KR20200001662A

KR20200001662A - 조립용 블록 완구를 이용한 코딩 교육 시스템

Info

Publication number: KR20200001662A
Application number: KR1020180074125A
Authority: KR
Inventors: 허찬
Original assignee: 허찬
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2020-01-07

Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 코딩 교육 시스템은 돌출부를 포함하는 조립용 블록 완구 및 마이크로컨트롤러로 구성되는 스마트 토이 키트 및 상기 조립용 블록 완구에 의해 조립되는 적어도 하나의 블록 집합체를 동작 제어하도록 상기 마이크로컨트롤러를 코딩하는 사용자 기기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조립용 블록 완구를 이용한 코딩 교육 시스템{CODING EDUCATION SYSTEM USING BLOCK TOYS FOR ASSEMBLY}

본 발명은 조립용 블록 완구를 이용한 코딩 교육 시스템에 관한 것이다.

최근 디지털 문화가 교육에도 영향을 미치고 있다. 디지털 시대에 어울리는 창의력 사고, 일명 컴퓨팅적 사고를 기르기 위한 노력이 다양한 방면에서 일어나고 있다. 이러한 노력의 중심에는 코딩 교육이 자리잡고 있다.

코딩 교육에 대한 관심이 증대됨에 따라, 교육 및 기술 전문가들의 협업하여 코딩 교육 콘텐츠와 교수법을 개발하기 시작하였으며, 정부나 IT기업들의 지원도 늘어나고 있다. 이러한 어린이를 위한 코딩 교육은 어린이 눈높이에 맞추어 제공되어야 하므로 더욱 다양한 분야의 노력이 요구되고 있다. 그 예로 어려운 프로그램 언어를 사용하지 않으면서도 알고리즘 원리를 이해시키도록 하기 위하여 개발된 블록 기반형 프로그래밍 언어가 있다. 이러한 블록 기반형 프로그래밍 언어에는 스크래치, 엔트리 등이 있다. 블록 기반형 프로그래밍 언어를 사용하는 코딩은 블록 코딩이라 지칭되며, 사용자가 명령어에 해당하는 블록 모양을 화면상에서 드래그 앤 드롭을 통해 조합할 수 있도록 하고, 이러한 방식으로 조합된 명령어들이 하나의 프로그램을 완성하도록 한다.

이러한 블록 코딩을 이용할 경우, 코딩 교육이 필요한 어린이들은 코딩의 개념과 원리를 수월하게 습득할 수 있으며, 모터 등의 동력 장치와 결합하여 로봇 등의 다양한 결과물을 제작할 수 있다. 그러나 나이가 어린 어린이들을 대상으로 하는 교육 방식인 만큼 하드웨어적 구성을 포함하는 코딩은 볼트, 나사 등의 사용이 수반되므로 그 활용이 제한되었다.

한편 관련 기술로는 10-2018-0037631호(블록을 이용한 코딩 교육 서비스 제공 장치 및 방법)이 있다.

본 발명은 볼트와 나사 없이도 제품을 조립할 수 있는 하드웨어적 구성을 포함하는 코딩 제품을 제작할 수 있도록 하기 위하여 안출되었다. 이에 따라 본 발명은 돌출부를 포함하는 블록 완구를 이용하여 간단한 방식으로 조립할 수 있는 코딩 교육 제품을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 사용자 정보를 활용하여 사용자의 관심도 사용자의 연령대 정보에 따른 적합한 제작물을 제안함으로써 사용자의 흥미를 유도하는 코딩 교육 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 어린이들이 안전하게 나사와 볼트 없이 블록형 완구를 이용한 모형 제작활동과 더불어 코딩 교육을 수행할 수 있게 하므로, 보다 안전하게 하드웨어 기반의 코딩 교육을 수행할 수 있게 하는 효과가 있다.

또한 본 발명은 사용자 정보에 기반하여 코딩 및 블록 제작 목표를 추천하고 그에 대응하여 사용자에게 블록 조립 및 코딩 방법을 가이드하므로 사용자의 수준에 적합한 난이도의 과제를 설정해주는 효과가 있다. 또한 사용자의 관심사 및 연령별 인기 과제 정보에 따라 과제를 추천하므로 사용자의 관심사 및 흥미 위주의 과제를 설정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코딩 교육 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 토이 키트의 구성에 대하여 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 기기의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서버의 구성을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 코딩 수행 순서에 대하여 도시한 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 과제의 예시를 나타낸 도면이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어'있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어'있다거나 '직접 접속되어'있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 코딩 교육 시스템의 구성을 도시한 도면이다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명은 사용자 기기 100, 스마트 토이 10, 서버 200를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 서버 200는 본 발명의 실시 예에 따라 사용자 기기 100에 설치되는 스마트 토이 10 제작 지원 어플리케이션의 전반적인 구동을 지원할 수 있다. 상기 스마트 토이 10의 제작을 지원하는 어플리케이션이 오프라인 동작을 수행하는 실시 예에서, 상기 서버 200는 제외될 수 있다.

상기 사용자 기기 100는 상기 사용자 기기 100는 조립용 블록 완구에 의해 조립되는 적어도 하나의 블록 집합체를 동작 제어하도록 상기 마이크로컨트롤러를 코딩할 수 있다. 또한, 상기 사용자 기기 100는 사용자의 개인 정보(연령, 성별, 거주 지역, 관심사 등)를 사용자로부터 입력받고 이를 서버 200에 제공할 수 있다. 또한 상기 사용자 기기 100는 도 1에 도시되지는 않았지만 다양한 경로를 통해 웹과 통신할 수 있고, 이에 따라 웹용 서비스(예컨대, 블록 기반의 프로그래밍 언어인 스크래치, 엔트리 등)를 제공할 수 있다. 본 발명의 실시 예는 스크래치, 엔트리 등의 다양한 블록 기반의 프로그래밍 언어를 제공하는 웹 기반 서비스와 연동되어 코딩 기능을 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 토이 키트의 구성에 대하여 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 스마트 토이 키트는 다수 개의 조립형 블록과 마이크로컨트롤러(예, 아두이노)를 구성요소로 포함할 수 있다. 또한 상기 스마트 토이 키트는 마이크로컨트롤러의 제어에 따라 동력을 발생하고 전달하는 동력장치(예, 모터)를 포함할 수 있다. 또한 상기 스마트 토이 키트는 전력을 공급하는 전원장치(예, 건전지, 건전지 홀더 등)를 포함하여 구비할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 2를 참조하면, 동력장치 박스 20가 도시되고 있으며, 상기 동력장치 박스 20는 동력장치 24를 비롯하여, 동력장치의 옆면과 밑면을 감싸는 형태의 홀더 22와 상기 홀더 22의 상단을 덮도록 형성되는 판형 블록 21을 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 상기 동력장치 박스용 판형 블록 21의 상단은 볼록하게 돌출되는 형태의 돌출부를 포함할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 스마트 토이 키트에 포함되는 블록은 돌출부와 결합하는 데 사용되는 오목부를 23에서 도시되는 바와 같이 포함할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 블록은 일반적인 블록에서와 같이 상단에 돌출부를 하단에 오목부를 포함하여, 적층형으로 블록을 조립할 수 있도록 할 수 있다.

도 2의 식별번호 30은 마이크로컨트롤러 박스를 도시하고 있으며 이는 마이크로컨트롤러(예, 아두이노)와 이를 감싸는 형태의 하우징을 지칭하고 있다. 이 때 상기 마이크로컨트롤러 하우징은 식별번호 31에서 도시되는 바와 같은 마이크로컨트롤러를 담을 수 있는 크기의 홀더와 상기 홀더에 형성된 돌출부와 결합하여 상기 홀더의 상단을 덮을 수 있도록 제작되는 판형 블록 32를 포함할 수 있다.

상기 마이크로컨트롤러33는 기 사용자 기기와 유무선 통신 연결을 수행하는 통신모듈, 상기 사용자 기기로부터 전달되는 코딩 내용을 저장하는 저장모듈, 상기 사용자 기기로부터 전달되는 코딩 내용에 기반하여 동작을 제어하는 제어모듈;을 포함하고 상기 돌출부를 포함하는 조립형 블록 완구와 결합되는 돌출부를 적어도 하나 구비할 수 있다.

또한 40은 전원장치 박스를 도시하고 있다. 그리고 41은 전원장치(예, 건전지)를 고정시킬 수 있는 홀더이며, 상기 홀더의 일 영역에 타 블록을 적층하여 결합시킬 수 있도록 하는 돌출부를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 토이 키트는 연결 젠더 50를 포함할 수 있다. 상기 젠더 50는 스마트 토이 키트 내 전자장치(예, 모터)와 블록을 연결할 시 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 젠더 50는 모터의 회전 동력이 블록에 전달될 수 있도록 블록과 모터의 연결을 수행할 수 있으며, 모터 및 블록 모두에 연결되기 위한 구성을 구비할 수 있다. 상기 젠더 50는 블록과 연결되기 위해 블록의 오목(돌출)부와 결합가능한 사이즈의 돌출(오목)부를 포함할 수 있고, 또한 모터와 연결되기 위해 모터의 회전핀과 연결 가능한 형태의 구성을 포함할 수 있다.

모터 외에도 상기 젠더 50는 센서, 전원, 블록 간 연결 등을 위해 적어도 2가지 형태의 결합부를 구비하여 형성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 사용자 기기의 구성을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 통신부 110, 저장부 120, 입력부 130, 표시부 140, 제어부 150를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 제어부 150는 과제설정부 151, 코딩 지원부 152, 스토리 설정부 153, 신규 결과물 등록부 154를 포함할 수 있다.

먼저 상기 통신부 110는 예를 들면, 셀룰러 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GPS 모듈(예: GPS 모듈, Glonass 모듈, Beidou 모듈, 또는 Galileo 모듈), NFC 모듈 및 RF(radio frequency) 모듈를 포함할 수 있다.

셀룰러 모듈은, 예를 들면, 통신망을 통해서 음성 통화, 영상 통화, 문자 서비스, 또는 인터넷 서비스 등을 제공할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈은 가입자 식별 모듈(예: SIM 카드)을 이용하여 통신 네트워크 내에서 전자 장치의 구별 및 인증을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈은 프로세서가 제공할 수 있는 기능 중 적어도 일부 기능을 수행할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈은 커뮤니케이션 프로세서(CP: communication processor)를 포함할 수 있다.

WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GPS 모듈 또는 NFC 모듈 각각은, 예를 들면, 해당하는 모듈을 통해서 송수신되는 데이터를 처리하기 위한 프로세서를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GPS 모듈 또는 NFC 모듈 중 적어도 일부(예: 두 개 이상)는 하나의 integrated chip(IC) 또는 IC 패키지 내에 포함될 수 있다.

RF 모듈은, 예를 들면, 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈은, 예를 들면, 트랜시버(transceiver), PAM(power amp module), 주파수 필터(frequency filter), LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 셀룰러 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GPS 모듈 또는 NFC 모듈 중 적어도 하나는 별개의 RF 모듈을 통하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 통신부 110는 서버 200를 비롯하여 기타 웹과 통신할 수 있다. 그리고 상기 통신부 110는 스마트 토이를 구성하기 위한 마이크로컨트롤러의 통신모듈과 통신할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 상기 통신부 110는 상기 스마트 토이가 사용자 기기 상의 조작부에 의해 조작됨에 따라 동작되도록 프로그래밍된 경우, 상기 스마트 토이의 마이크로컨트롤러에 명령 신호를 전달하기 위한 통신 기능을 수행할 수 있다.

상기 저장부 120는 예를 들면, 내장 메모리 또는 외장 메모리를 포함할 수 있다. 내장메모리는, 예를 들면, 휘발성 메모리(예: DRAM(dynamic RAM), SRAM(static RAM), 또는 SDRAM(synchronous dynamic RAM) 등), 비휘발성 메모리(non-volatile Memory)(예: OTPROM(one time programmable ROM), PROM(programmable ROM), EPROM(erasable and programmable ROM), EEPROM(electrically erasable and programmable ROM), mask ROM, flash ROM, 플래시 메모리(예: NAND flash 또는 NOR flash 등), 하드 드라이브, 또는 솔리드 스테이트 드라이브(solid state drive(SSD)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

외장 메모리는 플래시 드라이브(flash drive), 예를 들면, CF(compact flash), SD(secure digital), Micro-SD(micro secure digital), Mini-SD(mini secure digital), xD(extreme digital), MMC(multi-media card) 또는 메모리 스틱(memory stick) 등을 더 포함할 수 있다. 외장 메모리는 다양한 인터페이스를 통하여 전자 장치와 기능적으로 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 저장부 120는 사용자가 코딩할 목표 과제(예, 풍차, RC카, 증기선 등)와 관련된 정보를 저장할 수 있다. 그리고 상기 저장부 120는 사용자가 코딩할 목표 과제물과 관련된 이야기(동화) 정보를 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부 120는 본 발명의 실시 예에 따라, 사용자에게 제공할 목표 과제물에 대응하는 안내 정보(예, 블록 조립 방법, 코딩 기초 매뉴얼 등)를 저장할 수 있다.

상기 입력부 130는 본 발명의 실시 예에 따라, 사용자의 선택 정보를 입력받을 수 있다. 구체적으로 상기 선택 정보는 사용자에게 제시된 다수의 선택사항(예, 목표 과제 종류, 블록 코딩 언어 종류, 스토리 종류 등)을 선택한 것에 대한 정보일 수 있다.

상기 입력부 130는 예를 들면, 터치 패널(touch panel), 펜 센서(pen sensor, 키(key), 또는 초음파(ultrasonic) 입력 장치를 포함할 수 있다. 터치 패널(252)은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 터치 패널은 택 타일레이어(tactile layer)를 더 포함하여, 사용자에게 촉각 반응을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 입력부 130는 사용자의 마우스, 펜, 터치 입력을 수신할 수 있다. 예컨대, 상기 입력부 130는 블록 코딩 언어를 선택함에 있어, 특정 프로그래밍 언어를 의미하는 블록을 선택하고 이동시키기 위한 사용자의 마우스, 펜, 터치 등의 입력을 수신할 수 있다.

상기 표시부 140는 패널, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터를 포함할 수 있다. 패널은, 예를 들면, 유연하게(flexible), 투명하게(transparent), 또는 착용할 수 있게(wearable) 구현될 수 있다. 패널은 터치 패널과 하나의 모듈로 구성될 수도 있다. 홀로그램 장치는 빛의 간섭을 이용하여 입체 영상을 허공에 보여줄 수 있다. 프로젝터는 스크린에 빛을 투사하여 영상을 표시할 수 있다. 스크린은, 예를 들면, 전자 장치의 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 표시부는 패널, 홀로그램 장치, 또는 프로젝터를 제어하기 위한 제어 회로를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 표시부 140는 본 발명의 실시 예에 따라 블록 코딩 언어 기반의 프로그래밍 화면을 표시할 수 있다. 상기 표시부 140는 그 밖의 스마트 토이 코딩에 관련된 기능을 수행하는 데 요구되는 동작(예, 과제 선택 화면, 스토리 선택 화면 등)을 표시할 수 있다.

상기 제어부 150는 과제 설정부 151, 코딩 지원부 152, 스토리 설정부 153, 신규 결과물 등록부 154를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 과제 설정부 151는 상기 스마트 토이 키트를 이용해 제작할 목표물에 대한 정보를 제공할 수 있다. 구체적으로 상기 과제 설정부 151는 상기 스마트 토이 키트를 이용하여 제작할 목표물을 사용자가 선택하도록 선택 메뉴를 제공하고, 사용자가 선택한 목표물을 제작하기 위한 완구의 조립 정보 및 목표물의 동작에 대한 코딩 정보를 제공할 수 있다. 상기 목표물은 조립형 블록과 마이크로컨트롤러에 의해 제작 가능한 범위 내의 다양한 객체로 설정될 수 있으며, 사용자가 새롭게 생성하여 등록하는 결과물 중 평가 점수가 기 설정된 기준치 이상인 결과물이 이에 새롭게 추가될 수 있다.

상기 코딩 지원부 152는 블록 기반형 프로그래밍 언어를 이용한 코딩 화면을 제공하고, 사용자가 선택한 프로그래밍 언어로 상기 마이크로컨트롤러를 프로그래밍하도록 제어할 수 있다. 상기 블록 기반형 프로그래밍 언어는 예컨대, 스크래치, 엔트리 등이 해당될 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 상기 코딩 지원부 152는 기 설정된 목표물을 제작하기 위한 코딩 언어의 조합을 미리 지정해두고, 해당 블록이 의도한 바에 따라 제대로 조합되는 것이 확인될 경우, 별도의 효과(예, 정답을 맞추었다는 내용의 이미지 표시 또는 정답을 맞추었음을 암시하는 사운드(딩동 등))를 실행할 수 있다.

상기 스토리 설정부 153는 사용자에 의해 선택 가능한 동화 종류를 제공하고, 사용자로부터 특정 동화가 선택되면 해당 동화에 등장하는 객체 중 어느 하나와 연관된 제작 목표물을 제시할 수 있다. 상기 동작은 스마트 토이 키트에 의해 제작가능한 목표물과 연관된 이야기(동화)를 미리 설정한 후, 사용자가 특정 이야기를 선택하면 해당 이야기와 연관된 객체를 제작 목표물로 제시하는 방식에 의해 수행될 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 상기 스토리 설정부 153는 하나의 이야기에 다수개의 단계를 설정하고, 특정 단계에 연관되는 객체의 제작 미션 및 동작 미션이 완료되면 이후의 이야기를 표시할 수 있도록 할 수 있다. 이에 따라 사용자는 이야기의 후속 내용을 확인하기 위해서는 이전 단계의 미션을 완료해야할 동기가 부여될 수 있다.

예컨대, 사용자에 의해 선택된 동화의 종류가 '콩쥐팥쥐'라고 할 경우, 1번째 단계는 콩쥐 대신 밭을 가는 '소'를 제작하는 것이 미션일 수 있고, 2번째 단계는 독의 구멍을 막기 위해 나타난 '두꺼비'를 제작하는 것이 미션이 될 수 있다. 또한, 제어부 150는 완성된 블록의 모양을 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어부 150는 사용자 기기 100에 포함되는 이미징 모듈을 이용하여 완성된 블록을 촬영함으로써 모양을 판단할 수 있다.

다른 예로, 각각의 블록에는 서로 다른 블록 간의 연결관계를 판단할 수 있도록 연결부에 구비된 하나 이상의 센서가 포함되고, 제어부 150는 각 블록의 연결관계를 센서 정보를 이용하여 판단하고, 전체 블록의 연결관계를 모델링함으로써, 완성된 블록의 모양을 판단할 수 있다.

블록의 모양이 완성된 것으로 인증되는 경우, 제어부 150는 스토리의 각 단계에 대응하는 동작미션을 수행할 것을 요청할 수 있다. 예를 들어, 소가 완성된 경우 밭을 가는 것과 같이 밭으로 기 설정된 영역을 기 설정된 경로로 움직일 것을 요청하는 미션이 제공되고, 코딩을 통해 해당 미션을 수행하였는지 여부를 판단할 수 있다. 마찬가지로, 두꺼비 블록이 완성된 경우 장독의 깨진 부분으로 이동할 것을 요청하는 미션이 제공되고, 코딩을 통해 해당 미션을 수행하였는지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들어, 개시된 실시 예에 따른 시스템에는 페이지마다 센서가 구비된 동화책이 포함될 수 있다. 즉, 동화책을 넘기면서 미션을 수행하되, 두꺼비가 장독대를 막아야 하는 페이지가 펼쳐지는 경우 미션에 따라 블록으로 두꺼비를 만들고, 해당 페이지에 그려진 시작지점에 두꺼비 블록을 위치시키고, 장독의 깨진 부분이 그려진 곳으로 두꺼비 블록이 이동하도록 하는 미션이 제공될 수 있다. 동화책의 해당 페이지에는 시작지점과 장독의 깨진 부분에 센서가 구비되고, 제어부 150는 동화책에 구비된 센서를 이용하여 두꺼비 블록이 시작지점에 위치하는 것과, 시작지점으로부터 장독대의 깨진 부분까지 이동하는 것을 확인할 수 있다. 사용자 기기 100는 스마트 토이 10 및 동화책(미도시)과 근거리 통신을 수행할 수 있으며, 근거리 통신을 통해 미션 제공 및 미션 수행여부 판단에 필요한 정보를 송수신할 수 있다.

이처럼 상기 스토리 설정부 153는 줄거리 흐름에 따라 특정한 이야기의 내용을 다수 단계로 구분한 후 각 단계별 제작 미션을 제공할 수 있다.

상기 신규 결과물 등록부 154는 본 발명의 실시 예에 따라 과제 설정부 151에서 제공받은 정보에 의해 제작하지 않고 사용자 창작 활동에 따라 새롭게 제작된 결과물을 등록할 수 있도록 지원하는 구성이다. 상기 신규 결과물 등록부 154는 사용자가 기존에 제시되지 않은 작품인지 여부를 코딩 내용을 통해 비교 평가할 수 있다. 이에 따라 기존에 존재하는 내용과 동일한 내용의 코딩 결과물이 신규 결과물로 등록 요청될 경우, 상기 신규 결과물 등록부 154는 이를 제한할 수 있다. 반면, 상기 신규 결과물 등록부 154는 기 존재하는 코딩 내용과 동일하지 않은 결과물이 등록 요청될 경우, 이를 신규 결과물로 등록할 수 있도록 지원할 수 있다. 상기 신규 결과물 등록부 154는 신규 결과물로 인정된 결과물에 대하여 서버 200측에 업로드할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 사용자에 의해 신규 결과물로 업로드될 경우, 해당 정보는 사용자가 평가를 요청할 시 타 사용자에 의해 평가될 수 있다.

다양한 실시 예에 따라 신규 결과물 등록부 154는 사용자에 의해 이야기 및 이야기에 대응하는 코딩 목표물 생성을 수행할 수 있다. 나아가 상기 신규 결과물 등록부 154는 사용자가 이야기를 등록하고자 할 시, 해당 이야기를 단계별로 구분할지 여부를 선택받고, 단계별로 구분할 경우, 단계별 연관되는 객체(예, 주인공, 등장 인물, 배경 사물 등)와 관련된 코딩 정보를 포함하도록 사용자에게 요청할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 서버의 구성을 도시하는 도면이다.

상기 서버 200는 통신부 210, 저장부 220, 제어부 230를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고 상기 제어부 230는 사용자 정보 수집부 231, 연령별 인기과제 추천부 232, 완성품 평가부 233, 리워드 제공부 234를 포함할 수 있다.

상기 통신부 210는 사용자 디바이스와 서버 간의 데이터 송수신을 위해 네트워크를 이용할 수 있으며 상기 네트워크의 종류는 특별히 제한되지 않는다. 상기 네트워크는 예를 들어, 인터넷 프로토콜(IP)을 통하여 대용량 데이터의 송수신 서비스를 제공하는 아이피(IP: Internet Protocol)망 또는 서로 다른 IP 망을 통합한 올 아이피(All IP) 망 일 수 있다. 또한, 상기 네트워크는 유선망, Wibro(Wireless Broadband)망, WCDMA를 포함하는 이동통신망, HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)망 및 LTE(Long Term Evolution) 망을 포함하는 이동통신망, LTE advanced(LTE-A), 5G(Five Generation)를 포함하는 이동통신망, 위성 통신망 및 와이파이(Wi-Fi)망 중 하나 이거나 또는 이들 중 적어도 하나 이상을 결합하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 통신부 210는 사용자 기기 100와 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로 상기 통신부 210는 사용자 기기 100로부터 전송되는 사용자 정보 및 완성된 코딩 결과물에 대한 정보를 수신할 수 있다. 상기 통신부 210는 상기 코딩 결과물에 대한 정보로 코딩 내용, 완성된 블록의 형태를 촬영한 사진, 완성된 블록의 동작 영상 등을 수신할 수 있다.

상기 저장부 220는 서버 200의 동작에 요구되는 다양한 정보들 및 사용자 기기 100로부터 전송된 정보들을 저장할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 저장부 220는 본 발명의 실시 예에 따라 상기 사용자 기기 100로부터 전송된 사용자 정보(예, 사용자의 성별, 연령, 거주지역, 관심사)에 대한 정보를 저장할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 상기 저장부 220는 사용자별 주 선택 정보(예, 동화 장르, 과제 분야)에 대하여 저장할 수 있다. 이 때 상기 과제 분야는 과제로 제시되는 목표물의 분야를 의미하는 것으로서, 동물, 운송수단, 건물, 캐릭터, 로봇, 인물 등의 카테고리로 분류될 수 있다. 예컨대, 풍차, 다리, 주차 타워 등은 상기 건물 카테고리로 분류될 수 있고, RC카, 증기선 등은 운송수단 카테고리로 분류될 수 있다.

상기 제어부 230는 사용자 정보 수집부 231, 연령별 인기 과제 추천부 232, 완성품 평가부 및 리워드 제공부 234를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 상기 사용자 정보 수집부 231는 사용자 기기 100로부터 사용자 정보를 수신할 수 있다. 상기 사용자 정보는 예컨대, 사용자의 연령, 성별, 거주지역, 관심사 등을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따라 사용자 기기 100는 코딩을 위한 과제 목표를 선택하기 전 사용자 정보를 입력하도록 사용자에게 요청할 수 있다. 상기 사용자 기기 100는 사용자의 관심사에 대한 정보를 수집하기 위해, 기 설정된 항목의 관심사 카테고리를 설정하고 이를 선택 항목으로 제시할 수 있다. 이에 따라 사용자는 제공된 관심사 항목 중 해당되는 카테고리를 선택할 수 있고, 이 때 선택된 정보가 상기 서버 200의 사용자 정보 수집부 231에 의해 확인 및 분류될 수 있다.

다양한 실시 예에 따라 상기 사용자 정보 수집부 231는 다수의 사용자 기기들로부터 수집된 사용자 정보를 분류할 수 있다. 상기 사용자 정보 수집부 231는 수신된 사용자 정보들을 토대로, 동일 연령대 사용자 분류, 동일 성별 사용자 분류, 동일 거주지역별 사용자 분류, 동일 관심사별 사용자 분류를 수행할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 상기 사용자 정보 수집부 231는 유아의 경우 개월 수에 성장 수준이 차이날 수 있음을 고려하여, 기 설정된 기준치 이하의 연령(예, 6세)의 경우 연령대 분류 단계를 기준치보다 증가시킬 수 있다. 이를 보다 자세히 설명하면, 6세 이하의 연령대는 연령별 2단계 분류(예, 생일 날짜에 따라, 6세 1월 내지 6월 생, 6세 7월 내지 12월 생으로 2단계 분류)를 수행할 수 있고, 7세 이상의 연령대의 경우 연령별 1단계 분류(예, 7세, 8세. 9세 ...)를 수행할 수 있다. 보다 다양한 실시 예에 따라, 기 설정된 2차 기준치 이상의 연령대에 대하여는 다수의 연령을 하나의 단계로 통합하여 분류(예, 10~13세, 14~16세)할 수 있다.

상기 연령별 인기과제 추천부 232는 상기 사용자 정보 수집부 231에 의해 수집된 정보에 기반하여 사용자가 선택한 과제 정보와 연령대와의 상관관계를 분석할 수 있다. 상기 연령별 인기과제 추천부 232는 연령 단계에 따라 주로 선택되는 과제(목표물)의 명칭(예, 풍차), 카테고리(예, 건물)에 대한 정보를 판단하여 수집할 수 있다. 이와 같은 방식으로 상기 연령별 인기과제 추천부 232는 실시간으로 사용자 연령대별 인기과제에 대한 정보를 저장할 수 있다. 이후 상기 연령별 인기과제 추천부 232는 사용자의 요청 시 또는 사용자가 과제 목표물을 선택하기 위한 선택 항목 표시 화면에서 자동으로 사용자 연령에 대응하는 연령대에서 인기있는 것으로 판단되는(예, 선택 순위가 높은) 과제 항목 내지는 과제의 카테고리 정보를 제공할 수 있다.

상기 연령별 인기과제 추천부 232는 다양한 실시 예에 따라 사용자의 연령 뿐 아니라, 사용자의 관심사에 기반하여 과제 목표물을 추천할 수 있다. 예컨대, 사용자의 연령대에서 인기 있는 것으로 판단되는 과제 카테고리가 캐릭터인 것으로 판단되고, 사용자의 관심사 정보에 기반하여 분석한 결과 사용자가 동식물에 대한 관심사가 높은 것으로 판단되는 경우, 상기 연령별 인기과제 추천부 232는 동물 관련 캐릭터 또는 식물 관련 캐릭터와 연관된 과제 목표물을 추천할 수 있다.

상기 완성품 평가부 233는 본 발명의 실시 예에 따라 사용자가 제작 완료한 결과물에 대한 정보를 수신하고 사용자 요청에 따라 결과물에 대한 평가를 지원할 수 있다. 구체적으로, 상기 완성품 평가부 233는 평가를 요청하는 다수의 사용자 기기로부터 완성품에 대한 사진, 영상 및 코딩 내용 정보를 수신하고, 상기 사용자 기기보루터 전송된 정보들을 타 사용자들이 모두 확인하도록 공유할 수 있다. 그리고 상기 완성품 평가부 233는 상기 완성품에 대한 타 사용자의 평가 정보를 처리할 수 있다.

일 실시 예에 따라 상기 완성품 평가부 233는 기 설정된 기간 동안 타 사용자들이 부여하는 점수를 합산하는 방식으로 특정 결과물에 대한 평가를 수행할 수 있다. 상기 완성품 평가부 233는 제작 방법이 제공되는 과제물(예, 사용자 기기 100의 과제 설정부 151에 의해 제공된 과제)과 신규 결과물 등록부 154에 의해 등록된 사용자 창작 결과물을 별도로 분리하여 평가할 수 있다.

또한 상기 완성품 평가부 233는 다양한 실시 예에 따라 사용자 연령을 고려한 평가를 수행할 수 있다. 다양한 실시 예에 따라 제작 방법이 제공되는 과제물의 경우 과제물별 적정 연령정보 또는 난이도가 설정되어 있을 수 있으며, 해당 과제물을 완료하고 이에 대한 사용자가 평가를 요청하는 경우, 상기 완성품 평가부 233는 평가 요청한 사용자의 연령 정보를 검출하여 해당 과제물의 난이도 또는 적정 연령 정보와 비교할 수 있다. 이에 따라 사용자의 실제 연령이 해당 과제물을 수행하기 위한 적정 연령 정보에 비해 어리다고 판단될 경우, 상기 완성품 평가부 233는 소정의 가산점을 부여할 수 있다. 반대로, 사용자의 나이가 해당 과제물을 수행하기 위한 적정 연령보다 어리지 않은 경우, 상기 완성품 평가부 233는 타 사용자가 부여한 합산 점수로부터 소정의 점수를 차감할 수 있다. 이와 같이 상기 완성품 평가부 233는 평가에 있어 해당 과제물에 기 부여된 적정 연령 정보 또는 난이도 정보와 사용자의 연령 정보를 비교하는 동작, 비교 결과에 따라 점수를 가산 또는 차감하는 동작을 수행할 수 있다.

상기 리워드 제공부 234는 본 발명의 실시 예에 따라 평가 결과 기 설정된 기준치 이상의 평가 순위(또는 점수)를 획득한 완성품을 제작한 사용자에게 리워드를 제공할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 코딩 수행 순서에 대하여 도시한 순서도이다.

본 발명의 실시 예에 따른 사용자 기기의 제어부 150는 스마트 토이 키트를 이용하여 블록 조립 및 마이크로컨트롤러를 코딩하기 위한 어플리케이션을 실행하는 505동작을 수행할 수 있다. 이 때 상기 어플리케이션은 일종의 블록 조립의 설명서 역할을 함께 수행할 수 있다.

이후 상기 제어부 150는 사용자 정보를 입력하도록 요청하고, 이에 대응하여 사용자로부터 사용자 정보가 입력됨을 확인하는 510동작을 수행할 수 있다. 상기 사용자 정보는 예컨대, 사용자의 나이, 성별, 거주지역, 관심사 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

이후 상기 제어부 150는 입력된 사용자 정보에 기반하여 과제를 추천하는 515동작을 수행할 수 있다. 이는 상기 사용자 기기 100에서 입력받은 사용자 정보가 서버 200에 제공된 후, 서버 200로부터 제공된 연령별 추천 과제 정보를 수신한 후 상기 서버 200로부터 제공받은 정보를 사용자 기기 100에 표시하는 동작일 수 있다.

구체적으로, 상기 서버 200는 이전에 수집된 다수의 사용자 정보별 선택 과제 정보를 기반으로 사용자 정보(예, 연령별, 성별, 거주지역별, 관심사별)별 인기있는 과제의 항목 또는 카테고리 정보를 판단할 수 있다. 이후 사용자가 새롭게 코딩을 수행하기 위해 과제를 선택하고자 할 경우, 사용자 기기는 해당 사용자 정보를 서버 200에 제공할 수 있고, 상기 서버 200는 상기 사용자 정보에 대응하는 추천 과제 정보를 산출할 수 있다. 이후 상기 서버 200는 사용자 기기 100측에 해당 사용자의 연령(또는 성별, 거주지역, 관심사)에 대응하는 인기과제 정보를 전달할 수 있고, 상기 사용자 기기 100는 전달받은 정보를 화면에 표시할 수 있다.

이후 상기 사용자 기기 100의 제어부 150는 사용자에 의해 특정 과제가 선택됨을 확인하는 520동작을 수행할 수 있다. 이후 상기 제어부 150는 과제 내용을 표시하고 기 연동된 코딩 프로그램을 실행하는 525동작을 수행할 수 있다. 상기 과제 내용은 예컨대, 사용자가 '풍차'를 과제(목표물)로 선택한 경우, 풍차의 완성도 예시, 풍차를 제작하기 위해 블록을 쌓는 순서 정보, 마이크로컨트롤러, 동력장치의 배치 정보, 기본 코딩 예시 등의 과제(목표물)을 제작하기 위해 요구되는 다양한 정보를 포함할 수 있다.

이후 상기 제어부 150는 코딩을 수행하는 530동작을 수행할 수 있다. 코딩 수행 동작은 블록 기반형 프로그래밍 언어를 이용하며, 상기 블록 기반형 프로그래밍 언어란 스크래치, 엔트리 등과 같이 이미 프로그래밍언어가 할당된 개별 블록을 조합함을 통해 프로그래밍을 수행하는 방식을 의미할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 과제의 예시를 나타낸 도면이다.

도 6의 610은 블록과 마이크로컨트롤러를 조립하여 제작한 풍차를 도시하고 있고, 620는 블록과 마이크로컨트롤러를 조립하여 제작한 RC카를 도시하고 있다.

상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 요컨대 본 발명이 의도하는 효과를 달성하기 위해 도면에 도시된 모든 기능 블록을 별도로 포함하거나 도면에 도시된 모든 순서를 도시된 순서 그대로 따라야만 하는 것은 아니며, 그렇지 않더라도 얼마든지 청구항에 기재된 본 발명의 기술적 범위에 속할 수 있음에 주의한다.

100 : 사용자 기기
200 : 서버
110 : 사용자 기기의 통신부
120 : 사용자 기기의 저장부
130 : 사용자 기기의 입력부
140 : 사용자 기기의 표시부
150 : 사용자 기기의 제어부
151 : 과제 설정부
152 : 코딩 지원부
153 : 스토리 설정부
154 : 신규 결과물 등록부
210 : 서버의 통신부
220 : 서버의 저장부
230 : 서버의 제어부
231 : 사용자 정보 수집부
232 : 연령별 인기과제 추천부
233 : 완성품 평가부
234 : 리워드 제공부

Claims

돌출부를 포함하는 조립용 블록 완구 및 마이크로컨트롤러로 구성되는 스마트 토이 키트;
상기 조립용 블록 완구에 의해 조립되는 적어도 하나의 블록 집합체를 동작 제어하도록 상기 마이크로컨트롤러를 코딩하는 사용자 기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 사용자 기기에서 전송되는 사용자 정보 및 완성된 코딩 결과물에 대한 정보를 수신하고, 이를 기반으로 사용자별 코딩 결과물에 대한 평가를 지원하는 서버;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 마이크로컨트롤러는
상기 사용자 기기와 유무선 통신 연결을 수행하는 통신모듈;
상기 사용자 기기로부터 전달되는 코딩 내용을 저장하는 저장모듈;
상기 사용자 기기로부터 전달되는 코딩 내용에 기반하여 동작을 제어하는 제어모듈;을 포함하고 상기 돌출부를 포함하는 조립형 블록 완구와 결합되는 돌출부를 적어도 하나 구비하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 스마트 토이 키트는
마이크로컨트롤러의 제어에 따라 동력을 발생 및 전달하는 동력장치를 포함하고,
결합에 따라 상기 동력장치 및 상기 마이크로컨트롤러의 외관을 둘러싸는 형태의 하우징을 형성하는 조립용 블록 완구를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 사용자 기기는
상기 스마트 토이 키트를 이용하여 제작할 목표물을 사용자가 선택하도록 선택 메뉴를 제공하고, 사용자가 선택한 목표물을 제작하기 위한 완구의 조립 정보 및 목표물의 동작에 대한 코딩 정보를 제공하는 과제 설정부;
블록 기반형 프로그래밍 언어를 이용한 코딩 화면을 제공하고, 사용자자 선택한 프로그래밍 언어로 상기 마이크로컨트롤러를 프로그래밍하도록 제어하는 코딩 지원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 사용자 기기는
사용자에 의해 선택 가능한 동화 종류를 제공하고, 사용자로부터 특정 동화가 선택되면 해당 동화에 등장하는 객체 중 어느 하나와 연관된 제작 목표물을 제시하는 스토리 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 사용자 기기는
제작 목표물로 기 등록되지 않은 사용자 창작 결과물에 대한 코딩 정보 및 동작 촬영 영상 정보를 입력받는 신규 결과물 등록부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.
제 2항에 있어서,
상기 서버는
사용자 기기로부터 사용자의 연령, 성별, 거주 지역, 관심사를 포함하는 사용자 정보를 수집하는 사용자 정보 수집부;
상기 수집된 사용자 정보에 기반하여 사용자 연령별 주요 선택 정보를 판단하고, 사용자의 과제 추천 요청에 따라 연령별 주요 선택되는 과제물을 추천하는 연령별 인기과제 추천부;
평가를 요청하는 다수의 사용자 기기로부터 완성품에 대한 사진, 영상 및 코딩 정보를 수신하고 상기 완성품에 대한 타 사용자의 평가 정보를 처리하는 완성품 평가부;
평가 결과 기 설정된 기준치 이상의 평가 순위를 획득한 완성품을 제작한 사용자에게 리워드를 제공하는 리워드 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 코딩 교육 시스템.