KR102538341B1 - Artificial intelligence tutoring system with customized learning resource provision function - Google Patents
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Abstract
본 발명은 학습자의 제1 단말과 교사의 제2 단말을 원격 연결하여 비대면 환경에서의 상기 학습자의 학습과 상기 교사의 교수를 지원하기 위한 인공지능 튜터링 시스템에 있어서, 상기 제1,2 단말 및 웹, 외부 서버와 네트워크를 구축하여 통신하면서 상기 제1 단말로부터 획득되는 학습자들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 미리 지정된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자의 향후 학습과 상기 교사의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 따라 미리 설정된 알림신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제1,2 단말에 구비되어, 상기 제어부로부터 출력된 알림신호에 따라 임의의 화면 상에 시각적으로 디스플레이하는 알림부를 포함하고, 상기 도전형 평가문항 데이터는, 미리 설정된 기준값을 초과하는 오답확률을 갖는 평가문항으로 이루어진 데이터인 것을 특징으로 하여,
보다 안정적인 학습환경에서 학습자의 도전의식을 고취시킬 수 있는 평가의 진행이 가능한 효과가 있다.The present invention is an artificial intelligence tutoring system for remotely connecting a learner's first terminal and a teacher's second terminal to support the learner's learning and the teacher's teaching in a non-face-to-face environment, wherein the first and second terminals and While communicating by establishing a network with the web and external servers, based on the solve history of the learners' evaluation questions obtained from the first terminal, the challenge type evaluation item data for each learner and the list data of a group of learners with similar solving histories Extracting, matching the extracted challenge-type evaluation item data and list data to generate random recommendation item information, and mapping the generated recommendation item information to pre-specified curriculum data to improve future learning of the learner and the teacher a control unit configured to further generate customizing information for guiding future teaching, and to output a preset notification signal according to the customizing information; and a notification unit provided in the first and second terminals to visually display on an arbitrary screen according to a notification signal output from the control unit, wherein the challenge type evaluation item data includes an incorrect answer probability exceeding a preset reference value Characterized in that the data consists of evaluation questions having
In a more stable learning environment, there is an effect that allows the progress of the evaluation that can inspire learners' sense of challenge.
Description
본 발명은 학습자들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 추천 문항정보를 생성하며, 생성된 추천 문항정보에 미리 지정된 커리큘럼 데이터를 맵핑하여 맞춤형 교육자료가 제공되도록 한 구성을 통해 보다 안정적인 학습환경에서 학습자의 도전의식을 고취시킬 수 있는 평가의 진행이 가능한 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템에 관한 것이다.The present invention extracts challenge-type evaluation item data for each learner and list data of a group of learners with similar solving histories based on the solve histories of the learners' evaluation questions, and extracts the extracted challenge-type evaluation item data and list data mutually. Through a configuration that creates recommended item information by matching and provides customized educational materials by mapping pre-designated curriculum data to the generated recommended item information, the progress of the evaluation that can inspire learners’ sense of challenge in a more stable learning environment It is about an artificial intelligence tutoring system with a function of providing customized educational materials.
일반적으로, 인공지능(AI) 비서는 사용자가 발화하는 명령어의 의도를 파악해서 수행하고, 주변기기를 제어하는 음성 인터페이스의 편리성이 주요 특징인 반면, 인공지능 튜터링 시스템은 학습자에게 교사 및 강사의 개입이 필요한 상황을 스스로 파악하여 상황에 맞는 진단과 처방을 제공하는 맥락 중심의 능동적인 반응이 주요 특징이다.In general, artificial intelligence (AI) assistants understand and execute the intentions of commands uttered by users, and the convenience of voice interfaces that control peripheral devices is the main feature, whereas AI tutoring systems provide learners with the intervention of teachers and instructors. The main feature is the context-oriented active response that identifies the necessary situation and provides diagnosis and prescription appropriate to the situation.
현재, 이러한 인공지능 튜터링에 대한 기술이 포함된 국내 에듀테크(Education Technology)시장은 확대되고 있으나 그 성장세는 세계시장 대비 낮고, 영세사업자 비중이 높다.Currently, the domestic education technology market, which includes technology for artificial intelligence tutoring, is expanding, but its growth rate is low compared to the global market, and the proportion of small businesses is high.
예컨대, 소수의 대형사업자들에게 매출이 집중되는 한편, 전체 사업자 수의 절반을 차지하는 영세사업자의 매출은 1.6%에 불과해 산업 내 양극화가 존재하고, 이를 해결하기 위해 대형 에듀테크 기업은 기존 에듀테크 스타트업을 인수하여 인공지능 기술, 로봇기술을 활용한 서비스를 출시하며, 유망 에듀테크 스타트업을 직접 발굴 및 지원하며 새로운 기회를 모색하고 있다.For example, sales are concentrated in a small number of large operators, while sales of small operators, which account for half of the total number of operators, account for only 1.6%, resulting in polarization within the industry. It takes over a business, launches services using artificial intelligence technology and robot technology, and seeks new opportunities by directly discovering and supporting promising edutech startups.
이에 따라, 에듀테크 스타트업은 기술력을 바탕으로 맞춤형 학습 서비스, 게임기반 학습, 외국어 교육, 코딩 교육 등 다양한 분야에서 성장하고 있으며, 학습자의 성취도, 학습이력 등 빅데이터를 분석해 학습능력을 진단하고 맞춤형 학습을 제공하는 AI(인공지능) 활용이 가장 두드러지게 나타나고 있다.Accordingly, edutech startups are growing in various fields such as customized learning services, game-based learning, foreign language education, and coding education based on their technological prowess. The use of artificial intelligence (AI) to provide
이러한 가운데, 종래 상용화되었던 맞춤형 학습 기술들은 학습 컨텐츠 간의 연계에 의존하거나, 틀린 문제의 개수를 단순하게 세어서 취약한 개념을 진단하는 정도에 그쳐, 학습자의 학습능력 진단이 정교하지 않은 문제점이 존재하였다.Among these, conventionally commercialized customized learning technologies rely on linkage between learning contents or simply count the number of wrong problems to diagnose weak concepts, so there is a problem in that the diagnosis of learner's learning ability is not sophisticated.
또한, 현재의 기술로서는, 학습자의 학습결과에 대한 향후 관리를 진행하는데 있어서, 학습자의 학습영역별/단원별 이해수준(이해도)과 성향을 그대로 반영하여 머신러닝 또는 딥러닝 기술 기반의 강화된 인공지능 학습과정 및 정확한 분석과정을 거친 학습/교수 가이드 시스템이 부재한 실정이다.In addition, as the current technology, in the future management of the learner's learning results, the level of understanding (understanding) and propensity by learning area / unit of the learner are reflected as it is, and artificial intelligence based on machine learning or deep learning technology is strengthened. There is an absence of a learning/teaching guide system that has gone through an intelligent learning process and an accurate analysis process.
예컨대, 도 1의 (a)는 종래의 전통적인 형태의 선형적 학습 경로(linear learning path)를 나타낸 그림으로서, 모든 학습자가 동일한 커리큘럼을 학습해야 하는 단점이 있다.For example, (a) of FIG. 1 is a picture showing a conventional linear learning path, which has a disadvantage in that all learners must learn the same curriculum.
따라서, 상기와 같은 문제점 및 단점 등을 해결하기 위해, 학습자의 개인적 특성 및 환경에 따라 적합한 문항 및 학습 컨텐츠를 순차적으로 추천해주는 알고리즘인 교육자료(컨텐츠) 추천(LRR : Learning Resource Recommendation)모델 등을 통해, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 학습자의 이해도를 바탕으로 필요한 컨텐츠를 적절하게 골라 제공하여 효율적인 학습이 가능한 적응적 학습 경로(adaptive learning path)를 달성하고, 이에 따라, 획일화된 커리큘럼을 제공하던 기존의 학습 정책으로부터 발생하는 여러가지 이슈(data sparsity 등)를 해결할 수 있으며, 나아가서는 각 학습자의 수준과 요구에 알맞은 개인화/적응적 학습을 달성할 수 있는 기술에 대한 니즈가 높아지는 실정이다.Therefore, in order to solve the above problems and disadvantages, etc., an algorithm that sequentially recommends appropriate questions and learning contents according to the learner's personal characteristics and environment, such as the LRR (Learning Resource Recommendation) model, etc. Through this, as shown in (b) of FIG. 1, an adaptive learning path capable of efficient learning is achieved by appropriately selecting and providing necessary content based on the learner's level of understanding, thereby achieving a uniformed There is an increasing need for technology that can solve various issues (data sparsity, etc.) arising from the existing learning policy that provided the curriculum, and furthermore, achieve personalized/adaptive learning suitable for each learner's level and needs. am.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 학습자들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 추천 문항정보를 생성하며, 생성된 추천 문항정보에 미리 지정된 커리큘럼 데이터를 맵핑하여 맞춤형 교육자료가 제공되도록 한 구성을 통해 보다 안정적인 학습환경에서 학습자의 도전의식을 고취시킬 수 있는 평가의 진행이 가능한 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템을 제공하는데 목적이 있다.Therefore, the present invention has been devised to solve the above problems, and extracts challenge-type evaluation item data for each learner and list data of a group of learners with similar solving histories based on the solve history of the learners' evaluation questions. and generate recommended item information by matching the extracted challenge-type evaluation item data and list data with each other, and map pre-specified curriculum data to the generated recommendation item information to provide customized educational materials for a more stable learning environment. The purpose is to provide an artificial intelligence tutoring system that has a function of providing customized educational materials that can proceed with an evaluation that can inspire learners' sense of challenge.
또한, 본 발명은 학습자 관점에서는 기존의 학습한 지식 중 모르는 부분 및 새로운 지식의 학습을 달성할 수 있고, 학습이 진행되는 시점에서 문항의 난이도 급격하게 변하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 지나치게 쉽거나 어려운 문항이 추천되는 것이 방지되도록 난이도를 적절히 배합하여 학생의 자발적인 학습 참여를 제고할 수 있는 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템을 제공하는데 목적이 있다.In addition, from the learner's point of view, the present invention can achieve learning of unknown parts and new knowledge among existing learned knowledge, can prevent rapid changes in the difficulty of questions at the time of learning, and at the same time, excessively easy or difficult The purpose is to provide an artificial intelligence tutoring system with a function of providing customized educational materials that can enhance students' voluntary participation in learning by appropriately mixing the difficulty level to prevent items from being recommended.
더불어, 본 발명은 교육 플랫폼 관점에서는 각 학습자의 이해도를 효과적으로 추정하며, 각 학습자의 이해도를 최대화하는 구성을 통해 학습자의 만족도 향상 및 교육 플랫폼에 대한 신뢰 제고에 기여할 수 있는 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템을 제공하는데 목적이 있다.In addition, the present invention effectively estimates the level of understanding of each learner from the viewpoint of the educational platform, and has a function of providing customized educational materials that can contribute to improving the satisfaction of learners and enhancing trust in the educational platform through a configuration that maximizes the level of understanding of each learner. The purpose is to provide an artificial intelligence tutoring system.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 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 problem to be achieved in the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단인 본 발명은, 학습자의 제1 단말과 교사의 제2 단말을 원격 연결하여 비대면 환경에서의 상기 학습자의 학습과 상기 교사의 교수를 지원하기 위한 인공지능 튜터링 시스템에 있어서, 상기 제1,2 단말 및 웹, 외부 서버와 네트워크를 구축하여 통신하면서 상기 제1 단말로부터 획득되는 학습자들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 미리 지정된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자의 향후 학습과 상기 교사의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 따라 미리 설정된 알림신호를 출력하는 제어부; 및 상기 제1,2 단말에 구비되어, 상기 제어부로부터 출력된 알림신호에 따라 임의의 화면 상에 시각적으로 디스플레이하는 알림부를 포함할 수 있고, 상기 도전형 평가문항 데이터는, 미리 설정된 기준값을 초과하는 오답확률을 갖는 평가문항으로 이루어진 데이터일 수 있다.The present invention, which is a technical means for achieving the above object, is artificial intelligence for supporting the learning of the learner and the teaching of the teacher in a non-face-to-face environment by remotely connecting the first terminal of the learner and the second terminal of the teacher. In the tutoring system, based on the solution history of the learners' evaluation questions obtained from the first terminal while communicating by establishing a network with the first and second terminals, the web, and the external server, data for each learner's challenge type evaluation question , Extracting list data of a group of learners with similar solving histories, generating random recommendation item information by matching the extracted challenge type evaluation item data and list data with each other, and converting the generated recommendation item information into pre-specified curriculum data a control unit for generating further customizing information for guiding future learning of the learner and future teaching of the teacher by mapping to and outputting a preset notification signal according to the customizing information; and a notification unit provided in the first and second terminals to visually display on an arbitrary screen according to a notification signal output from the control unit, wherein the challenge type evaluation item data exceeds a preset reference value. It may be data composed of evaluation questions with a probability of incorrect answers.
또한, 상기 커리큘럼 데이터는, 학년, 학기, 단원, 장을 포함한 교육과정에 대한 데이터일 수 있다.In addition, the curriculum data may be data about a curriculum including grade, semester, unit, and chapter.
또한, 상기 커스터마이징 정보는, 추천 평가문항, 추천 컨텐츠, 추천 커리큘럼 중 적어도 하나의 학습용/교수용 맞춤형 가이드에 대한 데이터를 포함할 수 있다.In addition, the customizing information may include data for at least one customized guide for learning/teaching among recommended evaluation items, recommended contents, and recommended curricula.
또한, 상기 제어부는, 상기 제1 단말로부터 상기 학습자들의 평가문항에 대한 정답, 오답 및 미풀이 중 적어도 하나를 포함하는 풀이이력을 획득하여 데이터화하는 데이터 생성부; 상기 데이터 생성부에 의해 생성된 상기 풀이이력 데이터를 기록하고, 상기 제2 단말 또는 상기 외부 서버에 의해 미리 지정된 커리큘럼 데이터를 저장하고 관리하는 데이터 베이스부; 상기 데이터 베이스부에 기록된 상기 풀이이력 데이터를 기반으로, 미리 프로그래밍된 머신러닝 기반의 제1 모델을 학습하여 상기 도전형 평가문항 데이터를 추출하는 제1 데이터 추출부; 상기 데이터 베이스부에 기록된 상기 풀이이력 데이터를 기반으로, 미리 프로그래밍된 머신러닝 기반의 제2 모델을 학습하여 상기 리스트 데이터를 추출하는 제2 데이터 추출부; 및 상기 제1,2 데이터 추출부를 통해 각각 추출된 상기 도전형 평가문항 데이터 및 상기 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 상기 데이터 베이스부에 저장된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자의 향후 학습과 상기 교사의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 대응하는 알림신호가 출력되도록 제어하는 알림신호 출력부를 포함할 수 있다.In addition, the control unit may include: a data generator for obtaining and converting into data a solution history including at least one of correct answers, incorrect answers, and unsolved questions for the learners' evaluation questions from the first terminal; a database unit for recording the solution history data generated by the data generation unit and storing and managing curriculum data designated in advance by the second terminal or the external server; a first data extractor configured to extract challenge-type evaluation item data by learning a pre-programmed first model based on machine learning based on the solution history data recorded in the database unit; a second data extractor configured to extract the list data by learning a pre-programmed second model based on machine learning based on the solution history data recorded in the database unit; and generating random recommended item information by mutually matching the challenge type evaluation item data and the list data extracted through the first and second data extractors, and providing the generated recommended item information to the curriculum stored in the database unit. Further generating customizing information for guiding future learning of the learner and future teaching of the teacher by mapping to data, and a notification signal output unit configured to output a notification signal corresponding to the customized information.
또한, 상기 제1 데이터 추출부의 제1 모델은, 협업 필터링(CF : Collaborative Filtering) 알고리즘이 적용되고, 상기 제2 데이터 추출부의 제2 모델은, 최근접 이웃 탐색(ANN : Approximate Nearest Neighbors) 알고리즘이 적용될 수 있다.In addition, the first model of the first data extraction unit applies a collaborative filtering (CF) algorithm, and the second model of the second data extraction unit has a nearest neighbor search (ANN) algorithm. can be applied
또한, 상기 제2 데이터 추출부는, 상기 학습자들의 풀이이력 데이터를 벡터 공간에 임베딩(embedding)하고, 어느 하나의 대상 학습자의 풀이이력 데이터를 입력받아 가장 유사한 풀이이력을 갖는 학습자들로 이루어진 집단의 목록에 대한 리스트 데이터를 추출할 수 있다.In addition, the second data extraction unit embeds the solve history data of the learners in a vector space, receives the solution history data of any one target learner, and lists a group consisting of learners having the most similar solving history. List data for can be extracted.
또한, 상기 제어부는, 상기 데이터 베이스부에 기록된 상기 풀이이력 데이터와 상기 데이터 베이스부에 저장된 커리큘럼 데이터를 상호 매칭시켜 상기 학습자 각각의 커리큘럼별 이해도 정보를 추출하는 이해도 추출부를 더 포함할 수 있고, 상기 알림신호 출력부는, 상기 이해도 추출부에 의해 추출된 이해도 정보가 상기 커스터마이징 정보의 생성에 함께 반영되도록 할 수 있다.In addition, the control unit may further include an understanding extraction unit for extracting understanding information for each curriculum of the learners by mutually matching the solution history data recorded in the database unit with curriculum data stored in the database unit. The notification signal output unit may allow the understanding level information extracted by the understanding level extraction unit to be reflected together in the generation of the customization information.
본 발명에 따른 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템은, 학습자들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 추천 문항정보를 생성하며, 생성된 추천 문항정보에 미리 지정된 커리큘럼 데이터를 맵핑하여 맞춤형 교육자료가 제공되도록 한 구성을 통해 보다 안정적인 학습환경에서 학습자의 도전의식을 고취시킬 수 있는 평가의 진행이 가능한 효과가 있다.The artificial intelligence tutoring system having a function of providing customized educational materials according to the present invention extracts challenge-type evaluation item data for each learner and list data of a group of learners with similar solving histories based on the solve history of the learners' evaluation questions. and generate recommended item information by matching the extracted challenge-type evaluation item data and list data with each other, and map pre-specified curriculum data to the generated recommendation item information to provide customized educational materials for a more stable learning environment. There is an effect that enables the progress of the evaluation that can inspire learners' sense of challenge.
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 skilled in the art from the description below. You will be able to.
도 1은 종래기술에 따른 선형적 학습 경로와 본 발명과 관련한 적응적 학습 경로의 비교를 나타낸 이미지.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템의 외부구성 및 사용예를 나타낸 도면.
도 3은 상기 인공지능 튜터링 시스템의 전자적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 4는 도 3에 따른 상기 인공지능 튜터링 시스템의 제어부를 이루는 하위구성을 개략적으로 나타낸 블록도.
도 5는 도 3에 따른 상기 제어부에 의한 데이터 흐름을 나타낸 이미지.
도 6은 도 3에 따른 상기 제어부가 실제로 구현되는 LRR(Learning Resource Recommendation) 모델의 서비스 아키텍쳐를 예시적으로 나타낸 도면 및 이미지.
도 7은 본 발명과 관련하여, 상기 인공지능 튜터링 시스템이 구현되는 3가지 시나리오를 구분요소에 따라 구분한 표를 나타낸 이미지.
도 8은 도 7에 따른 3가지 시나리오 중 제1 시나리오에 대한 설명을 나타낸 이미지.
도 9는 도 7에 따른 3가지 시나리오 중 제2 시나리오에 대한 설명을 나타낸 이미지.
도 10은 도 7에 따른 3가지 시나리오 중 제3 시나리오에 대한 설명을 나타낸 이미지.1 is an image showing a comparison between a linear learning path according to the prior art and an adaptive learning path related to the present invention.
2 is a diagram showing an external configuration and usage example of an artificial intelligence tutoring system having a function of providing customized educational materials according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram schematically showing the electronic configuration of the artificial intelligence tutoring system.
Figure 4 is a block diagram schematically showing the sub-components constituting the control unit of the artificial intelligence tutoring system according to Figure 3;
5 is an image showing data flow by the control unit according to FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram and an image exemplarily illustrating a service architecture of a Learning Resource Recommendation (LRR) model in which the control unit according to FIG. 3 is actually implemented;
7 is an image showing a table in which three scenarios in which the artificial intelligence tutoring system is implemented are classified according to classification elements in relation to the present invention.
8 is an image illustrating a description of a first scenario among three scenarios according to FIG. 7;
9 is an image showing a description of a second scenario among three scenarios according to FIG. 7;
10 is an image illustrating a description of a third scenario among three scenarios according to FIG. 7;
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. However, since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of terms described in the present invention should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element. It should be understood that when an element is referred to as “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being “directly connected” to another element, it should be understood that no intervening elements exist. Meanwhile, other expressions describing the relationship between components, such as “between” and “immediately between” or “adjacent to” and “directly adjacent to” should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “having” refer to a described feature, number, step, operation, component, part, or It should be understood that it is intended to indicate that a combination exists, and does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with meanings in the context of related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present invention.
도 1은 종래기술에 따른 선형적 학습 경로와 본 발명과 관련한 적응적 학습 경로의 비교를 나타낸 이미지이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템의 외부구성 및 사용예를 나타낸 도면이며, 도 3은 상기 인공지능 튜터링 시스템의 전자적인 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 도 3에 따른 상기 인공지능 튜터링 시스템의 제어부를 이루는 하위구성을 개략적으로 나타낸 블록도이며, 도 5는 도 3에 따른 상기 제어부에 의한 데이터 흐름을 나타낸 이미지이고, 도 6은 도 3에 따른 상기 제어부가 실제로 구현되는 LRR(Learning Resource Recommendation) 모델의 서비스 아키텍쳐를 예시적으로 나타낸 도면 및 이미지이며, 도 7은 본 발명과 관련하여, 상기 인공지능 튜터링 시스템이 구현되는 3가지 시나리오를 구분요소에 따라 구분한 표를 나타낸 이미지이고, 도 8은 도 7에 따른 3가지 시나리오 중 제1 시나리오에 대한 설명을 나타낸 이미지이며, 도 9는 도 7에 따른 3가지 시나리오 중 제2 시나리오에 대한 설명을 나타낸 이미지이고, 도 10은 도 7에 따른 3가지 시나리오 중 제3 시나리오에 대한 설명을 나타낸 이미지이다.1 is an image showing a comparison between a linear learning path according to the prior art and an adaptive learning path related to the present invention, and FIG. 2 is an external view of an artificial intelligence tutoring system having a function of providing customized educational materials according to an embodiment of the present invention. Figure 3 is a block diagram schematically showing the electronic configuration of the artificial intelligence tutoring system, Figure 4 is a schematic diagram of the sub-configuration constituting the control unit of the artificial intelligence tutoring system according to Figure 3 5 is an image showing data flow by the control unit according to FIG. 3, and FIG. 6 is an example of a service architecture of a Learning Resource Recommendation (LRR) model in which the control unit according to FIG. 3 is actually implemented. 7 is an image showing a table in which three scenarios in which the artificial intelligence tutoring system is implemented are classified according to classification elements in relation to the present invention, and FIG. 8 is among the three scenarios according to FIG. 7 An image showing a description of a first scenario, FIG. 9 is an image showing a description of a second scenario among three scenarios according to FIG. 7, and FIG. 10 is a description of a third scenario among three scenarios according to FIG. is an image that represents
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템(100)은 비대면 환경에서의 학습자(L)의 학습과 교사(T)의 교수를 지원하기 위한 인공지능 튜터링 시스템에 있어서, 제1 단말(110), 제2 단말(120), 웹(130), 외부 서버(140), 제어부(150) 및 알림부(160)를 포함하여 구성할 수 있다.As shown in FIGS. 2 and 3, the artificial
단, 도 2 및 도 3에 도시된 구성요소들이 본 발명을 위해 필수적인 최소한의 구성일뿐, 이보다 더 부가적인 구성요소들을 갖는 인공지능 튜터링 시스템이 구현될 수 있다.However, the components shown in FIGS. 2 and 3 are only the minimum configuration necessary for the present invention, and an artificial intelligence tutoring system having more additional components may be implemented.
상기 제1 단말(110)은 키보드, 패드, 마우스 등 다양한 공지의 입력기기(미도시)를 포함하여 구성된 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 학습자(L)에게 위치하여 상기 학습자(L)의 평가문항에 대한 풀이이력이 웹(130), 외부 서버(140) 및 제어부(150)에 입력되도록 하는 입력환경을 제공한다.The
또한, 상기 제2 단말(120)은 상술한 제1 단말(110)과 원격 통신할 수 있도록 구성된 것으로, 그 구성요소는 상기 제1 단말(110)과 동일하게 가질 수 있으며, 본 발명에 따르면, 상기 교사(T)에게 위치하여 상기 교사(T)가 후술될 커리큘럼 데이터를 상기 웹(130), 외부 서버(140) 및 제어부(150)에 입력시킬 수 있는 입력환경을 제공한다.In addition, the
여기서, 상기 제1,2 단말(110, 120)은 복수개로 구성될 수도 있으며, 바람직하게는, 태블릿이 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, PC, 스마트폰 등이 적용될 수 있다.Here, the first and
이러한 상기 제1,2 단말(110, 120)의 구성은 일반적으로 게재된 통상의 단말장치에 해당하므로, 세부 구성은 도면에 미도시 하였음은 물론, 그에 대한 더 구체적인 설명은 생략하기로 한다.Since the configurations of the first and
상기 웹(130)은 텍스트, 그래픽, 이미지, 음향, 비디오 등 다양한 멀티미디어를 지원할 수 있도록 구성된 인터넷 서비스로서, 본 발명에 따르면, 상기 제1,2 단말(110, 120)과 연결되어 상기 제1,2 단말(110, 120)을 각각 이용하는 학습자(L) 및 교사(T)에게 다양한 공지의 교육용 컨텐츠가 제공되도록 구성할 수 있다.The
상기 외부 서버(140)는 상술한 웹(130)에 대응되도록 구성되어 상기 제1,2 단말(110, 120), 웹(130) 및 제어부(150)와 네트워크를 형성하는 것이 바람직하고, 상기 웹(130)과 연동하여 제어부(150)에 미리 설정된 프로그램을 서비스하는 기능을 수행한다.Preferably, the
여기서, 상기 커리큘럼 데이터는 이러한 상기 외부 서버(140)에 의해 미리 지정될 수도 있고, 상기 프로그램은 교육과 관련된 각종 데이터로 이루어진 교육용 프로그램일 수 있으며, 이는 공지의 기술로서, 해당관련분야의 통상지식을 가진 당업자에 의해 자유롭게 변경설계될 수 있음은 물론이다.Here, the curriculum data may be designated in advance by the
상기 제어부(150)는 도 4를 참조하여, 상기 제1,2 단말(110, 120) 및 웹(130), 외부 서버(140)와 네트워크를 구축하여 통신하면서 상기 제1 단말(110)로부터 획득되는 학습자(L)들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 미리 지정된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자(L)의 향후 학습과 상기 교사(T)의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 따라 미리 설정된 알림신호를 출력하는 기능을 수행한다.Referring to FIG. 4 , the
이러한 상기 제어부(150)는 좀 더 구체적으로, 상기 제1 단말(110)로부터 상기 학습자(L)들의 평가문항에 대한 정답, 오답 및 미풀이 중 적어도 하나를 포함하는 풀이이력을 획득하여 데이터화하는 데이터 생성부(151); 상기 데이터 생성부(151)에 의해 생성된 상기 풀이이력 데이터를 기록하고, 상기 제2 단말(120) 또는 외부 서버(140)에 의해 미리 지정된 커리큘럼 데이터를 저장하고 관리하는 데이터 베이스부(152); 상기 데이터 베이스부(152)에 기록된 상기 풀이이력 데이터를 기반으로, 미리 프로그래밍된 머신러닝 기반의 제1 모델을 학습하여 상기 도전형 평가문항 데이터를 추출하는 제1 데이터 추출부(153); 상기 데이터 베이스부(152)에 기록된 상기 풀이이력 데이터를 기반으로, 미리 프로그래밍된 머신러닝 기반의 제2 모델을 학습하여 상기 리스트 데이터를 추출하는 제2 데이터 추출부(154); 및 상기 제1,2 데이터 추출부(153, 154)를 통해 각각 추출된 상기 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 상기 데이터 베이스부(152)에 저장된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자(L)의 향후 학습과 상기 교사(T)의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 대응하는 알림신호가 출력되도록 제어하는 알림신호 출력부(156)를 포함하여 구성될 수 있다.More specifically, the
여기서, 상기 도전형 평가문항 데이터는, 미리 설정된 기준값을 초과하는 오답확률을 갖는 평가문항으로 이루어진 데이터인 것이 바람직하고, 상기 커리큘럼 데이터는, 학년, 학기, 단원, 장을 포함한 교육과정에 대한 데이터인 것이 바람직하다. Here, the challenge-type evaluation item data is preferably data consisting of evaluation items having an incorrect answer probability exceeding a preset reference value, and the curriculum data is data about a curriculum including grade, semester, unit, and chapter it is desirable
또한, 본 발명에 의하면, 상기 커스터마이징 정보는, 추천 평가문항, 추천 컨텐츠, 추천 커리큘럼 중 적어도 하나의 학습용/교수용 맞춤형 가이드에 대한 데이터를 포함할 수 있다.In addition, according to the present invention, the customizing information may include data for a customized guide for learning/teaching at least one of recommended evaluation items, recommended contents, and recommended curricula.
상기 제1 데이터 추출부(153)의 제1 모델은 협업 필터링(CF : Collaborative Filtering) 알고리즘이 적용되고, 상기 제2 데이터 추출부(154)의 제2 모델은 최근접 이웃 탐색(ANN : Approximate Nearest Neighbors) 알고리즘이 적용되는 것이 바람직하다.A collaborative filtering (CF) algorithm is applied to the first model of the
나아가, 상기 제2 데이터 추출부(154)는 상기 학습자(L)들의 풀이이력 데이터를 벡터 공간에 임베딩(embedding)하고, 어느 하나의 대상 학습자(L)의 풀이이력 데이터를 입력받아 가장 유사한 풀이이력을 갖는 학습자(L)들로 이루어진 집단의 목록에 대한 리스트 데이터를 추출할 수 있다.Furthermore, the
한편, 상기 제어부(150)는 본 발명에 따르면, 상기 데이터 베이스부(152)에 기록된 상기 풀이이력 데이터와 상기 데이터 베이스부(152)에 저장된 커리큘럼 데이터를 상호 매칭시켜 상기 학습자 각각의 커리큘럼별 이해도 정보를 추출하는 이해도 추출부(155)를 더 포함할 수 있고, 이때, 상기 알림신호 출력부(156)는 이해도 추출부(155)에 의해 추출된 이해도 정보가 상기 커스터마이징 정보의 생성에 함께 반영되도록 할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, the
상기 알림부(160)는 제어부(150)의 알림신호 출력부(154)로부터 출력되는 알림신호에 따라 미리 설정된 텍스트와 이미지를 임의의 화면 상에 시각적으로 디스플레이하는 것으로, 바람직하게는, 상기 학습자(L)의 제1 단말(110), 상기 교사(T)의 제2 단말(120)에 각각 구비되도록 구성하는 것이 바람직하다.The
이러한 상기 알림부(160)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 포함하여 구성될 수 있다.The
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명의 상기 인공지능 튜터링 시스템이 구현되는 3가지 시나리오를 설명하기로 한다.Hereinafter, three scenarios in which the artificial intelligence tutoring system of the present invention is implemented will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
제1 시나리오는 문항 추천으로, 효율적인 진단 평가를 위해 주어진 커리큘럼 (or Knowledge Concept; KC) 하에서 문항을 추천한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 시험의 전체적인 난이도를 결정하는 learning goal (ρ)가 주어진 상황에서, 각 문항 q별로 risk(q) 값을 정의한다. 이때의 risk 값은 문항의 난이도 c와 문항의 출제빈도 p의 convex combination으로 정의된다. 학습자가 문항을 풀 때마다 adaptive factor a(t)가 업데이트되면서 최근 N개 문항의 정답확률에 기반하여 출제되는 문항의 난이도가 적절하게 조절된다.The first scenario is item recommendation, which recommends items under a given curriculum (or Knowledge Concept; KC) for efficient diagnostic evaluation. As shown in FIG. 8, in a situation where a learning goal (ρ) that determines the overall difficulty of the test is given, a risk (q) value is defined for each item q. The risk value at this time is defined as a convex combination of the item's difficulty c and the item's frequency p. As the adaptive factor a(t) is updated whenever a learner solves an item, the difficulty level of the item to be tested is appropriately adjusted based on the probability of correct answers of the latest N items.
제2 시나리오는 커리큘럼 추천으로, 학습자의 평가가 끝날 때마다 지난 이력으로부터 추정된 이해도에 기반하여 적절한 커리큘럼을 제공한다. 이때, 도 9에 나타낸 바와 같이, 현재 커리큘럼과 후보 커리큘럼 간의 이해도 거리를 계산하여, 현재 커리큘럼과 가까우면서도 학생의 이해도가 낮은 순서대로 커리큘럼을 제안한다. 이는 학생의 이해도를 최대화하기 위한 방안으로 볼 수 있다.(학생이 해당 커리큘럼의 문항을 모두 맞출 경우, 이해도가 최대화된다.)The second scenario is curriculum recommendation, which provides an appropriate curriculum based on the degree of understanding estimated from past histories whenever a learner's evaluation is completed. At this time, as shown in FIG. 9, a distance in understanding between the current curriculum and the candidate curriculum is calculated, and the curricula are proposed in descending order of understanding while being close to the current curriculum. This can be seen as a way to maximize students' understanding.
또한, default 추천 외에도, 다른 학생들이 가장 어려워한(difficulty), 출제빈도가 높은(popularity), 학습자와 비슷한 학생들이 도전했던(collaborative fitlering) 커리큘럼 추천 등을 제공한다. 다양한 추천 옵션을 제공함으로써 학생들의 선택의 폭을 넓히고 다양한 추천 결과를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.In addition to the default recommendation, it also provides curriculum recommendations that are most difficult for other students (difficulty), have a high frequency of questions (popularity), and have been challenged by students similar to the learner (collaborative fitlering). By providing various recommendation options, it is possible to obtain the effect of broadening the range of choices for students and providing various recommendation results.
제3 시나리오는 제1 시나리오(문항 추천)과 제2 시나리오(커리큘럼 추천)을 결합한 것으로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 하나의 시험 안에서 적응적으로 커리큘럼 및 문항을 추천한다.The third scenario is a combination of the first scenario (item recommendation) and the second scenario (curriculum recommendation), and as shown in FIG. 10, a curriculum and an item are adaptively recommended within one test.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.Detailed descriptions of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above are provided to enable those skilled in the art to implement and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each configuration described in the above-described embodiments in a manner of combining with each other. Thus, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as limiting in all respects and should be considered as illustrative. The scope of the present invention should be determined by reasonable interpretation of the appended claims, and all changes within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that do not have an explicit citation relationship in the claims may be combined to form an embodiment or may be included as new claims by amendment after filing.
100 : 인공지능 튜터링 시스템
110 : 제1 단말
120 : 제2 단말
130 : 웹
140 : 외부 서버
150 : 제어부
151 : 데이터 생성부
152 : 데이터 베이스부
153 : 제1 데이터 추출부
154 : 제2 데이터 추출부
155 : 이해도 추출부
156 : 알림신호 출력부
160 : 알림부
L : 학습자
T : 교사100: AI tutoring system
110: first terminal
120: second terminal
130: web
140: external server
150: control unit
151: data generation unit
152: database unit
153: first data extraction unit
154: second data extraction unit
155: understanding degree extraction unit
156: notification signal output unit
160: notification unit
L: learner
T: teacher
Claims (7)
상기 제1,2 단말 및 웹, 외부 서버와 네트워크를 구축하여 통신하면서 상기 제1 단말로부터 획득되는 학습자들의 평가문항에 대한 풀이이력을 기반으로, 학습자별 도전형 평가문항 데이터와, 유사 풀이이력을 갖는 학습자 집단의 리스트 데이터를 추출하고, 상기 추출된 도전형 평가문항 데이터 및 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 미리 지정된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자의 향후 학습과 상기 교사의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 따라 미리 설정된 알림신호를 출력하는 제어부; 및
상기 제1,2 단말에 구비되어, 상기 제어부로부터 출력된 알림신호에 따라 임의의 화면 상에 시각적으로 디스플레이하는 알림부를 포함하고,
상기 도전형 평가문항 데이터는,
미리 설정된 기준값을 초과하는 오답확률을 갖는 평가문항으로 이루어진 데이터인 것을 특징으로 하며,
상기 커리큘럼 데이터는,
학년, 학기, 단원, 장을 포함한 교육과정에 대한 데이터인 것을 특징으로 하고,
상기 커스터마이징 정보는,
추천 평가문항, 추천 컨텐츠, 추천 커리큘럼 중 적어도 하나의 학습용/교수용 맞춤형 가이드에 대한 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는,
상기 제1 단말로부터 상기 학습자들의 평가문항에 대한 정답, 오답 및 미풀이 중 적어도 하나를 포함하는 풀이이력을 획득하여 데이터화하는 데이터 생성부;
상기 데이터 생성부에 의해 생성된 상기 풀이이력 데이터를 기록하고, 상기 제2 단말 또는 상기 외부 서버에 의해 미리 지정된 커리큘럼 데이터를 저장하고 관리하는 데이터 베이스부;
상기 데이터 베이스부에 기록된 상기 풀이이력 데이터를 기반으로, 미리 프로그래밍된 머신러닝 기반의 제1 모델을 학습하여 상기 도전형 평가문항 데이터를 추출하는 제1 데이터 추출부;
상기 데이터 베이스부에 기록된 상기 풀이이력 데이터를 기반으로, 미리 프로그래밍된 머신러닝 기반의 제2 모델을 학습하여 상기 리스트 데이터를 추출하는 제2 데이터 추출부; 및
상기 제1,2 데이터 추출부를 통해 각각 추출된 상기 도전형 평가문항 데이터 및 상기 리스트 데이터를 상호 매칭시켜 임의의 추천 문항정보를 생성하며, 상기 생성된 추천 문항정보를 상기 데이터 베이스부에 저장된 커리큘럼 데이터로 맵핑하여 상기 학습자의 향후 학습과 상기 교사의 향후 교수를 가이드하기 위한 커스터마이징 정보를 더 생성하되, 상기 커스터마이징정보에 대응하는 알림신호가 출력되도록 제어하는 알림신호 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 제1 데이터 추출부의 제1 모델은,
협업 필터링(CF : Collaborative Filtering) 알고리즘이 적용되며,
상기 제2 데이터 추출부의 제2 모델은,
최근접 이웃 탐색(ANN : Approximate Nearest Neighbors) 알고리즘이 적용되는 것을 특징으로 하고,
상기 제2 데이터 추출부는,
상기 학습자들의 풀이이력 데이터를 벡터 공간에 임베딩(embedding)하고, 어느 하나의 대상 학습자의 풀이이력 데이터를 입력받아 가장 유사한 풀이이력을 갖는 학습자들로 이루어진 집단의 목록에 대한 리스트 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하며,
상기 제어부는,
상기 데이터 베이스부에 기록된 상기 풀이이력 데이터와 상기 데이터 베이스부에 저장된 커리큘럼 데이터를 상호 매칭시켜 상기 학습자 각각의 커리큘럼별 이해도 정보를 추출하는 이해도 추출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 알림신호 출력부는,
상기 이해도 추출부에 의해 추출된 이해도 정보가 상기 커스터마이징 정보의 생성에 함께 반영되도록 하는 것을 특징으로 하는 맞춤형 교육자료 제공기능을 갖는 인공지능 튜터링 시스템.In an artificial intelligence tutoring system for remotely connecting a learner's first terminal and a teacher's second terminal to support the learner's learning and the teacher's teaching in a non-face-to-face environment,
Based on the solution history for the evaluation questions of the learners obtained from the first terminal while communicating by establishing a network with the first and second terminals, the web, and the external server, the challenge type evaluation question data for each learner and the similar solving history List data of a group of learners having a list is extracted, the extracted challenge-type evaluation item data and the list data are mutually matched to generate random recommendation item information, and the generated recommendation item information is mapped to pre-designated curriculum data so that the learner A controller for further generating customizing information for guiding future learning and future teaching of the teacher, and outputting a preset notification signal according to the customizing information; and
A notification unit provided in the first and second terminals to visually display on an arbitrary screen according to a notification signal output from the control unit;
The challenge type evaluation item data,
Characterized in that it is data consisting of evaluation questions having an incorrect answer probability exceeding a preset reference value,
The curriculum data,
Characterized in that it is data about the curriculum including grade, semester, unit, chapter,
The customization information,
Characterized in that it includes data for a customized guide for learning/teaching at least one of recommended evaluation items, recommended content, and recommended curriculum,
The control unit,
a data generating unit that obtains and converts a solution history including at least one of correct answers, incorrect answers, and unsolved answers to the learners' evaluation questions from the first terminal into data;
a database unit for recording the solution history data generated by the data generation unit and storing and managing curriculum data designated in advance by the second terminal or the external server;
a first data extractor configured to extract challenge-type evaluation item data by learning a pre-programmed first model based on machine learning based on the solution history data recorded in the database unit;
a second data extractor configured to extract the list data by learning a pre-programmed second model based on machine learning based on the solution history data recorded in the database unit; and
Random recommendation item information is generated by mutually matching the challenge type evaluation item data and the list data extracted through the first and second data extractors, respectively, and the generated recommendation item information is stored in the database unit as curriculum data. And further generating customizing information for guiding future learning of the learner and future teaching of the teacher by mapping to a notification signal output unit for controlling output of a notification signal corresponding to the customizing information.
The first model of the first data extraction unit,
Collaborative Filtering (CF) algorithm is applied,
The second model of the second data extraction unit,
Characterized in that an Approximate Nearest Neighbors (ANN) algorithm is applied,
The second data extraction unit,
Embedding the learners' solution history data in a vector space, receiving the solution history data of any one target learner and extracting list data for a list of learners with the most similar solve history as
The control unit,
Characterized in that it further comprises an understanding extraction unit for extracting understanding information for each curriculum of each learner by mutually matching the solution history data recorded in the database unit with curriculum data stored in the database unit,
The notification signal output unit,
An artificial intelligence tutoring system having a function of providing customized educational materials, characterized in that the understanding level information extracted by the level of understanding extraction unit is reflected together in the generation of the customizing information.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220135194A KR102538341B1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Artificial intelligence tutoring system with customized learning resource provision function |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220135194A KR102538341B1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Artificial intelligence tutoring system with customized learning resource provision function |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102538341B1 true KR102538341B1 (en) | 2023-06-02 |
Family
ID=86755391
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220135194A KR102538341B1 (en) | 2022-10-19 | 2022-10-19 | Artificial intelligence tutoring system with customized learning resource provision function |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102538341B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160009155A (en) * | 2014-07-15 | 2016-01-26 | 한양대학교 산학협력단 | Method and System for Smart Personalized Learning Tutoring to Provide Service of Effective Study Encouragement and Tutoring and Learning Strategy Establishment |
KR102056822B1 (en) | 2017-05-04 | 2019-12-17 | 주식회사 매스프레소 | Method for providing learning service and apparatus thereof |
KR102242666B1 (en) * | 2020-07-14 | 2021-04-20 | 허만열 | A method, system and apparatus for providing education curriculum |
KR102383458B1 (en) * | 2021-08-17 | 2022-04-11 | 주식회사 아이스크림에듀 | Active artificial intelligence tutoring system that support management of learning outcome |
-
2022
- 2022-10-19 KR KR1020220135194A patent/KR102538341B1/en active IP Right Grant
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