KR20150071439A - 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자율학습 과정 혹은 실시간/비 실시간으로 교사가 학생의 문제풀이 과정을 지도할 수 있는 효율적인 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서는 수학, 과학 등 기본적인 이론학습을 마친 학생을 실전문제 풀기를 통해서 학습시킬 때, 시스템에서 학생의 문제풀이 결과에 따라, 체계적으로 시스템에서 정해진 룰에 의거 문제를 제공함으로써, 학생이 현재 진행하고 있는 학습단원의 선수학습단원을 포함한 사전 기초지식을 실전연습을 통해 충분히 갖출 수 있도록 도와주며, 교사는 태블릿 등 화면에 쓰기가 가능한 컴퓨팅기기를 이용하여 학생이 푼 답안 위에 교사가 모범답안을 첨삭지도 한 후에 다시 학생에게 재전송 함으로써, 학생이 자신이 틀린 문제에 대해서 학습을 할 수 있도록 하는 시스템적인 방법을 제공한다

Description

실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템 {The real time/non-real time study system which focuses on problem solving }

본 발명은 태블릿 등 컴퓨팅 시스템으로 진행하는 학습 서비스 및 그 제공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유/무선 통신망을 활용하여, 학생이 네트워크로 연결된 기기 상에서 문제를 풀게 하고 그 진척상황을 교사가 실시간 혹은 비 실시간 적으로 모니터링 하여 학생들의 문제풀이 능력을 개별 지도할 수 있게 하거나, 또는 학생들이 시스템으로 들어가서 스스로 자율학습을 진행할 수 있도록 하는 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

오프라인 교육은 학교, 학원, 연수원 등 특정 장소에 다수의 피 교육생을 모아 놓고 일방적으로 교사 혹은 강사의 강의를 듣게 하고, 시간 내에 주어진 문제를 푼 후 그 답을 맞추어 보거나, 시험을 통하여 그 학습체득 정도를 파악하는 과정을 거치게 되는데, 이와 같은 방법으로는 맞춤형 교육을 실현할 수 없고, 학습의 목표를 상위, 중간 혹은 하위 층 등 임의로 설정하고 많은 수의 학생에게 집단적이며 일방적인 방법으로 교육을 실시하였다.

최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해서 인터넷을 이용한 동영상 강의 등이 많이 활용되고 있으나, 본인이 직접 문제를 풀어서 그 풀이과정에 대해서 교사의 지도를 받게 하는 방식은 활용되고 있지 않다. 또한 주관식 문제를 학생이 풀도록 해서 그 풀이과정과 답을 시스템적으로 확인하기에는 아직 기술적인 한계가 따르고, 객관식 문제는 풀이를 노트에 직접 풀고 선다형 답을 시스템에서 확인하는 방법으로는 문제 풀이과정을 확인할 수가 없어 교육의 효과가 떨어졌다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 문제를 선다형으로 제시하고 학생은 풀이과정을 태블릿 등 컴퓨팅기기에 쓰도록 한 후 답과 함께 그 풀이과정을 교사가 보고 그 풀이 과정 위에 교사가 직접 교정하도록 하는 방식으로서, 이를 통해 개별지도가 필요한 학생에게 교사가 개별지도를 하도록 하여 학습효율을 높일 수 있는 학습 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 동일한 시스템을 활용할 경우, 학습 단원을 완전히 소화하지 못하고 고학년 교과과정에 올라온 학생들의 기초를 확고히 다지기 위하여, 어떤 단원에서 연속적으로 문제를 틀렸을 경우 그 단원의 선수학습단원으로 되돌려 보내, 그 과정을 다시 학습하고 돌아올 수 있도록 하여 학습효율을 높이도록 하는 학습 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 학생의 문제풀이를 교사가 항상 지켜보지 않고도, 학생이 문제를 풀어서 제출해 놓으면 서버가 그 학생과 단원에 가장 적합한 교사를 선정해서, 선다형에서 틀린 문제에 해당하는 풀이과정을 해당교사가 비 실시간 적으로 교정을 하여 학생에게 돌려보내 줌으로써 학습효율을 높일 수 있는 학습 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시 예를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 본 발명은 학생의 문제풀이 과정을 온라인으로 지도하는 교육 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, 학생이 학습할 교과 단원에 해당하는 다양한 유형의 문제를 시스템을 통하여 제시하는 단계, 태블릿 등 화면에 쓰기가 가능한 컴퓨팅기기의 지정란에 실제의 문제 풀이를 시행하는 단계, 그 과정에 따른 정답을 선다형의 문제에서 클릭하여 선택하고 서버로 보내는 단계, 보내진 문제의 답을 서버가 체크하고, 틀렸을 경우 동일 유형의 문제를 재차 출제하여 연속으로 틀렸을 경우, 이를 기록하고 그 단원의 선수학습단원으로 시스템적으로 이동하는 단계, 그 선수학습단원에서 모집단의 정답율이 가장 낮은 유형에서 시작하는 문제를 제시하여 그 단원에서도 학습내용을 이해 못할 경우 재차 그 단원의 기초가 되는 선수학습단원으로 이동하는 단계, 그 단원에서 일정 수 만큼 문제의 정답을 맞추었을 경우 상위 단원으로 이동하면서 그 단원과 그 단원에 필요한 선수지식을 습득할 수 있도록 개인학습을 위한 문제풀이 학습시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 학생의 문제풀이 과정을 온라인으로 지도하는 교육 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, 학생이 학습할 교과 단원에 해당하는 다양한 유형의 문제를 시스템을 통하여 제시하는 단계, 태블릿 등 화면에 쓰기가 가능한 컴퓨팅기기의 지정란에 실제의 문제 풀이를 시행하는 단계, 그 과정에 따른 정답을 선다형의 문제에서 클릭하여 선택하고 서버로 보내는 단계, 보내진 문제의 답을 서버가 체크하고 저장하는 단계, 계속해서 해당 단원/유형의 정해진 문제의 범위의 풀이를 끝낼 때 까지 문제를 제출하는 단계, 틀렸을 경우 그 틀린 문제의 풀이과정을 포함한 스크린 정보를 수집하는 단계, 그 단원 내 문제의 전문 교사를 시스템의 데이터베이스에서 찾아, 수집된 틀린 문제를 그 교사에게 전송하는 단계, 해당 교사가 그 문제를 클릭을 통하여 열어본 후 그 문제의 풀이과정에 직접 첨삭노트를 하는 단계, 이를 재차 서버로 전송하여 데이터베이스에 저장하는 단계, 그 첨삭 지도내용을 해당 학생에게 재전송하는 단계, 학생이 비 실시간 적으로 그 첨삭지도 내용을 확인하고 학습하는 단계 및 교사의 가이드로 선수학습단원으로 돌아가서 재차 문제를 푸는 단계 등을 통해 효율적인 학습이 가능하도록 문제풀이 학습시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따르면, 학생의 문제풀이 과정을 온라인으로 지도하는 교육 서비스를 제공하기 위한 방법으로서, 학생이 학습할 교과 단원에 해당하는 다양한 유형의 문제를 시스템을 통하여 제시하는 단계, 태블릿 등 화면에 쓰기가 가능한 컴퓨팅기기의 지정란에 실제의 문제 풀이를 시행하는 단계, 그 과정에 따른 정답을 선다형의 문제에서 클릭하여 선택하고 서버로 보내는 단계, 보내진 문제의 답을 서버가 체크하고 저장하는 단계, 정답 일 때에는 동일 단원의 다른 유형의 문제를 계속 출제하여 학생이 풀게 하는 단계, 교사가 과정 내 학생들의 풀이 과정을 상황판으로 볼 수 있도록 종합 상황을 보여주는 단계, 오답의 경우 풀이과정을 포함한 스크린 화면을 교사에게 전송하는 단계, 틀린 문제의 경우 교사가 태블릿 상에서 클릭하여 첨삭노트를 작성하는 단계, 이를 서버를 통하여 학생에게 전송하는 단계, 교사의 첨삭지도 내용을 학생이 실시간으로 확인하는 단계 등을 통해 효율적인 학습이 가능하도록 문제풀이 학습시스템을 제공하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템은 학생이 동영상 강의만을 보고 학습하거나, 시스템에 주어진 문제를 별도의 노트에 푼 후 정답만을 클릭하게 함으로써 정오답 만을 체크하는 종래의 온라인 교육 시스템과는 달리, 학생이 문제를 태블릿에 직접 풀게 하고 그 답 중 오답을 쓴 문제는 그 풀이과정을 교사가 실시간/비 실시간 적으로 검토하여 역시 교사의 태블릿을 통하여 첨삭지도를 하여 학생이 그 내용을 자신의 태블릿에서 확인하게 함으로써 효율적으로 학습할 수 있는 수단을 제공한다.

또한 종래의 온라인 시스템에서는 학생이 어떤 단원의 기초가 부족한지를 알 수 있는 방법이 없었으나, 본 발명에 따른 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템은 학생들이 스스로 자율학습을 할 수 있도록 하면서 연속으로 어떤 단원의 문제를 틀릴 경우, 그 기초가 되는 선수학습단원으로 돌아가서 학습을 하고 다시 돌아와서 학습을 하게 함으로써 기초를 튼튼히 할 수 있는 수단을 제공한다.

또한 종래의 온라인 시스템에서는 대부분 학생이 개인적으로 회원에 가입한 후에 개별적으로 학습을 하는 수단을 제공하였으나, 본 발명에 따른 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템은 자율학습수단 이외에, 교사가 다수의 학생을 대상으로 문제풀이 과정을 학습시키고 지도할 수 있는 수단을 제공한다.

도 1은 유/무선 통신을 이용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템 구성도,
도 2는 학습서버의 시스템 블럭도,
도 3은 문제구성의 계통도,
도 4는 교사 DB(데이터베이스)의 구성,
도 5는 문제/풀이/정오답 DB 구성,
도 6은 계정/진척/평가/의견 DB 구성,
도 7은 풀이 이력 DB 구성,
도 8은 교사의 문제풀이 현황 모니터링 화면 예,
도 9는 학생 태블릿 화면 및 정답 시 화면 구성 예,
도 10은 학생 태블릿 화면 및 오답 시 화면 구성 예,
도 11은 학생 태블릿 화면(좌) 및 오답시 교사의 첨삭지도 내용 화면(우) 구성 예,
도 12는 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템의 동작 과정을 도시한 흐름도,
도 13은 자율학습 시 문제풀이의 정.오에 따른 선수단원학습 과정을 도시한 흐름도,
도 14는 비 실시간으로 교사의 지도를 받는 학습 시스템의 프로세스 흐름을 나타내는 도면,
도 15는 실시간 적으로 교사의 지도하에 학습 진행을 하는 시스템의 프로세스 흐름을 나타내는 도면이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템의 바람직한 실시예를 도 1 에서 도 15까지를 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 따른 유/무선 통신을 이용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템 구성을 보여주는 시스템 구성도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 시스템은 CPU, 메모리, Display, 터치 스크린 식 입력수단 및 유/무선 통신부를 갖는 통상의 컴퓨팅 기기 혹은, 스마트폰 및 태블릿 등의 스마트기기들(2)(4)로 구성되는 단말기들과 어떠한 형태의 통신 프로토콜이던 이를 통하여 통신할 수 있는 유/무선 네트워크를 통해 상호 연결되고, 학습서버(1)가 직접적이던 혹은 교사의 단말기를 통해서 이던 학생들의 단말기로 인터넷, LAN, Wi-Fi, 블루투스, USB, UWB 등 유/무선 네트워크를 통해 연결되어 학습 서비스를 제공하게 된다.

본 발명에 의한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템은 과목/학년/단원/유형별로 구성된 문제 데이터베이스를 바탕으로 학생이 자율학습을 하면서 해당 단원을 잘 이해하지 못하면, 시스템적으로 혹은 교사의 가이드에 의해서 학습하면서, 선수 학습단원으로 돌아가서 학습을 하거나(자율학습 모드), 주어진 단원의 문제를 다 풀어서 제출하면 시스템이 정오를 판단하고 교사를 할당해서 교사의 첨삭지도를 받게 하거나(비 실시간 교사지도 모드), 교사의 관리하에 한 명 혹은 그 이상의 학생이 교사와 시스템을 통해서 틀린 문제에 대한 설명을 온라인 상으로 받도록 하는 등 문제풀이를 중심으로 학생의 학습능력을 향상시킬 수 있도록 한(실시간 교사지도 모드)시스템을 말한다.

한편 본 발명의 일 실시 예는 도1과 같이 별도의 학습서버(1)를 통해 서비스를 수행 할 수도 있고, 해당 서버가 교사의 단말기(4)에 구현될 수도 있으며, 필요에 따라서는 학생의 단말기(2)에 구현되어 자율학습에 활용될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템 핵심이 되는 학습서버(1))를 상세히 설명하는 시스템 블럭도이다.

본 발명의 학습서버(1)는 크게 관리영역(12), 데이터영역(13) 및 인터페이스영역(11)으로 구성되어 있다.

관리적인 부분을 담당하는 관리영역(12)은 문제/풀이/정오답 관리부(15), 계정/진척/평가/의견 관리부(16), 동영상 관리부(17), 웹/앱 관리부(18), 풀이/이력 관리부(19)를 포함한다.

데이터영역(13)은 교사 데이터베이스(이하 DB로 표기함)(20), 문제/풀이/정오답 DB(21), 계정/진척/평가/의견 DB(22), 동영상 DB(23), 웹/앱 DB(24), 풀이이력관리 DB(25)를 포함한다.

교사 관리부(14)는 교사의 인적사항 입력, 수정, 삭제, 교사의 ID 생성, 수정, 삭제 등에 대한 기록 등을 관리하고 이들의 데이터를 교사DB(20)에 저장하고 관리한다.

문제/풀이/정오답 관리부(15)는 학습에 필요한 문제를 생성/관리하고, 문제 및 풀이에 관한 내용을 문제/풀이/정오답 DB(21)에 저장하고 관리한다.

계정/진척/평가/의견 관리부(16)는 학생의 인적사항 등 계정을 중심으로, 학생의 학습과정의 진척도를 관리하는 기능으로, 학생의 점수계산 및 향후 발생할 수 있는 성적표의 인쇄, 복사, 전달 등의 관리를 수행하며 교사의 학생에 대한 평가 의견을 계정/진척/평가/의견 DB(22)에 저장하고 관리한다.

동영상 관리부(17)는 동영상 강의의 ID, 파일형식, 제작자, 제작 일시 등의 동영상 콘텐츠를 관리하고, 인터페이스부(11)와 연동하여, 교사가 첨삭지도 용으로 입력하는 음성/동영상 설명의 관리, 저장, 출력 등을 담당하게 되며, 동영상 DB에 저장 관리한다.

웹/앱 관리부(18)는 학생, 교사 및 학부모가 사용할 수 있는 웹 및 앱 화면을 제공(화면, 메뉴, 공지사항 등)하며, 이를 관리한다. 웹/앱 DB(24)는 사용자들에게 보여주는 웹/앱 화면과 관련된 각종 화면 구성메뉴, 사용자들이 원하는 속성, 보여주고자 하는 화면과 관련된 동영상, 그림, 음성 파일 등을 기록 보관한다.

풀이이력 관리부(19)는 학습 이력에 대한 총괄적인 관리를 담당하는 기능으로, 단원의 풀이 이력, 선수학습단원으로 넘어갔던 이력의 기록, 수정, 삭제 등을 관리하며, 풀이이력관리 DB(25)에 저장 관리한다.

도 3은 문제의 구성을 계통적으로 보여주는 계통도이다. 도 3에서 상위로부터 과목 / 학년 / 단원 / 유형 / 문제의 체계로 구성되어 있다. 과목은 "수학", "과학"등의 학과 과목을 일련번호를 매겨 숫자화 하고, 학년은, 초등학교 1학년을 1학년, 중학교 1학년을 7학년 고등학교 1학년을 10학년, 기타 유치원 등에 해당하는 학년을 A,B 등으로 구분하여 코드화 하고, 단원은, "약수와 배수", "소수와 분수" 등의 단원에 일련번호를 붙여서 코드화 하며, 유형은, 동일한 "약수와 배수" 단원 내에서도 다른 문제의 유형을 코드화 하여 사용하며, 문제는, 문제의 일련번호를 코드화하여 사용한다. 즉 본 실시 예에서 보여주는 DB의 구성은 상기의 계통 구조에 의해서 작동됨을 가정으로 한다.

도 4는 교사DB의 각종 필드를 예시한 예시 도이며, 도 4를 참조하여 설명하면, 교사 DB에서는 교사의 이름, 본 서비스 가입일, 학교교사/개인교사 구분, Login ID, 핸드폰 번호, 이메일 ID, 주소, 학위, 경력, 전문분야, 총 지도횟수 등을 관리하며, 필요에 따라 더 많은 정보를 관리한다. 전문분야는 도3의 계통도에서 학과, 학년, 단원까지로 관리되는 단위분야에서 자신의 전문분야에 해당하는 분야를 말하고, 본 시스템을 수업에서 사용할 경우는 상관이 많이 없겠지만, 비 실시간 문제풀이 학습의 경우, 학생의 틀린 문제가 이 분야에 해당될 경우, 이 전문분야의 교사가 우선적으로 할애될 수 있도록 시스템이 참조하게 된다. 총 지도횟수는 너무 일부 교사에게 첨삭지도 할당이 집중되지 않게 하기 위해서 시스템이 교사를 할당할 때 우선 전문분야를 찾고, 그 중 총 지도횟수가 적은 교사를 할당하게 한다. 이는 필요에 따라 더욱 전문성이 있게 하게 위해서는 총 지도횟수가 많은 교사를 할당하게 할 수도 있다. 학생의 지도 후에 학생들의 설문 평가에 의해 그 평가 결과를 DB에 저장한 후 학생들의 평가가 좋은 교사를 우선 할당할 수도 있다.

도 5는 문제/풀이/정오답 DB의 각종 필드를 예시한 예시 도이며, 도 5를 참조하여 설명하면,

문제/풀이/정오답 DB는 문제ID, 파일의 형태, 저장위치, 난이도, 정답, 정답율, 선수학습단원, 학생정답, 전문교사, 출제교사, 차기 단원, 모범답안 등의 필드로 구성할 수 있다.

문제 ID는 과목-학년-단원-유형-문제순번으로 표시되며, 도3의 계통도에 따른다. 단 과목의 특성상 이 계통도는 더 단계가 늘어날 수도, 줄어들 수도 있다. 난이도는 1에서 5까지의 단계로 표시될 수 있으며, 5는 난이도가 높은 문제, 1은 난이도가 낮은 문제로 분류되고, 출제교사의 의견과, 정답율에 의거 조정될 수 있다. 또한 난이도는 1에서 10 까지의 수로 표시할 수도 있다. 정답율은 해당문제를 푼 학생 전체 모집단 중 정답을 맞춘 학생의 비율을 말하며, 높으면 난이도가 낮고 평범한 문제라는 의미가 된다. 이 정답율에 의거하여, 답이 틀린 학생을 선수학습단원으로 이동시킬 때, 선수과정의 제일 어려운 유형으로 혹은 문제로 보낼 때 활용된다. 선수학습단원은 도3의 계통도에 의거해서 해당 단원을 학습하기 위해서 어떠한 단원이 기초가 될 것인가에 대한 단원표시로, 예를 들어 "이차함수 그래프의 성질"이라는 단원은 "이차함수의 의미", "일차함수의 의미와 그래프", "함수의 그래프", "함수의 개념"등이 선수학습의 단원이 된다는 것을 의미한다. 시스템은 도 3의 계통도에 의거해서, 각 과목의 단원 별 계통도 정보를 문제/풀이/정오답 DB의 선수학습단원 필드에 그 코드로서 데이터를 갖고 있다. 이 단원 학습 표에 의거해서 학생이 문제를 연속적으로 틀렸을 경우 시스템에 의해 선수학습단원으로 학습을 이동하게 하는 근거가 된다. 학생정답은 해당문제의 정답을 맞춘 학생들도 풀이과정이 다 다를 수 있기 때문에, 이를 DB에 저장하고 있다가 향후 인식기술의 발달로, 이 풀이과정을 인식해서 풀이과정에 대한 채점을 할 경우에 활용을 할 수 있다. 또한 이 풀이 과정을 교사가 주는 모범답안을 대신해서 학생에게 보여주고 설명을 할 수도 있다. 전문교사는 이 문제의 첨삭지도가 필요한 경우 우선적으로 교사를 할당 할 때 활용한다. 출제교사는 이 문제를 출제한 교사의 ID를 기록 관리하여, 향후 교사의 평가나, 보수책정에 활용할 수 있다. 차기 단원은 본 단원이 끝났으면 시스템이 자동적으로 어느 단원으로 이동할지를 결정할 때 참고하게 된다. 모범답안은 문제를 출제한 교사의 풀이과정을 저장하는 필드이다. 학생정답 및 모범답안의 필드에는 ID만이 들어 있고, 이들은 파일의 형태로 별도의 DB에 저장될 수도 있다. 대개의 경우 선수학습단원, 차기 단원은 문제 제출 입력 창에서 출제교사가 직접 설정할 수 있도록 한다.

도 6은 계정/진척/평가/의견 DB의 각종 필드를 예시한 예시 도이며, 도 6을 참조하여 설명하면,

학생이름, 가입일, 구분, 학생 ID, 핸드폰, 이메일, 주소, 학교/학년/반 ID, 현재단원, 시스템접속이력, 개별지도횟수, 담당교사, 교사의견, 정답율, 모집단최고점, 모집단평균, 이력파일(ID), 시스템 접속이력 등으로 구성된다. 이 중 자명한 필드를 제외한 필드의 설명을 하면, 학교/학년/반 ID는 학교코드,학년,학급 코드의 조합으로 구성되며, 현재단원은 현재 학생이 문제를 풀고 있는 단원을 표시해 주며, 시스템 접속이력은 본 시스템에 로그인한 시각에 "i"를 붙이고 로그아웃은 로그아웃 한 시각에 "o"를 붙여서 DB에 관리한다. 개별지도횟수는 틀린 문제에 대해 개별적으로 첨삭지도를 받은 횟수를 기록하고, 담당교사는 해당학생의 교습을 지도하는 담당교사를, 교사의견은 향후 본 시스템을 통한 교육을 받았을 경우, 정기적으로 혹은 비정기적으로 요구되는 학생의 평가의견을 기록관리하며, 정답율은 해당학생의 전체 문제 풀이에 대한 정답율을, 모집단 최고점 및 평균점은 석차를 내고 학생의 학습능력 정도를 판단하기 위해 기록 관리한다.

도 7은 풀이 이력관리 DB(25)의 필드를 구성하는 항목을 예로 보여준다. 도 7을 참조하여 설명하면, 테이블에는 학생이 문제를 푼 이력파일(ID), 순서에 입각하여 푼 문제의 문제 ID, 시작시간, 종료시각, 문제의 답, 정오, 풀이과정을 파일로 캡쳐(Capture)한 파일 ID 등이 순서에 의해 기록된다. 풀이과정 캡쳐파일은 문제ID에 학생ID를 뒤에 붙여 파일명으로 관리하고, 관리부에 의해 언제든지 학생 및 교사화면에 다시 Display될 수 있는 형태로 존재하게 된다.

도 8은 교사가 사용하는 현황모니터링 화면의 실시 예를 보여준다. 도 8을 참조하여 설명하면, 교사는 학생이 문제를 푸는 과정에서 학생의 학습 진척사항을 교사의 단말기 상에서 볼 수 있다. 교사의 콘트롤 하에, 주어진 시간에 교사가 풀라고 지시한 단원의 여러 문제 중 유형별 혹은 교사가 선택하여 문제풀기 순서로 지정한 문제 SET(연습일 수도 있고, 시험일 수도 있음)에 있는 문제들을 풀어 나가면 학생이 현재까지 푼 문제수, 현재 풀고 있는 단원 ID 등을 그래픽으로 보여준다. 또한 지금까지 푼 문제를 푸는데 걸리는 문항당 소요시간을 나타내 주고, 현재 풀고 있는 문제를 풀기 시작해서 현재까지의 경과 시간을 보여준다. 또한 현재까지 푼 문제의 정답율을 보여주며, 현재 같은 문제 SET를 풀고 있는 모집단의 평균치, 최고/최저치, 설정된 기준치를 보여준다. 문제를 풀고 있을 때에는 "푸는중" 으로, 교사가 학생을 도와주고 있는 경우에는 "지도중"이라고 표시를 하게 된다, 종합적으로는 적,녹,황색 시그널로 학생의 문제풀이 상태를 보여준다. 교사는 이러한 종합적인 상황을 본 화면을 통해서 보면서 교사의 도움이 필요한 학생에게 온라인 첨삭지도 혹은 구두설명을 제공하게 된다.

도 9는 학생 태블릿 화면 및 정답 시, 도 10은 오답 시 화면 구성 예이다, 도 9 및 도 10을 참조하여 실시간으로 교사의 지도하에 학생들에게 주어진 문제를 푸는 과정을 설명하면, 학생이 문제를 제시 받으면, 쓰기가 가능한 태블릿 위에 해당 문제의 풀이 과정을 쓰면서 문제를 풀고, 그 답을 선다형에서 클릭을 한 후, 보내기 메뉴를 클릭한다. 그러면 시스템은 정.오답을 판별하고, 정답일 경우에는 도9의 우측과 같이 정답임을 알려주는 팝업 메시지를 보여주고 메뉴도 다음 문제를 클릭할 수 있는 메뉴를 보여준다, 오답일 때에는 도 10의 우측과 같은 팝업 메시지를 학생의 화면에 보여준다. 이 팝업 메시지는 문자 일 수도 있고, 음악,동영상 등 멀티미디어 자료일 수도 있으며, 그림일 수도 있다.

도 11은 학생의 풀이가 오답일 때 교사의 첨삭지도 내용을 보여주는 화면 구성 예이다. 교사는 학생의 풀이과정을 화면에서 볼 수 있고, 그 화면 위에 교사가 첨삭 지도할 내용을 쓰고 난 후 보내기를 클릭하면, 그 내용이 학생의 화면으로 전송되고 학생이 이를 보고 학습할 수 있다. 이때 학생은 교사의 첨삭 내용을 본 후 다시 풀기 메뉴를 클릭하여 자신이 문제를 다시 풀어볼 수도 있고, 다음문제 메뉴를 클릭하여 다음문제로 넘어 갈 수도 있다.

도 12는 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템의 동작 과정을 도시한 흐름도이다. 도 12를 참조하여 본 학습시스템의 동작 과정을 순차적으로 설명하면,

도 12에서, 사용자가 단말기를 이용하여, 유/무선 통신망에 접속을 하여 본 시스템의 작동을 시작(S1201)하고, 로그인을 할 때 학습서버(1)의 계정/진척/평가/의견 관리부(16)는 이 계정이 학생 개인회원인지, 교사회원인지 등의 계정을 확인한 이후(S1203)에, 각각에 해당하는 화면을 웹/앱 관리부(18)를 통하여 제공하게 된다. 회원이 아니면 회원가입 과정(S1202)을 거쳐 다시 로그인 하게 한다.

학생이 개인회원으로 로그인(S1203)을 하게 되면, 계정/진척/평가/의견 관리부(19)는 학생의 접속이력을 계정/진척/평가/의견 DB에 저장을 하고, 웹/앱 관리부(18)가 해당하는 개인학습 앱(S1204)을 학생에게 보여준다. 과거에 문제를 풀던 중 종료했다면, 새로 시작할 것인지, 이어서 풀 것인지를 묻게 된다(S1207). 새로풀기를 선택하면 바로 그 과정에 해당하는 문제 조합을 문제/풀이/정오답 DB(15)에서 불러와서 단말기에 보여주어 문제를 풀게 하고, 이어풀기(S1206)를 선택하면 지난번 풀다가 종료된 시점을 계정/진척/평가/의견 DB(22)로 부터 불러와서 단말기에 문제풀기(S1212) 화면을 보여주게 된다. 새로풀기로 들어오면 학생에게 학년-과목-단원(필요에 따라서는 학년-과목-단원-유형)을 선택하는 화면(S1209)을 보여준 후 문제풀기를 시작한다(S1212). 문제풀기를 종료하면 시스템은 이력저장을 계정/진척/평가/의견 DB에 한 이후(S1214) 시스템을 빠져 나오게 된다(S1215). 이 과정은 로그인 후 자신이 문제를 풀면서 오답이 연속되는 경우 선수 학습단원을 거치도록 하는 "자율학습 모드" 및 정해진 문제를 푼 이후에 비 실시간적으로 교사의 첨삭지도를 받는 "비 실시간 교사지도 모드"로 활용된다.

교사는 학교/학원 회원으로 가입하고(교사 계정), 로그인 하면 교사용 앱(S1205)을 교사의 태블릿에 보여준다. 이 모드로 들어가면 학생은 교사의 콘트롤을 받게 된다(S1208). 교사의 콘트롤이라 하면, 학생이 풀 문제와 학생의 태블릿의 기능이 교사의 태블릿의 영향하에 놓이는 것을 말하며, 문제 SET(교사에 의해서 미리 설정된 문제들의 조합;시험지, 학습지 등)의 선택, 다른 앱의 작동, 인터넷 접속 등을 교사가 콘트롤 할 수 있다는 것을 말하며, 학교수업이나, 학원수업에서 많이 활용될 수 있다(실시간 교사지도 모드). 교사는 로그인후 학생들이 풀어야 할 문제 SET 혹은 단원을 지정하고(S1210), 이에 따라 학생들은 문제를 풀기 시작한다(S1211). 이 과정의 상세 흐름은 도 14에 설명되어 있다. 이 과정을 마친 후 교사는 학생이 자율학습이 필요하다고 판단되면 콘트롤을 풀어서 자율학습모드로 전환해줄 수도 있다(S1213). 그렇지 않고 이력을 저장하고(S1214)시스템을 끝낼 수도 있다(S1215)

도 13은 자율학습 시 문제풀이의 정.오에 따른 선수단원학습 과정을 도시한 흐름도이다. 도 13을 참조하여 학생이 자율학습을 하는 과정을 설명하면, 시스템의 문제/풀이/정오답 관리부(15)는 해당단원 혹은 교사가 만들어 놓은 문제 SET의 첫 문제를 제시하게 된다(S1302). 여기서는 선택된 단원의 문제를 푸는 과정에 대해서 설명한다. 학생은 태블릿에 풀이과정을 쓰면서 문제를 풀고, 선다형 답을 태블릿에서 클릭하여 선택하면(S1303). 문제/풀이/정오답 관리부(15)는 정오를 판단한다. 학생은 다음에 주어지는 문제를 풀며, 시스템은 역시 정오답을 판단한다. 이때 연속적으로 오답이 나왔을 때, 시스템은 학생을 설정된 선수학습단원으로 보내서(S1304). 학생에게 그 하위의 선수학습단원의 문제를 연속적으로 제시한다(S1306). 그 답이 연속적으로 틀렸을 경우에는 다시 그 하위의 선수학습단원으로 재차 이동한다(S1305). 연속으로 정답을 맞추었을 경우, 설정된 타 선수학습단원으로 이동하게 한다(S1312). 여기에서도 같은 방법으로 시행하여 오답이 연속될 경우 계속해서 꼬리를 물고 선수학습단원으로 이동한다(S1311). 정답을 맞추었을 경우 다시 그 상위의 선수학습단원으로 돌아와서 문제를 풀면서 계속 맞추면 그 상위로 이동하는 방식으로, 결국 최초의 문제로 다시 돌아가서 문제를 풀어나가게 된다(S1302). 문제를 계속 맞추면, 동일 단원 내 다른 유형의 문제를 푸는 과정으로 넘어간다(S1309). 한 단원의 문제를 모두 풀면, 다음 단원으로 넘어간다(S1310). 이후 문제를 모두 풀게 되면 이력을 저장하고 시스템을 빠져나간다(S1315). 여기서 문제를 모두 풀었다는 것은 동일 유형의 문제집단 내에서 설정된 문제수(2-5개 정도)의 정답을 맞추었다는 의미이고, 이것은 앱에서 설정할 수 있다. 또한 앞에서 연속적으로 문제를 풀었다던가, 틀렸다던가 하는 것은 앱에서 설정(보통 2-3개)한 값을 따른다. 또한 선수학습단원으로 돌아가는 단계도 설정할 수 있고, 본인이 원하면, 최초의 문제로 다시 돌아갈 수도 있다.

도 14는 비 실시간으로 교사의 지도를 받는 학습 시스템의 프로세스 흐름을 나타내는 도면이다.

"비 실시간 교사지도 모드"라 하면, 학생이 주어진 문제를 푸는 동안 교사는 관여를 하지 않고, 학생이 문제를 다 풀면, 오답에 대해서 교사가 첨삭지도를 수행하는 학습방법이다. 도 14를 참조하여 "비 실시간 교사지도 모드"를 설명한다. 문제를 학생이 풀기 시작하면, 서버는 문제를 제시하는데, 이때 문제는 이어풀기가 될 수도 있고, 처음풀기가 될 수도 있다. 학생은 태블릿에 문제를 풀고 보내기를 클릭하는 식으로 주어진 단원의 문제를 모두 풀게 된다. 서버는 문제의 정오를 판단하고, 틀린 문제의 데이터를 교사의 태블릿에 전송한다. 이때 교사의 선정은 교사 관리부(14) 및 문제/풀이/정오답 관리부(15)의 작동으로 가장 적절한 교사를 할당한다. 교사는 틀린 문제의 데이터가 자신에게 들어 왔다는 메시지는 받지만 바로 첨삭지도를 할 필요는 없다. 별도의 주어진 시간 혹은 자신이 선호하는 시간에 학생이 푼 문제의 풀이과정을 보고 그 화면에 바로 첨삭지도를 한 후 보내기를 클릭하여 서버에 보내면, 학생은 역시 교사의 첨삭지도 내용이 들어 왔다는 메시지는 받지만 바로 확인 할 필요는 없다. 역시 자신이 선호하는 시간에 확인 하면 된다. 이와 같이, "자율학습 모드" 및 "비 실시간 교사지도 모드"는 자신이 스스로 학습하는데 도움을 줄 수 있다.

도 15는 실시간 적으로 교사의 지도하에 학습 진행을 하는 시스템의 프로세스 흐름을 나타내는 도면이다. 실시간으로 교사의 지도하에 학습을 진행하는 모드, 즉 "실시간 교사지도 모드" 는 교사가 로그인하여 학생을 자신의 콘트롤 하에 두고 학습을 진행하는 모드로 학과 시간에 주로 활용될 수 있다. 도 15를 참조하여 "실시간 교사지도 모드"를 설명한다.

문제를 풀기 시작하여 문제를 학생에게 제시하면, 학생은 문제를 태블릿에 풀고, 보내기를 클릭하여 풀이결과를 서버로 전송하면, 시스템은 정오를 판단하여, 정답 시에는 정답임을 화면에 표시해주고, 오답 시에는 오답임을 화면에 표시한다. 서버는 이러한 실시간 상황을 교사 태블릿의 모니터링 화면에 업데이트 해주고, 이에 따라 교사는 어떤 학생이 문제를 푸는데 어려움을 겪고 있는지를 파악할 수 있으며, 틀린 문제는 교사가 클릭하면, 학생의 풀이 과정을 볼 수 있어, 그 풀이과정 위에 교사가 첨삭지도를 하여 보내기를 하면, 학생은 자신의 화면에서, 교사의 첨삭 지도 내용을 확인 하면서 학습을 할 수 있다. 이 과정의 끝에서 교사가 다른 문제를 제시하게 할 수도 있고, 학생을 자율학습 모드로 변경시켜 줄 수도 있으며, 문제풀기를 종료할 수도 있다.

1: 학습 서버 2: 학생 단말기 3: 유/무선 통신망
4: 교사 단말기 11: 인터페이스부 12: 관리 영역
13: 데이터 영역 14: 교사 관리부
15: 문제/풀이/정오답 관리부 16: 계정/진척/평가/의견 관리부
17: 동영상 관리부 18: 웹/앱 관리부 19: 풀이 이력 관리부
20: 교사 DB 21: 문제/풀이/정오답 DB
22: 계정/진척/평가/의견 관리부 23: 동영상 DB
24: 웹/앱 DB 25: 풀이 이력 DB

Claims (7)

1. 교과 과정이 단원 등으로 구분된 과목의 문제를 컴퓨팅 환경에서 푸는 과정에서 틀린 답이 발생할 경우, 대학의 선수과목과 같은 개념으로, 시스템적으로 이미 설정되어 있는 선수학습단원으로 돌아가게 하거나, 교사가 지정하는 선수학습단원으로 돌아가서 다시 학습할 수 있게 한 문제풀이 학습 시스템에서,
   틀린 답을 작성하여 선수학습단원의 재 학습을 하게 할 경우, 이미 정해진 선수학습단원 중 모집단의 정답율이 가장 낮은 단원 및 유형으로 먼저 되돌아 가게 하는 문제/풀이/정오답 관리부;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   
2. 제1항에 있어서,
   틀린 답을 작성하여 선수학습단원에 대한 재 학습을 하게 한 경우, 그 선수학습단원에서 규정된 개수 이상의 문제를 연속적으로 맞추었을 때 그 선수학습단원의 학습이 이루어진 것으로 판단하고, 다음 선수학습단원을 재 학습하도록 하게 하는 문제/풀이/정오답 관리부;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   
3. 교과 과정이 단원 등으로 구분된 과목의 문제를 컴퓨팅 환경에서 푸는 문제풀이 학습 시스템에서,
   태블릿 등 화면에 쓰기가 가능한 컴퓨팅기기(이하 "태블릿")를 통해서 푼 학생의 문제풀이를 교사가 보고, 그 교사로 하여금 역시 태블릿과 같이 화면에 쓰기가 가능한 컴퓨팅 기기를 통해 틀린 문제풀이 과정 위에 첨삭하여, 학생에게 돌려 보내줌으로써, 교사와 학생의 상호작용으로 문제풀이 학습이 가능하도록 한 문제/풀이/정오답 관리부 및 데이터베이스;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   
4. 교과 과정이 단원 등으로 구분된 과목의 문제를 컴퓨팅 환경에서 푸는 문제풀이 학습 시스템에서,
   학교 혹은 학원교사를 포함하여 현재 활동을 하고 있는 교사뿐만 아니라, 활동을 하고 있는 교사가 아니라도 자신이 전문으로 하는 단원을 시스템에 입력하도록 하고 향후 학생들의 평가를 통해서 그 전문성을 지속적으로 관리하여, 학생이 다수의 정해진 문제를 풀어서 제출하면 학습시스템에서 정오답으로 구분하고 이들 전문성이 등록된 교사 중에서 선정된 교사가 실시간 혹은 비 실시간으로 해당 단원에서 틀린 문제의 문제풀이를 첨삭 지도 해주고, 음성/동영상으로 풀이과정을 설명해 줄 수 있도록 한 교사 관리부;
   그 교사로 하여금 문제를 출제하게 하고 모범답안을 입력할 수 있도록 한 문제/풀이/정오답 관리부;
   문제의 풀이를 음성/동영상으로 기록을 할 수 있도록 한 동영상 관리부;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   
5. 교과 과정이 단원 등으로 구분된 과목의 문제를 컴퓨팅 환경에서 푸는 문제풀이 학습 시스템에서,
   학생이 다수의 정해진 문제를 풀어서 제출하면 학습시스템에서 정오답으로 구분하고 틀린 문제의 풀이과정에서 등록된 교사 중, 해당문제가 있는 단원의 전문분야로 등록이 되어 있는 교사 중, 총 지도 횟수가 가장 적은 교사부터 할당하여 교사의 업무를 분산시키면서 실시간 혹은 비 실시간으로 그 문제에 대한 첨삭 지도를 할 수 있도록 한 교사 관리부;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   
6. 교과 과정이 단원 등으로 구분된 과목의 문제를 컴퓨팅 환경에서 푸는 문제풀이 학습 시스템에서,
   학생이 다수의 정해진 문제를 풀어서 제출하면 학습시스템에서 정오답으로 구분하고 틀린 문제의 풀이과정을 등록된 교사 중, 평가가 가장 좋은 교사부터 할당하여 좋은 교사에게 집중적으로 의뢰하여 실시간 혹은 비 실시간으로 그 문제에 대한 첨삭 지도를 할 수 있도록 한 교사 관리부;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   
7. 교과 과정이 단원 등으로 구분된 과목의 문제를 컴퓨팅 환경에서 푸는 문제풀이 학습 시스템에서,
   문제가 틀린 학생에게 풀이과정을 보내 줄 때 정답율이 가장 높은 학생의 해당문제 풀이과정을 학생의 태블릿으로 보내주어 비교학습을 할 수 있도록 한 문제/풀이/정오답 관리부;
   를 포함한 유/무선 통신을 활용한 실시간/비 실시간 문제풀이 학습시스템.
   

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