KR20210017757A - 큐브 블록을 이용한 학습 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 큐브 블록을 이용하여 수학 학습 또는 국어 학습을 진행하는 학습 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 학습 시스템은, 복수의 센서가 매트릭스 형태로 배치되어 2차원 좌표를 형성하고, 베이스판, 큐브 블록, 숫자 블록 중에서 하나 이상이 안착되며, 상기 큐브 블록이 안착된 좌표를 인식하는 센싱 보드; 학습 카드의 식별정보별 수학 콘텐츠을 저장하고, 상기 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역의 좌표 범위와 상기 숫자 블록이 안착되는 제2안착 영역에 대한 좌표 범위를 저장하는 저장 모듈; 학습 카드의 결합이 가능하고 상기 학습 카드의 식별정보를 획득하는 카드 인식 모듈; 및 상기 센싱 보드에 수학 베이스판이 안착되면 상기 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역과 상기 숫자 블록이 안착되는 제2안착 영역을 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 카드 인식 모듈에 학습 카드가 결합되면 상기 학습 카드의 식별정보를 상기 카드 인식 모듈을 통해 획득하는 제어 모듈을 포함한다. 상기 제어 모듈은, 상기 학습 카드의 식별정보에 대응하는 수학 콘텐츠를 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 센싱 보드를 이용하여 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 개수를 모니터링하고 상기 제2안착 영역에 안착되는 숫자 블록이 나타내는 숫자를 모니터링한 후, 상기 큐브 블록의 개수와 상기 숫자가 모두 정답인지 여부를 판정하여, 판정 결과에 따른 피드백 메시지를 출력시킨다.

Description

큐브 블록을 이용한 학습 시스템{Learning system using cube block}

본 발명은 큐브 블록을 이용하여 수학 학습 또는 국어 학습을 진행하는 학습 시스템에 관한 것이다.

블록 세트의 사용자는 블록 세트에 포함되어 있는 블록들을 서로 조합하거나 끼워 맞추는 과정을 통해 공간 지각력을 향상시킬 수 있다. 특히, 알파벳이나 한글 자모를 형상화한 블록 세트인 경우, 블록들을 서로 조합하는 과정을 통해 기초적인 문자, 단어 또는 문장을 습득할 수 있다. 아래의 특허문헌은 블록완구에 대해서 개시한다.

그런데 종래의 블록 세트를 이용한 학습용 교구는, 한글 교육, 숫자 교육 또는 영어 교육과 같이 하나의 학습에만 적용되어, 이에 따라 보호자들은 유아에게 또 다른 교육을 시키기 위해서는 별도의 교구를 재구매야한다.

또한, 종래의 블록 세트는 교육 과정에서, 학습에만 초점을 맞춘 콘텐츠를 제공함으로써, 유아의 흥미를 저해하는 문제점도 있었다.

한국공개특허공보 제1995-0013548호 (공개일 1995. 06. 15.)

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다양한 교육 모드로 확장이 가능하고, 큐브 블록을 이용하여 유아의 흥미를 유발시키면서 국어 교육 또는 수학 교육을 진행하는 학습 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1측면에 따른 학습 시스템은, 복수의 센서가 매트릭스 형태로 배치되어 2차원 좌표를 형성하고, 베이스판, 큐브 블록, 숫자 블록 중에서 하나 이상이 안착되며, 상기 큐브 블록이 안착된 좌표를 인식하는 센싱 보드; 학습 카드의 식별정보별 수학 콘텐츠을 저장하고, 상기 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역의 좌표 범위와 상기 숫자 블록이 안착되는 제2안착 영역에 대한 좌표 범위를 저장하는 저장 모듈; 학습 카드의 결합이 가능하고 상기 학습 카드의 식별정보를 획득하는 카드 인식 모듈; 및 상기 센싱 보드에 수학 베이스판이 안착되면 상기 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역과 상기 숫자 블록이 안착되는 제2안착 영역을 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 카드 인식 모듈에 학습 카드가 결합되면 상기 학습 카드의 식별정보를 상기 카드 인식 모듈을 통해 획득하는 제어 모듈을 포함한다.

상기 제어 모듈은, 상기 학습 카드의 식별정보에 대응하는 수학 콘텐츠를 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 센싱 보드를 이용하여 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 개수를 모니터링하고 상기 제2안착 영역에 안착되는 숫자 블록이 나타내는 숫자를 모니터링한 후, 상기 큐브 블록의 개수와 상기 숫자가 모두 정답인지 여부를 판정하여, 판정 결과에 따른 피드백 메시지를 출력시킨다.

상기 제어 모듈은, 상기 학습 카드가 덧셈 학습 카드이면, 상기 센싱 보드를 이용하여 상기 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 유형을 확인하고, 제1유형의 큐브 블록 개수가 첫번째 피연산자에 해당하는 숫자와 일치하는 여부를 확인하고, 제2유형의 큐브 블록 개수가 두번째 피연산자에 해당하는 숫자와 일치하는지 여부를 확인하여 정답 또는 오답을 판정할 수 있다.

상기 제어 모듈은, 상기 학습 카드가 뺄셈 학습 카드이면, 상기 센싱 보드를 이용하여 상기 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 유형을 확인한 후, 제1유형의 큐브 블록 개수가 정답과 일치하는지 여부를 확인하고, 차감되는 피연산자에 해당하는 제2유형의 큐브 블록이 차감되는 개수만큼 상기 제1안착 영역에 안착된 후에 제거되었는지 여부를 확인하여 정답 또는 오답을 판정할 수 있다.

하나의 큐브 블록은 상기 센싱 보드에서 형성하는 하나의 좌표에 안착되는 크기를 가지며, 하면에 센싱 홀이 형성된다.

상기 제1유형의 큐브 블록에 형성된 센싱홀과 상기 제2유형의 큐브 블록에 형성된 센싱홀은 깊이가 서로 다를 수 있다.

상기 센싱 보드는, 안착된 큐브 블록의 센싱 홀의 깊이를 인식하고, 상기 제어 모듈은, 센싱 홀의 깊이에 따라 상기 제1유형의 큐브 블록 또는 상기 제2유형의 큐브 블록인 식별할 수 있다.

상기 학습 카드에는, 큐브 블록의 안착 배열을 직관적으로 인지시킬 수 있는 이미지가 인쇄될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제2측면에 따른 학습 시스템은, 복수의 센서가 매트릭스 형태로 배치되어 2차원 좌표를 형성하고, 베이스판, 큐브 블록 중에서 하나 이상이 안착되며, 상기 큐브 블록이 안착된 좌표를 인식하는 센싱 보드; 제1자음 그룹과 관련된 제1안착 영역의 좌표 범위 및 제2자음 그룹과 관련된 제2안착 영역의 좌표 범위를 저장하고, 각 좌표별 음절과 각각의 자음 노래를 저장하는 저장 모듈; 및 상기 센싱 보드에 한글 베이스판이 안착되면 상기 제1안착 영역, 상기 제2안착 영역을 상기 저장 모듈에서 확인하는 제어 모듈을 포함한다.

상기 제어 모듈은, 상기 제1안착 영역, 상기 제2안착 영역 중에서 하나 이상에 큐브 블록이 안착되면 큐브 블록이 안착된 하나 이상의 좌표를 상기 센싱 보드를 통해서 확인하고, 상기 확인한 하나 이상의 좌표가 특정 자음과 관련된 축 방향 좌표 모두에 해당하는지 여부를 해당하는 경우, 상기 특정 자음과 관련된 자음 노래를 출력한다.

상기 제어 모듈은, 상기 확인한 하나 이상의 좌표가 특정 자음과 관련된 축 방향 좌표 모두와 연관되지 않은 경우, 상기 확인한 하나 이상이 좌표과 대응되는 음절을 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 확인한 하나 이상의 음절을 출력할 수 있다.

본 발명은 다양한 학습 카드를 이용하여, 사용자에게 사칙연산을 학습시키고, 더불어 서로 다른 유형의 큐브 블록을 이용하여 유아의 학습을 유도함으로써, 학습 과정에서의 유아의 흥미를 유발하고, 학습 성취도도 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 안착된 큐브 블록의 종류와 수를 감지하여 학습용 피드백 메시지를 출력함으로써, 유아가 자발적으로 학습에 참여하게 유도하는 효과도 있다.

게다가, 본 발명은 자음과 모음을 조합할 수 있는 센싱 보드에 큐브 블록이 안착되면, 안착된 큐브 블록의 위치에 따라 음절 또는 자음 노래를 출력함으로써, 사용자의 언어 교육의 흥미 유발하고 성취도를 향상시키는 장점이 있다.

본 발명은 베이스판 인식을 통해서, 수학 모드 또는 한글 모드를 설정하여, 하나의 시스템을 통해서 다양한 교육 콘텐츠의 확장을 용이하게 하는 장점이 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 블록을 이용한 학습 시스템의 외관을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 식별코드가 포함된 베이스판의 하면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 카드를 예시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브 블록을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 시스템에서 수학 모드에 따른 덧셈 학습을 진행하는 것을 예시하는 도면이다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 수학 모드가 진행될 때의 학습 시스템을 예시하는 도면이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 수학 모드가 진행될 때의 학습 시스템을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 수학 모드가 진행될 때의 학습 시스템을 예시하는 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 시스템에서 한글 모드에 따른 한글 학습을 진행하는 것을 예시하는 도면이다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 블록을 이용한 학습 시스템의 외관을 나타내는 도면이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브 블록을 이용한 학습 시스템(100)은 센싱 보드(110), 출력 모듈(120), 저장 모듈(130), 입력 모듈(140), 카드 인식 모듈(150) 및 제어 모듈(160)을 포함하며, 이러한 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 조합을 통해서 구현될 수 있다.

또한, 학습 시스템(100)은 이러한 구성요소 이외에도, 복수의 베이스판(도 3 참조), 복수의 학습 카드(도 4 참조), 복수의 숫자 블록 및 복수의 큐브 블록(도 5 참조)을 포함한다. 게다가, 학습 시스템(100)은 하나 이상의 프로세서와 메모리를 포함할 수 있으며, 후술하는 제어 모듈(160)에서 진행하는 방법은 상기 프로세서에 의해서 실행되는 프로그램 형태로 상기 메모리에 탑재될 수도 있다.

출력 모듈(120)은 스피커를 포함하고, 음성, 효과음 등과 같은 사운드를 출력할 수 있다. 또한, 출력 모듈(120)은 디스플레이 수단을 포함할 수도 있으며, 이 경우 출력 결과물을 그래픽, 텍스트 등으로 출력할 수도 있다.

입력 모듈(140)은 사운드 조절 버튼(141), 플레이 버튼(142) 및 도움 버튼(143)을 포함하고, 사용자가 입력한 입력신호를 제어 모듈(160)로 전달한다. 상기 사운드 조절 버튼(141)은 사운드 세기를 조절하기 위한 입력수단이고, 플레이 버튼(142)은 학습 결과 또는 학습 과정에 대한 피드백 정보를 얻기 위한 입력수단이다. 또한, 도움 버튼(143)은 학습 과정에서의 도움말을 얻기 위한 입력수단이다. 베이스판과 큐브 블록이 센싱 보드(110)에 안착된 상태에서 상기 플레이 버튼(142)이 클릭되면, 학습 결과 또는 과정을 나타내는 메시지가 출력 모듈(120)에 출력될 수 있다. 또한, 센싱 보드(110)에 베이스판 또는 큐브 블록이 안착된 상태에서 상기 도움말 버튼(143)이 클릭되면, 학습 과정을 설명하는 도움말 메시지가 출력 모듈(120)에서 출력될 수 있다.

카드 인식 모듈(150)은 수학 모드에서 이용되는 학습 카드가 안착된다. 상기 카드 인식 모듈(150)은 학습 카드가 슬라이드 결합되거나 삽입 결합될 수 있는 결합 부재를 구비하고, 이 결합 부재를 통해서 학습 카드와 결합될 수 있다. 상기 카드 인식 모듈(150)은 학습 시스템(100)의 상측면에 노출되어, 학습 카드와 결합될 수 있다. 상기 카드 인식 모듈(150)은 발광 센서와 수광 센서를 포함하는 적외선 센서를 구비하고 있할 수 있으며, 이 경우 적외선 센서를 이용하여 자신과 결합된 학습 카드의 식별코드를 식별할 수 있다. 다른 실시 형태로서, 카드 인식 모듈(150)는 학습 카드에 삽입된 NFC(Near Field Communication) 태그를 식별할 수 있는 NFC 센서를 포함할 수 있다.

센싱 보드(110)는 복수의 적외선 센서(111)가 매트릭스 형태로 구성된 보드로서, 베이스판, 큐브 블록, 숫자 블록 각각의 안착 여부를 센싱하는 기능을 수행한다. 상기 베이스판은 학습용 콘텐츠 기본이 되며 교육 모드를 전환하는데 이용되고, 큐브 블록 또는 숫자 블록은 베이스판에서 비워진 공간에 안착된다.

상기 센싱 보드(110)는 복수의 적외선 센서(111)가 매트릭스 형태로 구성된 인쇄회로기판 및 상기 인쇄회로기판 상부에 장착되는 프레임을 포함하여 구성될 수 있다. 상기 센싱 보드(110)에 형성된 적외선 센서(111)에는 발광 센서와 수광 센서가 포함되고, 발광 센서는 적외선을 조사하고, 수광 센서는 센싱 보드에 안착된 블록 또는 베이스판을 통해서 반사되어 돌아오는 빛(적외선)의 양을 센싱한다. 상기 센싱 보드(110)에서 적외선이 조사될 수 있도록, 적외선 센서의 개수만큼의 관통홀이 센싱 보드(110)의 상면에 형성된다.

상기 센싱 보드(110)는 복수의 적외선 센서(111)를 이용하여 2차원 좌표를 형성하고, 2차원 좌표 중에서 큐브 블록이 안착되는 지점(즉, 좌표)을 감지한다. 상기 센싱 보드(110)의 프레임에는 안착된 블록이 이동되지 않도록 고정시키는 돌출부재가 형성될 수도 있다. 상기 센싱 보드(110)와 카드 인식 모듈(150)에는 적외선 센서(111)가 이용되었지만, 적외선 센서 대신에 다른 형태의 센서(예컨대, 근접 센서, 자기장 센서)가 이용될 수도 있다. 또한, 센싱 보드(110)에 형성된 복수의 적외선 센서(111)는 2차원 좌표를 형성하고, 이 좌표를 통해서 센싱 보드에 물체(즉, 베이스판 또는 블록)가 안착되면, 이 물체가 안착된 좌표 영역을 인식할 수 있다.

도 3은 식별코드가 포함된 베이스판의 하면을 나타내는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 베이스판(30)의 하면의 일정 영역에는 식별코드(31)가 바코드 형태로 인쇄되어 있다. 상기 베이스판 식별코드(31)는 베이스판별로 서로 상이하게 인쇄된다. 상기 베이스판(30)의 하면이 센싱 보드(110)에 안착되면, 센싱 보드(110)의 적외선 센서를 통해서 조사된 적외선은, 식별코드의 흑색 마크에서는 흡수되고 식별코드의 백색 마크에서는 반사된다. 이러한 원리에 의해, 센싱 보드(110)에 베이스판(30)이 안착되면, 센싱 보드(110)는 베이스판(30)의 백색 마크와 흑색 마크에서 반사되어 수신되는 빛에 따라, 베이스판(30)의 식별코드를 센싱하고, 이 센싱 데이터가 제어 모듈(160)로 전달되어 베이스판(30)의 식별코드가 인식된다.

한편, 베이스판 식별코드(31)와 대응되는 베이스판 인식 영역(112)이 별도로 센싱 보드에 설정될 수도 있다. 부연하면, 도 3과 같은 베이스판 식별코드(31)가 안착되는 위치 영역과 대응되어, 센싱 보드(110)에 베이스판 인식 영역(112)이 설정될 수 있다.

또한, 베이스판 이외에 학습 카드에도 식별코드가 인쇄될 수 있으며, 학습 카드의 식별코드를 인식하는 원리도 베이스판(30)의 식별코드를 인식하는 원리와 유사할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 카드를 예시하는 도면이다.

도 4의 (a)는 학습 카드(40)의 정면을 나타내는 것으로서, 학습 카드(40)의 정면에는 덧셈 연산을 요구하는 정보(즉, 8+7)가 인쇄된다. 또한, 학습 카드(40)의 정면에는 덧셈 연산에 필요한 제1큐브 블록의 개수(41)와 제2큐브 블록의 개수(42)가 이미지로 인쇄되어, 큐브 블록의 안착되는 배열 형태를 직관적으로 사용자에게 직관적으로 인지시킨다.

도 4의 (b)는 학습 카드(40)의 후면을 나타내는 것으로서, 학습 카드(40)의 후면 하단에는 학습 카드의 식별코드가 바코드 형태로 인쇄될 수 있다.

설명한 바와 같이, 학습 카드(40)의 후면 하단에도 백색 마크와 흑색 마크가 조합된 학습 카드(40)의 식별코드가 인쇄될 수 있고, 이러한 학습 카드(40)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되면, 카드 인식 모듈(150)은 내장된 적외선 센서를 이용하여 학습 카드의 식별코드를 인식하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 다른 실시형태로서, 학습 카드(40)에는 고유의 식별정보가 내장되느 NFC 태그가 삽입될 수 있으며, 이 경우 카드 인식 모듈(150)은 NFC 통신을 통하여 학습 카드(40)의 NFC 태그 정보를 획득하여, 제어 모듈(160)로 전달할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브 블록을 나타내는 도면이다.

도 5을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 큐브 블록(51, 52, 53)은 육면체의 형상을 가지며, 제1측면에는 결합 홈(51a, 52a, 53a)이 형성되고, 제1측면과 대향하는 제2측면에는 결합 돌기(51b, 52b)가 형성된다. 하나의 큐브 블록(51, 52, 53)은 센싱 보드(110)에서 형성하는 하나의 좌표에 안착되는 크기를 갖는다. 일부 큐브 블록(53)에는 결합 돌기(52b)가 형성되지 않고 결합 홈(53a)만이 형성될 수 있다. 이러한 결합 홈(53a)이 형성된 큐브 블록(53)은 결합된 큐브 블록의 세트에서 마지막 큐브 블록으로서 이용된다.

큐브 블록(51, 52, 53)에 형성되는 결합 홈(51a, 52a, 53a)은 타 큐브 블록(51, 52, 53)에 형성된 결합 돌기(51b, 52b)과 결합될 수 있으며, 큐브 블록(51, 52, 53)에 형성된 결합 돌기(51b, 52b)는 타 큐브 블록(51, 52, 53)의 결합 돌기(51b, 52b)와 결합될 수 있다.

도 5의 (a)는 각 큐브 블록(51, 52, 53)이 결합되기 전의 상태를 예시하고, 도 5의 (b)는 큐브 블록(51, 52, 53)이 결합된 상태를 예시한다.

각 큐브 블록(51, 52, 53)의 하면에는 일정한 깊이의 센싱 홀(51c, 52c, 53c)이 형성되고, 또한 하면에 형성된 센싱 홀(51c, 52c, 53c)과 동일한 깊이의 센싱 홀(51c, 52c, 53c)이 큐브 블록(51, 52, 53)의 상면에 추가적으로 형성될 수 있다.

상기 센싱 홀(51c, 52c, 53c)은 센싱 보드(110)에 안착된 큐브 블록(51, 52, 53)의 유형을 확인하기 위하여 형성된 것으로서, 큐브 블록의 유형이 다르면 센싱 홀의 깊이도 상이하다. 즉, 동일한 유형의 큐브 블록(51, 52, 53)은 동일한 깊이의 센싱 홀(51c, 52c, 53c)을 가지나, 서로 다른 유형의 큐브 블록은 서로 상이한 깊이의 센싱 홀이 형성될 수 있다.

센싱 홀(51c, 52c, 53c)은, 큐브 블록(51, 52, 53)이 센싱 보드(110)에 안착된 경우, 적외선 센서에서 송출되는 적외선 신호가 반사될 수 있는 큐브 블록(51, 52, 53)의 위치에 형성된다.

큐브 블록(51, 52, 53)이 센싱 보드(110)에 안착된 경우, 센싱 보드(110)는 적외선이 큐브 블록(51, 52, 53)의 센싱 홀(51c, 52c, 53c)에 반사되어 되돌아오는 시간을 토대로, 상기 센싱 홀(51c, 52c, 53c)의 깊이를 측정할 수 있다. 그리고 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 큐브 블록(51, 52, 53)의 센싱 홀(51c, 52c, 53c)의 깊이를 토대로, 큐브 블록(51, 52, 53)의 유형을 식별할 수 있다.

저장 모듈(130)은 메모리, 디스크 장치 등과 같은 저장 수단으로서, 교육 모드별 학습 콘텐츠(즉, 수학 콘텐츠, 한글 콘텐츠)를 저장한다. 구체적으로, 저장 모듈(130)은 베이스판 식별코드, 교육 모드, 각 큐브 블록의 안착 영역(즉, 좌표 영역), 복수의 피드백 메시지(예컨대, 사운드), 정답 정보 및 학습 카드별 식별코드가 매핑된 학습 콘텐츠를 교육 모드별로 저장한다. 후술하는 바와 같이, 교육 모드는 수학 모드와 국어 모드를 포함한다. 부연하면, 교육 모드가 변경되면, 이 교육 모드에 대응하는 학습 콘텐츠가 적용되어, 큐브 블록의 안착 영역도 재설정되고, 피드백 메시지도 재설정된다. 또한, 저장 모듈(130)은 학습 카드의 식별정보와 매핑되는 덧셈, 뺄셈, 곱셈 또는 나눗셈 콘텐츠를 저장한다. 상기 학습 콘텐츠, 덧셈, 뺄셈, 곱셈 또는 나눗셈 콘텐츠에는 큐브 블록이 안착되어야 하는 영역(즉, 좌표 영역), 정답 및 문제 풀이 과정에 따른 학습 안내 메시지가 포함된다. 또한, 저장 모듈(130)은 숫자 블록의 식별코드와 대응되는 숫자를 저장한다.

제어 모듈(160)은 학습 시스템(100)을 제어한다. 상기 제어 모듈(160)은 큐브 블록, 숫자 블록, 베이스판 각각을 식별한 후, 베이스판의 식별에 따라 교육 모드를 설정하고, 큐브 블록의 안착 여부에 따라 학습 피드백 메시지를 출력 모듈(120)로 출력한다. 또한, 제어 모듈(160)은 사운드 크기를 설정하기도 한다.

상기 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여, 센싱 보드(110)에 안착된 베이스판을 식별하고, 큐브 블록이 안착된 좌표와 큐브 블록의 유형을 식별한다. 구체적으로, 센싱 보드(110)에 베이스판이 안착되면 센싱 보드(110)는 상기 식별코드의 센싱값을 획득하여 제어 모듈(160)로 전달하고, 제어 모듈(160)은 상기 센싱값을 분석하여 상기 베이스판 식별코드를 인식하고, 이 베이스판 식별코드에 대응하여 현재의 교육 모드를 수학 모드 또는 국어 모드로 설정한다. 이때, 제어 모듈(160)은 현재의 설정된 교육 모드를 확인하고, 이 교육 모드에 해당하는 블록별 안착 영역(즉, 큐브 블록 또는 숫자 블록의 안착 영역)을 저장 모듈(130)에서 확인한 후, 각 안착 영역에 블록이 안착되는지 여부를 모니터링할 수 있다.

또한, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여 큐브 블록이 안착된 영역(즉, 2차원 좌표들)을 인식할 수 있다. 이때, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)에 안착된 큐브 블록의 센싱 홀의 깊이를 토대로, 큐브 블록의 유형을 식별할 수 있다. 한편, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여 새로운 베이스판을 인식하면, 제어 모듈(160)은 새로운 베이스판의 식별코드와 대응되는 교육 모드를 확인하고, 이 교육 모드로 현재 모드를 변경한다.

제어 모듈(160)은 현재의 교육 모드에서 진행되는 학습 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인하고, 이 학습 콘텐츠에 근거하여 교육을 진행하고, 교육 과정에서의 피드백 메시지를 출력한다. 구체적으로, 제어 모듈(160)은 현재 설정된 교육 모드에 따른 학습 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인하고, 이 학습 콘텐츠에 포함된 정답, 출력 메시지 등을 확인하고, 현재 모드에서 설정된 영역에, 큐브 블록 또는 숫자 블록이 안착되는지 여부를 확인하여, 안착 영역에 큐브 블록 또는 숫자 블록이 안착되면 이에 따른 피드백 메시지를 출력 모듈(120)에 출력한다.

이하, 도 6 내지 도 9을 통해서, 본 발명의 학습 시스템(100)에서 제공하는 수학 모드에 대해서 설명한다.

도 6a 내지 도 6e는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 시스템에서 수학 모드에 따른 덧셈 학습을 진행하는 것을 예시하는 도면이다.

도 6a 내지 도 6e를 참조하면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)에 수학 베이스판(60)이 안착되면, 상기 센싱 보드(110)을 통해 수학 베이스판(60)의 하면에 인쇄된 식별코드를 인식한다. 그리고 제어 모듈(160)은 상기 인식한 수학 베이스판(60)의 식별코드와 대응되는 교육 모드가 수학 모드임을 저장 모듈(130)에서 확인하고, 상기 수학 모드를 현재의 교육 모드로서 설정한다. 이렇게 교육 모드가 수학 모드로서 설정되면, 제어 모듈(160)은 상기 설정된 수학 모드와 대응되어 복수의 블록 안착 영역(61, 62)을 저장 모듈(130)에서 확인한다. 이때, 상기 제어 모듈(160)은 블록 안착 영역으로서 큐브 블록(71, 72a, 72b)이 안착되는 제1안착 영역(61)과 숫자 블록(64a, 64b)이 안착되는 제2안착 영역(62)을 저장 모듈(130)에서 확인할 수 있다.

도 6a에 따르면, 수학 모드에서는 총 2개의 블록 안착 영역(61, 62)이 설정되고, 이 중에서 넓은 크기를 가지는 제1안착 영역(61)은 큐브 블록(71, 72a, 72b)이 안착되는 영역이고, 작은 크기를 가지는 제2안착 영역(62)은 숫자 블록(64a, 64b)이 안착되는 영역으로 설정되는 것으로 예시된다.

제어 모듈(160)은 베이스판(60)이 안착되어 수학 모드가 설정되면, 학습 카드(63)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되는지 여부를 모니터링한다. 카드 인식 모듈(150)은 학습 카드(63)가 결합되면, 이 학습 카드(63)의 하단에 인쇄된 식별코드를 인식하거나 NFC 통신을 통해서 NFC 태그를 인식하고, 이 식별코드(또는 NFC 태그)를 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 상기 전달받은 학습 카드(63)의 식별코드(또는 NFC 태그)에 대응하는 덧셈 학습 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인한다. 상기 덧셈 학습 콘텐츠에는 각 풀이 과정에서 센싱 보드(110)에 안착되어야 하는 큐브 블록의 개수와 종류, 덧셈 문제, 각 풀이 과정별 정답 및 풀이 과정에서의 학습 안내 메시지 등이 포함된다. 상기 풀이 과정은 여러 단계별로 상기 덧셈 학습 콘텐에 포함될 수 있다.

도 6a는 센싱 보드(110)에 수학 베이스판(60)이 안착되고, 더불어 8+7에 대한 덧셈 연산을 요구하는 학습 카드(63)가 카드 인식 모듈(150)에 결합된 상태를 예시한다. 상기 학습 카드(63)에는 큐브 블록의 배열을 직관적으로 인지시킬 수 있는 큐브 이미지 정보가 인쇄될 수 있다.

본 발명에 실시예에서, 녹색 큐브 블록(71)과 노란색 큐브 블록(72a, 72b)은 서로 다른 종류의 큐브 블록을 의미한다. 덧셈 연산 과정에서, 상기 큐브 블록 중에서 녹색 큐브 블록(71)은 좌측을 기준으로 첫번째 피연산자를 설정할 때에 이용되는 블록이고, 노란색 큐브 블록(72a, 72b)은 두번째 피연산자를 설정할 때에 이용되는 블록이다. 녹색 큐브 블록(71)의 센싱 홀의 깊이와 노란색 큐브 블록(72a, 72b)의 센싱 홀의 깊이는 서로 상이하다.

제어 모듈(160)은 상기 학습 카드(63)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되어 학습 카드(63)의 식별코드(또는 NFC 태그)가 카드 인식 모듈(150)로부터 수신되면, 제1풀이 과정을 진행한다. 즉, 현재의 상태가 도 6a와 같으면, 제어 모듈(160)은 "8 더하기 7은 얼마일까? 여덟 개의 큐브 블록과 일곱 개의 큐브 블록으로 만들고, 여덟 개의 큐브 블록을 올려 플레이 버튼을 눌러보자"와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력하여 제1풀이 과정을 진행할 수 있다.

그리고 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여, 제1안착 영역(61)에서 녹색 큐브 블록(71)이 안착되는지 여부 또는 노란색 큐브 블록(72a, 72b)이 안착되는지 여부를 모니터링한다.

제1안착 영역(61)에 도 6b와 같이 8개의 녹색 큐브 블록(71)이 안착되면, 센싱 보드(110)는 녹색 큐브 블록(71)이 안착되는 좌표들을 확인하여 제어 모듈(160)로 전달하고, 추가적으로 해당 좌표에 안착된 큐브 블록(71)의 센싱 홀 깊이를 측정하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 즉, 센싱 보드(110)는 큐브 블록(71)이 안착되는 좌표와 큐브 블록(71)의 센싱 홀 깊이를 인식하여 제어 모듈(160)로 전달한다.

그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표와 센싱 홀의 깊이를 토대로, 제1안착 영역(61)에 총 8개의 녹색 큐브 블록(71)이 안착되었음을 확인한다.

한편, 도 6b와 같이 녹색 큐브 블록(71)이 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와 정말 잘했어요. 열 개의 큐브를 만들 후에 플레이버튼을 눌러보자"와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

제1안착 영역(61)에 도 6c와 같이 2개의 노란 큐브 블록(72a)이 추가적으로 안착되면, 센싱 보드(110)는 노란 큐브 블록(72a)이 안착되는 좌표와 이 좌표에서 인식한 노란 큐브 블록(72a)의 센싱 홀 깊이를 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표와 센싱 홀 깊이를 토대로, 안착 영역(61)에 총 8개의 녹색 큐브 블록(71)와 2개의 노란색 큐브 블록(72a)이 안착되었음을 확인한다.

도 6c와 같이 녹색 큐브 블록(71)과 노란색 큐브 블록(72a)이 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와! 정말 잘했어요, 8 더하기 2는 10이야. 나머지 다섯 개의 큐브를 올리고 플레이 버튼을 눌러보자."와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

제1안착 영역(61)에 도 6d와 같이 5개의 노란 큐브 블록(72b)이 추가적으로 안착되면, 센싱 보드(110)는 5개의 노란 큐브 블록(72b)가 안착되는 좌표와 이 좌표에서 인식한 노란 큐브 블록(72b)의 센싱 홀 깊이를 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표와 센싱 홀 깊이를 토대로, 안착 영역(61)의 총 8개의 녹색 큐브 블록(71)와 7개의 노란색 큐브 블록(72a, 72b)이 안착되었음을 확인한다.

도 6d와 같이 녹색 큐브 블록(71)과 노란색 큐브 블록(72a, 72b)이 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭하면, 제어 모듈(160)은 "와! 정말 잘했어요. 8 더하기 7은 15야. 큐브를 보고 숫자 블록으로 수를 맞춰봐"와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)에 출력할 수 있다.

제어 모듈(160)은 도 6e와 같이 센싱 보드(110)의 제2안착 영역(62)에 하나 이상의 숫자 블록(64a, 64b)이 안착되는지 여부를 확인하여 안착되면, 상기 센싱 보드(110)를 통해 숫자 블록(64a, 64b)의 하면에 각각 인쇄된 식별코드를 인식한다. 그리고 제어 모듈(160)은 상기 식별코드와 대응되는 숫자를 저장 모듈(130)에서 확인하고, 이 숫자가 정답 또는 오답인지 여부를 확인한다. 이때, 제어 모듈(160)은 숫자 블록(64a, 64b)이 두 개로 인식되는 경우, 각각의 십의 자리 숫자와 일의 자리 숫자를 조합하여, 숫자를 확인한다. 상기 제어 모듈(160)은 좌측의 안착된 숫자 블록(64a)을 십의 자리 숫자로서 인식하고, 우측에 안착된 숫자 블록(64b)을 일의 자리 숫자로서 인식할 수 있다.

도 6e와 같이 숫자 블록(64a, 64b)과 큐브 블록들(71, 72a, 72b)이 안착된 상태에서, 플레이 버튼(142)이 클릭되면, 제어 모듈(160)으 숫자 블록 인식을 통해서 확인한 숫자가 정답 또는 오답인지 여부를 확인하여, 이 결과를 출력 모듈(120)로 출력한다. 예를 들어, 정답인 경우, 제어 모듈(160)은 "와 잘했어요, 정답이야"와 같은 학습 안내 메시지를 출력할 수 있다.

부연하면, 제어 모듈(160)는 제1안착 영역(61)에 안착된 큐브 블록(71, 72a, 72b)의 개수와 제2안착 영역(62)에 안착된 숫자 블록에 해당하는 숫자 모두가 정답인지 여부를 확인하여, 덧셈 연산에 대한 정답 또는 오답을 판별한다.

한편, 제어 모듈(160)은 큐브 블록(71, 71a, 71b)의 개수가 잘못 안착되거나(즉, 정답 개수가 아니거나), 숫자 블록(64a, 64b)이 잘못 안착된 경우, "다시 생각해봐"와 같은 오답 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다. 특히, 제어 모듈(160)은 좌측을 기준으로 첫번째 피연산자로 이용되는 녹색 큐브 블록(71)의 개수와 두번째 피연산자로서 이용되는 노란색 큐브 블록(71a, 71b)의 개수가 학습 카드(63)에서 제시한 숫자(즉, 8, 7)와 정확하게 일치하지 않은 경우, 덧셈 학습을 오답 처리하고 오답 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

본 발명에 실시예들에 따르면, 학습 시스템(100)은 덧셈 이외에, 뺄셈, 곱셈 및 나눗셈에도 이용될 수 있다. 즉, 학습 카드를 교체를 통해서, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈 중 어느 하나가 수학 모드에서 적용될 수 있다.

도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 수학 모드가 진행될 때의 학습 시스템을 예시하는 도면이다.

도 7a 내지 도 7d를 참조하면, 베이스판(60)이 안착되어 수학 모드가 설정되고 뺄셈을 연산을 요구하는 학습 카드(66)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되면, 카드 인식 모듈(150)은 이 학습 카드(63)의 하단에 인쇄된 식별코드 또는 학습 카드(63)에 내장된 NFC 태그를 인식하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 상기 전달받은 학습 카드(66)의 식별코드(또는 NFC 태그)에 대응하는 뺄셈 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인한다. 상기 뺄셈 콘텐츠에는 큐브 블록 유형별로 안착되어야 하는 영역(즉, 좌표 영역), 뺄셈 문제, 정답 및 문제 풀이 과정에 따른 학습 안내 메시지가 포함된다.

도 7a는 센싱 보드(110)에 수학 베이스판(60)이 안착되고, 더불어 15-7 대한 뺄셈 연산을 요구하는 학습 카드(66)가 카드 인식 모듈(150)에 결합된 상태를 예시한다. 상기 학습 카드(66)에는 큐브 블록 배열을 직관적으로 나타낼 수 있는 큐브 이미지 정보가 인쇄된다.

상기 큐브 블록들 중에서 녹색 큐브 블록(73)과 노란색 큐브 블록(74)은 서로 다른 종류의 큐브 블록을 의미할 수 있다. 여기서, 녹색 큐브 블록(73)은 감산된 후에 정답과 관련된 수를 확인할 때 이용되는 큐브 블록이고, 노란색 큐브 블록(74)은 차감되는 숫자(즉, 두번째 피연산자)를 설정할 때에 이용되는 블록임을 예시한다.

제어 모듈(160)은 상기 학습 카드(66)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되어 학습 카드(66)의 식별코드가 센싱 보드(110)로부터 수신되면, "15 빼기 7은 얼마일까? 8과 7을 큐브 블록으로 만들고, 8과 7의 큐브 블록을 올려 플레이 버튼을 눌러보자"와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

그리고 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여, 제1안착 영역(61)에서 녹색 큐브 블록(73)이 안착되는지 여부 또는 노란색 큐브 블록(74)이 안착되는지 여부를 모니터링한다.

제1안착 영역(61)에 도 7b와 같이 8개의 녹색 큐브 블록(73)과 7개의 노란색 큐브 블록(74)이 안착되면, 센싱 보드(110)는 녹색 큐브 블록(73)과 노란색 큐브 블록(74) 각각이 안착되는 좌표와 확인하여 제어 모듈(160)로 전달하고, 추가적으로 안착된 각 큐브 블록(73, 74)의 센싱 홀 깊이를 측정하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표와 센싱 홀의 깊이를 토대로, 제1안착 영역(61)에 총 8개의 녹색 큐브 블록(73)과 7개의 노란색 큐브 블록(74) 안착되었음을 확인한다.

한편, 도 7b와 같이 8개의 녹색 큐브 블록(73)과 7개의 노란색 큐브 블록(74)이 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와 정말 잘했어. 현재 큐브 블록을 15개야. 15개의 큐브 블록에서 7개의 큐브 블록을 없애보자."와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

제1안착 영역(61)에 도 7c와 같이 7개의 노란 큐브 블록(74)이 제거되면, 센싱 보드(110)는 노란 큐브 블록(74)이 제거된 좌표들을 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표들을 토대로, 제1안착 영역(61)에서 7개의 노란색 큐브 블록(73)이 제거되고, 총 8개의 녹색 큐브 블록(73)이 제1안착 영역(61)에 남아 있음을 확인한다.

도 7c와 같이 8개의 녹색 큐브 블록(73)가 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와! 정말 잘했어. 15에서 7을 뺐구나. 큐브를 보고 숫자 블록으로 수를 맞춰봐"와 같은 학습 안내 메시지를 출력할 수 있다.

제어 모듈(160)은 도 7d와 같이 센싱 보드(110)의 제2안착 영역(62)에 하나 이상의 숫자 블록(67)이 안착되는지 여부를 확인하여 안착되면, 상기 센싱 보드(110)를 통해 숫자 블록(67)의 하면에 각각 인쇄된 식별코드를 인식한다. 그리고 제어 모듈(160)은 상기 식별코드와 대응되는 숫자를 저장 모듈(130)에서 확인하고, 이 숫자가 정답 또는 오답인지 여부를 확인하여, 정답 또는 오답과 관련된 사운드를 출력 모듈(120)로 출력한다. 이때, 제어 모듈(160)은 제1안착 영역(61)에 안착된 큐브 블록(73)의 개수와 숫자 블록(67)에 해당하는 숫자 모두가 정답인지 여부를 확인하여 정답 또는 오답을 판정한다. 상기 제어 모듈(160)은 숫자 블록(67)이 두 개로 인식되는 경우, 각각의 십의 자리 숫자와 일의 자리 숫자를 조합하여, 숫자를 확인한다.

한편, 제어 모듈(160)은 큐브 블록(73, 74)의 개수가 잘못 안착되거나, 숫자 블록(67)이 잘못 안착된 경우, "다시 생각해봐"와 같은 오답 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다. 특히, 제어 모듈(160)은 정답과 관련하여 이용되는 녹색 큐브 블록(73)의 개수 및 차감되는 숫자로서 이용되는 노란색 큐브 블록(74)의 개수가, 학습 카드(66)에서 제시한 숫자와 정확하게 일치하는지 여부를 확인하여, 일치하지 않은 경우 뺄셈 학습을 오답 처리하고 오답 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 수학 모드가 진행될 때의 학습 시스템을 예시하는 도면이다.

도 8a 내지 도 8d를 참조하면, 베이스판(60)이 안착되어 수학 모드가 설정되고 곱셈을 연산을 요구하는 학습 카드(68)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되면, 카드 인식 모듈(150)은 이 학습 카드(68)의 하단에 인쇄된 식별코드 또는 학습 카드(68)에 포함된 NFC 태그를 인식하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 상기 전달받은 학습 카드(68)의 식별코드(또는 NFC 태그)에 대응하는 곱셈 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인한다. 상기 곱셈 콘텐츠에는 큐브 블록 유형별로 안착되어야 하는 영역(즉, 좌표 영역), 곱셈 문제, 정답 및 문제 풀이 과정에 따른 학습 안내 메시지가 포함된다.

도 8a는 센싱 보드(110)에 수학 베이스판(60)이 안착되고, 더불어 4×4 곱셈 연산을 요구하는 학습 카드(68)가 카드 인식 모듈(150)에 결합된 상태를 예시한다. 상기 학습 카드(68)에는 큐브 블록 배열을 직관적으로 인지할 수 있는 큐브 이미지 정보가 인쇄된다.

곱셈 연산과 나눗셈 연산에서는 큐브 블록이 구분되어 사용되지 않고, 어느 하나 또는 둘 이상의 큐브 블록이 연산 순서에 관계없이 사용될 수 있다.

제어 모듈(160)은 상기 학습 카드(68)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되어 학습 카드(68)의 식별코드가 센싱 보드(110)로부터 수신되면, "4 곱하기 4는 얼마일까? 우선 4개의 큐브 블록을 올려 플레이 버튼을 눌러보자"와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

그리고 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여, 제1안착 영역(61)에서 4개의 큐브 블록(75a)이 안착되는지 여부를 모니터링한다.

제1안착 영역(61)에 도 8b와 같이 4개의 큐브 블록(75a)이 안착되면, 센싱 보드(110)는 4개의 큐브 블록(75a)이 안착되는 좌표를 확인하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표를 토대로, 제1안착 영역(61)에 총 4개의 큐브 블록(75a)이 안착되었음을 확인한다.

한편, 도 8b와 같이 4개의 큐브 블록(75a)이 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와 정말 잘했어. 현재 큐브 블록이 4개야. 4개의 큐브 블록을 더 올려보자."와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

사용자가 제1안착 영역(61)에 4개의 큐브 블록(75b)을 추가적으로 안착하면, 센싱 보드(110)는 4개의 큐브 블록(75b)에 대한 좌표들을 제어 모듈(160)로 추가적으로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표들을 토대로, 제1안착 영역(61)에서 4개의 큐브 블록(75b)이 추가적으로 안착되었음을 인지하고, 이에 따라 총 8개의 큐브 블록(75a, 75b)이 제1안착 영역(61)에 안착되었음을 인지한다. 이렇게 총 8개의 큐브 블록(75a, 75b)가 제1안착 영역(61)에 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와 정말 잘했어. 현재 큐브 블록이 8개야. 4개의 큐브 블록을 더 올려보자."와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 추가적으로 출력할 수 있다.

사용자가 제1안착 영역(61)에 4개의 큐브 블록(75c)을 추가적으로 안착하면, 센싱 보드(110)는 4개의 큐브 블록(75c)에 대한 좌표들을 제어 모듈(160)로 추가적으로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표들을 토대로, 제1안착 영역(61)에서 4개의 큐브 블록(75c)이 추가적으로 안착되었음을 인지하고, 이에 따라 총 12개의 큐브 블록(75a, 75b, 75c)이 제1안착 영역(61)에 안착되었음을 인지한다. 이렇게 총 12개의 큐브 블록(75a, 75b, 75c)가 제1안착 영역(61)에 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와 정말 잘했어. 현재 큐브 블록이 12개야. 마지막으로 4개의 큐브 블록을 더 올려보자."와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 한번 더 출력할 수 있다.

도 8c와 같이, 4개의 큐브 블록(75d)가 추가적으로 안착되어 총 16개의 큐브 블록(75a, 75b, 75c, 75d)이 모두 제1안착 영역(61)에 안착되면, 센싱 보드(110)는 추가적으로 4개의 큐브 블록(75d)을 포함한 총 16개의 큐브 블록(75a, 75b, 75c, 75d)에 대한 좌표들을 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 좌표들을 토대로, 제1안착 영역(61)에서 16개의 큐브 블록(75a, 75b, 75c, 75d)이 안착되었음을 인지한다.

도 8c와 같이 16개의 큐브 블록(75a, 75b, 75c, 75d)이 안착된 상태에서 사용자는 플레이 버튼(142)을 클릭할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 "와! 정말 잘했어. 4 곱하기 4를 했구나. 큐브를 보고 숫자 블록으로 수를 맞춰봐"와 같은 학습 안내 메시지를 출력할 수 있다.

제어 모듈(160)은 도 8d와 같이 센싱 보드(110)의 제2안착 영역(62)에 하나 이상의 숫자 블록(69a, 69d)이 안착되는지 여부를 확인하여 안착되면, 상기 센싱 보드(110)를 통해 숫자 블록(67)의 하면에 각각 인쇄된 식별코드를 인식한다. 그리고 제어 모듈(160)은 상기 식별코드와 대응되는 숫자를 저장 모듈(130)에서 확인한다. 이때, 제어 모듈(160)은 숫자 블록(69a, 69b)이 두 개로 인식되는 경우, 각각의 십의 자리 숫자와 일의 자리 숫자를 조합하여, 숫자를 확인한다.

도 8d와 같이 숫자 블록(69a, 69b)과 큐브 블록들(75a, 75b, 75c, 75d)이 안착된 상태에서, 플레이 버튼(142)이 클릭되면, 제어 모듈(160)은 제1안착 영역(61)에 안착된 큐브 블록(75a, 75b, 75c, 75d)의 개수와 숫자 블록(69a, 69b)에 해당하는 숫자 모두가 정답인지 여부를 확인하여 정답 또는 오답을 판정하고, 이 판정 결과를 출력 모듈(120)로 출력한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 수학 모드가 진행될 때의 학습 시스템을 예시하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 베이스판(60)이 안착되어 수학 모드가 설정되고 나눗셈 연산을 요구하는 학습 카드(81)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되면, 제어 모듈(160)은 상기 학습 카드(81)의 식별코드 또는 NFC 태그와 대응하는 나눗셈 학습 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인한다.

제어 모듈(160)은 상기 학습 카드(91)가 카드 인식 모듈(150)에 결합되어 학습 카드(81)의 식별코드가 센싱 보드(110)로부터 수신되면, "8 나누기 2는 얼마일까? 우선 8개의 큐브 블록을 올려 플레이 버튼을 눌러보자"와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다.

그리고 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)를 이용하여, 제1안착 영역(61)에서 8개의 큐브 블록들(82)이 안착되는지 여부를 모니터링하여, 8개 큐브 블록들(82)이 안착된 후에 플레이 버튼(142)이 클릭되면, "와 정말 잘했어. 현재 큐브 블록을 8개야. 8개의 큐브 블록에서 4개의 큐브 블록을 없애보자."와 같은 학습 안내 메시지를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다. 도 9는 8개의 큐브 블록이 안착된 것을 예시하는 도면이다.

4개의 큐브 블록이 제거되면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 수신한 제거된 큐브 블록들의 좌표들을 토대로, 제1안착 영역(61)에 총 4개의 녹색 큐브 블록(73)이 확인하고, "와! 정말 잘했어. 8 나누기 2를 했구나. 큐브를 보고 숫자 블록으로 수를 맞춰봐"와 같은 학습 안내 메시지를 출력할 수 있다.

제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)의 제2안착 영역(62)에 하나 이상의 숫자 블록이 안착되는지 여부를 확인하여 안착되면, 상기 센싱 보드(110)를 통해 숫자 블록의 하면에 각각 인쇄된 식별코드를 인식한다. 그리고 제어 모듈(160)은 상기 식별코드와 대응되는 숫자를 저장 모듈(130)에서 확인하고, 제1안착 영역(61)에 안착된 큐브 블록(82)의 개수와 상시 확인한 숫자가 모두 정답인지 여부를 확인하여, 나눗셈 연산에 대한 정답 또는 오답을 확인하고, 그 결과를 출력 모듈(120)에 출력한다.

상술한 바와 같이, 수학 모드에 따라 교육이 진행되면, 유아는 자연스럽게 더하기, 뺄셈, 곱하기 및 나눗기에 대한 개념을 익히게 되고, 더불어 큐브 블록과 숫자 블록을 맞추는 과정에서 흥미성이 유발된다.

도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 학습 시스템에서 한글 모드에 따른 한글 학습을 진행하는 것을 예시하는 도면이다.

도 10a 내지 10c를 참조하면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)에 수학 베이스판(90)이 안착되면, 상기 센싱 보드(110)를 통해 한글 베이스판(90)의 하면에 인쇄된 식별코드를 인식한다. 그리고 제어 모듈(160)은 상기 인식한 한글 베이스판(90)의 식별코드와 대응되는 교육 모드가 한글 모드임을 저장 모듈(130)에서 확인하고, 상기 한글 모드를 현재의 교육 모드로서 설정한다. 이렇게 교육 모드가 한글 모드로서 설정되면, 제어 모듈(160)은 상기 설정된 한글 모드와 대응되어 복수의 블록 안착 영역(91, 92)을 저장 모듈(130)에서 확인한다. 이때, 상기 제어 모듈(160)은 제1자음 그룹에서 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역(91)과 제2자음 그룹에서 큐브 블록이 안착되는 제2안착 영역(92)을 저장 모듈(130)에서 확인한다. 또한, 제어 모듈(160)은 한글 콘텐츠를 저장 모듈(130)에서 확인한다. 상기 한글 콘텐츠는 제1안착 영역(91), 제2안착 영역(92) 각각와 좌표와 대응되는 음절을 저장하고, 복수의 좌표 영역과 대응되는 자음 노래를 저장한다. 상기 자음 노래는 하나의 자음과 복수의 모음이 조합되어 생성되는 노래를 의미한다. 예를 들어, 자음 'ㄱ'에 대한 노래는 '가갸거겨고교구규그기"를 가사로 하여 만든 노래이다.

도 10a 내지 도 10c에 도시된 한글 베이스판(90)에서와 같이, 제1축 방향(즉, 가로축 방향)에는 'ㄱ'부터 'ㅎ'까지 자음이 인쇄되고, 제2축 방향(즉, 세로축 방향)에는 'ㅏ'부터 'l'까지의 모음이 인쇄되고 추가적으로 멜로디 표시기호(♪)가 인쇄된다. 인쇄된 하나의 자음 또는 하나의 모음은 하나의 좌표와 대응된다. 또한, 제1안착 영역(91)은 'ㄱ'부터 'ㅅ'까지의 자음에 해당하는 영역이고, 제2안착 영역(92)는 'ㅇ'부터 'ㅎ'까지의 자음에 해당하는 영역이다.

센싱 보드(110)은 제1안착 영역(91), 제2안착 영역(92) 중에서 하나 이상에 큐브 블록(93a, 93b, 93c)이 안착되면, 이 안착된 큐브 블록(93a, 93b, 93c)이 안착된 좌표를 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 센싱 보드(110)로부터 전달받은 인식 좌표와 대응되는 음절을 출력 모듈(120)로 출력한다. 이때, 제어 모듈(160)은 제1안착 영역(91)에 따른 음절을 먼저 출력하고, 제2안착 영역(92)의 좌표에 따른 음절을 나중에 출력할 수 있다.

도 10b에서 예시한 것과 같이, 제1안착 영역(91)에 자음 'ㄴ'과 모음 'ㅗ'가 교차되는 지점에 하나의 큐브 블록(93a)이 안착되고, 자음 'ㅌ'과 모음 'ㅡ'가 교차되는 지점에 하나의 큐브 블록(93b)이 안착되면, 제어 모듈(160)은 '노트'라는 두 음절을 출력 모듈(120)로 출력한다.

한편, 센싱 보드(110)는 자음 노래에 대응하는 좌표 영역에 복수의 블록들(93c)이 안착된 경우, 이 안착된 좌표들을 센싱하여 제어 모듈(160)로 전달할 수 있다. 그러면, 제어 모듈(160)은 좌표 영역들이 특정 자음 노래에 대응하는지 여부를 확인하여, 특정 자음 노래에 대응하면 이 자음 노래를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있다. 부연하면, 제어 모듈(160)는 센싱 보드(110)에서 인식된 복수의 좌표를 수신하면, 이 복수의 좌표 대응되는 사운드가 자음 노래인지 또는 음절인지 여부를 판별하여, 자음 노래인 경우 해당 자음 노래를 출력하고, 그렇지 않으면 복수의 음절을 출력 모듈(120)로 출력한다. 특정 자음과 관련된 모든 좌표에 큐브 블록(93c)이 안착되는 경우에만, 특정 자음과 관련된 노래를 출력 모듈(120)로 출력할 수 있도록, 한글 콘텐츠가 저장 모듈(130)에 저장될 수 있다.

도 10c에서 예시한 것과 같이, 제2안착 영역(92)에 자음 'ㅋ'과 관련된 모든 세로축의 좌표에 큐브 블록들(93c)이 안착되면, 센싱 보드(110)는 상기 큐브 블록들(93c)이 안착된 좌표들을 인식하여 제어 모듈(160)로 전달한다. 그러면, 제어 모듈(160)은 자음 'ㅋ'과 관련된 모든 좌표들에 큐브 블록들(93c)이 안착됨을 인지하여, 자음 'ㅋ' 노래를 출력 모듈(120)에 출력한다. 예를 들어, 제어 모듈(160)은 자음 'ㅋ'에 대한 노래로서 '카캬커켜코쿄쿠큐크키'를 가사로 한 노래를 출력 모듈(120)에 출력한다.

부연하면, 제어 모듈(160)은 큐브 블록이 안착된 좌표들이 특정 자음과 관련된 축 방향 좌표 모두에 해당하는지 여부를 확인하여 해당하는 경우, 상기 특정 자음과 관련된 자음 노래를 출력 모듈(120)에 출력한다. 반면에, 제어 모듈(160)은 큐브 블록이 안착된 좌표들이 특정 자음과 관련된 축 방향(즉, 세로축) 좌표 모두에 해당하는지 여부를 확인하여 해당하지 않은 경우, 해당 좌표와 연관된 하나 이상의 음절을 출력 모듈(120)로 출력한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 학습 시스템(100)은 자음과 모음을 조합할 수 있는 센싱 보드에 큐브 블록(93a, 93b, 93c)이 안착되면, 안착된 큐브 블록(93a, 93b, 93c)의 위치에 따라 음절 또는 자음 노래를 출력함으로써, 사용자의 국어 교육의 흥미 유발하고 성취도를 향상시킨다.

본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절히 결합되어 구현될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100 : 학습 시스템 110 : 센싱 보드
120 : 출력 모듈 130 : 저장 모듈
140 : 입력 모듈 150 : 카드 인식 모듈
160 : 제어 모듈

Claims (8)

1. 복수의 센서가 매트릭스 형태로 배치되어 2차원 좌표를 형성하고, 베이스판, 큐브 블록, 숫자 블록 중에서 하나 이상이 안착되며, 상기 큐브 블록이 안착된 좌표를 인식하는 센싱 보드;
   학습 카드의 식별정보별 수학 콘텐츠을 저장하고, 상기 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역의 좌표 범위와 상기 숫자 블록이 안착되는 제2안착 영역에 대한 좌표 범위를 저장하는 저장 모듈;
   학습 카드의 결합이 가능하고 상기 학습 카드의 식별정보를 획득하는 카드 인식 모듈; 및
   상기 센싱 보드에 수학 베이스판이 안착되면 상기 큐브 블록이 안착되는 제1안착 영역과 상기 숫자 블록이 안착되는 제2안착 영역을 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 카드 인식 모듈에 학습 카드가 결합되면 상기 학습 카드의 식별정보를 상기 카드 인식 모듈을 통해 획득하는 제어 모듈;을 포함하고,
   상기 제어 모듈은,
   상기 학습 카드의 식별정보에 대응하는 수학 콘텐츠를 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 센싱 보드를 이용하여 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 개수를 모니터링하고 상기 제2안착 영역에 안착되는 숫자 블록이 나타내는 숫자를 모니터링한 후, 상기 큐브 블록의 개수와 상기 숫자가 모두 정답인지 여부를 판정하여, 판정 결과에 따른 피드백 메시지를 출력시키는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은,
   상기 학습 카드가 덧셈 학습 카드이면, 상기 센싱 보드를 이용하여 상기 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 유형을 확인하고, 제1유형의 큐브 블록 개수가 첫번째 피연산자에 해당하는 숫자와 일치하는 여부를 확인하고, 제2유형의 큐브 블록 개수가 두번째 피연산자에 해당하는 숫자와 일치하는지 여부를 확인하여 정답 또는 오답을 판정하는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은,
   상기 학습 카드가 뺄셈 학습 카드이면, 상기 센싱 보드를 이용하여 상기 제1안착 영역에 안착되는 큐브 블록의 유형을 확인한 후, 제1유형의 큐브 블록 개수가 정답과 일치하는지 여부를 확인하고, 차감되는 피연산자에 해당하는 제2유형의 큐브 블록이 차감되는 개수만큼 상기 제1안착 영역에 안착된 후에 제거되었는지 여부를 확인하여 정답 또는 오답을 판정하는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   하나의 큐브 블록은 상기 센싱 보드에서 형성하는 하나의 좌표에 안착되는 크기를 가지며, 하면에 센싱 홀이 형성되며,
   상기 제1유형의 큐브 블록에 형성된 센싱홀과 상기 제2유형의 큐브 블록에 형성된 센싱홀은 깊이가 서로 다르고,
   상기 센싱 보드는, 안착된 큐브 블록의 센싱 홀의 깊이를 인식하고,
   상기 제어 모듈은, 센싱 홀의 깊이에 따라 상기 제1유형의 큐브 블록 또는 상기 제2유형의 큐브 블록인 식별하는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 큐브 블록의 측면에 결합 돌기가 형성되고, 상기 결합 돌기가 타 큐브 블록의 타 측면에 형성된 결합 홈과 결합되는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 학습 카드에는,
   큐브 블록의 안착 배열을 직관적으로 인지시킬 수 있는 이미지가 인쇄되는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
7. 복수의 센서가 매트릭스 형태로 배치되어 2차원 좌표를 형성하고, 베이스판, 큐브 블록 중에서 하나 이상이 안착되며, 상기 큐브 블록이 안착된 좌표를 인식하는 센싱 보드;
   제1자음 그룹과 관련된 제1안착 영역의 좌표 범위 및 제2자음 그룹과 관련된 제2안착 영역의 좌표 범위를 저장하고, 각 좌표별 음절과 각각의 자음 노래를 저장하는 저장 모듈; 및
   상기 센싱 보드에 한글 베이스판이 안착되면 상기 제1안착 영역, 상기 제2안착 영역을 상기 저장 모듈에서 확인하는 제어 모듈;을 포함하고,
   상기 제어 모듈은,
   상기 제1안착 영역, 상기 제2안착 영역 중에서 하나 이상에 큐브 블록이 안착되면 큐브 블록이 안착된 하나 이상의 좌표를 상기 센싱 보드를 통해서 확인하고, 상기 확인한 하나 이상의 좌표가 특정 자음과 관련된 축 방향 좌표 모두에 해당하는지 여부를 해당하는 경우, 상기 특정 자음과 관련된 자음 노래를 출력하는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어 모듈은,
   상기 확인한 하나 이상의 좌표가 특정 자음과 관련된 축 방향 좌표 모두와 연관되지 않은 경우, 상기 확인한 하나 이상이 좌표과 대응되는 음절을 상기 저장 모듈에서 확인하고, 상기 확인한 하나 이상의 음절을 출력하는 것을 특징으로 하는 학습 시스템.
   

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