의 단위 지식으로 체계화한 후에, 교육과정의 주제들을 관련된 단위 지식의 묶음으로 연결하여 서비스 유연성 강화를 도모할 수 있다.That is, in the present invention, the concept of each subject can be subdivided into unit knowledge beyond the curriculum. For example, after systematizing the concept of mathematics into thousands of unit knowledge that can no longer be decomposed independently from the curriculum, the curriculum Service flexibility can be strengthened by linking the topics of the unit into a bundle of related unit knowledge.

또한, 본 발명에 따르면, 취약점 진단을 위한 기준 정보도 단위지식으로 변경할 수 있는데, 기존의 단원평가 성적을 기준으로 취약점을 진단하던 방식에서 보다 세부적인 단위 지식으로 취약점을 분석하면서 상세한 처방이 가능해질 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to change the standard information for vulnerability diagnosis to unit knowledge, and a detailed prescription can be made while analyzing the vulnerability with more detailed unit knowledge from the method of diagnosing the vulnerability based on the existing unit evaluation score. I can.

또한, 본 발명에 따르면, 학습 경로를 설계하는 단위도 지식맵으로 표현할 수 있는데, 교육과정의 단원과 주제 순서로 학습하는 것도 가능하지만, 역량기반 교육(Competency-Based Education; CBE)을 위해 단위 지식을 중심으로 학습 경로를 설계하여 개인별로 다른 학습 계획과 분량을 조절할 수 있다.In addition, according to the present invention, the unit for designing the learning path can also be expressed as a knowledge map. Although it is possible to learn in the order of units and topics of the curriculum, unit knowledge for competency-based education (CBE) By designing a learning path centering on, it is possible to adjust different learning plans and quantities for each individual.

다음으로, 본 발명에 따르면, 빅데이터와 AI를 이용한 교육 서비스들 통해, 맞춤형 학습 플랫폼(Adaptive Learning Platform)의 구성요소들을 단계적으로 제시할 수 있다.Next, according to the present invention, through educational services using big data and AI, components of an adaptive learning platform can be presented step by step.

구체적으로 본 발명에 따르면, 문제풀이 과정을 상세히 분석할 수 있다.Specifically, according to the present invention, the problem solving process can be analyzed in detail.

즉, 학습자가 시험지의 문항들을 풀 때마다 풀이 시간, 정/오답, 해설 강의 재생 등 전 과정을 빅데이터로 수집하여 대시보드 형태로 정보 제공하는 것이 가능하다.In other words, it is possible to provide information in the form of a dashboard by collecting the entire process as big data such as solving time, correct/incorrect answer, and replay of an explanation lecture whenever a learner solves a question on the test paper.

현재, 대부분 시스템 로그와 데이터베이스의 메타데이터를 조합하여 분석하는 데이터 마이닝 방식을 적용하고 있으나 본 발명에서는 오답이 발생한 원인, 즉 취약 지식에 대한 분석과 교과별 성취도 분석 결과를 제공하는 것이 가능하다.Currently, most of the system logs and metadata of the database are combined and analyzed using a data mining method, but in the present invention, it is possible to provide an analysis of the cause of an incorrect answer, that is, vulnerability knowledge and achievement analysis results for each subject.

또한, 본 발명에 따르면, AI의 추론 기능을 통해 학습 성과와 정/오답 제출 가능성을 예측하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to predict learning outcomes and the possibility of submitting correct/incorrect answers through the inference function of AI.

구체적으로, 취약점 분석 결과와 축적된 학습 데이터를 이용해서 정/오답 제출 가능성과 학습 성과를 예측할 수 있다.Specifically, the possibility of submitting correct/incorrect answers and learning outcomes can be predicted using the results of vulnerability analysis and accumulated learning data.

또한, AI가 최적화된 학습 경로와 콘텐츠(문항)을 추천할 수 있다.In addition, AI-optimized learning paths and content (questions) can be recommended.

본 발명에 따르면, 개인별 취약 지식에 대해서는 연속적인 유사 문제와 쌍둥이 문제들로 단기간에 취약점을 극복하는 상호작용형 추천 서비스 제공이 가능하다.According to the present invention, for individual vulnerability knowledge, it is possible to provide an interactive recommendation service that overcomes weaknesses in a short period of time with successive similar problems and twin problems.

또한, 본 발명에 따르면, 개인별 문제집을 구성할 수 있는 추천 및 출제 기능을 통해 PoD(Print-on-Demand) 서비스를 제공할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to provide a PoD (Print-on-Demand) service through a recommendation and questionnaire function capable of configuring a personal problem book.

또한, 본 발명에 따르면, OCR(Optical Character Recognition) 기술을 이용해서 수식과 문자를 인식하는 인터페이스, 필기 인식을 통해 수식을 표현하는 인터페이스, 그래프를 시뮬레이션하는 서비스 등으로 첨단화하는 것이 가능하다.In addition, according to the present invention, it is possible to upgrade to an interface that recognizes equations and characters using OCR (Optical Character Recognition) technology, an interface that expresses equations through handwriting recognition, and a service that simulates a graph.

구체적으로, 본 발명에서는, 문제를 사진으로 찍어서 검색(OCR)할 수 있다.Specifically, in the present invention, it is possible to search (OCR) a problem by taking a picture.

즉, 문제집의 인쇄된 문항이나 손으로 필기한 문항을 사진으로 찍으면 AI가 축적된 데이터베이스에서 정답과 문제풀이 과정을 검색해서 실시간으로 제공해주는 서비스 제공이 가능하다.In other words, it is possible to provide a service that searches for the correct answer and problem solving process in the database accumulated with AI and provides it in real time by taking a picture of the printed or handwritten questions in the problem book.

현재는 인식과 검색 경쟁력에 집중하고 있으며, 예측과 추천 등 맥락적인 서비스 요소는 미흡한 바 본 발명에서는, 필기 인식을 통한 수식 표현 등도 제공할 수 있다.Currently, the focus is on recognition and search competitiveness, and contextual service elements, such as prediction and recommendation, are insufficient. In the present invention, a formula expression through handwriting recognition can also be provided.

즉, 복잡한 수식을 터치인터페이스에 필기하면 AI가 인식하여 정규 수식으로 표현 및 실시간 연산을 거쳐 정답을 제시할 수 있다.In other words, if a complex formula is written on the touch interface, the AI can recognize it, express it as a regular formula, and present the correct answer through real-time calculation.

또한, 본 발명에서는 직관적인 그래프 시뮬레이션을 제공한다.In addition, the present invention provides an intuitive graph simulation.

구체적으로, 복잡한 함수도 바로 그래프로 표현하고 계수와 변수들을 조절하면서 그래프의 변화를 즉시 확인할 수 있어서 취약점 극복에 효과적이다.Specifically, it is effective in overcoming weaknesses as you can immediately graph changes in graphs while controlling coefficients and variables and expressing complex functions directly.

또한, 본 발명은 데이터 수집 체계를 기준으로, 문항 반응 모델을 수립하고, 머신 러닝을 적용하여 성취 수준(역량)에 따라 개인화된 학습 경로와 컨텐츠/자원을 제공하며, 학습자, 교사 및 학부모에 구체적이고 개인화된 피드백(처방)을 제공하고, 학습자의 학습 성과를 진단하여 문제점을 조기에 발견 및 해소할 수 있는 학습 분석 방법 및 시스템을 사용자에게 제공할 수 있다.In addition, the present invention establishes an item response model based on the data collection system, applies machine learning to provide personalized learning paths and contents/resources according to the achievement level (capacity), and is specific to learners, teachers, and parents. And provide personalized feedback (prescription), and provide users with learning analysis methods and systems that can detect and resolve problems early by diagnosing learners' learning outcomes.

또한, 본 발명은 단체 시험 및 개인별 문제에 대한 학습자의 풀이 결과로부터, 학습자의 개념별 이해 여부를 정확하게 진단하고 피드백함으로써, 취약 개념에 대한 파악 및 취약 개념에 대한 학습 콘텐츠 자동 선별 추천이 가능하여, 맞춤형 학습의 효율성 및 신뢰성이 증대되는 효과가 있다.In addition, the present invention accurately diagnoses whether or not the learner understands each concept from the result of the group test and the learner's solution for individual problems, and provides feedback, so that it is possible to identify the vulnerable concept and automatically select and recommend learning contents for the vulnerable concept. There is an effect of increasing the efficiency and reliability of customized learning.

또한, 본 발명은 온라인 강의 내용을 수강자가 보다 효율적이고 몰입도를 가지면서 온라인 강의에 참여할 수 있도록 하는 동시에 수강 확인 및 몰입도를 산출하여 그에 따른 수강 평가 및 이에 대한 피드백을 제공하여 체계적인 온라인 수강이 일어날 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the present invention enables the learner to participate in the online lecture with more efficient and immersion of the contents of the online lecture, and at the same time, it is possible to systematically take the online course by providing a course evaluation and feedback according to the class confirmation and immersion level. It has the effect of making it happen.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art from the following description. I will be able to.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the above-described method can be implemented as code that can be read by a processor in a medium on which a program is recorded. Examples of media that can be read by the processor include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, etc., and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include.

상기와 같이 설명된 방법 및 시스템은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.The method and system described above are not limitedly applicable to the configuration and method of the above-described embodiments, but the embodiments are configured by selectively combining all or part of each embodiment so that various modifications can be made. It could be.

Claims (8)

웹, 외부 서버 및 단말과 네트워크를 구축한 교육용 서버에 있어서,

사용자가 상기 교육용 서버를 이용하여 학습 환경을 설정하는 경우, 상기 네트워크를 기초로 상기 사용자의 학습 환경이 상기 웹, 외부 서버 및 단말 중 적어도 일부와 공유되어 소셜 러닝이 진행되고,

학습 진행에 따라 상기 교육용 서버 상에서 상기 사용자의 학습 환경이 변경되는 경우,
상기 교육용 서버는, 상기 변경되는 사용자의 학습 환경을 축적하여 e포트폴리오를 생성하며,

상기 학습 환경은,
상기 사용자의 학습 스타일을 지정하는 제 1 환경, 상기 사용자가 목표 조건을 지정하는 제 2 환경, 상기 사용자가 학습한 교육 내용을 나타내는 제 3 환경 및 상기 교육 내용과 관련하여 상기 사용자가 만든 학습 컨텐츠를 표시하는 제 4 환경을 포함하고,

상기 제 1 환경에서 상기 학습 스타일은,
미리 지정한 사전 테스트를 기초로 도출된 상기 사용자의 상기 교육 내용에 대한 프로파일 및 역량을 기초로 지정되며,

상기 제 2 환경에서 상기 목표 조건은,
시험대비 상기 사용자의 학습 시간과 도달 목표를 기초로 지정되고,

상기 제 3 환경에서의 상기 학습한 교육 내용은,
상기 사용자가 풀어본 문제, 상기 사용자가 미리 지정한 문제 및 상기 사용자가 수강한 강의를 포함하고,

상기 제 4 환경에서의 상기 학습 컨텐츠는,
상기 사용자가 상기 제 3 환경의 피드백으로 상기 사용자가 직접 제작한 문제 및 강의 컨텐츠 중 적어도 하나를 포함하며,

상기 제 4 환경을 통해, 상기 사용자가 직접 제작한 문제 및 강의 컨텐츠 중 적어도 하나가 공유되고,

상기 공유된 사용자가 직접 제작한 문제 및 강의 컨텐츠 중 적어도 하나에 대한 조회수 및 평점에 대한 정보가 상기 사용자에게 제공되며,

상기 사용자는 복수이고,
상기 e포트폴리오는,
상기 복수의 사용자의 학습 수준 중 제 1 사용자의 학습 수준 및 상기 제 1 사용자의 변화된 학습 환경의 분석 결과를 포함하고,

상기 교육용 서버는,
상기 e포트폴리오를 기초로, 상기 제 1 사용자의 관심도를 파악하고,
상기 제 1 사용자의 학습 수준, 상기 제 1 사용자의 변화된 학습 환경의 분석 결과 및 상기 파악한 관심도를 기초로 상기 제 1 사용자의 미래 직업과 관련된 정보를 결정하여, 상기 제 1 사용자에게 상기 미래 직업 정보를 제공하며,

상기 교육용 서버는,
상기 e포트폴리오 상의 상기 복수의 사용자의 학습 수준 중 제 1 사용자의 학습 수준 및 상기 제 1 사용자의 변화된 학습 환경의 분석 결과를 이용하여 상기 사용자의 학습에 적용되는 복수의 문항을 결정하고,
상기 단말을 기초로, 상기 복수의 문항을 적용하여 상기 제 1 사용자에 대한 학습을 진행하며,

상기 교육용 서버는, 상기 학습이 종료된 이후,
상기 단말을 통해, 상기 제 1 사용자의 학습 취약점 극복 정보 및 상기 사용자의 학습 계획 정보를 상기 사용자에게 제공하고,

상기 사용자의 학습 취약점 극복 정보는,
상기 학습 단계에서의 상기 복수의 문항 중 오답률이 미리 지정된 수치 이상인 약점 문항과 관련된 것으로, 미리 지정된 복수의 보완 문항 정보이며,

상기 사용자의 학습 계획 정보는,
상기 제 1 사용자에 대해 맞춤형으로 결정된 학습 대상 및 학습 시간 정보이고,

상기 교육용 서버는, 상기 미리 지정된 복수의 보완 문항 정보를 상기 제 1 사용자에 연속적으로 제공하여, 상기 제 1 사용자의 추가 학습을 진행하며,

상기 교육용 서버는,
상기 복수개의 문항 중 상기 사용자가 카메라를 통해 촬영한 제 1 문항 이미지를 수신하는 경우,
OCR(Optical Character Recognition) 기술을 기반으로, 상기 제 1 문항 이미지를 통해 상기 제 1 문항을 파악하고, 상기 제 1 문항과 관련하여 미리 지정된 해설 정보를 상기 사용자에 제공하는 것을 특징으로 하는 소셜 러닝 및 e포트폴리오 기반 맞춤형 학습을 위한 교육용 서버.
In the education server that has built a network with web, external server and terminal,

When a user sets a learning environment using the education server, the user's learning environment is shared with at least some of the web, an external server, and a terminal based on the network, so that social learning proceeds,

When the learning environment of the user changes on the education server according to the progress of learning,
The education server generates an ePortfolio by accumulating the learning environment of the changed user,

The learning environment,
A first environment for designating the learning style of the user, a second environment for designating a target condition by the user, a third environment for indicating the education contents learned by the user, and the learning contents created by the user in relation to the education contents. Including a fourth environment to display,

In the first environment, the learning style,
It is designated based on the user's profile and competencies for the training content derived based on a pre-specified pre-test,

The target condition in the second environment,
It is designated on the basis of the user's learning time and reaching goal for the test,

The educational content learned in the third environment,
Including a problem solved by the user, a problem previously specified by the user, and a lecture taken by the user,

The learning content in the fourth environment,
The user includes at least one of a problem and lecture content directly produced by the user based on the feedback of the third environment,

Through the fourth environment, at least one of the problem and lecture content created by the user is shared,

Information on views and ratings for at least one of the problems and lecture contents created by the shared user are provided to the user,

The user is plural,
The ePortfolio above,
Including an analysis result of the learning level of the first user and the changed learning environment of the first user among the learning levels of the plurality of users,

The education server,
Based on the ePortfolio, grasp the level of interest of the first user,
Information related to the future job of the first user is determined based on the learning level of the first user, the analysis result of the changed learning environment of the first user, and the determined interest level, and the future job information is provided to the first user. And

The education server,
Determine a plurality of items applied to the user's learning by using the learning level of the first user among the learning levels of the plurality of users on the ePortfolio and the analysis result of the changed learning environment of the first user,
Based on the terminal, learning for the first user is performed by applying the plurality of items,

The education server, after the learning is finished,
Through the terminal, providing the first user's learning vulnerability overcome information and the user's learning plan information to the user,

The user's learning vulnerability overcome information,
Among the plurality of questions in the learning step, the error rate is related to a weakness question that is equal to or greater than a predetermined value, and is information on a plurality of pre-designated supplementary questions,

The learning plan information of the user,
It is a learning target and learning time information customized for the first user,

The education server continuously provides information on the plurality of pre-designated supplementary items to the first user to perform additional learning of the first user,

The education server,
When the user receives an image of the first item taken through a camera among the plurality of items,
Social learning, characterized in that based on OCR (Optical Character Recognition) technology, grasping the first question through the first question image and providing pre-designated commentary information related to the first question to the user Education server for customized learning based on ePortfolio.
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