KR20140120591A - 인지 발달 상태 증진 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20140120591A
KR20140120591A KR20130036554A KR20130036554A KR20140120591A KR 20140120591 A KR20140120591 A KR 20140120591A KR 20130036554 A KR20130036554 A KR 20130036554A KR 20130036554 A KR20130036554 A KR 20130036554A KR 20140120591 A KR20140120591 A KR 20140120591A
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홍성용
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 완구를 이용하여 아동의 무자각 상태에서 인지 발달 상태를 진단할 수 있도록 하는 인지 발달 상태 증진 장치 및 방법에 관한 것으로,
상기 장치는 아동이 완구를 가지고 노는 동안 완구 정보, 아동 정보, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동을 측정 및 수집하되, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동은 상기 완구에 설치된 적어도 하나의 센싱 장치를 통해 측정 및 수집하는 정보 수집부; 상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 기반으로 인지 발달 지표를 추론하고, 상기 인지 발달 지표를 기반으로 인지 발달 상태를 진단하는 추론 및 진단부; 및 상기 인지 발달 상태를 기반으로, 상기 아동의 인지 발달 상태를 보완 또는 증진시키기 위한 완구를 선택 및 추천하는 추천부;를 포함할 수 있다.

Description

인지 발달 상태 증진 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENHANCEMENT COGNITIVE DEVELOPMENT}
본 발명은 인지 발달 상태를 증진시키기 위한 기술에 관한 것으로, 특히 완구를 이용하여 필요 정보를 수집하고 인지 발달 상태를 진단하고, 진단 결과에 따라 인지 발달 상태를 증진시킬 수 있는 완구를 추천할 수 있도록 하는 인지 발달 상태 증진 장치 및 방법에 관한 것이다.
부모가 인지 발달 상태에 대해 잘 알고 있으면 자녀에게 적절히 대응할 수 있는 능력이 강화되므로, 부모에게 아동에 대한 정보를 제공하는 것은 문제 해결을 더 쉽게 하며, 부모 결정에 확신을 줄 수 있으며, 아이가 자라면서 필요한 요구 사항에 대해 더욱 민감하게 반응할 수 있게 한다.
이에 부모들은 자녀의 발달 상태를 파악하기 위해 자녀와 함께 전문 진단 기관에 방문하여, 자녀가 의학적 검사, 표준화 검사(예를 들어, 사회성숙도 검사, KEDI-WISC, 포테이지 인지 발달 검사 등), 비형식적 검사, 관찰, 문진표 작성, 면담 등을 수행하도록 한다.
그러나 종래의 진단 방법들은 아동의 인지 발달 상태를 진단하는 것에 중점을 둘 뿐, 아동의 인지 발달 상태를 증진하기 위한 방안을 제안하는 등의 기능을 전혀 제공하지 못하고 있다.
이에 본 발명에서는 아동의 인지 발달 상태를 진단하는 것에서 더 나아가 아동의 인지 발달 상태를 증진하기 위한 방안을 제안하도록 할 수 있도록 하는 인지 발달 상태 증진 장치 및 방법에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 아동이 완구를 가지고 노는 동안 완구 정보, 아동 정보, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동을 측정 및 수집하되, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동은 상기 완구에 설치된 적어도 하나의 센싱 장치를 통해 측정 및 수집하는 정보 수집부; 상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 기반으로 인지 발달 지표를 추론하고, 상기 인지 발달 지표를 기반으로 인지 발달 상태를 진단하는 추론 및 진단부; 및 상기 인지 발달 상태를 기반으로, 상기 아동의 인지 발달 상태를 보완 또는 증진시키기 위한 완구를 선택 및 추천하는 추천부;를 포함하는 인지 발달 상태 증진 장치를 제안한다.
상기 적어도 하나의 센싱 장치는 상기 진단 장치에 추가 설치될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 추론 및 진단부는 인지 능력 추론 조건을 완구별로 구비하고, 상기 완구에 대응되는 상기 인지 능력 추론 조건에 따라 상기 수집된 정보를 분석하여 아동 인지 능력을 추론하고, 인지 발달 지표 추론 조건을 구비하고, 상기 인지 발달 지표 추론 조건에 따라 상기 추론된 아동 인지 능력을 분석하여 인지 발달 지표를 산출할 수 있다.
상기 아동 인지 능력은 시각적 자극, 청각적 자극, 촉각적 자극, 스킨십, 역할극, 가상 놀이, 위기, 질문, 탐구, 시도, 실패, 신체적 활동, 혼잣말, 내적 충동, 협업 중 적어도 하나의 세부 항목을 포함할 수 있다.
상기 인지 발달 지표는 신뢰감, 자율성, 탐구능력, 문제해결능력, 상징적사고, 공간감각, 조작능력, 통합적 사고 중 적어도 하나의 세부 항목을 포함할 수 있다.
상기 추론 및 진단부는 상기 인지 발달 지표의 세부 항목 개수, 세목 항목별 수치를 반영하는 다각형 진단 모델을 생성한 후, 상기 다각형 진단 모델의 넓이를 기반으로 종합적 인지 발달 상태를 진단할 수 있다.
상기 추론 및 진단부는 상기 인지 발달 지표의 세부 항목 개수, 세목 항목별 수치를 반영하는 다각형 진단 모델을 생성한 후, 상기 다각형 진단 모델의 꼭지점간 거리를 세부 항목별로 비교함으로써, 개별적 인지 발달 상태를 진단할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 아동이 가지고 놀 완구의 정보와 상기 아동의 정보를 데이터베이스를 검색하거나 진단자로부터 정보를 수동 입력받아 수집하는 제1 수집 단계; 상기 아동이 상기 완구를 가지고 놀면, 상기 완구에 설치된 적어도 하나의 센싱 장치를 통해 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동을 센싱 및 수집하는 제2 수집 단계; 상기 제1 및 제2 수집 단계를 통해 수집된 정보를 기반으로 인지 발달 상태를 진단하는 진단 단계; 및 상기 인지 발달 상태를 기반으로, 상기 아동의 인지 발달 상태를 보완 또는 증진시키기 위한 완구를 선택 및 추천하는 추천 단계;를 포함하는 인지 발달 상태 증진 방법을 제공한다.
상기 진단 단계는 기 설정된 인지 능력 추론 조건에 따라 상기 제1 및 제2 수집 단계를 통해 획득된 정보를 분석하여 아동 인지 능력을 추론하는 단계; 기 설정된 인지 발달 지표 추론 조건에 따라 상기 추론된 아동 인지 능력을 분석하여 인지 발달 지표를 산출하는 단계; 상기 인지 발달 지표를 분석하여 인지 발달 상태를 종합적, 개별적으로 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에서는 아동의 인지 능력은 각종 완구를 가지고 놀면서 발달될 수 있음을 고려하여, 아동의 인지 발달 상태를 진단한 후, 진단 결과를 고려하여 아동의 인지 발달 상태를 향상시키기 위한 완구를 다양하게 추천할 수 있도록 한다.
그리고 본 발명에서는 아동이 가지고 노는 완구를 이용하여 인지 발달 상태 진단에 필요한 정보를 수집할 수 있도록 한다. 이에 아동의 무자각 상태에서 진단 동작을 수행하여, 아이가 진단 거부, 정답 조작 등의 행위를 수행하는 것을 사전에 방지하고, 그에 따라 진단 동작의 신뢰성을 향상할 수 있다.
또한 완구를 통해 획득된 정보는 전기적 신호 형태를 가짐으로써, 진단 동작이 자동화될 수 있으며, 이에 따라 진단자의 편이성이 극대화될 수 있도록 한다.
뿐 만 아니라, 진단 동작을 통해 획득된 정보를 데이터베이스화하여 저장할 수 있도록 함으로써, 재사용되거나 이를 기반으로 다양한 부가 정보를 제공할 수 있도록 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 발달 상태 진단 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 발달 상태 진단 시스템의 진단 장치를 상세히 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 발달 상태 진단 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다각형 진단 모델들을 도시한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개별적 인지 발달 상태를 진단하기 위한 도면이다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개별적 인지 발달 상태를 진단하기 위한 도면이다.
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 개별적 인지 발달 상태 진단 결과를 도시한 도면이다.
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 완구 추천 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 완구 추천 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진단 결과 통보 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 하, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
참고로, 아동의 인지 발달 상태에 따라 아동이 가지고 놀 수 있는 완구의 종류, 아동과 완구간 상호 작용 정도, 그리고 완구를 가지고 노는 아동의 행동이 다양하게 변화한다.
예를 들어, 7살의 아동이 자신의 인지 발달 상태에 적합한 직소 퍼즐을 가지고 논다면, 짧은 시간 내에 퍼즐 조각을 완성하고, 해당 직소 퍼즐을 보다 자주 가지고 놀 것이며, 직소 퍼즐을 가지고 노는 동안 많이 웃게 될 것이다. 그러나 7살의 아동이 12살 아동 수준의 직소 퍼즐을 가지고 논다면, 직소 퍼즐을 완성하는 데 보다 많은 시간을 소요하게 될 것이며, 해당 직소 퍼즐에 낮은 흥미를 가지며, 직소 퍼즐을 가지고 노는 동안에 상대적으로 많은 짜증을 내게 될 것이다.
이에 본 발명에서는 아동과 완구간 상호 작용 정도, 그리고 완구를 가지고 노는 아동의 행동 등을 고려하여 아동의 인지 발달 상태를 진단하는 방안을 제안하고자 하며, 특히 완구 자체를 이용하여 진단 동작에 필요한 각종 정보를 수집할 수 있도록 하고자 한다.
도1 및 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 발달 상태 증진 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 인지 발달 상태 증진 시스템은 적어도 하나의 완구(100)와 진단 장치(200) 등을 포함하고, 도2에 도시된 바와 같이 진단 장치(200)는 다시 정보 수집부(210), 추론부(220), 진단부(230), 추천부(240) 및 결과 보고부(250) 등을 포함하도록 한다.
완구(100)로는 퍼즐/블록/조립 완구, 작동/기차/모형 완구, 인형/놀이 완구, 신생아/감각 발달 완구 등과 같이 아동이 가지고 놀 수 있는 모든 종류의 완구가 적용될 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편이를 위해 직소 퍼즐을 완구의 일예로 들어 설명하기로 한다.
정보 수집부(210)는 완구를 이용하여 진단 동작에 필요한 각종 정보를 수집할 수 있도록 하기 위한 것으로, 이를 위해 완구(100)에 설치되는 터치 센서, 압력 센서, 이미지 센서, 데시벨 측정기 등과 같은 각종 센서 장치(211)를 구비한다. 센서 장치(211)는 아동이 해당 완구를 가지고 노는 동안 계속적으로 센싱 동작을 수행하여, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동을 센싱 및 수집한다. 예를 들어, 퍼즐 조각 각각에 압력 센서를 설치하고, 이를 통해 아동이 퍼즐 조각을 만지기 시작한 시간과 더 이상 만지기 않게 된 시간을 측정하여 퍼즐 놀이 시간을, 퍼즐 조각당 터치 발생 횟수를 측정하여 퍼즐 조각당 실패수를 측정하거나, 아동이 퍼즐을 쥔 악력 등을 측정할 수 있다. 또한 특정 퍼즐 조각 또는 퍼즐 프레임에 이미지 센서를 설치하여 동공 크기, 동공 움직임 등을 측정하거나, 데시벨 측정기를 설치하여 웃음 빈도, 웃음 지속시간, 웃음 크기 등을 측정할 수 있을 것이다. 이와 같은 센싱 장치의 종류 및 설치 위치는 완구의 종류에 따라 다양하게 변화 및 적용될 수 있음은 물론 당연할 것이다.
또한 정보 수집부(210)는 터치 스크린, 키패드, 외부 장치와의 유/무선 통신이 가능한 통신 장치 등과 같은 각종 데이터 입력 장치(212)를 추가 구비하고, 이를 통해 해당 완구의 정보와 아동의 정보를 수집할 수도 있다. 데이터 입력 장치(211)는 아동이 특정 완구를 가지고 놀기 시작하면, 이에 응답하여 데이터베이스를 검색하거나 진단자로부터 정보를 수동 입력 받는 방식으로 해당 완구와 아이의 정보를 수집할 수 있다.
이하의 표1은 아동이 가지고 노는 완구가 직소 퍼즐로 구현되는 경우, 정보 수집부(210)에 의해 수집되는 정보의 예를 도시한 표로, 표1을 참고하면 완구 정보는 퍼즐 조각 수(p1), 퍼즐 그림(p2), 퍼즐 색상(p3), 퍼즐 차원(p4), 퍼즐 패턴(p5) 등의 세부 항목을, 아동과 완구간 상호작용 정도는 퍼즐놀이 시간(p6), 퍼즐놀이 빈도 수(p7), 퍼즐 조각당 실패 수(p8), 퍼즐 그림에 대한 호감도(p9), 퍼즐을 쥔 악력(p10) 등의 세부 항목을, 아동의 행동은 동공 크기(p11), 동공 움직임(p12), 웃음 빈도(p13), 웃음 지속시간(p14), 웃음 데시벨(p15) 등의 세부 항목을, 아동 정보는 나이(p16), 성별(p17) 등의 세부 항목을 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
완구 정보 아이와 완구간 상호작용 정도 아동 행동 아동 정보
세부 항목 가중치 세부 항목 가중치 세부 항목 가중치 세부 항목 가중치
퍼즐 조각 수(p1) 50 퍼즐놀이 시간(p6) 2 동공 크기(p11) 3 나이(p16) 7
퍼즐 그림(p2) 25 퍼즐놀이 빈도 수(p7) 14 동공 움직임(p12) 2 성별(p17) M
퍼즐 색상(p3) 16 퍼즐 조각당 실패 수(p8) 3 웃음 빈도(p13) 14
퍼즐 차원(p4) 2 퍼즐 그림에 대한 호감도(p9) 4 웃음 지속시간(p14) 4
퍼즐 패턴(p5) 3 퍼즐을 쥔 악력(p10) 5 웃음 데시벨(p15) 34
참고로, 피아제, 비고츠키, 프로이드 등이 제기한 아동 인지 발달 이론에 따르면, 아이와 완구간 상호작용 정도로부터 각 연령별로 아동이 갖추어야 할 인지 능력(시각적 자극, 청각적 자극, 스킨십 등)등을 파악할 수 있음을 알 수 있으며, 기존의 심리학 이론에서는 시각적 자극, 청각적 자극, 스킨십 등의 결과로 신뢰성과 자율성 등의 아동 발달 지표가 도출될 수 있다고 이야기한다.
이에 본 발명에서는 도3에 도시된 바와 같이 정보 수집부(210)를 통해 수집된 정보들(p1~p18)를 적절히 조합하여 아동의 인지 능력을 추론하고, 아동의 인지 능력으로부터 다시 아동 발달 상태를 파악하도록 한다.
먼저, 추론부(220)는 완구별로 표2와 같은 인지 능력 추론 조건을 사전에 정의 및 등록하고, 아동이 가지고 노는 완구에 해당하는 인지 능력 추론 조건에 따라 수집된 정보들(p1~p18)을 분석하여 다양한 인지 능력 지표를 추론한다.
인지능력 완구 자체 정보 상호작용 아동의 행동 아동의 정보
p1 p2 p3 p4 p5 p6 p7 p8 p9 p10 p11 p12 p13 p14 p15 p16 p17
시각적자극(cc1) 0.05 0.2 0.3 0.05 0.1 0.1 0.2
청각적자극(cc2) 0.3 0.2 0.3 0.2
스킨십(cc3) 0.1 0.1 0.2 0.3 0.2 0.1
역할극(cc4) 0.1 0.15 0.15 0.15 0.15 0.2 0.1
가상놀이(cc5) 0.1 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2 0.1
위기(cc6) 0.2 0.05 0.1 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2
질문(cc7) 0.3 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2
탐구(cc8) 0.2 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2
시도(cc9) 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2
실패(cc10) 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.2
신체적활동(cc11) 0.1 0.1 0.05 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.2 0.1
혼잣말(cc12) 0.1 0.1 0.2 0.1 0.1 0.05 0.05 0.2 0.1
내적충동(cc13) 0.05 0.05 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.05 0.05 0.2
협업(cc14) 0.1 0.1 0.3 0.1 0.1 0.1 0.2
본 발명의 인지 능력 추론 조건은, 인지 능력 지표별로 완구 자체 정보, 상호작용, 또는 아동의 행동의 어떤 세부 항목들이 영향을 미치는지, 또 세부 항목별로 영향력이 얼마인지에 대한 정보(즉, 가중치)를 가진다.
예를 들어, '퍼즐 조각수'가 늘어 완구 조작 난이도가 높아지면, '퍼즐 조각당 실패수'가 증가하거나 '퍼즐을 쥔 악력'이 증가하고, 이에 따른 아동의 행동으로 '동공의 움직임'이 증가할 수 있는데, 본 발명은 이러한 특성을 반영하여 표2를 작성하고 표2에 따라 아동의 '위기' 인식 능력 지표를 추론할 수 있다. 이하의 수학식1은 표2에 따른 '위기'인식 능력 지표 추론식을 나타낸다.
Figure pat00001
수학식1에서 세부 항목별 영향력 즉, 가중치는 인지 전문가들에 의한 전문가 판단법이나, 기존에 놀이를 한 아동으로부터 학습에 의해서 그 값이 결정될 수 있다. 다만, 동공의 움직임이 어느 정도 크면 아동은 위기감을 느낀다'는 식으로 확실하지 않게 인지 수준이 결정되는 경우에는 퍼지 논리를 이용하여 가중치를 결정할 수 있다.
더하여 추론부(220)는 인지 발달 지표 추론 조건을 표3와 같이 사전에 정의 및 등록하고, 인지 발달 지표 추론 조건에 따라 추론 완료된 인지 능력으로부터 인지 발달 지표를 산출한다.
인지 발달 지표 cc1 cc2 cc3 cc4 cc5 cc6 cc7 cc8 cc9 cc10 cc11 cc12 cc13 cc14
신뢰감(cd1) 0.2 0.2 0.6
자율성(cd2) 0.1 0.2 0.1 0.1 0.3 0.1 0.1
탐구능력
(cd3)		 0.2 0.4 0.1 0.1 0.1 0.1
문제해결능력
(cd4)		 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
상징적
사고(cd5)		 0.2 0.4 0.1 0.1 0.2
공간감각(cd6) 0.3 0.1 0.2 0.1 0.1 0.1 0.1
조작능력(cd7) 0.5 0.1 0.2 0.2
통합적사고(cd8) 0.1 0.3 0.2 0.1 0.2 0.1
다양한 인지 능력의 적절한 조합은 아동의 인지발달이론에서 각 연령별 아동들이 갖추어야 할 인지 발달 지표(신뢰감, 자율성, 탐구능력 등)가 형성될 수 있도록 한다. 이에 본 발명에서는 표3에서와 같이 인지 발달 정도를 결정하는 필요한 인지 능력 지표들의 조합 방법을 정의해 두도록 한다. 예를 들어, 아동의 신뢰감의 경우, 양육자의 양육방식이 가장 큰 역할을 하고 이 시기의 적절한 시각적 자극(cc1), 청각적 자극(cc2) 및 어머니로부터의 스킨십(cc3)을 통해 주로 형성됨을 고려하여, 신뢰감이라는 인지 발달 지표는 수학식2와 같이 표현될 수 있도록 한다.
Figure pat00002
수학식2의 세부 항목별 영향력 즉, 가중치도 수학식1과 동일한 방식으로 결정될 수 있을 것이다.
그러면, 진단부(230)은 이전에 수행된 진단 동작에 의해 축적된 표준 수준과, 다른 아동들의 인지 발달 지표를 토대로 현재 완구를 가지고 노는 아동의 인지 발달 지표를 규칙 기반(Rule-based) 및 사례 기반 (Case-based)으로 비교하여 해당 아동의 발달 상태를 최종 진단한다.
더욱 상세하게는, 추론부(220)를 통해 산출된 인지 발달 지표의 세부 항목별 수치는 퍼지 논리(Fuzzy Logic)에 의해 출력된다. 퍼지 논리는 명제의 진위가 명확하지 않은 경우의 근사추론 (Approximate Reasoning)에 사용되며, 퍼지논리에서는 명제의 진리값이 수학식3과 같이 0과 1사이의 값을 가질 수 있다.
Figure pat00003
수학식3에 의해 출력된 인지 발달 지표의 세부 항목별 수치는 표4와 같이 나타날 수 있으며, 이를 도식화하면 도4와 같은 다각형 진단 모델로 표현될 수 있다.
표준 아동 아동1 아동2 아동3
신뢰감(cd1) 0.8 0.5 0.2 0.2
자율성(cd2) 0.8 1 0.4 0.1
탐구능력(cd3) 0.8 0.4 0.9 0
문제해결능력(cd4) 0.8 0.3 1 0.1
상징적사고(cd5) 0.8 0.3 0.7 0.6
공간감각(cd6) 0.8 0.7 0.3 0.9
조작능력(cd7) 0.8 0.5 0.2 0.7
통합적사고(cd8) 0.8 0.5 0.3 1
그리고 나서 진단부(230)는 도4의 다각형 진단 모델을 이용하여 인지 발달 상태를 종합적, 개별적으로 산출하도록 한다.
종합적 인지 발달 상태는 다각형 넓이를 활용하여 산출될 수 있으며, 이는 이하의 수학식4와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00004
즉, 두 차원 값을 중심으로 삼각형을 형성할 수 있고, 각 삼각형의 넓이를 합쳐 전체 다각형의 넓이를 구할 수 있다. 예를 들어, 아동 1에 대응된 다각형(child1)에서 신뢰감(cd1)과 자율성(cd2) 사이의 삼각형 넓이는 "
Figure pat00005
"로 계산될 수 있으며, 각 항목에 대해 삼각형 넓이 산출 동작을 반복한 후 모두 합치면 아동 1에 대응되는 다각형의 넓이를 산출할 수 있다.
도4의 다각형의 경우, 아동 1~3(child 1~3) 모두 표준 아동(Standard)에 비해 작은 넓이의 다각형을 가지고 있고, 아동 3(Child 3)이 가장 작은 다각형넓이를 가짐을 알 수 있다. 따라서 아동 1~3(child 1~3) 중 아동 3(Child 3)이 가장 떨어진 종합적 인지 발달 상태를 가진다고 판단할 수 있다.
한편, 개별적 인지 발달 상태는 도5에 도시된 바와 같이 꼭지점간 거리 비교를 통해 진단될 수 있다. 이때, 각 꼭지점 좌표는 각 세부 항목의 수치에 의해 결정되는 값이다.
예를 들어, 아동 1(Child 1)은 표준 아동(standard)에 비해 (1-0.8) = 0.2만큼 더 나은 자율성을 보이며, 아동 2(Child 2)는 표준 아동(standard)에 비해 (0.8-0.4) = 0.4만큼 작은 자율성을 가지고 있다고 말할 수 있다. 이러한 구체적인 비교를 통해서, 아동간의 인지 차이를 표5와 같이 수량화할 수 있으며, 이로부터 도6과 같은 그래프를 생성할 수도 있다. 특히 이와 같은 상대적인 비교는 차후 인지 진단을 통한 인지 능력 증진 방안을 도출할 수도 있도록 한다.
표준 아동 아동 1 아동 2 아동 3
자율성 0.8 1 (매우 높음) 0.4 (보통 부족) 0 (매우 부족)
또한 본 발명의 진단부(230)는 상기와 같은 무자각 진단 방법 이외에 인지 지능검사, 적성검사, 성격검사, 창의성 검사(TTCT, Torrance Tests of Creative Thinking) 등과 같은 종래의 진단 방법을 추가적으로 수행할 수도 있도록 한다. 이는 아동의 심리를 좀 더 심층적으로 심리를 파악할 수 있도록 하는 것으로, 이때의 아동은 학령기 아동(10~14세)인 것이 바람직할 것이다.
다만, 이러한 경우 N-Screen 기반으로 아동이 화면에 출력된 문항을 입력하는 방법으로 검사가 수행되도록 하고, 검사 내용은 실시간으로 축적되어 진단에 반영될 수 있도록 한다. 물론, 산출된 지표는 앞에서 설명된 방법과 마찬가지로 그래프에 표시되며, 같은 방법으로 진단 결과를 명시하는 데에 사용될 수 있을 것이다.
추천부(240)는 완구별로 완구를 가지고 노는 경우 발달될 수 있는 인지 능력의 종류, 향상 정도에 대한 정보를 구비하고, 진단부(230)의 진단 결과를 기반으로 아동의 인지 능력이 자신의 연령대에 맞게 적절하게 발달되어 있는지 등을 진단하고, 만약 부족한 부분이 있다면 상기 추천 정보를 기반으로 이를 보완해줄 수 있는 완구를 추천함으로써, 아동의 인지 능력이 올바르게 증진될 수 있도록 한다.
또한, 추천부(240)는 도7와 같이 완구 별로 해당 완구를 사용하는 연령에 따라 변화되는 아동과 완구간 상호작용 정도, 아동의 행동 패턴에 대한 정보를 구비하고, 완구의 종류에 따라 이를 가지고 놀 수 있는 아동의 정보가 추천되도록 할 수도 있다. 이와 동일한 원리로 아이 상태(나이, 성별 등)별로 수행될 수 있는 아동 행동, 완구와 상호작용 정도에 대한 정보를 구비하고, 도8과 같이 아이의 상태에 따라 아이가 적절히 가지고 놀 수 있는 완구가 단순 추천될 수도 있다.
결과 통보부(250)는 진단부(230)의 진단 결과 및 추천부(240)의 추천 결과를 포함하는 보고서를 도9과 같이 생성하여 진단자 또는 아동의 보호자에게 제공한다. 또한 통신 기능을 구비하고, 이를 통해 의료 기관, 교육 기관과 같은 외부 기관에도 상기 보고서를 제공함으로써 아동의 인지 능력이 보다 다양한 기관과 연계되어 증진될 수 있도록 하기도 한다.
본 발명의 진단 장치(200)는 완구(100)에 독립된 별도의 장치로 구현될 수도 있으나, 필요한 경우 완구(100)에 내장되는 장치로도 구현될 수 있을 것이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 증진 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치, 하드 디스크, 플래시 드라이브 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

Claims (9)

  1. 아동이 완구를 가지고 노는 동안 완구 정보, 아동 정보, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동을 측정 및 수집하되, 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동은 상기 완구에 설치된 적어도 하나의 센싱 장치를 통해 측정 및 수집하는 정보 수집부;
    상기 정보 수집부를 통해 수집된 정보를 기반으로 인지 발달 지표를 추론하고, 상기 인지 발달 지표를 기반으로 인지 발달 상태를 진단하는 추론 및 진단부; 및
    상기 인지 발달 상태를 기반으로, 상기 아동의 인지 발달 상태를 보완 또는 증진시키기 위한 완구를 선택 및 추천하는 추천부;를 포함하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센싱 장치는
    상기 진단 장치에 추가 설치될 수 있는 것을 특징으로 하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 추론 및 진단부는
    인지 능력 추론 조건을 완구별로 구비하고, 상기 완구에 대응되는 상기 인지 능력 추론 조건에 따라 상기 수집된 정보를 분석하여 아동 인지 능력을 추론하고,
    인지 발달 지표 추론 조건을 구비하고, 상기 인지 발달 지표 추론 조건에 따라 상기 추론된 아동 인지 능력을 분석하여 인지 발달 지표를 산출하는 것을 특징으로 하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 아동 인지 능력은
    시각적 자극, 청각적 자극, 촉각적 자극, 스킨십, 역할극, 가상 놀이, 위기, 질문, 탐구, 시도, 실패, 신체적 활동, 혼잣말, 내적 충동, 협업 중 적어도 하나의 세부 항목을 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 인지 발달 지표는
    신뢰감, 자율성, 탐구능력, 문제해결능력, 상징적사고, 공간감각, 조작능력, 통합적 사고 중 적어도 하나의 세부 항목을 포함하는 것을 특징으로 하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 추론 및 진단부는
    상기 인지 발달 지표의 세부 항목 개수, 세목 항목별 수치를 반영하는 다각형 진단 모델을 생성한 후, 상기 다각형 진단 모델의 넓이를 기반으로 종합적 인지 발달 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 추론 및 진단부는
    상기 인지 발달 지표의 세부 항목 개수, 세목 항목별 수치를 반영하는 다각형 진단 모델을 생성한 후, 상기 다각형 진단 모델의 꼭지점간 거리를 세부 항목별로 비교함으로써, 개별적 인지 발달 상태를 진단하는 것을 특징으로 하는 인지 발달 상태 증진 장치.
  8. 아동이 가지고 놀 완구의 정보와 상기 아동의 정보를 데이터베이스를 검색하거나 진단자로부터 정보를 수동 입력받아 수집하는 제1 수집 단계;
    상기 아동이 상기 완구를 가지고 놀면, 상기 완구에 설치된 적어도 하나의 센싱 장치를 통해 완구와의 상호작용 정도와 아동의 행동을 센싱 및 수집하는 제2 수집 단계; 및
    상기 제1 및 제2 수집 단계를 통해 수집된 정보를 기반으로 인지 발달 상태를 진단하는 진단 단계;
    상기 인지 발달 상태를 기반으로, 상기 아동의 인지 발달 상태를 보완 또는 증진시키기 위한 완구를 선택 및 추천하는 추천 단계;를 포함하는 인지 발달 상태 증진 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 진단 단계는
    기 설정된 인지 능력 추론 조건에 따라 상기 제1 및 제2 수집 단계를 통해 획득된 정보를 분석하여 아동 인지 능력을 추론하는 단계;
    기 설정된 인지 발달 지표 추론 조건에 따라 상기 추론된 아동 인지 능력을 분석하여 인지 발달 지표를 산출하는 단계; 및
    상기 인지 발달 지표를 분석하여 인지 발달 상태를 종합적, 개별적으로 진단하는 단계를 포함하는 인지 발달 상태 증진 방법.
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