KR102229422B1 - Led 블록을 통한 코딩 학습 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

발광다이오드(LED)를 통한 코딩 학습 방법 및 시스템이 개시된다. 코딩 학습 시스템은, 제1 육면체 블록의 형상으로 하나의 표면 또는 복수의 표면들에 발광다이오드를 구비하며 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제1 블록들, 및 제2 육면체 블록의 형상으로 하나의 표면 또는 복수의 표면들에 발광다이오드(light emitting diode, LED)를 구비하며 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제2 블록들을 포함하고, 제1 블록들 또는 제2 블록들은 코딩의 시작을 나타내는 시작블록과 코딩의 종료를 나타내는 종료블록을 포함하고, 제1 블록들 및 제2 블록들 각각은 독립적으로 이동되어 임의의 순서대로 정렬되며, 임의의 순서대로 정렬될 때, 정렬된 일련의 블록들에 의해 코딩을 형성하고, 코딩에 따라 일련의 명령을 수행한다.

Description

LED 블록을 통한 코딩 학습 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR LEARNING CODING USING LIGHT EMITTING DIODE BLOCKS}

본 발명은 코딩 학습 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 발광다이오드(light emitting diode, LED) 블록을 통해 유아들에게 코딩(coding)을 학습시키는 코딩 학습 방법 및 시스템에 관한 것이다.

최근, 전자정보통신 기술과 컴퓨터 기술의 발전에 힘입어 장치의 전장화, 자동화 또는 인공지능화가 빠르게 진행되고 있다. 이러한 분위기에서 프로그래밍 또는 코딩(coding)은 전문가 영역의 지식에서 일반 사용자 영역의 지식으로까지 폭넓게 확대되고 있다.

또한, 초등 교육이나 유아 교육 과정에서 코딩 교육의 수요와 필요성이 증가함에 따라 다양한 코딩 교육 방법이 제안되고 있다. 일례로, 스크래치(scratch)는 유아나 초등학생의 어린이들이 컴퓨터 프로그램을 쉽게 만들 수 있도록 도와주는 프로그래밍 도구로서 MIT(Massachusetts Institute of Technology) 미디어랩에서 사용하던 교육용 프로그래밍 언어를 가리킨다.

스크래치는 간단한 스크립트 프로그래밍 언어로서, 각 명령이 블록 형태로 구성되고, 이러한 명령 블록들을 구성하여 흐름도를 작성하도록 구성되므로 유아 등의 어린이들이 쉽게 학습할 수 있다.

즉, 스크래치 프로그램은 제어 대상 객체인 스프라이트를 동작시키는 동작 명령 블록들과 명령의 흐름을 제어하는 제어 명령 블록들로 구성되고, 이러한 블록들을 하나의 흐름도와 같이 연결하여 프로그래밍을 수행하도록 이루어진다.

전술한 스크래치를 사용하면, 사용자는 자신이 만들고 싶은 것을 상상하여 그린 다음, 동작 방법이 적힌 다양한 블록들을 차곡차곡 쌓거나 끼워넣어 코딩을 하고 컴퓨터 화면상에서의 스프라이트의 동작 제어를 통해 코딩 내용을 구현할 수 있게 된다.

한편, 스크래치 등의 기존의 코딩 도구는 컴퓨터상에서 여러 명령어를 조합하여 프로그래밍을 할 수 있도록 도와주는 소프트웨어로써 컴퓨터 화면 내에서만 구현될 뿐이므로 유아나 초등학생 등의 코딩 교육의 입문자들에게는 지속적인 흥미와 재미를 제공하기에는 상당한 한계가 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 한계를 고려하고 코딩 교육에 대한 새로운 방안에 대한 요구에 부응하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은 발광다이오드(light emitting diode, LED) 블록을 이용하여 놀이를 하면서 코딩을 학습할 수 있도록 이루어진, LED 블록을 통한 코딩 학습 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 LED(light emitting diode) 블록을 통한 코딩 학습 시스템은, 제1 육면체 블록의 형상으로 하나의 표면 또는 복수의 표면들에 발광다이오드(light emitting diode, LED)를 구비하며 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제1 블록들, 및 제2 육면체 블록의 형상으로 하나의 표면 또는 복수의 표면들에 발광다이오드(light emitting diode, LED)를 구비하며 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제2 블록들을 포함한다.

여기서, 상기 제1 블록들 또는 상기 제2 블록들은 코딩의 시작을 나타내는 시작블록과, 상기 코딩의 종료를 나타내는 종료블록을 포함한다. 그리고, 상기 제1 블록들 및 상기 제2 블록들 각각은 독립적으로 이동되어 임의의 순서대로 정렬되며, 상기 임의의 순서대로 정렬될 때, 정렬된 일련의 블록들에 의해 코딩을 형성하고, 상기 코딩에 따라 명령을 수행한다.

일실시예에서, LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템은, 상기 종료블록에 포함되는 통신모듈; 및 상기 통신모듈과 상기 코딩에 대한 신호 및 데이터를 송수신하며 상기 코딩을 실행하고 코딩 실행 결과를 출력하는 사용자 단말을 더 포함한다.

일실시예에서, 상기 제1 블록들 및 상기 제2 블록들은, 동작 조건을 판단하기 위한 판단 블록과, 오브젝트의 움직임을 제어하기 위한 동작 블록과, 오브젝트의 모양, 크기, 색깔을 표시하기 위한 상태 블록과, 명령어를 반복 수행하기 위한 반복 블록과, 소리를 출력하기 위한 소리 블록을 포함한다.

일실시예에서, 상기 제1 블록들 및 상기 제2 블록들 각각의 하나의 표면이나 복수의 표면들에 설치되는 LED 장치는 각 블록에 내장된 명령어에 따라 서로 다른 LED 표시를 출력한다.

일실시예에서, 상기 제1 블록들 각각은, 직육면체 형태로서 평면상에서 정사각형 형상을 가지며 제1 명령어가 내장된 제1 마이크로 컨트롤러 유닛과, 상기 제1 마이크로 컨트롤러 유닛에 각각 연결되는 돌출형 A1 단자 커넥터, 돌출형 A2 단자 커넥터, 오목형 A3 단자 커넥터 및 오목형 A4 단자 커넥터를 상기 정사각형 형상의 4개의 면상에 구비한다. 그리고, 상기 제2 블록들 각각은, 직육면체 형태로서 평면상에서 2개의 정사각형을 면대면으로 맞붙인 직사각형 형상을 가지며 제2 명령어가 내장된 제2 마이크로 컨트롤러 유닛과, 상기 제2 마이크로 컨트롤러 유닛에 각각 연결되는 돌출형 B1 단자 커넥터, 돌출형 B2 단자 커넥터, 돌출형 B3 단자 커넥터, 오목형 B4 단자 커넥터, 오목형 B5 단자 커넥터 및 오목형 B6 단자 커넥터를 구비하고, 상기 직사각형 형상의 4개의 면들 중 제1 면 상에 돌출형 B1 단자 커넥터를 구비하고 상기 제1 면에서 이어지는 제2 면 상에 돌출형 B2 단자 커넥터 및 돌출형 B3 단자 커넥터를 구비하고 상기 제2 면에서 이어지며 상기 제1 면의 반대측 면인 제3 면 상에 오목형 B4 단자 커넥터를 구비하고 상기 제3 면에서 이어지며 상기 제2 면의 반대측 면인 제4 면 상에 오목형 B5 단자 커넥터 및 오목형 B6 단자 커넥터를 구비한다.

또한, 상기 복수의 제1 그룹 블록들과 상기 복수의 제2 그룹 블록들은 돌출형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터의 결합에 의해 일련의 명령어들에 의한 코딩을 나타내는 블록들의 조립체를 형성한다. 상기 제1 그룹 블록들 중 어느 하나 또는 상기 제2 그룹 블록들 중 어느 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛은 기 탑재되거나 구비된 통신모듈을 통해 상기 블록들의 조립체로부터 감지되는 프로그램 코드를 외부의 컴퓨팅 장치로 전달한다. 상기 프로그램 코드는 상기 컴퓨팅 장치에 의해 디스플레이 장치의 화면에 표출될 수 있다.

일실시예에서, 상기 컴퓨팅 장치는, 상기 화면에 표출되는 프로그램 코드에 따라 동작을 제어하고자 하는 장치나 장난감을 선택하기 위한 제1 사용자 인터페이스; 또는 사용자 입력에 반응하여 상기 프로그램 코드의 오류를 확인하고, 확인된 오류를 표시하고, 확인된 오류에 대한 오류 정정 방안을 표시하는 제2 사용자 인터페이스를 출력장치를 통해 제공할 수 있다.

일실시예에서, 상기 제1 블록들 중 어느 하나 또는 상기 제2 블록들 중 어느 하나는 소리 또는 진동을 출력하는 출력부를 더 구비할 수 있다.

전술한 발광다이오드(light emitting diode, LED) 블록을 통한 코딩 학습 방법 및 시스템을 사용하는 경우에는, 물리적인 LED 블록을 이용하여 쉽고 자연스럽게 놀이를 통해 코딩을 학습할 수 있다. 특히, 코딩을 배우기 시작하는 유아나 초등학생 등의 코딩 입문자에게 흥미와 재미를 부여한 코딩 교육 환경을 제공할 수 있다. 다시 말해, 유아나 초등학생 등의 코딩 입문자들이 물리적인 블록을 사용하는 놀이 과정을 통해 자연스럽게 코딩을 생활화하고 코딩 지식을 습득하도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드(light emitting diode, LED) 블록을 통한 코딩 학습 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1의 코딩 학습 시스템에 채용할 수 있는 LED 블록들에 대한 예시도이다.
도 3은 도 2의 LED 블록들의 외형에 대한 개략적인 예시도이다.
도 4는 도 3의 LED 블록들에 채용할 수 있는 LED 장치로 표현되는 코딩 요소들을 나타내는 예시도이다.
도 5는 도 2의 LED 블록의 구성에 대한 블록도이다.
도 6은 도 2의 LED 블록의 다른 구성에 대한 블록도이다.
도 7은 도 2의 LED 블록들을 이용한 코딩 학습 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 도 2의 LED 블록들을 이용한 코딩 학습 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 2의 LED 블록들을 이용한 코딩 학습 과정의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코딩 학습 장치(예컨대, 사용자 단말)을 설명하기 위한 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코딩 학습 방법에 채용할 수 있는 다른 LED 블록을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 비교예에 따른 스크래치 코딩 과정을 예시한 도면이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 명세서에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자가 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광다이오드(light emitting diode, LED) 블록을 통한 코딩 학습 시스템에 대한 개략적인 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템(이하 간략히 '코딩 학습 시스템'이라 한다)은, 제1 그룹의 LED 블록들(10)과 제2 그룹의 LED 블록들(20)과, LED 블록들(10, 20) 중 어느 하나와 네트워크(40)를 통해 연결되는 컴퓨팅 장치(50)를 포함한다.

제1 그룹의 LED 블록들 각각(11, 12, 13)은 제1 블록이라 지칭될 수 있으며, 서로 다른 명령어를 내장할 수 있다. 제1 블록의 형상은, 직육면체 형태로서 평면상에서 정사각형 모양을 가질 수 있다. 제1 블록은, 제1 명령어가 내장된 제1 마이크로 컨트롤러 유닛과, 상기 제1 마이크로 컨트롤러 유닛에 각각 연결되는 돌출형 A1 단자 커넥터, 돌출형 A2 단자 커넥터, 오목형 A3 단자 커넥터 및 오목형 A4 단자 커넥터를 상기 정사각형 형상의 4개의 면상에 구비할 수 있다.

제2 그룹의 LED 블록들 각각(21, 22, 23, 24, 25)은 제2 블록이라 지칭될 수 있으며, 서로 다른 명령어를 내장할 수 있다. 제2 블록의 형상은, 직육면체 형태로서 평면상에서 2개의 정사각형을 면대면으로 맞붙인 직사각형 모양을 가질 수 있다. 제2 블록은, 제2 명령어가 내장된 제2 마이크로 컨트롤러 유닛과, 상기 제2 마이크로 컨트롤러 유닛에 각각 연결되는 돌출형 B1 단자 커넥터, 돌출형 B2 단자 커넥터, 돌출형 B3 단자 커넥터, 오목형 B4 단자 커넥터, 오목형 B5 단자 커넥터 및 오목형 B6 단자 커넥터를 구비하고, 상기 직사각형 모양의 4개의 면들 중 제1 면 상에 돌출형 B1 단자 커넥터를 구비하고 상기 제1 면에서 이어지는 제2 면 상에 돌출형 B2 단자 커넥터 및 돌출형 B3 단자 커넥터를 구비하고 상기 제2 면에서 이어지며 상기 제1 면의 반대측 면인 제3 면 상에 오목형 B4 단자 커넥터를 구비하고 상기 제3 면에서 이어지며 상기 제2 면의 반대측 면인 제4 면 상에 오목형 B5 단자 커넥터 및 오목형 B6 단자 커넥터를 구비할 수 있다.

복수의 제1 그룹 블록들(10)과 복수의 제2 그룹 블록들(20)은 돌출형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터의 결합에 의해 일련의 코딩을 나타내는 블록들의 조립체를 형성할 수 있다(도 6의 30 참조).

블록들의 조립체를 형성한 경우, 조립체에서 제1 그룹 블록들(10) 중 어느 하나 또는 제2 그룹 블록들(20) 중 어느 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛은 기 탑재되거나 구비된 통신모듈을 통해 블록들의 조립체로부터 감지되는 프로그램 코드를 외부의 컴퓨팅 장치(50)로 전달할 수 있다. 그 경우, 프로그램 코드는 프로그램 코드에 의해 작성되는 프로그램 등이 컴퓨팅 장치(50)에 의해 디스플레이 장치의 화면에 표출되도록 사용될 수 있다.

상기의 통신모듈은 네트워크(40)를 통해 컴퓨팅 장치(50)와 연결될 수 있다. 네트워크(40)는 근거리 무선 통신 네트워크를 포함하며, 근거리 무선 통신 네트워크는 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), NFC(near field communication) 등을 포함할 수 있다. 물론, 3G, 4G 또는 5G(fifth-generation)의 이동무선통신 네트워크를 사용할 수 있으나, 상대적으로 높은 비용을 감당해야 할 수 있다.

컴퓨팅 장치(50)는 사용자 단말을 포함하고, 사용자 단말은 데스크탑 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 스마트폰 등을 포함할 수 있다.

또한, 컴퓨팅 장치(50)는, 화면에 표출되는 프로그램 코드에 따라 동작을 제어하고자 하는 장치나 장난감을 선택하기 위한 제1 사용자 인터페이스를 구비하거나 출력장치를 통해 제공하도록 이루어질 수 있다. 그 경우, 컴퓨팅 장치(50)는 사용자 입력에 반응하여 프로그램 코드의 오류를 확인하고, 확인된 오류를 표시하고, 확인된 오류에 대한 오류 정정 방안을 표시하는 제2 사용자 인터페이스를 구비하거나 출력장치를 통해 제공하도록 이루어질 수 있다. 제1 사용자 인터페이스나 제2 사용자 인터페이스는 소프트웨어 모듈로 형성되어 컴퓨팅 장치(50)의 저장부에 저장될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 코딩 학습 시스템은, 제1 블록의 형상을 각각 가지고 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제1 그룹 블록들과, 제2 블록의 형상을 각각 가지고 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제2 그룹 블록들을 포함하고, 여기서 복수의 제1 그룹 블록들과 복수의 제2 그룹 블록들은 돌출형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터의 결합에 의해 일련의 코딩을 나타내는 블록들의 조립체를 형성하도록 이루어질 수 있다. 또한, 코딩 학습 시스템의 컴퓨팅 장치는 제1 그룹 블록들 중 어느 하나 또는 제2 그룹 블록들 중 어느 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛이 전달하는 블록들의 조립체에 대응하는 신호나 데이터를 받고, 이에 대응하는 프로그램 코드를 생성하여 디스플레이 장치의 화면에 표출할 수 있다.

도 2는 도 1의 코딩 학습 시스템에 채용할 수 있는 LED 블록들에 대한 예시도이다. 도 3은 도 2의 LED 블록들에 대한 구체적인 예시도이다. 도 4는 도 3의 LED 블록들에 채용할 수 있는 LED 장치로 표현되는 코딩 요소들을 나타내는 예시도이다.

도 2의 (a) 및 도 3의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 블록(11)은, 녹색 직육면체 형태로 평면상에서 정사각형 모양을 가질 수 있다. 제1 블록(11)은, 돌출형 A1 단자 커넥터(10a), 돌출형 A2 단자 커넥터(10b), 오목형 A3 단자 커넥터(10c) 및 오목형 A4 단자 커넥터(10d)를 구비한다.

돌출형 단자 커넥터(10a, 10b)는 돌출 몸체(101)와 돌출 몸체(101) 상에 방사상으로 돌출되어 있는 돌기들(102)을 구비한다. 돌기들(102)은 평면상에서 볼 때 바늘이나 핀 형상을 구비하고, 정면이나 측면상에서 볼 때 날개 형태를 구비할 수 있다. 돌출형 단자 커넥터(10a, 10b)는 다른 블록의 오목형 단자 커넥터와 결합될 때 평면상에서 위에서 아래로 내리는 형태로 결합하거나 분리할 수 있게 구성된다.

이러한 제1 블록(11)의 구조는 도 3의 (b) 및 (c)의 제1 블록들(12, 13)에도 동일하게 적용될 수 있다. 서로 다른 색상을 가진 제1 블록들(11, 12, 13)은 서로 다른 명령어를 내장할 수 있다. 예를 들어, 녹색의 제1 블록(11)은 일정 거리를 직진하는 제1 명령어를 내장하고, 적색의 제2 블록(12)은 오른쪽으로 90도 회전하는 제2 명령어를 내장하고, 황색의 제3 블록(13)은 왼쪽으로 90도 회전하는 제3 명령어를 내장할 수 있다.

또한, 도 2의 (b) 및 도 3의 (b)를 참조하면, 제2 블록(21)은 직육면체 형태로 평면상에서 제1 블럭(11) 크기의 2개의 정사각형을 면대면으로 맞붙인 직사각형 모양을 가질 수 있다. 제2 블록(21)은, 돌출형 B1 단자 커넥터(21), 돌출형 B2 단자 커넥터(22), 돌출형 B3 단자 커넥터(23), 오목형 B4 단자 커넥터(24), 오목형 B5 단자 커넥터(25) 및 오목형 B6 단자 커넥터(26)를 구비한다.

돌출형 B1 단자 커넥터(21)는 제2 블록(21)의 직사각형 모양의 4개의 면들 중 제1 면 상에 배치되고, 상기 제1 면에서 이어지는 제2 면 상에는 돌출형 B2 단자 커넥터(22) 및 돌출형 B3 단자 커넥터(23)가 배치되고, 상기 제2 면에서 이어지며 상기 제1 면의 반대측 면인 제3 면 상에는 오목형 B4 단자 커넥터(24)가 배치되고, 상기 제3 면에서 이어지며 상기 제2 면의 반대측 면인 제4 면 상에는 오목형 B5 단자 커넥터(25) 및 오목형 B6 단자 커넥터(26)가 배치될 수 있다.

또한, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 블록들(11, 12)은 돌출형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터의 결합에 의해 일련의 프로그램 명령어에 대한 코딩을 위한 결합 구조 즉, 블록들의 조립체(도 6의 30 참조)의 일부를 형성할 수 있다. 이러한 결합 구조는 제1 블록들 간에 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 제1 블록과 제2 블록 간에 이루어질 수 있다. 또한, 제2 블록들 간에도 이루어질 수 있다.

한편, 제1 그룹 블록들 중 어느 하나의 제1 블록 또는 제2 그룹 블록들 중 어느 하나의 제2 블록은 소리, 빛, 진동 또는 이들의 조합을 출력하는 적어도 하나 이상의 출력부(도 5의 130 참조)를 더 구비할 수 있다. 이러한 출력부는 해당 블록에 내장된 마이크로 컨트롤러 유닛에 연결될 수 있다.

전술한 각 LED 블록에 채용되는, LED 장치로 표현되는 코딩 요소는 도 4의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이 코딩의 시작을 나타내는 시작LED요소(106a)과, 코딩의 종료를 나타내는 종료LED요소(106b)를 포함하고, 원형LED요소(106) 등을 포함할 수 있다. 시작LED요소(106a)를 구비한 LED 블록은 시작블록으로 지칭되고, 코종료LED요소(106b)를 구비한 LED 블록은 종료블록으로 지칭될 수 있다. 그리고, 원형LED요소(106)를 구비한 LED 블록은 원형LED요소(106)에 대하여 미리 지정된 코딩요소를 가진 블록으로 지칭될 수 있다. 예컨대, 원형LED요소(106)를 구비한 LED블록은 해당 블록에 의한 명령어 혹은 코딩 흐름상 직전에 연결되는 이전블록의 명령어를 미리 설정된 횟수만큼 반복 수행하는 반복블록으로 지칭될 수 있다.

또한, LED 장치로 표현되는 코딩 요소는 도 4의 (d)에 나타낸 바와 같이 LED블록의 일면 상의 표시영역(105)에 배치되는 다양한 LED 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, LED 형태는 이중원형LED요소(106d), 반원형LED요소(106e), 원형삼각형조합LED요소(106f), 삼각형LED요소(106g), 등변사다리꼴LED요소(106h), 사각형LED요소(106i), 별모양LED요소(도 2의 106c 참조) 등을 포함할 수 있다.

여기서, 각 LED요소는 서로 조합되거나 90도 혹은 180도 회전한 상태로 방향성을 가질 수 있으며, 기타 형태로써 5각형, 6각형 등을 추가로 포함할 수 있다.

전술한 LED 장치로 표현되는 코딩 요소를 이용하면, 다수의 사용자는 서로 다른 블록들을 들고 화면에서 제시되는 일련의 프로그램 코드에 따라 순서대로 블록들을 나열하는 놀이 형태로 코딩을 학습할 수 있다.

또한, 구현에 따라서 전술한 코딩 학습 중에 미리 설정된 시간 동안 코딩 작업이 진행되지 않고 중지되거나 교육자가 소정의 제어 신호를 입력할 때 현재 이후에 이어져야할 코딩 요소에 해당하는 블록에서 빛을 깜박이거나 소리가 나거나 진동이 울림으로 학습자는 더욱 재미있게 코딩 학습을 수행할 수 있다. 이를 위해 본 실시예에 따른 블록들에는 LED 장치 외에 소리 또는 진동을 출력하는 출력부가 더 구비될 수 있다.

도 5는 도 2의 LED 블록의 구성에 대한 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 제1 블록(11)은 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, 110), 입출력 단자를 위한 인터페이스(I/F, 120), 소리, 빛, 진동 또는 이들의 조합을 출력하기 위한 출력부(130), 통신서브시스템(CSS, 140), 전원공급장치(PS, 150)을 구비할 수 있다.

마이크로 컨트롤러 유닛(MCU, 110)은 인터페이스(120), 출력부(130), 통신서브시스템(140) 및 전원공급장치(150)에 연결되어 각 구성부의 동작 및 기능을 제어하거나 신호 또는 데이터를 송수신할 수 있다.

인터페이스(120)는 돌출형 제1 단자 커넥터(10a)에 연결되는 제1 단자(121), 돌출형 제2 단자 커넥터(10b)에 연결되는 제2 단자(122), 오목형 제3 단자 커넥터(10c)에 연결되는 제3 단자(123), 및 오목형 제4 단자 커넥터(10d)에 연결되는 제4 단자(124)가 독립적으로 마이크로 컨트롤러 유닛(110)에 연결되도록 이들의 배선들 사이의 구조적인 차이를 완충하고 신호 또는 데이터 전달을 중계한다.

출력부(130)는 블록들의 조립체에 의해 이루어진 프로그램 코드에 따라 마이크로 컨트롤러 유닛(110)에서 인가되는 제어신호에 응하여 소리, 빛, 진동 또는 이들의 조합을 출력한다.

통신서브시스템(140)은 블록들의 조립체에 의해 이루어진 프로그램 코드에 따라 마이크로 컨크롤러 유닛(110)에서 인가되는 제어신호에 응하여 마이크로 컨트롤러 유닛(110)의 특정 저장부에 저장된 데이터를 네트워크를 통해 연결된 미리 지정된 외부의 컴퓨팅 장치로 전송한다.

전원공급장치(150)는 블록 내부에 탑재될 수 있으며, 리튬이차전지 등의 배터리를 구비할 수 있다. 전원공급장치(150)는 별도의 무선충전패드 상에서 무선충전이 가능하도록 코일을 더 구비할 수 있다. 그 경우, 전원공급장치(150)는 코일과 배터리 사이에 소정의 무선충전용 2차회로를 더 구비할 수 있다. 이러한 무선충전용 2차회로의 구조 자체는 무선충전기술 분야에 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서는 그에 대한 상세설명은 생략하기로 한다.

전술한 제1 블록(11)은 마스터 블록으로 동작할 수 있다. 여기서 마스터 블록은 블록들의 조립체에서 각 블록으로부터 연결 신호나 데이터를 받고 이를 미리 설정된 기준에 따라 저장하여 블록들 간의 연결 관계를 나타내는 신호나 데이터를 생성하고, 생성된 신호나 데이터를 외부의 컴퓨팅 장치로 전송하는 장치를 지칭할 수 있다. 이러한 마스터 블록은 제1 블록(11) 외에 다른 제1 블록을 더 포함하거나, 제2 블록을 더 포함할 수 있다. 또한, 구현에 따라서 제1 블록(11)을 대신하여 제2 블록에서 단일 마스터 블록을 형성하도록 구현될 수 있음은 물론이다.

한편, 마스터 블록과 연결되는 블록들은 마스터 블록과는 다른 구성을 가질 수 있다. 이러한 블록들은 슬래이브 블록으로 지칭될 수 있다.

도 6은 도 2의 LED 블록의 다른 구성에 대한 블록도이다.

도 6을 참조하면, 슬래이브 블록으로 형성되는 제1 블록(11)은 마이크로 컨트롤러 유닛(110)과 인터페이스(120)만을 구비하도록 구현될 수 있다. 이 경우, 마이크로 컨트롤러 유닛(110)은 단자 커넥터를 통해 마스터 블록에 전기적으로 연결된 후에 기동하여 미리 설정된 명령어나 미리 저장된 식별자를 해당 단자를 통해 마스터 블록에 전달하도록 동작할 수 있다.

전술한 실시예에서 제1 블록의 각 단자(121, 122, 123, 124)는 단자 커넥터(10a, 10b, 10c, 10d)에 부분적으로 노출되고 적어도 일측의 탄성 구조에 의해 접촉될 수 있다. 즉, 볼록형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터가 서로 결합될 때, 각 단자 커넥터에 배치되는 단자들은 서로 접촉하여 전기적으로 연결될 수 있다. 실제로 도면에서는 단자와 단자 커넥터 간에 떨어져 있는 것으로 도시되어 있으나, 이것은 도시의 편의상 구분하여 나타낸 것에 불과하므로, 이러한 도시에 의해 본 발명이 한정되지 않아야 할 것이다.

도 7은 도 2의 LED 블록들을 이용한 코딩 학습 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 도 2의 LED 블록들을 이용한 코딩 학습 과정의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 9는 도 2의 LED 블록들을 이용한 코딩 학습 과정의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 코딩 학습 방법에서는 사용자가 제1 블럭들(10)과 제1 블럭들(20)을 결합하여 소정 형태 조립체(30)를 형성하는 것으로 간단히 코딩을 수행할 수 있다. 여기서, 사용자는 사용법 안내설명이나 사용법을 설명하는 선생님의 지시에 따라 특정 명령어나 특정 명령어에 대응하는 식별자를 가진 블록들을 일련의 동작이나 이야기를 생성하듯 나열하면서 서로 결합하여 코딩을 수행할 수 있다.

코딩이 수행되는 과정에서, 마스터 블록은 현재 전기적으로 연결되어 자신의 명령어나 식별자를 전달해온 슬래이브 블록들과 형성하는 조립체에 대한 코딩 결과를 네트워크를 통해 컴퓨팅 장치에 전달하게 된다.

여기서, 마스터 블록은 수신되는 명령어나 식별자를 병렬적으로 나열하여 컴퓨팅 장치에 전달할 수 있다. 그 경우, 컴퓨팅 장치는 코딩 결과로서 병렬적으로 나열된 신호나 데이터를 수신하고 이에 기초하여 동작 가능한 코딩을 생성한 후, 그 결과를 컴퓨팅 장치에 연결되는 디스플레이 장치(60)의 화면(62)에 표출할 수 있다.

컴퓨팅 장치에 의해 처리 가능한 코딩은 도 8에 예시한 바와 같이 제1 코딩(coding 1)(71) 및 제2 코딩(coding 2)(72)과 같이 화면(62)에 표출될 수 있다. 그 경우, 사용자는 제1 코딩(71) 또는 제2 코딩(72)에 따라 조립체를 해체한 후 다시 제1 블록들(10)과 제2 블록들(20)를 결합하여 다시 코딩을 수행할 수 있다.

LED 블록을 이용한 동작 가능한 코딩의 결과는 새로운 블록 결합 구조를 가지는 조립체(도 9의 30A)와 같이 생성될 수 있다.

이러한 과정을 통해, 사용자 특히 유아나 초등학생이나 노인 등의 프로그램 입문자는 배우기 쉽고 이해하기 쉽게 코딩을 학습할 수 있으며, 그에 의해 재미와 흥미를 갖고 코딩을 학습할 수 있을 것으로 기대된다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 코딩 학습 장치를 설명하기 위한 블록도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예에 따른 코딩 학습 장치(52)는 마스터블록으로부터 코딩 결과에 대응하는 신호나 데이터를 받는 컴퓨팅 장치일 수 있다. 코딩 학습 장치는 제어부(521), 저장부(523) 및 통신부(535)를 구비할 수 있다.

제어부(521)는 미리 설정된 정책이나 프로그램에 의하여 마스터블록으로부터 수신한 코딩 결과에 대응하는 신호나 데이터를 처리한다.

저장부(523)는 마스터블록으로부터 수신한 코딩 결과에 대응하는 신호나 데이터를 저장하고, 이 신호나 데이터를 처리하기 위한 프로그램을 저장할 수 있다. 프로그램은 소프트웨어 모듈을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈은 코딩 결과에 대응하는 신호나 데이터 내 명령어들을 확인하는 제1 모듈과, 제1 모듈에서 확인된 명령어들을 사용하여 동작 가능한 코딩을 수행하는 제2 모듈과, 제2 모듈의 코딩 결과를 화면에 표출하는 제3 모듈을 포함할 수 있다.

상기의 제2 모듈은 컴퓨팅 장치에서 연산처리 가능한 코딩 결과를 생성할 때, 기 확인된 명령어들 이외에 미리 저장된 전체 블록들의 명령어들에서 필요한 명령어를 추출하여 사용할 수 있다. 그 경우, 제2 모듈에서 생성한 작동 가능한 코딩 결과에는 현재 블록들의 조립체에 사용되지 않은 블록(추천블록)의 명령어가 포함될 수 있고, 이러한 추천블록에 대하여는, 제3 모듈의 동작 시, 디스플레이 장치(54)의 화면에 해당 추천블록을 다른 색상이나 반짝이는 형태로 강조될 수 있으며, 그에 의해 코딩 학습 장치는 사용자에게 추천블록을 추가로 사용하여 코딩을 수정할 수 있음을 안내할 수 있다.

한편, 코딩 학습 장치(52)는 별도의 디스플레이 장치(54)와 연결된 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 디스플레이 장치(54)를 일체로 구비한 형태를 가질 수 있음은 물론이다.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 코딩 학습 방법에 채용할 수 있는 다른 LED 블록을 설명하기 위한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 코딩 학습 방법은 전술한 이전 실시예에서 사용한 직육면체 형태의 블록들과 다른 형태를 가지는, 평면상에서 볼 때, 육면체 형태를 가지는 제1 블록들((a) 참조)과 육면체 형태의 블록들이 2개 이상 결합된 형태를 가지는 제2 블록들((b) 및 (c) 참조)을 사용하여 구현될 수 있다.

육면체 형태의 제1 블록(11A)은 평면상에서 6면체의 형태를 가지는 것을 제외하고 도 2 내지 도 4에 도시한 제1 블록과 실질적으로 동일한 구성을 가질 수 있다. 즉, 육면체 형태의 제1 블록(11A)은 6개의 측면들에 3개의 돌출형 단자 커넥터들과 3개의 오목형 단자 커넥터들을 각각 구비하는 점에서 차이를 가질 수 있다.

또한, 도 11의 (b)에 도시된 제2 블록(21A)은 10개의 측면들에 5개의 돌출형 단자 커넥터들과 5개의 오목형 단자 커넥터들을 각각 구비하는 점에서 차이를 가질 수 있다.

또한, 도 11의 (c)에 도시된 제2 블록(21B)은 12개의 측면들에 6개의 돌출형 단자 커넥터들과 6개의 오목형 단자 커넥터들을 각각 구비하는 점에서 차이를 가질 수 있다.

한편, 도 11의 (b) 및 (c)의 제2 블록들에는 돌출형 단자 커넥터 또는 오목형 단자 커넥터를 대체하는 오목형 더미 단자 커넥터가 설치될 수 있다. 오목형 더미 단자 커넥터는 단자가 설치되어 있지 않은 오목형 단자 커넥터로서 다른 블록의 볼록형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터와 마주하여 배치될 수 있으나, 다른 블록과 전기적인 연결이 형성되지 않도록 기능하도록 구성될 수 있다.

도 12는 비교예에 따른 스크래치 코딩 과정을 예시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 비교예의 스크래치 코딩은 스크립트의 종류를 선택하고, 모양이나 소리를 추가하여 코딩을 하는 구성을 나타낸다. 스크립트는 동작, 형태, 소리, 펜, 데이터, 이벤트, 제어, 관찰, 연산, 추가 블록으로 그룹지어져 있다.

일례로, 비교예의 스크래치 코딩은 사용자가 컴퓨터 화면상에서 마우스를 조작하여 스크립트들을 선택하여 상호 연관되게 배치함으로써 소정의 코딩을 수행하도록 구성된다.

이와 같이, 비교예의 스크래치 코딩은 컴퓨터 화면 상에 제공되는 스크립트 블록을 마우스로 끌어서 내려놓는 형식을 사용하고, 블록 모양을 가지고 어떤 코드가 들어가야 하는지를 알아볼 수 있게 되어 있고, 단순한 조합으로 코딩을 수행하도록 구성된다. 하지만, 비교예의 스크래치 코딩은, 단순한 조합만으로 코딩을 수행하므로, 실제로 유아나 초등학생이나 중학생 등의 대다수의 학습자에게 흥미나 재미를 제공하지 못하고 있다.

한편, 도 1 내지 도 11을 참조하여 앞서 설명한 본 실시예의 LED 블록을 통한 코딩 학습 방법은, LED 장치를 구비한 물리적 색상 블럭들을 사용하여 학습자가 손으로 직접 만지고 보면서 놀이를 통해 코딩을 수행하게 되므로 학습자에게 흥미나 재미를 줄 수 있고, 아울러 보다 효율적인 코딩 학습 환경을 제공할 수 있는 장점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

1. 제1 육면체 블록의 형상으로 하나의 표면 또는 복수의 표면들에 발광다이오드(light emitting diode, LED)를 구비하며 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제1 블록들; 및
   제2 육면체 블록의 형상으로 하나의 표면 또는 복수의 표면들에 발광다이오드(light emitting diode, LED)를 구비하며 서로 다른 명령어가 내장된 복수의 제2 블록들;을 포함하고,
   상기 제1 블록들 또는 상기 제2 블록들은 코딩의 시작을 나타내는 시작블록과, 상기 코딩의 종료를 나타내는 종료블록을 포함하고,
   상기 제1 블록들 및 상기 제2 블록들 각각은 독립적으로 이동되어 임의의 순서대로 정렬되며, 상기 임의의 순서대로 정렬될 때, 정렬된 일련의 블록들에 의해 코딩을 형성하고, 상기 코딩에 따라 명령을 수행하며,
   상기 제1 블록들 각각은, 직육면체 형태로서 평면상에서 정사각형 형상을 가지며 제1 명령어가 내장된 제1 마이크로 컨트롤러 유닛과, 상기 제1 마이크로 컨트롤러 유닛에 각각 연결되는 돌출형 A1 단자 커넥터, 돌출형 A2 단자 커넥터, 오목형 A3 단자 커넥터 및 오목형 A4 단자 커넥터를 상기 정사각형 형상의 4개의 면상에 구비하고,
   상기 제2 블록들 각각은, 직육면체 형태로서 평면상에서 2개의 정사각형을 면대면으로 맞붙인 직사각형 형상을 가지며 제2 명령어가 내장된 제2 마이크로 컨트롤러 유닛과, 상기 제2 마이크로 컨트롤러 유닛에 각각 연결되는 돌출형 B1 단자 커넥터, 돌출형 B2 단자 커넥터, 돌출형 B3 단자 커넥터, 오목형 B4 단자 커넥터, 오목형 B5 단자 커넥터 및 오목형 B6 단자 커넥터를 구비하고, 상기 직사각형 형상의 4개의 면들 중 제1 면 상에 돌출형 B1 단자 커넥터를 구비하고 상기 제1 면에서 이어지는 제2 면 상에 돌출형 B2 단자 커넥터 및 돌출형 B3 단자 커넥터를 구비하고 상기 제2 면에서 이어지며 상기 제1 면의 반대측 면인 제3 면 상에 오목형 B4 단자 커넥터를 구비하고 상기 제3 면에서 이어지며 상기 제2 면의 반대측 면인 제4 면 상에 오목형 B5 단자 커넥터 및 오목형 B6 단자 커넥터를 구비하며,
   상기 복수의 제1 그룹 블록들과 상기 복수의 제2 그룹 블록들은 돌출형 단자 커넥터와 오목형 단자 커넥터의 결합에 의해 일련의 명령어들에 의한 코딩을 나타내는 블록들의 조립체를 형성하고,
   상기 제1 그룹 블록들 중 어느 하나 또는 상기 제2 그룹 블록들 중 어느 하나의 마이크로 컨트롤러 유닛은 기 탑재되거나 구비된 통신모듈을 통해 상기 블록들의 조립체로부터 감지되는 프로그램 코드를 외부의 컴퓨팅 장치로 전달하고,
   상기 프로그램 코드는 사용자 단말 또는 컴퓨팅 장치에 의해 디스플레이 장치의 화면에 표출되는,
   LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 종료블록에 포함되는 통신모듈; 및
   상기 통신모듈과 상기 코딩에 대한 신호 및 데이터를 송수신하며 상기 코딩을 실행하고 코딩 실행 결과를 출력하는 사용자 단말을 더 포함하는, LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 블록들 및 상기 제2 블록들은, 동작 조건을 판단하기 위한 판단 블록과, 오브젝트의 움직임을 제어하기 위한 동작 블록과, 오브젝트의 모양, 크기, 색깔을 표시하기 위한 상태 블록과, 명령어를 반복 수행하기 위한 반복 블록과, 소리를 출력하기 위한 소리 블록을 포함하는, LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제1 블록들 및 상기 제2 블록들 각각의 하나의 표면이나 복수의 표면들에 설치되는 LED 장치는 각 블록에 내장된 명령어에 따라 서로 다른 LED 표시를 출력하는, LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템.
5. 삭제
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 컴퓨팅 장치는, 상기 화면에 표출되는 프로그램 코드에 따라 동작을 제어하고자 하는 장치나 장난감을 선택하기 위한 제1 사용자 인터페이스; 또는 사용자 입력에 반응하여 상기 프로그램 코드의 오류를 확인하고, 확인된 오류를 표시하고, 확인된 오류에 대한 오류 정정 방안을 표시하는 제2 사용자 인터페이스를 출력장치를 통해 제공하는, LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템.
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 제1 블록들 중 어느 하나 또는 상기 제2 블록들 중 어느 하나는 소리 또는 진동을 출력하는 출력부를 더 구비하는, LED 블록을 통한 코딩 학습 시스템.

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