KR20200038159A

KR20200038159A - 산수 학습 장치

Info

Publication number: KR20200038159A
Application number: KR1020180163970A
Authority: KR
Inventors: 이정호
Original assignee: 주식회사 크레아큐브
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-12-18
Publication date: 2020-04-10
Also published as: CN111465969A; CN111465969B; KR102142534B1

Abstract

실시 예는, 숫자 연산 학습을 위한 산수 학습 장치에 있어서, 육면체의 형상으로 구현되며, 상기 육면체의 각 면의 소정의 개수로 구분된 영역마다 버튼이 배치되고, 상기 버튼에는 소정의 규칙의 산술 계산 결과에 따른 숫자가 표기되는 본체, 상기 버튼에 대응하여 배치되며, 눌러진 버튼에 대응하는 조명 소자를 발광시키는 조명 모듈, 상기 본체에 구비되며, 사용자에게 학습 문제를 출력하는 스피커, 그리고 상기 본체에 구비되며, 상기 본체, 상기 조명 모듈 및 상기 스피커를 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 산수 학습 장치를 개시한다.

Description

산수 학습 장치{ARITHMETIC LEARNING APPARATUS}

실시 예는 산수 학습 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 사칙연산은 수에 관한 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 그리고 나눗셈의 네 종류의 계산법으로 사칙계산이라고도 한다. 이러한 사칙연산은 책을 통해서만 풀 경우 학습의욕이 현저히 감퇴되므로, 흥미를 유발하고 교육자의 편의를 증대시키기 위해 놀이를 이용한 학습도구의 개발이 이루어지고 있다.

사칙연산에 대한 흥미를 유발시키기 위한 종래 기술들은 덧셈카드, 뺄셈카드, 곱셈카드, 나눗셈카드를 각각 수십장 또는 수백장 구비하여 문제를 풀도록 하고, 정답을 맞춘 경우와 틀린 경우를 구분하여 반복 교육이 가능하도록 하는 사칙연산 카드를 이용한 수학 학습교구에 관한 것이 일반적이다.

하지만 이러한 학습교구의 경우 분실이나 파손의 위험이 매우 높고, 사용자가 쉽게 흥미를 잃어버린다는 문제점이 있다. 또한, 학습 효율이 투자 시간에 비해 높지 않다는 단점이 존재한다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 학습교구가 요구된다.

실시 예는 하나의 입방체를 이용하여 사칙연산을 재미있고 쉽게 익힐 있도록 하는 사칙 연산 학습 장치를 제공하는 것이다.

실시 예에서 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되는 것은 아니며, 아래에서 설명하는 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 포함된다고 할 것이다.

숫자 연산 학습을 위한 산수 학습 장치에 있어서, 육면체의 형상으로 구현되며, 상기 육면체의 각 면의 소정의 개수로 구분된 영역마다 버튼이 배치되고, 상기 버튼에는 소정의 규칙의 산술 계산 결과에 따른 숫자가 표기되는 본체, 상기 버튼에 대응하여 배치되며, 눌러진 버튼에 대응하는 조명 소자를 발광시키는 조명 모듈, 상기 본체에 구비되며, 사용자에게 학습 문제를 출력하는 스피커, 그리고 상기 본체에 구비되며, 상기 본체, 상기 조명 모듈 및 상기 스피커를 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 산수 학습 장치를 제공한다.

상기 본체에 구비되며, 어플리케이션이 설치된 단말 장치와 통신하는 통신 모듈, 그리고 상기 본체에 구비되며, 내장된 배터리에 전기를 충전하는 충전 모듈을 더 포함할 수 있다.

상기 육면체의 6개 면 중 하나의 면에 배치된 버튼에는 기능 모드가 더 표기되며, 상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 기능 모드가 표기된 버튼이 기 설정된 패턴에 따라 눌러지면, 상기 기 설정된 패턴에 따라 눌러진 버튼에 설정된 기능 모드를 동작시킬 수 있다.

상기 기능 모드는, 덧셈 학습, 뺄셈 학습, 곱셈 학습 및 나눗셈 학습 중 적어도 하나를 포함하는 학습 모드 및 학습 모드의 난이도를 선택하는 난이도 선택 모드를 포함할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤러는, 학습 문제가 저장된 문제 데이터베이스로부터 선택된 학습 모드 및 난이도에 대응하는 학습 문제를 선택하고, 선택된 학습 문제를 사용자에게 제공할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤러는, 제공된 학습 문제에 대응하여 버튼이 눌러지면, 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 상기 제공된 학습 문제의 정답이 일치하는지 판단한 후, 판단 결과를 상기 사용자에게 제공하되, 상기 판단 결과 일치한다고 판단된 경우, 상기 정답이 일치함을 알리는 소리를 출력하며, 추가로 제공할 학습 문제가 있으면 다음 학습 문제를 제공하고 추가로 제공할 학습 문제가 없으면 학습 문제 제공을 종료하며, 상기 판단 결과 일치하지 않는다고 판단된 경우, 상기 제공된 학습 문제의 답을 재입력하라는 요청을 출력하며, 기 설정된 횟수 동안 상기 재입력에 따라 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 상기 제공된 학습 문제의 정답이 일치하지 않으면 다음 학습 문제를 제공하거나 학습 문제 제공을 종료할 수 있다.

상기 학습 모드는, 노래를 통해 학습 문제를 제공하는 노래 산술 학습을 더 포함하고, 상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 노래 산술 학습의 제1 난이도가 선택된 경우, 상기 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼에 배치된 조명을 모두 켜되, 조명이 켜진 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 끄도록 제어하고, 상기 노래 산술 학습의 제2 난이도가 선택된 경우, 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 켜도록 제어할 수 있다.

상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 노래 산술 학습의 제3 난이도가 선택된 경우, 상기 노래를 통해 제공되는 학습 문제와 정답에 대응하는 버튼이 순차적으로 눌러지면 상기 노래를 통해 제공되는 학습 문제를 해결한 것으로 판단할 수 있다.

상기 학습 모드에는 난이도마다 기 완료 조건이 설정되며, 상기 마이크로 컨트롤러는, 상기 학습 모드에 포함된 모든 학습 유형에서 모든 난이도의 기 설정된 완료 조건이 만족되면, 최종 학습 모드에 따른 학습 문제를 상기 사용자에게 제공할 수 있다.

상기 본체는, 상기 육면체의 각 면이 3x3의 영역으로 구분되고, 상기 소정의 규칙의 산술 계산 결과에 따른 숫자는, 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제1 숫자와 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제2 숫자를 곱한 결과값일 수 있다.

상기 본체는, 제1면에 1 내지 9의 숫자가 표기되고, 상기 제1면의 측면에 배치된 제2면에 2와 1 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제1면의 배면에 위치한 제3면에 3과 1 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제2면의 배면에 위치한 제4면의 1행 영역에 7과 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되며, 상기 제4면의 2행 및 3행 영역에 4와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제1면의 하부면에 위치한 제5면의 1행 영역에 8과 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제5면의 2행 및 3행 영역에 5와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제5면의 배면에 위치한 제6면의 1행 영역에 9와 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제6면의 2행 및 3행 영역에 6와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기될 수 있다.

숫자 연산 학습을 위한 산수 학습 장치와 연동하는 단말 장치에 있어서, 산수 학습 장치에 제공되는 학습 문제를 저장하는 출제 데이터베이스로부터 상기 산수 학습 장치의 최종 학습 모드에 제공되는 학습 문제를 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하는 문제 출제부, 상기 학습 장치로부터 수신한 학습 결과 정보에 기초하여, 상기 산수 학습 장치의 학습 모드 별 학업 성취도를 분석하는 학습 분석부, 상기 학습 결과 정보에 기초하여 오답이 입력된 학습 문제가 저장되는 오답 데이터베이스를 생성하고, 상기 오답 데이터베이스로부터 적어도 하나의 학습 문제를 선택하여 상기 학습 장치에 제공하는 오답 검토부, 그리고 상기 학습 결과 정보에 기초하여 산출된 획득 점수에 따른 순위를 출력하는 랭킹 출력부를 포함하는 단말 장치를 제공한다.

상기 문제 출제부는, 상기 출제 데이터베이스로부터 학습 문제를 무작위로 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하거나, 학습 문제 유형, 난이도, 및 문항수 중 적어도 하나의 정보를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 상기 출제 데이터베이스로부터 학습 문제를 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공할 수 있다.

상기 문제 출제부는, 상기 최종 학습 모드를 완료하면 제공되는 보상 항목을 더 입력받을 수 있다.

상기 오답 검토부는, 상기 오답 데이터베이스로부터 학습 문제를 무작위로 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하거나, 학습 문제 유형, 난이도, 및 문항수 중 적어도 하나의 정보를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 상기 오답 데이터베이스로부터 학습 문제를 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공할 수 있다.

상기 랭킹 출력부는, 상기 사용자에 의해 설정된 지역에서 상기 산출된 획득 점수에 따른 순위를 출력할 수 있다.

만져서 알 수 있는 구체물을 통해 아동들이 수학적 개념과 이해의 발달에 기여하게 하는 정신구조들을 구성하는데 도움을 줄 수 있다.

시각과 팔다리 운동 사이에 협조 작용을 필요로 하기 때문에 뇌의 활성화 능력을 높일 수 있고 신체 발달에 도움을 줄 수 있다.

긍정적 정서(행복감, 자신감, 유능감 등)를 유발하는 학습환경을 조성할 수 있어 학습자의 인지적 기능을 극대화 할 수 있다.

창의적 표현력에 대해서는 연령, 인지발달, 사회-정서발달이 유의한 영향력을 제공할 수 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 구성도이다.
도 3a 및 도 3b은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 숫자 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 제1 실시예에 따른 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 제2 실시예에 따른 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 제3 실시예에 따른 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

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

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

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.

다르게 정의되지 않는 한, 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 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 시스템을 나타낸 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 시스템은 산수 학습 장치(100), 단말 장치(200) 및 서버 장치(300)를 포함할 수 있다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치(100)는 사용자의 산수 학습에 이용되는 교보재이다. 산수 학습 장치(100)는 육면체 형상으로 구현되고, 각 면에는 사용자가 조작할 수 있는 버튼이 구비된다. 각 버튼에는 특정 숫자 및 기능 모드 중 적어도 하나가 설정된다. 산수 학습 장치(100)는 사용자의 버튼 조작에 따라 산수 문제를 청각적이나 시각적으로 제공하고, 사용자는 산수 문제의 답을 버튼 조작을 통해 입력한다. 산수 학습 장치(100)는 사용자의 학습 의욕 및 학습 능력을 높이기 위하여 다양한 학습 모드를 제공한다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치(200)는 산수 학습 장치(100)와 연동되며, 설치된 어플리케이션을 통해 산수 학습 장치(100)와 정보를 송수신할 수 있다. 하나의 단말 장치(200)는 적어도 하나의 산수 학습 장치(100)와 연동될 수 있고, 하나의 산수 학습 장치(100)는 적어도 하나의 단말 장치(200)와 연동될 수 있다. 단말 장치(200)는 산수 학습 장치(100)로부터 학습 결과를 수신하고, 수신한 학습 결과에 기초한 분석 결과를 사용자에게 제공한다. 또한, 단말 장치(200)는 산수 학습 장치(100)의 특정 학습 모드에서 제공되는 학습 문제를 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 서버 장치(300)는 단말 장치(200)와 연결되어 연령, 성별, 거주지와 같은 사용자 정보를 수신하여 관리하며, 학습 결과를 수신하여 분석한다. 서버 장치(300)는 복수의 단말 장치(200)로부터 학습 결과를 수신하고, 수신한 학습 결과에 기초하여 특정 지역, 특정 나이 등에서의 순위를 생성할 수 있다. 또한, 서버 장치(300)는 단말 장치(200)의 어플리케이션을 업데이트시킬 수 있으며, 산수 학습 장치(100)의 프로그램을 업데이트 시킬 수 있는 데이터를 단말 장치(200)로 전송할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 구성도이다.

본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치(100)는 본체(110), 조명 모듈(120), 스피커(130) 및 마이크로 컨트롤러(140)를 포함하며, 통신 모듈(150) 및 충전 모듈(160)을 더 포함할 수 있다.

본체(110)는 육면체의 형상으로 구현된다. 본체(110)의 내부에는 조명 모듈(120), 스피커(130), 마이크로 컨트롤러(140)와 같은 산수 학습 장치(100)의 구동에 필요한 장치들이 구비될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 본체(110)는 플라스틱 소재를 이용하여 구현될 수 있으나, 다른 소재를 이용하여도 무방하다. 다만, 플라스틱 소재를 이용하여 본체(110)를 구현하는 경우, 산수 학습 장치(100)의 무게를 줄일 수 있어 사용 편의성을 높일 수 있는 장점이 있다.

육면체 형상의 본체(110) 각 면은 소정의 개수로 영역이 구분될 수 있고, 구분된 영역마다 버튼이 배치된다. 예를 들어, 각 면을 3x3, 즉 9개의 영역으로 구분하면, 각 면에는 9개의 버튼이 배치되며, 본체(110) 전체에는 54개의 버튼이 배치된다. 버튼은 실리콘 소재를 이용하여 구현될 수 있으나, 다른 소재를 이용하여도 무방하다. 다만, 실리콘 소재를 이용하여 버튼을 구현하는 경우, 버튼 동작시 사용자의 촉감을 좋게 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

버튼에는 소정의 규칙의 산술 계산 결과에 따른 숫자가 표기된다. 예를 들어, 소정의 규칙의 산술 계산 결과는 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제1 숫자와 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제2 숫자를 곱한 결과값, 즉 구구단에 포함된 숫자들일 수 있다.

육면체 형상의 본체(110) 6개 면 중 하나의 면에 배치된 버튼에는 기능 모드가 더 표기된다. 기능 모드는 덧셈 학습, 뺄셈 학습, 곱셈 학습 및 나눗셈 학습 중 적어도 하나를 포함하는 학습 모드 및 학습 모드의 난이도를 선택하는 난이도 선택 모드를 포함할 수 있다. 그리고 학습 모드는 노래를 통해 학습 문제를 제공하는 노래 산술 학습을 더 포함할 수 있다. 이외에도, 기능 모드는 산수 학습 장치(100)의 전원을 켜거나 끄는 전원 모드, 조명 소자를 발광시키는 수면등 모드 등을 더 포함할 수 있다.

조명 모듈(120)은 버튼에 대응하여 배치되며, 눌러진 버튼에 대응하는 조명 소자를 발광시킨다. 예를 들어, 본체(110)에 총 54개의 버튼이 배치되면, 54개 버튼 각각에 대응하여 조명 모듈(120)이 배치될 수 있다. 그리고, 54개의 버튼 중 사용자에 의해 버튼이 눌러지면, 조명 모듈(120)은 눌러진 버튼에 대응하는 조명 소자를 발광시킨다. 뿐만 아니라, 발광하고 있는 조명 소자에 대응하는 버튼이 눌러지면, 조명 모듈(120)은 눌러진 버튼에 대응하는 조명 소자의 발광을 종료시킬 수 있다. 즉, 조명 모듈(120)은 버튼 조작에 따라 대응하는 조명 소자를 발광시키거나 발광을 종료시킬 수 있다. 이외에도, 수면등 모드에 따른 제어 시, 조명 모듈(120)은 전체 조명 소자 또는 일부 조명 소자를 일정 패턴에 따라 발광시킬 수도 있다. 조명 소자는 발광 다이오드(light emitting diode, LED) 소자일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.

스피커(130)는 본체(110)에 구비되며, 사용자에게 학습 문제를 출력한다.

구체적으로, 스피커(130)는 마이크로 컨트롤러(140)로부터 수신한 음향 신호를 출력한다. 이때, 음향 신호는 학습 문제에 관한 신호일 수 있으며, 산수 학습 장치(100)의 동작에 관한 신호일 수도 있다.

마이크로 컨트롤러(140)는 본체(110)에 구비되며, 본체(110), 조명 모듈(120), 스피커(130), 통신 모듈(150) 등 산수 학습 장치(100)의 전반 동작을 제어한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 컨트롤러(140)는 버튼 동작에 따라 버튼에 설정된 기능 모드를 동작시킬 수 있다.

구체적으로, 마이크로 컨트롤러(140)는 기능 모드가 표기된 버튼이 기 설정된 패턴에 따라 눌러지면, 기 설정된 패턴에 따라 눌러진 버튼에 설정된 기능 모드를 동작시킬 수 있다. 예를 들어, 버튼을 3초 이상 누르고 있으면, 해당 버튼에 설정된 기능 모드를 동작시킬 수 있다.

기능 모드 중 학습 모드 및 난이도 모드가 동작된 경우, 마이크로 컨트롤러(140)는 학습 문제가 저장된 문제 데이터베이스로부터 선택된 학습 모드 및 난이도에 대응하는 학습 문제를 선택하고, 선택된 학습 문제를 사용자에게 제공한다.

사용자에게 선택된 학습 문제 제공 후, 마이크로 컨트롤러(140)는 제공된 학습 문제에 대응하여 버튼이 눌러지면, 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 제공된 학습 문제의 정답이 일치하는지 판단한 후, 판단 결과를 사용자에게 제공한다. 예를 들어, 마이크로 컨트롤러(140)는 스피커(130)를 통해 입력된 답이 맞는지 틀렸는지를 알릴 수 있다.

구체적으로, 판단 결과 일치한다고 판단된 경우(즉, 입력된 답이 맞은 경우), 마이크로 컨트롤러(140)는 추가로 제공할 학습 문제가 있으면 다음 학습 문제를 제공하고 추가로 제공할 학습 문제가 없으면 학습 문제 제공을 종료한다. 이때, 마이크로 컨트롤러(140)는 학습 문제를 맞췄다는 음성 메시지(예를 들어, 칭찬 음성 등)를 함께 출력할 수 있다.

반면, 판단 결과 일치하지 않는다고 판단된 경우(즉, 입력된 답이 틀린 경우), 마이크로 컨트롤러(140)는 제공된 학습 문제의 답을 재입력하라는 요청을 출력하며, 기 설정된 횟수 동안 재입력에 따라 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 제공된 학습 문제의 정답이 일치하지 않으면 다음 학습 문제를 제공하거나 학습 문제 제공을 종료한다.

마이크로 컨트롤러(140)는 노래 산술 학습의 제1 난이도가 선택된 경우, 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼에 배치된 조명을 모두 켜되, 조명이 켜진 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 끄도록 제어할 수 있다.

노래 산술 학습의 제2 난이도가 선택된 경우, 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 켜도록 제어할 수 있다.

마이크로 컨트롤러(140)는 노래 산술 학습의 제3 난이도가 선택된 경우, 노래를 통해 제공되는 학습 문제와 정답에 대응하는 버튼이 순차적으로 눌러지면 노래를 통해 제공되는 학습 문제를 해결한 것으로 판단할 수 있다.

학습 모드에는 난이도마다 기 설정된 완료 조건이 설정되며, 마이크로 컨트롤러(140)는 학습 모드에 포함된 모든 학습 유형에서 모든 난이도의 기 설정된 완료 조건이 만족되면, 최종 학습 모드에 따른 학습 문제를 사용자에게 제공할 수 있다.

통신 모듈(150)은 본체(110)에 구비되며, 어플리케이션이 설치된 단말 장치(200)와 통신한다.

통신 모듈(150)은 브루투스(Bluetooth) 방식의 통신 모듈(150)로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 통신 모듈(150)은 근거리 통신망(local area network, LAN) 방식이나 와이파이(Wireless Fidelity, WiFi) 방식의 통신 모듈(150)일 수도 있고, 이외의 다른 통신 방식을 이용한 통신 모듈(150)일 수도 있다.

충전 모듈(160)은 본체(110)에 구비되며, 내장된 배터리에 전기를 충전한다. 충전 모듈(160)은 충전 단자와 배터리를 포함할 수 있다. 배터리는 리튬 폴리머 배터리(Li-Polymer Battery)일 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 실시예에 따르면, 충전 단자는 USB-C타입 단자일 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않으며, 충전 단자는 마이크로USB 11핀 단자, 라이트닝 단자, 마이크로USB 5핀 단자 중 어느 하나일 수도 있다.

도면에도 도시되지 않았으나, 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치는 커버 부재(미도시)를 더 포함할 수 있다. 커버 부재는 본체의 외관을 덮을 수 있다. 구체적으로 커버 부재는 본체의 버튼 부분을 제외한 본체의 모서리 부분을 덮을 수 있다. 커버 부재는 탈착이 가능한 구조로 구현될 수 있으며, 우레탄 등의 소재로 구현될 수 있고, 다양한 색상으로 구현이 가능하다. 본 발명의 실시예에 따르면, 커버 부재를 통해 사용자가 산수 학습 장치(100) 이용 시 그립감을 향상시킬 수 있으며, 본체의 가해지는 외부 충격을 완화시킬 수 있으며, 색상 변화를 통해 시각적 만족감을 향상시킬 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 사시도이다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치(100)는 육면체 형상의 본체(110)를 포함한다.

도 3a에 도시된 것처럼, 본체(110)는 육면체 형상 중 정육면체 형상으로 구현될 수 있다. 본체(110)의 꼭지점과 모서리는 일정한 곡률에 따라 둥글게 형성될 수 있다. 이를 통해, 산수 학습 장치(100) 이용시 발생할 수 있는 안전 사고를 예방할 수 있다. 그리고, 본체(110)의 모서리 부분에는 내부에 배치된 스피커(130)를 통해 소리가 출력될 수 있도록 개구가 형성될 수 있다. 그리고, 육면체 중 어느 일면에는 외부 충전 잭과 충전 단자를 연결할 수 있는 개구가 형성될 수 있다.

본체(110)의 각 면에는 분할된 영역마다 버튼이 배치될 수 있다. 도 3a에서는 각 면을 3X3의 매트릭스 형태로 영역을 구분하고, 각 영역에 버튼을 배치하고 있다. 하지만, 본 발명의 실시예에 따르면, 이에 한정되지 않고 4X4나 5X5의 매트릭스 형태로 영역을 구분하여 버튼이 배치될 수도 있다.

도 3b에서와 같이 본체(110)의 내부에는 산수 학습 장치(100)를 구성하는 장치들을 배치할 수 있는 공간이 형성된다. 도 3b에는 도시되지 않았으나, 산수 학습 장치(100)를 구성하는 조명 모듈(120), 충전 모듈(160), 통신 모듈(150), 마이크로 컨트롤러(140) 등이 본체(110) 내 공간에 배치된다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 숫자 배치를 설명하기 위한 도면이다.

도 4a는 숫자가 표기된 산수 학습 장치(100)의 사시도를 도시하며, 도 4b는 숫자가 표기된 산수 학습 장치(100)의 전개도를 도시한다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따라, 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제1 숫자와 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제2 숫자를 곱한 결과값, 즉 구구단 숫자가 표기된 산수 학습 장치(100)를 도시하고 있다.

산수 학습 장치(100)의 본체(110)는 육면체 형상으로 형성되므로, 제1면 내지 제6면의 6개 면으로 형성된다.

제1면에 1 내지 9의 숫자가 표기된다. 상세하게는 제1면의 (1,1) 내지 (3,3) 영역에 배치된 버튼까지 1 내지 9의 숫자가 순차적으로 표기된다.

제2면은 제1면의 측면에 배치된 면으로서, 2와 1 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기된다. 상세하게는 제2면의 (1,1) 내지 (3,3) 영역에 배치된 버튼까지 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18의 숫자가 순차적으로 표기된다.

제3면은 제1면의 배면에 위치한 면으로서, 3과 1 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기된다. 상세하게는 제3면의 (1,1) 내지 (3,3) 영역에 배치된 버튼까지 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27의 숫자가 순차적으로 표기된다.

제4면은 제2면의 배면에 위치한 면으로서, 제4면의 1행 영역에 7과 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되며, 제4면의 2행 및 3행 영역에 4와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기된다. 상세하게는, 제4면의 (1,1) 내지 (1,3) 영역에 배치된 버튼에는 49, 56, 63의 숫자가 순차적으로 표기되고, 제4면 (2,1) 내지 (3,3) 영역에 배치된 버튼에는 16, 20, 24, 28, 32, 36의 숫자가 순차적으로 표기된다.

제5면은 제1면의 하부면에 위치한 면으로서, 제5면의 1행 영역에 8과 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 제5면의 2행 및 3행 영역에 5와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기된다. 상세하게는, 제5면의 (1,1) 내지 (1,3) 영역에 배치된 버튼에는 56, 64, 72의 숫자가 순차적으로 표기되고, 제6면 (2,1) 내지 (3,3) 영역에 배치된 버튼에는 20, 25, 30, 35, 40, 45의 숫자가 순차적으로 표기된다.

제6면은 제5면의 배면에 위치한 면으로서, 1행 영역에 9와 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 제6면의 2행 및 3행 영역에 6와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기된다. 상세하게는, 제6면의 (1,1) 내지 (1,3) 영역에 배치된 버튼에는 63, 72, 81의 숫자가 순차적으로 표기되고, 제6면 (2,1) 내지 (3,3) 영역에 배치된 버튼에는 24, 30, 36, 42, 48, 54의 숫자가 순차적으로 표기된다.

도 4b에 도시된 숫자 배치를 살펴보면, 사용자는 제1면을 통해 구구단 제1단의 답을 입력할 수 있다(1번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면에서 답을 입력한 후 제2면으로 이동하여 제2단의 답을 입력할 수 있다(2번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면의 순으로 이동하여 제3단의 답을 입력할 수 있다(3번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면, 제4면의 순으로 이동하여 제4단의 답을 입력할 수 있다(4번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면, 제4면, 제5면의 순으로 이동하여 제5단의 답을 입력할 수 있다(5번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면, 제4면, 제5면, 제6면의 순으로 이동하여 제6단의 답을 입력할 수 있다(6번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면, 제4면, 제5면, 제6면, 제4면의 순으로 이동하여 제7단의 답을 입력할 수 있다(7번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면, 제4면, 제5면, 제6면, 제5면의 순으로 이동하여 제8단의 답을 입력할 수 있다(7번 이동). 다음으로, 사용자는 제1면, 제2면, 제3면, 제4면, 제5면, 제6면의 순으로 이동하여 제9단의 답을 입력할 수 있다(6번 이동). 즉, 1단은 1번, 2단은 2번, 3단은 3번, 4단은 4번, 5단은 5번, 6단 이상부터는 6번 이상의 이동을 통해 정답을 입력할 수 있도록 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 숫자 배치를 통해 암기가 용이해질 뿐만 아니라, 규칙적으로 본체를 회전시킴에 따라 사용자의 운동감각을 발달시킬 수 있는 장점이 있다.

한편, 도 4a 및 도 4b에 도시된 것처럼 각 면의 버튼은 서로 다른 색상으로 구현될 수 있다. 즉, 제1면 내지 제6면이 서로 다른 색상으로 구현될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치의 구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 단말 장치(200)는 문제 출제부(210), 학습 분석부(220), 오답 검토부(230), 랭킹 출력부(240)를 포함할 수 있다.

문제 출제부(210)는 산수 학습 장치(100)에 제공되는 학습 문제를 저장하는 출제 데이터베이스로부터 산수 학습 장치(100)의 최종 학습 모드에 제공되는 학습 문제를 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공한다. 이때, 출제 데이터베이스는 서버 장치(300)를 통해 업데이트 될 수 있다.

문제 출제부(210)는 출제 데이터베이스로부터 학습 문제를 무작위로 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 문제 출제부(210)는 학습 문제 유형, 난이도, 및 문항수 중 적어도 하나의 정보를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 출제 데이터베이스로부터 학습 문제를 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공할 수도 있다. 예를 들어, [학습 문제 유형- 뺄셈, 곱셈], [난이도 - 상, 중], [문항수 - 10개]를 입력받으면, 문제 출제부(210)는 뺄셈 학습 및 곱셈 학습 문제 중 난이도 상, 중인 문제 그룹에서 10개의 문제를 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공할 수 있다.

문제 출제부(210)는 최종 학습 모드를 완료하면 제공되는 보상 항목을 더 입력받을 수 있다. 예를 들어, 최종 학습 모드 완료시 보상으로 자전거를 제공할 경우, 제공될 자전거 사진을 보상 항목으로 입력할 수 있다.

학습 분석부(220)는 학습 장치로부터 수신한 학습 결과 정보에 기초하여, 산수 학습 장치(100)의 학습 모드 별 학업 성취도를 분석한다.

예를 들어, 학습 분석부(220)는 각 학습 모드별로 정답률 및 문제 해결 시간에 따른 학업 성취도를 분석할 수 있다. 다른 예로, 학습 분석부(220)는 일자별이나 학습 횟수별로 정답률 및 문제 해결 시간에 따른 학업 성취도를 분석할 수 있다.

오답 검토부(230)는 학습 결과 정보에 기초하여 오답이 입력된 학습 문제가 저장되는 오답 데이터베이스를 생성하고, 오답 데이터베이스로부터 적어도 하나의 학습 문제를 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공한다

오답 검토부(230)는 오답 데이터베이스로부터 학습 문제를 무작위로 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공할 수 있다. 뿐만 아니라 오답 검토부(230)는 학습 문제 유형, 난이도, 및 문항수 중 적어도 하나의 정보를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 오답 데이터베이스로부터 학습 문제를 선택하여 산수 학습 장치(100)에 제공할 수도 있다.

이를 위해, 산수 학습 장치(100)에는 오답 검토부(230)가 제공한 학습 문제를 해결하는 학습 모드를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 산수 학습 장치(100)는 오답 검토부(230)가 제공한 학습 문제가 수신되면 스피커(130)를 통해 문제가 제공되었으므로 특정 버튼을 눌러 학습을 진행하라는 메시지를 출력할 수 있고, 사용자는 산수 학습 장치(100)의 특정 버튼을 눌러 학습을 진행할 수 있다.

한편, 오답 검토부(230)는 오답 데이터베이스에 저장된 학습 문제를 디스플레이 상에 제공할 수 있다. 예를 들어, 보호자(부모)가 오답이 빈번한 문항을 선택하면, 오답 검토부(230)는 오답 데이터베이스에서 해당 문제를 디스플레이상에 출력할 수 있다. 그러면, 보호자는 아이와 함께 출력된 학습 문제를 보면서 해당 학습 문제에 대한 코칭을 진행할 수 있다.

랭킹 출력부(240)는 학습 결과 정보에 기초하여 산출된 획득 점수에 따른 순위를 출력한다.

랭킹 출력부(240)는 사용자에 의해 설정된 지역에서 산출된 획득 점수에 따른 순위를 출력한다. 예를 들어, '대한한국 서울시 마포구'가 사용자에 의해 거주 지역으로 설정된 경우, '대한한국 서울시 마포구'에 거주중인 사용자들 사이에서의 순위를 출력한다. 이러한 순위 정보는 서버 장치(300)로부터 수신할 수 있다.

뿐만 아니라, 랭킹 출력부(240)는 사용자에 의해 설정된 지역에서 전체 사용자의 학습 모드 완료 상태에 따른 순위를 출력할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 산수 학습 장치(100)를 이용하여 특정 학습 모드의 1 내지 3 난이도를 모두 완료하면, 단말 장치(200)는 특정 학습 모드에 대응하는 큐빅 아이템을 제공할 수 있다. 큐빅 아이템은 덧셈 학습의 모든 난이도를 완료하였다는 표시의 더하기 큐빅, 뺄셈 학습의 모든 난이도를 완료하였다는 표시의 마이너스 큐빅, 곱셈 학습의 모든 난이도를 완료하였다는 표시의 곱하기 큐빅, 나눗셈 학습의 모든 난이도를 완료하였다는 표시의 나누기 큐빅, 노래 산술 학습의 모든 난이도를 완료하였다는 표시의 구구단 큐빅, 최종 학습 모드를 완료하였다는 표시의 마스커 큐빅을 포함할 수 있다. 따라서, 사용자들은 학습의 완료 정도에 따라 모은 큐빅 아이템의 개수가 상이할 수 있으며, 랭킹 출력부(240)는 설정된 지역에서 큐빅 아이템의 획득 수에 따른 사용자의 순위를 출력할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 제1 실시예에 따른 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 산수 학습 장치(100)는 기 설정된 패턴에 따라 눌러진 버튼을 통해 학습 모드를 입력받는다(S605). 예를 들어, 사용자가 덧셈 학습을 위한 학습 모드가 설정된 제1면의 2번 버튼을 2초간 누르면, 산수 학습 장치(100)는 덧셈 학습을 위한 학습 모드를 입력받아 동작시킨다.

그리고, 산수 학습 장치(100)는 기 설정된 패턴에 따라 눌러진 버튼을 통해 난이도 모드를 입력받는다(S610). 예를 들어, 사용자가 난이도 모드가 설정된 제1면의 3번 버튼을 2초간 누른 후 3번 버튼을 누르면, 산수 학습 장치(100)는 난이도 3을 입력받는다.

그리고, 산수 학습 장치(100)는 입력받은 난이도를 수행하기 위한 조건을 만족하였는지를 판단한다(S615). 예를 들어, 덧셈 학습의 난이도 3이 입력된 경우, 난이도 3의 수행 조건인 덧셈 학습의 난이도 2를 완료했는지를 판단한다.

입력받은 난이도를 수행하기 위한 조건을 만족하지 않았다고 판단되면, 산수 학습 장치(100)는 난이도의 재입력을 요청한 후(S620), 사용자로부터 난이도를 재입력 받는다.

반면, 입력받은 난이도를 수행하기 위한 조건을 만족하였다고 판단되면, 산수 학습 장치(100)는 해당 학습 모드의 해당 난이도에 대한 학습 문제를 제공한다(S625).

한편, S610 내지 S620 단계 대신, 산수 학습 장치(100)는 기 설정된 난이도로 입력된 학습 모드의 학습 문제를 제공할 수 있다. 여기서, 기 설정된 난이도는 현재 사용자가 선택할 수 있는 최고 난이도를 의미한다. 예를 들어, 사용자가 덧셈 학습의 난이도 1를 완료하여 난이도 2의 문제를 제공받을 수 있는 상태인 경우, 산수 학습 장치(100)는 사용자가 덧셈 학습을 선택시 난이도 2의 학습 문제를 제공할 수 있다.

또는 산수 학습 장치(100)는 사용자가 선택 가능한 난이도의 입력만을 활성화시켜 난이도를 입력받을 수 있다.

아래의 표 1 내지 표 4는 기 저장된 각 학습 모드의 난이도 별 학습 문제의 예시이다. 표 1은 곱셈 학습, 표 2는 나눗셈 학습, 표 3은 덧셈 학습, 표 4는 뺄셈 학습의 각 난이도별 학습 문제의 예시이다. 표 1 내지 4는 일 실시예에 불과하며, 당업자에 의해 변경이 가능하다.

No	난이도 1	난이도 2	난이도 3
1	1x1=1	1x21=21	1x42=42
2	1x2=2	1x24=24	1x45=45
3	1x3=3	1x25=25	1x49=49
…	…	…	…

No	난이도 1	난이도 2	난이도 3
1	1/1=1	5/1=5	12/1=12
2	2/1=1	6/1=6	14/1=14
3	2/2=1	7/1=1	15/1=15
…	…	…	…

No	난이도 1	난이도 2	난이도 3
1	1+1=2	1+20=21	1+49=50
2	1+2=3	1+24=25	1+63=64
3	1+3=4	1+27=28	2+40=42
…	…	…	…

No	난이도 1	난이도 2	난이도 3
1	2-1=1	10-1=9	24-3=21
2	3-1=2	12-2=10	25-1=24
3	3-2=1	12-3=9	25-4=21
…	…	…	…

산수 학습 장치(100)는 선택된 학습 모드 및 난이도에 대응하는 학습 문제를 위의 표와 같은 학습 문제가 저장된 문제 데이터베이스로부터 선택하고, 선택된 학습 문제를 사용자에게 제공한다.

사용자에게 선택된 학습 문제 제공 후, 산수 학습 장치(100)는 제공된 학습 문제에 대응하여 버튼이 눌러지면(S630), 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 제공된 학습 문제의 정답이 일치하는지 판단한다(S635).

판단 결과 일치한다고 판단된 경우(즉, 입력된 답이 맞은 경우), 산수 학습 장치(100)는 추가로 제공할 학습 문제가 있으면 다음 학습 문제를 제공하고 추가로 제공할 학습 문제가 없으면 학습 문제 제공을 종료한다(S640). 예를 들어, 덧셈 학습에 관한 학습 모드의 난이도 3에서 학습 문제가 10개 제공될 수 있으며, 10개 학습 문제가 모두 제공되지 않은 경우 제공되지 않은 학습 문제를 제공할 수 있다. 이때, 산수 학습 장치(100)는 학습 문제를 맞췄다는 음성 메시지(예를 들어, 칭찬 음성 등)를 함께 출력할 수 있다.

반면, 판단 결과 일치하지 않는다고 판단된 경우(즉, 입력된 답이 틀린 경우), 산수 학습 장치(100)는 오답 입력 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하는지 여부를 판단한다(S645).

오답 입력 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하는 경우, 산수 학습 장치(100)는 추가로 제공할 학습 문제가 있으면 다음 학습 문제를 제공하고 추가로 제공할 학습 문제가 없으면 학습 문제 제공을 종료한다.

반면, 오답 입력 횟수가 기 설정된 횟수를 초과하지 않는 경우, 산수 학습 장치(100)는 제공된 학습 문제의 답을 재입력하라는 요청을 출력하며 문제의 답을 재입력 받는다.

한편, 문제 제공이 종료된 후, 해당 학습 모드의 해당 난이도에 대한 완료 조건을 만족하였는지 여부를 판단한다. 이때, 완료 조건은 제공되는 학습 문제를 해결하는데 소요된 시간 및 정답률에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 소요시간 3분을 초과하지 않고, 정답률 60%를 넘는 경우 덧셈 학습에 관한 학습 모드의 난이도 2를 완료한 것으로 판단할 수 있다. 또는 해당난이도의 누적학습시간이 20분을 넘고 직전 20문항의 정답률이 80%를 넘는 경우 해당 난이도를 완료한 것으로 판단할 수 있으며, 학습이 진행되는 중이라도 해당 조건을 만족하면 '레벨업' 등의 음성을 출력하여 해당난이도를 완료한 것을 알려줄 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 제2 실시예에 따른 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 학습모드는 덧셈 학습, 뺄셈 학습, 곱셈 학습 및 나눗셈 학습 이외에도 노래 산술 학습을 더 포함할 수 있다. 노래 산술 학습은 노래, 조명 및 버튼 입력의 방식을 조합하여 학습 문제를 제공하는 학습 방식을 의미한다. 노래 산술 학습이란 학습 문제를 노래를 통해 제공하며, 제공되는 노래에 따라 정답을 입력하는 학습 방식일 수 있다.

도 7을 참조하면, 산수 학습 장치(100)는 노래 산술 학습에 관한 학습 모드를 입력받은 후(S705), 난이도 모드를 통해 난이도를 입력받는다(S710). 그리고, 산수 학습 장치(100)는 입력받은 난이도를 수행하기 위한 조건을 만족하였는지를 판단한다(S715). 입력받은 난이도를 수행하기 위한 조건을 만족하지 않았다고 판단되면, 산수 학습 장치(100)는 난이도의 재입력을 요청한 후(S720), 난이도를 재입력 받는다. 반면, 입력받은 난이도를 수행하기 위한 조건을 만족하였다고 판단되면, 산수 학습 장치(100)는 노래 산술 학습에 관한 학습 모드의 해당 난이도에 대한 학습 문제를 제공한다.

한편, S710 내지 S720 단계 대신, 산수 학습 장치(100)는 기 설정된 난이도로 입력된 학습 모드의 학습 문제를 제공할 수 있다. 여기서, 기 설정된 난이도는 현재 사용자가 선택할 수 있는 최고 난이도를 의미한다. 예를 들어, 사용자가 노래 산술 학습의 난이도 1를 완료하여 난이도 2의 문제를 제공받을 수 있는 상태인 경우, 산수 학습 장치(100)는 사용자가 노래 산술 학습을 선택시 난이도 2의 학습 문제를 제공할 수 있다.

이때, 노래 산술 학습의 제1 난이도가 선택된 경우, 산수 학습 장치(100)는 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼에 배치된 조명이 모두 켜지도록 제어한다(S725). 제공되는 노래에 따라 조명이 켜진 버튼이 눌러지면, 산수 학습 장치(100)는 눌러진 버튼의 조명이 꺼지도록 제어한다(S730). 예를 들어, 노래 중 "2 곱하기 1은?"이라는 가사가 제공된 후 일정 시간 내에 정답인 '2'의 버튼이 눌러지면, 산수 학습 장치(100)는 '2'가 표기된 버튼에 배치된 조명 소자의 발광을 종료시킬 수 있다. 만약, 일정 시간 내에 정답인 '2'의 버튼이 눌러지지 않으면, 발광이 종료되지 않을 수 있다.

노래 산술 학습의 제2 난이도가 선택된 경우, 산수 학습 장치(100)는 모든 조명 소자의 발광을 종료시킨 후(S735) 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 켜도록 제어한다(S740). 예를 들어, 노래 중 "3 곱하기 8은?"이라는 가사가 제공된 후 일정 시간 내에 정답인 '24'의 버튼이 눌러지면, 산수 학습 장치(100)는 '24'가 표기된 버튼에 배치된 조명 소자를 발광시킬 수 있다.

그리고, 노래 산술 학습의 제3 난이도가 선택된 경우, 산수 학습 장치(100)는 노래를 통해 제공되는 학습 문제와 정답에 대응하는 버튼이 순차적으로 눌러지면 노래를 통해 제공되는 학습 문제를 해결한 것으로 판단한다(S745). 예를 들어, 산수 학습 장치(100)의 모든 조명 소자가 꺼진 상태에서 노래가 제공되면, 사용자는 노래에서 나오는 모든 숫자와 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼을 누를 수 있다.

한편, 난이도 1 내지 3의 내용은 예시이며, 난이도 2의 프로세스(S735, S740)가 난이도 1의 프로세스(S725, S730)일 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 산수 학습 장치의 제3 실시예에 따른 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

예를 들어, 학습 모드에 덧셈 학습, 뺄셈 학습, 곱셈 학습, 나눗셈 학습 및 노래 산술 학습의 모든 난이도의 기 설정된 완료 조건이 만족되면, 산수 학습 장치(100)는 최종 학습 모드에 따른 학습 문제를 사용자에게 제공할 수 있다.

도 8을 참조하면, 산수 학습 장치(100)는 최종 학습 모드를 입력받으면(S805), 학습 모드에 포함된 모든 학습 유형에서 모든 난이도의 기 설정된 완료 조건이 만족되는지를 판단한다(S810).

기 설정된 완료 조건이 만족되었다고 판단되면, 산수 학습 장치(100)는 최종 학습 모드에 따른 학습 문제를 사용자에게 제공한다(S815). 반면, 기 설정된 완료 조건을 만족하지 않았다고 판단되면, 산수 학습 장치(100)는 완료 조건을 만족하지 않았다고 통지한 후 최종 학습 모드에 따른 프로세스를 종료하거나 재도전을 입력받을 수 있다(S820).

본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 산수 학습 장치 110 : 본체
120 : 조명 모듈 130 : 스피커
140 : 마이크로 컨트롤러 150 : 통신 모듈
160 : 충전 모듈 200 : 단말 장치
210 : 문제 출제부 220 : 학습 분석부
230 : 오답 검토부 240 : 랭킹 출력부
300 : 서버 장치

Claims

숫자 연산 학습을 위한 산수 학습 장치에 있어서,
육면체의 형상으로 구현되며, 상기 육면체의 각 면의 소정의 개수로 구분된 영역마다 버튼이 배치되고, 상기 버튼에는 소정의 규칙의 산술 계산 결과에 따른 숫자가 표기되는 본체,
상기 버튼에 대응하여 배치되며, 눌러진 버튼에 대응하는 조명 소자를 발광시키는 조명 모듈,
상기 본체에 구비되며, 사용자에게 학습 문제를 출력하는 스피커, 그리고
상기 본체에 구비되며, 상기 본체, 상기 조명 모듈 및 상기 스피커를 제어하는 마이크로 컨트롤러를 포함하는 산수 학습 장치.
제1항에 있어서,
상기 본체에 구비되며, 어플리케이션이 설치된 단말 장치와 통신하는 통신 모듈, 그리고
상기 본체에 구비되며, 내장된 배터리에 전기를 충전하는 충전 모듈을 더 포함하는 산수 학습 장치.
제1항에 있어서,
상기 육면체의 6개 면 중 하나의 면에 배치된 버튼에는 기능 모드가 더 표기되며,
상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 기능 모드가 표기된 버튼이 기 설정된 패턴에 따라 눌러지면, 상기 기 설정된 패턴에 따라 눌러진 버튼에 설정된 기능 모드를 동작시키는 산수 학습 장치.
제3항에 있어서,
상기 기능 모드는,
덧셈 학습, 뺄셈 학습, 곱셈 학습 및 나눗셈 학습 중 적어도 하나를 포함하는 학습 모드 및 학습 모드의 난이도를 선택하는 난이도 선택 모드를 포함하는 산수 학습 장치.
제4항에 있어서,
상기 마이크로 컨트롤러는,
학습 문제가 저장된 문제 데이터베이스로부터 선택된 학습 모드 및 난이도에 대응하는 학습 문제를 선택하고, 선택된 학습 문제를 사용자에게 제공하는 산수 학습 장치.
제5항에 있어서,
상기 마이크로 컨트롤러는,
제공된 학습 문제에 대응하여 버튼이 눌러지면, 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 상기 제공된 학습 문제의 정답이 일치하는지 판단한 후, 판단 결과를 상기 사용자에게 제공하되,
상기 판단 결과 일치한다고 판단된 경우, 상기 정답이 일치함을 알리는 소리를 출력하며, 추가로 제공할 학습 문제가 있으면 다음 학습 문제를 제공하고 추가로 제공할 학습 문제가 없으면 학습 문제 제공을 종료하며,
상기 판단 결과 일치하지 않는다고 판단된 경우, 상기 제공된 학습 문제의 답을 재입력하라는 요청을 출력하며, 기 설정된 횟수 동안 상기 재입력에 따라 눌러진 버튼에 표기된 숫자와 상기 제공된 학습 문제의 정답이 일치하지 않으면 다음 학습 문제를 제공하거나 학습 문제 제공을 종료하는 산수 학습 장치.
제6항에 있어서,
상기 학습 모드는,
노래를 통해 학습 문제를 제공하는 노래 산술 학습을 더 포함하고,
상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 노래 산술 학습의 제1 난이도가 선택된 경우, 상기 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼에 배치된 조명을 모두 켜되, 조명이 켜진 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 끄도록 제어하고,
상기 노래 산술 학습의 제2 난이도가 선택된 경우, 노래를 통해 제공되는 학습 문제의 정답에 대응하는 버튼이 눌러지면 눌러진 버튼의 조명을 켜도록 제어하는 산수 학습 장치.
제7항에 있어서,
상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 노래 산술 학습의 제3 난이도가 선택된 경우, 상기 노래를 통해 제공되는 학습 문제와 정답에 대응하는 버튼이 순차적으로 눌러지면 상기 노래를 통해 제공되는 학습 문제를 해결한 것으로 판단하는 산수 학습 장치.
제6항에 있어서,
상기 학습 모드에는 난이도마다 기 완료 조건이 설정되며,
상기 마이크로 컨트롤러는,
상기 학습 모드에 포함된 모든 학습 유형에서 모든 난이도의 기 설정된 완료 조건이 만족되면, 최종 학습 모드에 따른 학습 문제를 상기 사용자에게 제공하는 산수 학습 장치.
제1항에 있어서,
상기 본체는,
상기 육면체의 각 면이 3x3의 영역으로 구분되고,
상기 소정의 규칙의 산술 계산 결과에 따른 숫자는,
1 내지 9의 숫자 중 선택된 제1 숫자와 1 내지 9의 숫자 중 선택된 제2 숫자를 곱한 결과값인 산수 학습 장치.
제10항에 있어서,
상기 본체는,
제1면에 1 내지 9의 숫자가 표기되고,
상기 제1면의 측면에 배치된 제2면에 2와 1 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고,
상기 제1면의 배면에 위치한 제3면에 3과 1 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고,
상기 제2면의 배면에 위치한 제4면의 1행 영역에 7과 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되며, 상기 제4면의 2행 및 3행 영역에 4와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고,
상기 제1면의 하부면에 위치한 제5면의 1행 영역에 8과 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제5면의 2행 및 3행 영역에 5와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고,
상기 제5면의 배면에 위치한 제6면의 1행 영역에 9와 7 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되고, 상기 제6면의 2행 및 3행 영역에 6와 4 내지 9를 각각 곱한 결과값이 표기되는 산수 학습 장치.
숫자 연산 학습을 위한 산수 학습 장치와 연동하는 단말 장치에 있어서,
산수 학습 장치에 제공되는 학습 문제를 저장하는 출제 데이터베이스로부터 상기 산수 학습 장치의 최종 학습 모드에 제공되는 학습 문제를 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하는 문제 출제부,
상기 학습 장치로부터 수신한 학습 결과 정보에 기초하여, 상기 산수 학습 장치의 학습 모드 별 학업 성취도를 분석하는 학습 분석부,
상기 학습 결과 정보에 기초하여 오답이 입력된 학습 문제가 저장되는 오답 데이터베이스를 생성하고, 상기 오답 데이터베이스로부터 적어도 하나의 학습 문제를 선택하여 상기 학습 장치에 제공하는 오답 검토부, 그리고
상기 학습 결과 정보에 기초하여 산출된 획득 점수에 따른 순위를 출력하는 랭킹 출력부를 포함하는 단말 장치.
제12항에 있어서,
상기 문제 출제부는,
상기 출제 데이터베이스로부터 학습 문제를 무작위로 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하거나,
학습 문제 유형, 난이도, 및 문항수 중 적어도 하나의 정보를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 상기 출제 데이터베이스로부터 학습 문제를 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하는 단말 장치.
제12항에 있어서,
상기 문제 출제부는,
상기 최종 학습 모드를 완료하면 제공되는 보상 항목을 더 입력받는 단말 장치.
제12항에 있어서,
상기 오답 검토부는,
상기 오답 데이터베이스로부터 학습 문제를 무작위로 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하거나,
학습 문제 유형, 난이도, 및 문항수 중 적어도 하나의 정보를 입력받고, 입력받은 정보에 기초하여 상기 오답 데이터베이스로부터 학습 문제를 선택하여 상기 산수 학습 장치에 제공하는 단말 장치.
제12항에 있어서,
상기 랭킹 출력부는,
사용자에 의해 설정된 지역에서 상기 산출된 획득 점수에 따른 순위를 출력하는 단말 장치.