WO2024029946A1 - Method and device for providing customized mathematical concept through problem-solving image analysis - Google Patents

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WO2024029946A1
WO2024029946A1 PCT/KR2023/011376 KR2023011376W WO2024029946A1 WO 2024029946 A1 WO2024029946 A1 WO 2024029946A1 KR 2023011376 W KR2023011376 W KR 2023011376W WO 2024029946 A1 WO2024029946 A1 WO 2024029946A1
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mathematical
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concept
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PCT/KR2023/011376
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이재윤
이용현
유병용
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주식회사 프로키언
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10Services
    • GPHYSICS
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    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09BEDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/08Electrically-operated educational appliances providing for individual presentation of information to a plurality of student stations

Definitions

  • the present invention relates to a method and device for providing customized mathematical concepts through analysis of problem-solving videos. More specifically, a method and device for providing explanations of mathematical concepts that the learner lacks by analyzing user behavior videos and solving process videos. It's about.
  • the problem-solving process is important for problems that involve complex applications of various concepts, such as math problems.
  • problems that involve complex applications of various concepts, such as math problems.
  • offline learning it is possible to identify deficiencies by analyzing the problem-solving process created by the learner, but in online learning, there is a problem that it is difficult to identify deficiencies by analyzing the problem-solving process.
  • the present disclosure is intended to solve the problems of the prior art described above, and seeks to provide a method and device for providing explanations of insufficient mathematical concepts to learners by analyzing user action videos and solution process videos.
  • an embodiment according to the first aspect of the present disclosure provides a method of providing a learner-customized mathematical concept.
  • the method includes the steps of receiving an image containing a body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem, analyzing the solution process to identify the user included in the solution process. Extracting mathematical concepts used, analyzing the user's behavior patterns based on movements of the body parts, and comparing the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to the preset problem to participate in the solving process. It includes providing an explanation of a missing mathematical concept to a user terminal that is in communication with the server, or providing an explanation of a mathematical concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to the terminal.
  • an embodiment according to the second aspect of the present disclosure provides an apparatus for providing a learner-customized mathematical concept.
  • the device includes a communication module, at least one processor, and a memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor.
  • the processor receives an image containing a body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem, and analyzes the solution process. extracting user-used mathematical concepts included in the solution process, analyzing the user's behavior patterns based on movements of the body parts, and essential mathematical concepts matching the user-used mathematical concepts with the preset problem. stores a code that compares them and provides an explanation of the mathematical concept missing in the solution process to a user terminal connected to communication with the server, or provides an explanation of a mathematical concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to the terminal do.
  • the present invention it is possible to identify the learner's weaknesses by analyzing the learner's problem-solving process during online learning.
  • Figure 1 is a diagram illustrating a device for providing a learner-customized mathematical concept and a terminal communication connected thereto according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the detailed configuration of the device for providing a learner-customized mathematical concept shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of extracting a learner-customized math concept and a user's movement using the device for providing a learner-customized math concept shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of listing user-used math concepts and user behavior patterns by time period using the learner-customized math concept providing device shown in FIG. 1.
  • Figure 5 is a flowchart showing the sequence of a method for providing a customized math concept to a learner according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 6 to 8 are diagrams illustrating detailed steps for some steps of the method for providing customized math concepts to learners shown in FIG. 5.
  • first, second, etc. used in this specification are used only for the purpose of distinguishing one component from another component and do not limit the order or relationship of the components.
  • first component of the present disclosure may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component.
  • singular forms of expression should be construed to also include plural forms of expression, unless the contrary is clearly indicated.
  • Figure 1 is a diagram illustrating a device for providing a learner-customized mathematical concept and a terminal communication connected thereto according to an embodiment of the present invention.
  • the device 100 for providing a learner-customized mathematical concept may be connected to the terminal 200 through a preset communication network.
  • the learner-customized mathematics concept providing device 100 may be implemented in the form of a server, computing device, or various smart devices, and may be implemented as SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service), or IaaS (Infrastructure as a Service). It can operate under the same cloud computing service model.
  • the device 100 for providing learner-customized math concepts may be constructed in a form such as a private cloud, public cloud, or hybrid cloud system, but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the learner-customized mathematical concept providing device 100 receives an image containing body parts including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem.
  • the learner-customized mathematical concept providing device 100 includes a plurality of body parts including at least one of the user's head and hands and a plurality of predetermined time intervals that include the user's solution process for a preset problem. You can receive images of dogs.
  • the device 100 for providing learner-customized math concepts may receive video and images from at least one of the terminal 200, an internal camera, and an external camera.
  • the internal camera and the external camera can capture the user's actions and the text containing the problem passage and problem solution that the user is learning.
  • Internal cameras and external cameras may be devices that include cameras for capturing videos and images, such as smart device cameras and webcams.
  • the learner-customized mathematical concept providing device 100 analyzes the solving process to extract the user-used mathematical concepts included in the solving process, and analyzes the user's behavior patterns based on the movements of body parts.
  • the learner-customized math concept providing device 100 compares the math concepts used by the user with essential math concepts matched to preset problems, and provides an explanation of the math concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to the terminal.
  • Behavior patterns may include positive behavior patterns and negative behavior patterns, and a specific behavior pattern may be a negative behavior pattern.
  • a pre-established essential mathematical concept may be a concept group consisting of a plurality of concepts. For example, if there are multiple explanations or solutions to a preset problem, the necessary mathematical concepts for solving the problem may differ depending on the solution method.
  • the terminal 200 may receive an explanation of essential mathematics concepts that are missing and explanations of essential mathematics concepts that are difficult depending on the user's learning status from the learner-customized mathematics concept providing device 100.
  • the terminal 200 can transmit video and images including the movement of the user's body parts and the solution process to the learner-customized mathematical concept providing device 100.
  • the terminal 200 is a laptop equipped with a web browser, a desktop, a laptop, a wireless communication device that guarantees portability and mobility, or any type of handheld device such as a smartphone, tablet PC, etc. ) may refer to a wireless communication device based on
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the detailed configuration of the device (hereinafter referred to as server) for providing customized math concepts shown in FIG. 1.
  • the server 100 may include a communication module 110, a processor 120, and a memory 130.
  • the communication module 110 may include a device including hardware and software necessary to transmit and receive signals such as control signals or data signals through wired or wireless connections with other network devices.
  • the communication module 110 may transmit to the terminal a description of essential math concepts that are missing and descriptions of essential math concepts that are difficult depending on the user's learning status. Additionally, the communication module 110 may receive video and images including the movement and resolution process of the user's body parts from the terminal.
  • the processor 120 may include various types of devices that control and process data.
  • the processor 120 may refer to a data processing device built into hardware that has a physically structured circuit to perform functions expressed by codes or instructions included in a program.
  • the processor 120 may include a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, an application-specific integrated circuit (ASIC), or an FPGA ( It may be implemented in the form of a field programmable gate array, etc., but the scope of the present invention is not limited thereto.
  • the processor 120 performs operations according to the code stored in the memory 130.
  • the memory 130 stores at least one of information and data input to the communication module 110, information and data required for functions performed by the processor 120, and data generated according to execution of the processor 120. You can.
  • Memory 130 should be interpreted as a general term for non-volatile storage devices that continue to retain stored information even when power is not supplied and volatile storage devices that require power to maintain stored information.
  • the memory 130 may include magnetic storage media or flash storage media in addition to volatile storage devices that require power to maintain stored information, but the scope of the present invention is not limited thereto. no.
  • the memory 130 is electrically connected to the processor 120 and stores at least one code executed by the processor 120.
  • the memory 130 stores code that, when executed through the processor 120, causes the processor 120 to perform the following functions and procedures.
  • the memory 130 stores a code that causes the user to receive an image containing body parts including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem.
  • the memory 130 stores a code that analyzes the solution process, extracts mathematical concepts used by the user included in the solution process, and analyzes the user's behavior pattern based on the movement of body parts.
  • the memory 130 compares the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to a preset problem and provides an explanation of the mathematical concepts missing in the solution process to the user terminal communicating with the server, or performs a specific action among the behavior patterns.
  • a code that causes an explanation of a mathematical concept corresponding to a pattern to be provided to the terminal is stored.
  • the memory 130 may store a code that causes the solution process and body part movements to be analyzed by continuously receiving images containing the learner's actions and the solution process at preset time intervals.
  • the memory 130 may store a code that analyzes the movement value of the dots for the user's movements and actions on a frame-by-frame basis to determine whether the value changes over a certain period of time.
  • the memory 130 may store a code that causes the handwritten text in the image to be extracted to extract the user-used mathematical concepts included in the solution process.
  • the memory 130 may store a code that causes the solving process to be analyzed through a preset method and the text within the solving process to be extracted.
  • the preset method may be an OCR text recognition method.
  • a code that causes a formula to be extracted from the extracted text may be stored in the memory 130.
  • a code that causes the user to extract a mathematical concept corresponding to the extracted formula may be stored in the memory 130.
  • a mathematical concept highly related to the extracted formula may be extracted from the memory 130 and the extracted mathematical concept may be matched with a user-used mathematical concept.
  • a list of mathematical concepts used by users can be created for each time period.
  • the memory 130 may store a code that generates an outline of a body part including at least one of the user's face and hands in the image and extracts corner points on the outline to determine movement.
  • a code that causes the user's movement to be extracted based on the corner point may be stored in the memory 130.
  • the memory 130 may store a code that causes the user's behavior pattern to be extracted based on an artificial intelligence model learned to extract the user's behavior pattern by taking the vector value of the user's movement as an input.
  • the artificial intelligence model may be a model based on an extreme multi-classification algorithm.
  • the user's behavior pattern may include at least one of hand movement, hand movement stoppage, problem identification, and head tilt determined based on at least one of eye movement, head movement, and hand gesture.
  • the memory 130 may store a code that causes a list of user behavior patterns to be generated for each time period.
  • a user's behavior pattern may include positive patterns and negative patterns. Movements in which the user's hands move within a certain period of time, movements in which the user writes down a solution, etc. can be classified as positive behavior patterns. The user's head is tilted, the user's gaze is turned back to the problem during the solution process, the user's hand does not move, the user touches a writing utensil, etc. can be classified as negative behavior patterns.
  • the memory 130 stores a code that causes the user to compare the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to a preset problem and provide an explanation of the mathematical concept corresponding to the preset negative behavior pattern among the behavior patterns to the terminal.
  • the memory 130 may store a code that causes a comparison between the user-used mathematical concepts and essential mathematical concepts matched to a preset problem.
  • the memory 130 stores a code that causes the user's learning status to be determined by comparing the user's used math concepts and the user's behavior patterns by time period when the essential math concepts are all included in the user-used math concepts as a result of the comparison. It can be.
  • the user's learning state may be at least one of negative, positive, and problem solving.
  • the user's learning state may be determined to be negative in the quadratic polynomial based on the code stored in the memory 130.
  • a code that causes the terminal to provide explanations for essential mathematical concepts not included in the mathematical concepts used by the user may be stored. You can. For example, if the essential mathematical concepts are the multiplication formula, the polynomial theorem method, and the conditions for becoming a quadratic equation, and the user-used mathematical concepts are the multiplication formula and the polynomial theorem method, the conditions for becoming the quadratic equation are based on the code stored in the memory 130. An explanation may be provided through the terminal.
  • the essential mathematical concepts are 'multiplication formula', 'method of organizing polynomials', and 'conditions for quadratic equations'
  • the mathematical concepts used by users are 'multiplication formula', 'method of organizing polynomials', 'perfect square equation'
  • an explanation of the conditions for becoming a quadratic equation may be provided to the terminal based on the code stored in the memory 130.
  • the memory 130 may store a code that causes the terminal to provide an explanation of a mathematical concept corresponding to the time period in which a preset fraudulent behavior pattern was extracted from among the user's behavior patterns based on the user's learning state. For example, if the user's learning state is negative in the quadratic polynomial, an explanation of the quadratic polynomial may be provided to the terminal based on the code stored in the memory 130.
  • a code that causes the provision of mathematical content such as mathematical problems and lecture videos related to the mathematical concept may be stored in the memory 130. .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of extracting a learner-customized math concept and a user's movement using the device for providing a learner-customized math concept shown in FIG. 1.
  • a learner-customized mathematical concept providing device can recognize body parts and generate outlines of body parts.
  • a learner-customized mathematics concept providing device may generate the outlines 310 and 320 of the user's face and hands.
  • the device for providing a learner-customized mathematical concept can extract the face corner point 311 on the face outline 310 created to identify movement.
  • the device for providing a learner-customized mathematical concept can extract the hand corner point 321 on the hand outline 320 created to identify the movement.
  • the device for providing a learner-customized mathematical concept can calculate the user's behavior pattern based on vector values according to changes in the extracted corner points 311 and 321.
  • the device for providing learner-customized mathematical concepts can extract text 330 in the video based on the OCR text recognition method.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of listing user-used math concepts and user behavior patterns by time period using the learner-customized math concept providing device shown in FIG. 1.
  • the learner-customized mathematical concept providing device may display mathematical concepts recognized in the solution process by time slot 410. For example, it can be indicated in chronological order that the multiplication formula is recognized at the first time and the condition for becoming a quadratic equation is recognized at the second time.
  • the device for providing a learner-customized mathematical concept can display the user's behavior pattern recognized during the solution process by time zone (420). For example, the problem recognition at the 3rd time, the hand movement at the 4th time, the problem re-recognition at the 5th time, the hand movement stopped at the 6th time, the head tilt at the 7th time, and the hand movement was recognized at the 8th time. You can. Each of the corresponding times may correspond to each frame of the user's video.
  • the learner-customized math concept provision device can provide missing essential math concepts to the terminal by comparing the math concepts shown sequentially based on the video start time and the user's behavior patterns.
  • the learner-customized mathematical concept provision device compares the concepts needed to solve the problem with the concepts used in the actual solution, if there is no method for organizing polynomials, it determines that the user does not understand how to organize polynomials, and determines that the method for organizing polynomials is not understood.
  • An explanation of the method can be provided through the terminal.
  • a learner-customized math concept provision device knows the multiplication formula and recognizes hand movements and head tilting behavior while solving the problem, recognizes the behavior as negation, determines that the learner does not fully understand the multiplication formula, and uses the multiplication formula.
  • An explanation can be provided through the terminal.
  • Figure 5 is a flowchart showing the sequence of a method for providing a customized math concept to a learner according to another embodiment of the present invention.
  • the method of providing a learner-customized math concept can be performed by the learner-customized math concept providing device previously described with reference to FIGS. 1 to 4. Accordingly, the contents of the embodiments of the present disclosure previously described with reference to FIGS. 1 to 4 can be equally applied to the embodiments to be described below, and contents that overlap with the description described above will be omitted below.
  • the steps described below do not necessarily have to be performed in order, the order of the steps may be set in various ways, and the steps may be performed almost simultaneously.
  • the method of providing a learner-customized math concept includes a step of receiving an image containing body parts and a solution process (S100), a step of extracting a math concept used by the user and analyzing the user's behavior pattern (S200), and providing an explanation of the math concept. Includes step S300.
  • the step of receiving an image including a body part and a solution process is a step of receiving an image containing a body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem.
  • the user-used mathematical concept extraction and user's behavior pattern analysis step (S200) is a step of analyzing the solution process to extract the user-used mathematical concepts included in the solution process and analyzing the user's behavior pattern based on the movement of body parts. .
  • the mathematical concepts used by the user are compared with essential mathematical concepts matched to preset problems, and an explanation of mathematical concepts corresponding to specific behavioral patterns among behavioral patterns is provided to a terminal in communication with the server. This is the step.
  • FIGS. 6 to 8 are diagrams illustrating detailed steps for some steps of the method for providing customized math concepts to learners shown in FIG. 5.
  • the text extraction step (S211) within the solving process may be a step of extracting text within the solving process by analyzing the solving process using a preset method.
  • the preset method may be an OCR text recognition method.
  • the formula extraction step (S212) within the text may be a step of extracting a formula from the text.
  • the formula within the text can be extracted based on a pre-stored formula.
  • the user-used math concept extraction step (S213) may be a step of extracting the user-used math concept corresponding to the formula.
  • the user-used math concept may be extracted based on the math concept matched with the pre-stored formula.
  • the step S214 of generating a list of mathematical concepts used by users may be a step of generating a list of mathematical concepts used by users by time period.
  • a corner point extraction step (S221), a user's movement extraction step (S222), a user's behavior pattern extraction step (S223), and a user's behavior pattern list generation step (S224) ) may include.
  • the corner point extraction step (S221) may be a step of generating an outline of a user's body part and extracting a corner point on the outline.
  • the user's motion extraction step (S222) may be a step of extracting the user's motion based on a corner point.
  • the user's movement may be a vector value.
  • the user's behavior pattern extraction step (S223) may be a step of extracting the user's behavior pattern based on an artificial intelligence model learned to extract the user's behavior pattern by using a vector value for the user's movement as an input.
  • the user's behavior pattern may include at least one of hand movement, hand movement stoppage, head tilt, and problem recognition.
  • the user's behavior pattern list creation step (S224) may be a step of generating a list of the user's behavior patterns for each time period.
  • the step of providing an explanation of a mathematical concept includes a step of determining whether the essential mathematical concept and the mathematical concept used by the user match (S311), a step of determining the user's learning status (S312), and a step of determining whether the required mathematical concept matches the mathematical concept used by the user (S312). It may include a step of providing math concept explanations (S313) and a step of explaining missing required math concepts (S314).
  • the step of determining whether the essential mathematical concept and the user-used mathematical concept match (S311) may be a step of comparing the user-used mathematical concept with the essential mathematical concepts matched to a preset problem. For example, in the step of determining whether the essential math concept and the user math concept match (S311), as a result of comparing the essential math concept and the user-used math concept, if the essential math concepts are all included in the user-used math concept, the user's learning status The judgment step (S312) can be performed, and if there is no match, the missing essential math concept explanation step (S314) can be performed.
  • the user's learning status determination step (S312) may be a step of determining the user's learning status by comparing the mathematical concepts used by the user and the user's behavior patterns over time. For example, in the user's learning status determination step (S312), if the user's behavior pattern is to tilt his head while solving the polynomial multiplication, it may be determined that the polynomial multiplication is negative.
  • the step of providing explanations of essential mathematics concepts according to the learning state may be a step of providing explanations of essential mathematics concepts corresponding to the time period in which a specific behavior pattern of the user's behavior patterns was extracted based on the user's learning state to the terminal.
  • an explanation of polynomial multiplication may be provided to the terminal based on the user's learning state of negation in polynomial multiplication.
  • the missing essential math concept explanation step (S314) may be a step of providing explanations of essential math concepts that are not included in the math concepts used by the user to the terminal. For example, if the math concepts used by the user are 1, 3, and 4 and the required math concepts are 1, 2, 3, and 4, an explanation of required math concept 2 can be provided to the terminal in the missing required math concept explanation step (S313). .
  • the step of determining the user's learning status (S312) and the step of providing explanations of essential math concepts (S313) according to the learning status can be further performed sequentially.
  • a step of providing mathematical content such as mathematical problems and lecture videos related to the mathematical concept may be further performed.
  • the present invention can provide effective content to learners by receiving visual information or video information and analyzing the data using the same logic, so it can be applied to content provision services and metaverse virtual reality according to the video analysis results, thereby increasing industrial applicability.

Abstract

A method for providing a user-customized mathematical concept is provided in one embodiment of the present disclosure. The method comprises the steps of: receiving images including body parts, which include the head and/or hand of a user, and a solution process of the user for a preset problem; analyzing the solution process so as to extract mathematical concepts, used by the user, included in the solution process, and analyzing behavior patterns of the user on the basis of the movements of the body parts; and comparing the mathematical concepts used by the user and essential mathematical concepts matched to the preset problem, so as to provide, to a user terminal communicatively connected to a server, an explanation of a mathematical concept missing from the solution process, or provide, to the terminal, an explanation of a mathematical concept corresponding to a specific behavior pattern from among the behavior patterns.

Description

문제 풀이 영상 분석을 통한 맞춤형 수학 개념 제공 방법 및 장치Method and device for providing customized math concepts through problem-solving video analysis
본 발명은 문제 풀이 영상 분석을 통한 맞춤형 수학 개념 제공 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 사용자의 행동 영상 및 풀이 과정 영상을 분석하여, 학습자의 부족한 수학 개념 설명을 제공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and device for providing customized mathematical concepts through analysis of problem-solving videos. More specifically, a method and device for providing explanations of mathematical concepts that the learner lacks by analyzing user behavior videos and solving process videos. It's about.
포스트 코로나 시대와 함께 가정에서 학습하는 시간이 늘어나면서 온라인 학습의 시장이 더욱 커지고 있다. 그러나, 온라인 학습은 오프라인 학습처럼 교수자로부터 직접적인 피드백을 받기 어렵다는 문제점이 있다.With the post-corona era, the time spent studying at home increases, and the market for online learning is growing further. However, online learning has the problem that it is difficult to receive direct feedback from the instructor like offline learning.
특히, 수학 문제와 같이 여러가지 개념이 복합적으로 적용된 문제들은 문제 풀이 과정이 중요하다. 이와 관련하여, 오프라인 학습에서는 학습자가 생성한 문제 풀이 과정을 분석하여 부족한 부분이 어디인지 파악할 수 있으나, 온라인 학습에서는 문제 풀이 과정을 분석하여 부족한 부분을 파악하는 것은 어렵다는 문제점이 있다.In particular, the problem-solving process is important for problems that involve complex applications of various concepts, such as math problems. In relation to this, in offline learning, it is possible to identify deficiencies by analyzing the problem-solving process created by the learner, but in online learning, there is a problem that it is difficult to identify deficiencies by analyzing the problem-solving process.
또한, 온라인 학습에서는 문제 풀이 과정을 따로 기록하지 않거나 문제를 해결하는 과정에서 어떤 행동을 취하는지와 같이 학습자에게 제공한 콘텐츠를 학습자가 어떻게 이용하고 있는지를 파악할 수 없었다. 이에 더해, 수학 문제는 객관식의 형태로 제공되는 문제가 많으나, 이를 제대로 풀어서 정답을 맞춘 것인지 찍어서 맞춘 것인지에 대해 알 수 없었다.Additionally, in online learning, it was not possible to determine how learners were using the content provided to them, such as not separately recording the problem-solving process or what actions were taken in the process of solving the problem. In addition, many math problems are provided in the form of multiple choice, but it was not possible to know whether the correct answer was obtained by solving the problem correctly or by guessing the correct answer.
이에 따라, 온라인 학습을 통해 수학 문제를 푸는 경우를 대비하여 문제 풀이 과정을 확인하고, 부족한 수학 개념의 설명을 제공할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.Accordingly, in preparation for solving math problems through online learning, research is needed on methods to check the problem-solving process and provide explanations of insufficient math concepts.
본 개시는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사용자의 행동 영상 및 풀이 과정 영상을 분석하여, 학습자의 부족한 수학 개념 설명을 제공하기 위한 방법 및 장치를 제공하고자 한다.The present disclosure is intended to solve the problems of the prior art described above, and seeks to provide a method and device for providing explanations of insufficient mathematical concepts to learners by analyzing user action videos and solution process videos.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하의 설명으로부터 본 발명의 또 다른 기술적 과제들이 도출될 수 있다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the above-described technical problems, and other technical problems of the present invention can be derived from the following description.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 개시의 제1 측면에 따른 실시예는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법을 제공한다. 본 방법은, 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신하는 단계, 상기 풀이 과정을 분석하여 상기 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 상기 신체 부위의 움직임을 기초로 상기 사용자의 행동 패턴을 분석하는 단계, 그리고, 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하여 상기 풀이 과정에 누락된 수학 개념의 설명을 상기 서버와 통신 연결된 사용자 단말로 제공하거나, 상기 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 상기 단말로 제공하는 단계를 포함한다.As a technical means for solving the above-described technical problem, an embodiment according to the first aspect of the present disclosure provides a method of providing a learner-customized mathematical concept. The method includes the steps of receiving an image containing a body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem, analyzing the solution process to identify the user included in the solution process. Extracting mathematical concepts used, analyzing the user's behavior patterns based on movements of the body parts, and comparing the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to the preset problem to participate in the solving process. It includes providing an explanation of a missing mathematical concept to a user terminal that is in communication with the server, or providing an explanation of a mathematical concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to the terminal.
또한, 본 개시의 제2 측면에 따른 실시예는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치를 제공한다. 본 장치는, 통신 모듈, 적어도 하나의 프로세서 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함한다. 상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가, 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신하고, 상기 풀이 과정을 분석하여 상기 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 상기 신체 부위의 움직임을 기초로 상기 사용자의 행동 패턴을 분석하고, 그리고, 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하여 상기 풀이 과정에 누락된 수학 개념의 설명을 상기 서버와 통신 연결된 사용자 단말로 제공하거나, 상기 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 상기 단말로 제공하도록 야기하는 코드를 저장한다.Additionally, an embodiment according to the second aspect of the present disclosure provides an apparatus for providing a learner-customized mathematical concept. The device includes a communication module, at least one processor, and a memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor. When the memory is executed through the processor, the processor receives an image containing a body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem, and analyzes the solution process. extracting user-used mathematical concepts included in the solution process, analyzing the user's behavior patterns based on movements of the body parts, and essential mathematical concepts matching the user-used mathematical concepts with the preset problem. stores a code that compares them and provides an explanation of the mathematical concept missing in the solution process to a user terminal connected to communication with the server, or provides an explanation of a mathematical concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to the terminal do.
본 발명에 따르면, 온라인 학습 시에 학습자의 문제 해결 과정을 분석하여 학습자의 취약점을 파악할 수 있다.According to the present invention, it is possible to identify the learner's weaknesses by analyzing the learner's problem-solving process during online learning.
또한, 본 발명에 따르면, 수학 문제 풀이 과정 대한 이미지, 동영상에서 수식을 인식하여 학습자의 취약점을 파악할 수 있어 온라인 수학 교육에서 발생하는 문제점들을 해결할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to identify learners' weaknesses by recognizing formulas in images and videos of the mathematics problem solving process, thereby solving problems that occur in online mathematics education.
또한, 본 발명에 따르면, 문제 풀이 결과를 인식하고 이를 통해서 어떤 부분이 취약한 지 파악할 수 있어, 수집한 데이터를 기반으로 자동으로 판별하기 때문에 기존의 사람이 필요했던 방법을 대체할 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to recognize the results of problem solving and identify which parts are weak through this, and because it automatically determines based on the collected data, it can replace the existing method that required a human.
또한, 발견된 취약점 데이터를 활용하여 더 나은 추천 시스템을 통하여 학습자에게 좋은 문제를 추천할 수 있고, 취약점을 익힐 수 있는 컨텐츠를 제공할 수 있다.In addition, by utilizing the discovered vulnerability data, good problems can be recommended to learners through a better recommendation system and content that can help learners learn about vulnerabilities can be provided.
본 발명의 효과들은 상술한 효과들로 제한되지 않으며, 이하의 기재로부터 이해되는 모든 효과들을 포함한다.The effects of the present invention are not limited to the effects described above, and include all effects understood from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치와 이와 통신 연결된 단말을 설명하기 위해 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a device for providing a learner-customized mathematical concept and a terminal communication connected thereto according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치의 세부구성을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing the detailed configuration of the device for providing a learner-customized mathematical concept shown in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치를 이용하여 학습자 맞춤형 수학 개념 및 사용자의 움직임을 추출하는 일 예를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an example of extracting a learner-customized math concept and a user's movement using the device for providing a learner-customized math concept shown in FIG. 1.
도 4는 도 1에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치를 이용하여 사용자 사용 수학 개념 및 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 리스트화한 일 예를 도시한 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of listing user-used math concepts and user behavior patterns by time period using the learner-customized math concept providing device shown in FIG. 1.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart showing the sequence of a method for providing a customized math concept to a learner according to another embodiment of the present invention.
도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법의 일부 단계에 대한 세부 단계들을 도시한 도면이다.FIGS. 6 to 8 are diagrams illustrating detailed steps for some steps of the method for providing customized math concepts to learners shown in FIG. 5.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다. 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미로 해석되어야 한다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 추가적으로 갖는 것으로 해석되어야 하며, 별도로 정의되지 않는 한 매우 이상적이거나 제한적인 의미로 해석되지 않는다.Hereinafter, the present disclosure will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the present disclosure may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, the attached drawings are only intended to facilitate understanding of the embodiments disclosed in this specification, and the technical idea disclosed in this specification is not limited by the attached drawings. All terms, including technical and scientific terms, used herein should be interpreted as meanings commonly understood by those skilled in the art in the technical field to which this disclosure pertains. Terms defined in the dictionary should be interpreted as having additional meanings consistent with the related technical literature and currently disclosed content, and should not be interpreted in a very ideal or limited sense unless otherwise defined.
도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에 나타난 각 구성요소의 크기, 형태, 형상은 다양하게 변형될 수 있다. 명세서 전체에 대하여 동일/유사한 부분에 대해서는 동일/유사한 도면 부호를 붙였다. In order to clearly explain the present disclosure in the drawings, parts not related to the description are omitted, and the size, shape, and shape of each component shown in the drawings may be modified in various ways. Throughout the specification, identical/similar parts are given identical/similar reference numerals.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부" 등은 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하였다. The suffixes “module” and “part” for components used in the following description are given or used interchangeably only for the ease of preparing the specification, and do not have distinct meanings or roles in themselves. Additionally, in describing the embodiments disclosed in this specification, if it is determined that detailed descriptions of related known technologies may obscure the gist of the embodiments disclosed in this specification, the detailed descriptions are omitted.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결(접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결 (접속, 접촉 또는 결합)"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(구비 또는 마련)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 "포함(구비 또는 마련)"할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, or combined)” with another part, this means not only when it is “directly connected (connected, contacted, or combined),” but also when it has other members in between. It also includes cases where they are “indirectly connected (connected, contacted, or combined).” Additionally, when a part is said to "include (equip or provide)" a certain component, this does not exclude other components, unless specifically stated to the contrary, but rather "includes (provides or provides)" other components. It means that you can.
본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 나타내는 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 구성 요소들의 순서나 관계를 제한하지 않는다. 예를 들어, 본 개시의 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소도 제1구성 요소로 명명될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 단수 표현의 형태들은 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 표현의 형태들도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. Terms representing ordinal numbers, such as first, second, etc., used in this specification are used only for the purpose of distinguishing one component from another component and do not limit the order or relationship of the components. For example, the first component of the present disclosure may be named a second component, and similarly, the second component may also be named a first component. As used herein, singular forms of expression should be construed to also include plural forms of expression, unless the contrary is clearly indicated.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치와 이와 통신 연결된 단말을 설명하기 위해 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating a device for providing a learner-customized mathematical concept and a terminal communication connected thereto according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 기설정된 통신 네트워크를 통해 단말(200)과 통신 연결될 수 있다.Referring to FIG. 1, the device 100 for providing a learner-customized mathematical concept may be connected to the terminal 200 through a preset communication network.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 서버, 컴퓨팅 장치 또는 각종 스마트 디바이스의 형태로 구현될 수 있고, SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service) 또는 IaaS (Infrastructure as a Service)와 같은 클라우드 컴퓨팅 서비스 모델에서 동작 할 수 있다. 또한, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 사설(private) 클라우드, 공용(public) 클라우드 또는 하이브리드(hybrid) 클라우드 시스템과 같은 형태로 구축될 수도 있으나, 본 발명의 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.The learner-customized mathematics concept providing device 100 may be implemented in the form of a server, computing device, or various smart devices, and may be implemented as SaaS (Software as a Service), PaaS (Platform as a Service), or IaaS (Infrastructure as a Service). It can operate under the same cloud computing service model. In addition, the device 100 for providing learner-customized math concepts may be constructed in a form such as a private cloud, public cloud, or hybrid cloud system, but the scope of the present invention is not limited thereto.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신한다. The learner-customized mathematical concept providing device 100 receives an image containing body parts including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 일정 시간 간격의 복수 개의 이미지를 수신할 수 있다.However, it is not limited to this, and the learner-customized mathematical concept providing device 100 includes a plurality of body parts including at least one of the user's head and hands and a plurality of predetermined time intervals that include the user's solution process for a preset problem. You can receive images of dogs.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 단말(200), 내부 카메라 및 외부 카메라 중 적어도 하나로부터 영상 및 이미지를 수신할 수 있다. 예컨대, 내부 카메라 및 외부 카메라는 사용자의 행동 및 사용자가 학습하고 있는 문제 지문 및 문제 풀이를 포함하는 텍스트를 촬영할 수 있다. 내부 카메라 및 외부 카메라는 스마트디바이스 카메라 및 웹캠과 같은 영상 및 이미지를 촬영하기 위한 카메라를 포함하고 있는 장치일 수 있다.The device 100 for providing learner-customized math concepts may receive video and images from at least one of the terminal 200, an internal camera, and an external camera. For example, the internal camera and the external camera can capture the user's actions and the text containing the problem passage and problem solution that the user is learning. Internal cameras and external cameras may be devices that include cameras for capturing videos and images, such as smart device cameras and webcams.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 풀이 과정을 분석하여 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 신체 부위의 움직임을 기초하여 사용자의 행동 패턴을 분석한다.The learner-customized mathematical concept providing device 100 analyzes the solving process to extract the user-used mathematical concepts included in the solving process, and analyzes the user's behavior patterns based on the movements of body parts.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)는 사용자 사용 수학 개념과 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하고, 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 단말로 제공한다. 행동 패턴은 긍정 행동 패턴과 부정 행동 패턴을 포함할 수 있으며, 특정 행동 패턴은 부정 행동 패턴일 수 있다. 기설정된 필수 수학 개념은 복수개의 개념으로 구성된 개념군일 수 있다. 예컨대, 기설정된 문제에 대한 해설 또는 풀이가 여러 개인 경우 해당 문제를 풀기 위한 필수 수학 개념이 풀이법에 따라 상이할 수 있다. The learner-customized math concept providing device 100 compares the math concepts used by the user with essential math concepts matched to preset problems, and provides an explanation of the math concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to the terminal. Behavior patterns may include positive behavior patterns and negative behavior patterns, and a specific behavior pattern may be a negative behavior pattern. A pre-established essential mathematical concept may be a concept group consisting of a plurality of concepts. For example, if there are multiple explanations or solutions to a preset problem, the necessary mathematical concepts for solving the problem may differ depending on the solution method.
단말(200)은 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)로부터 누락된 필수 수학 개념에 대한 설명 및 사용자의 학습 상태에 따라 어려움을 겪는 필수 수학 개념에 대한 설명을 수신할 수 있다. 단말(200)은 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(100)로 사용자의 신체 부위의 움직임 및 풀이 과정을 포함한 영상 및 이미지를 전송할 수 있다.The terminal 200 may receive an explanation of essential mathematics concepts that are missing and explanations of essential mathematics concepts that are difficult depending on the user's learning status from the learner-customized mathematics concept providing device 100. The terminal 200 can transmit video and images including the movement of the user's body parts and the solution process to the learner-customized mathematical concept providing device 100.
단말(200)은 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 노트북, 데스크톱(desktop), 랩톱(laptop), 휴대성과 이동성이 보장되는 무선 통신 장치 또는 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치를 의미할 수 있다.The terminal 200 is a laptop equipped with a web browser, a desktop, a laptop, a wireless communication device that guarantees portability and mobility, or any type of handheld device such as a smartphone, tablet PC, etc. ) may refer to a wireless communication device based on
도 2는 도 1에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치(이하, 서버라 칭함.)의 세부구성을 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating the detailed configuration of the device (hereinafter referred to as server) for providing customized math concepts shown in FIG. 1.
도 2를 참조하면, 서버(100)는 통신 모듈(110), 프로세서(120) 및 메모리(130)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the server 100 may include a communication module 110, a processor 120, and a memory 130.
통신 모듈(110)은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치를 포함할 수 있다.The communication module 110 may include a device including hardware and software necessary to transmit and receive signals such as control signals or data signals through wired or wireless connections with other network devices.
통신 모듈(110)은 단말로 누락된 필수 수학 개념에 대한 설명 및 사용자의 학습 상태에 따라 어려움을 겪는 필수 수학 개념에 대한 설명을 전송할 수 있다. 또한, 통신 모듈(110)은 단말로부터 사용자의 신체 부위의 움직임 및 풀이 과정을 포함한 영상 및 이미지를 수신할 수 있다.The communication module 110 may transmit to the terminal a description of essential math concepts that are missing and descriptions of essential math concepts that are difficult depending on the user's learning status. Additionally, the communication module 110 may receive video and images including the movement and resolution process of the user's body parts from the terminal.
프로세서(120)는 데이터를 제어 및 처리하는 다양한 종류의 장치들을 포함할 수 있다. 프로세서(120)는 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. The processor 120 may include various types of devices that control and process data. The processor 120 may refer to a data processing device built into hardware that has a physically structured circuit to perform functions expressed by codes or instructions included in a program.
일 예에서, 프로세서(120)는 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 형태로 구현될 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.In one example, the processor 120 may include a microprocessor, a central processing unit (CPU), a processor core, a multiprocessor, an application-specific integrated circuit (ASIC), or an FPGA ( It may be implemented in the form of a field programmable gate array, etc., but the scope of the present invention is not limited thereto.
프로세서(120)는 메모리(130)에 저장된 코드에 따라 동작을 수행한다.The processor 120 performs operations according to the code stored in the memory 130.
메모리(130)는 통신 모듈(110)로 입력되는 정보 및 데이터, 프로세서(120)에 의해 수행되는 기능에 필요한 정보 및 데이터, 프로세서(120)의 실행에 따라 생성된 데이터 중 적어도 어느 하나 이상을 저장할 수 있다.The memory 130 stores at least one of information and data input to the communication module 110, information and data required for functions performed by the processor 120, and data generated according to execution of the processor 120. You can.
메모리(130)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력을 필요로 하는 휘발성 저장장치를 통칭하는 것으로 해석되어야 한다. 메모리(130)는 저장된 정보를 유지하기 위하여 전력이 필요한 휘발성 저장장치 외에 자기 저장 매체(magnetic storage media) 또는 플래시 저장 매체(flash storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. Memory 130 should be interpreted as a general term for non-volatile storage devices that continue to retain stored information even when power is not supplied and volatile storage devices that require power to maintain stored information. The memory 130 may include magnetic storage media or flash storage media in addition to volatile storage devices that require power to maintain stored information, but the scope of the present invention is not limited thereto. no.
메모리(130)는 프로세서(120)와 전기적으로 연결되고, 프로세서(120)에서 수행되는 적어도 하나의 코드가 저장된다. 메모리(130)는 프로세서(120)를 통해 실행될 때 프로세서(120)가 다음과 같은 기능 및 절차들을 수행하도록 야기하는 코드가 저장된다.The memory 130 is electrically connected to the processor 120 and stores at least one code executed by the processor 120. The memory 130 stores code that, when executed through the processor 120, causes the processor 120 to perform the following functions and procedures.
메모리(130)에는 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신하도록 야기하는 코드가 저장된다.The memory 130 stores a code that causes the user to receive an image containing body parts including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem.
메모리(130)에는 풀이 과정을 분석하여 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 신체 부위의 움직임을 기초하여 사용자의 행동 패턴을 분석하도록 야기하는 코드가 저장된다.The memory 130 stores a code that analyzes the solution process, extracts mathematical concepts used by the user included in the solution process, and analyzes the user's behavior pattern based on the movement of body parts.
메모리(130)에는 사용자 사용 수학 개념과 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하여 상기 풀이 과정에 누락된 수학 개념의 설명을 상기 서버와 통신 연결된 사용자 단말로 제공하거나, 상기 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 상기 단말로 제공하도록 야기하는 코드가 저장된다. The memory 130 compares the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to a preset problem and provides an explanation of the mathematical concepts missing in the solution process to the user terminal communicating with the server, or performs a specific action among the behavior patterns. A code that causes an explanation of a mathematical concept corresponding to a pattern to be provided to the terminal is stored.
메모리(130)에는 기설정된 시간 간격마다 학습자의 행동과 풀이과정이 포함된 영상들을 연속적으로 수신하여 풀이 과정 및 신체 부위의 움직임을 분석하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 예컨대, 메모리(130)에는 사용자의 움직임과 동작에 대한 점의 움직임 값을 프레임 단위로 분석하여 일정 시간 동안 값의 변화 여부를 파악하도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다. The memory 130 may store a code that causes the solution process and body part movements to be analyzed by continuously receiving images containing the learner's actions and the solution process at preset time intervals. For example, the memory 130 may store a code that analyzes the movement value of the dots for the user's movements and actions on a frame-by-frame basis to determine whether the value changes over a certain period of time.
메모리(130)에는 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하기 위해 영상 내의 필기 텍스트를 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 예컨대, 메모리(130)에는 풀이 과정을 기설정된 방법을 통해 분석하여, 풀이 과정 내의 텍스트를 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 여기서, 기설정된 방법은 OCR 텍스트 인식 방법일 수 있다.The memory 130 may store a code that causes the handwritten text in the image to be extracted to extract the user-used mathematical concepts included in the solution process. For example, the memory 130 may store a code that causes the solving process to be analyzed through a preset method and the text within the solving process to be extracted. Here, the preset method may be an OCR text recognition method.
메모리(130)에는 추출된 텍스트로부터 수식을 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.A code that causes a formula to be extracted from the extracted text may be stored in the memory 130.
메모리(130)에는 추출된 수식에 대응되는 사용자 사용 수학 개념을 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 예컨대, 메모리(130)에는 추출된 수식과 연관성이 높은 수학 개념을 추출하고, 추출된 수학 개념을 사용자 사용 수학 개념으로 매칭할 수 있다.A code that causes the user to extract a mathematical concept corresponding to the extracted formula may be stored in the memory 130. For example, a mathematical concept highly related to the extracted formula may be extracted from the memory 130 and the extracted mathematical concept may be matched with a user-used mathematical concept.
메모리(130)에는 시간대별로 사용자 사용 수학 개념의 리스트를 생성할 수 있다. In the memory 130, a list of mathematical concepts used by users can be created for each time period.
메모리(130)에는 영상 내의 사용자의 얼굴 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위의 윤곽선을 생성하고, 움직임을 파악하기 위해 윤곽선 상에 코너점을 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.The memory 130 may store a code that generates an outline of a body part including at least one of the user's face and hands in the image and extracts corner points on the outline to determine movement.
메모리(130)에는 코너점을 기준으로 사용자의 움직임을 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.A code that causes the user's movement to be extracted based on the corner point may be stored in the memory 130.
메모리(130)에는 사용자의 움직임에 대한 벡터값을 입력으로 하여 사용자의 행동 패턴을 추출하도록 학습된 인공지능 모델에 기초하여 사용자의 행동 패턴을 추출하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 여기서, 인공지능 모델은 익스트림 다중 분류(Extreme Multi-classfication) 알고리즘 기반의 모델일 수 있다. 사용자의 행동 패턴은 눈 움직임, 머리 움직임 및 손의 제스쳐 중 적어도 하나에 따라 파악된 손 움직임, 손 움직임 정지, 문제 파악 및 고개 갸우뚱 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The memory 130 may store a code that causes the user's behavior pattern to be extracted based on an artificial intelligence model learned to extract the user's behavior pattern by taking the vector value of the user's movement as an input. Here, the artificial intelligence model may be a model based on an extreme multi-classification algorithm. The user's behavior pattern may include at least one of hand movement, hand movement stoppage, problem identification, and head tilt determined based on at least one of eye movement, head movement, and hand gesture.
메모리(130)에는 시간대별로 사용자의 행동 패턴 리스트를 생성하도록 야기하는 코드를 저장할 수 있다. 일 예로서, 사용자의 행동 패턴은 긍정 패턴 및 부정 패턴을 포함할 수 있다. 일정 시간 이내에 사용자의 손이 움직이는 동작, 사용자가 풀이를 기재하고 있는 동작 등은 긍정 행동 패턴으로 분류될 수 있다. 사용자의 고개가 기울거나, 사용자의 시선이 풀이 과정에서 다시 문제로 향하거나, 사용자의 손이 움직이지 않는 동작, 사용자가 필기도구를 만지는 동작 등은 부정 행동 패턴으로 분류될 수 있다. The memory 130 may store a code that causes a list of user behavior patterns to be generated for each time period. As an example, a user's behavior pattern may include positive patterns and negative patterns. Movements in which the user's hands move within a certain period of time, movements in which the user writes down a solution, etc. can be classified as positive behavior patterns. The user's head is tilted, the user's gaze is turned back to the problem during the solution process, the user's hand does not move, the user touches a writing utensil, etc. can be classified as negative behavior patterns.
메모리(130)에는 사용자 사용 수학 개념과 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하고, 행동 패턴 중 기설정된 부정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 단말로 제공하도록 야기하는 코드가 저장된다.The memory 130 stores a code that causes the user to compare the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to a preset problem and provide an explanation of the mathematical concept corresponding to the preset negative behavior pattern among the behavior patterns to the terminal.
메모리(130)에는 사용자 사용 수학 개념과 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다.The memory 130 may store a code that causes a comparison between the user-used mathematical concepts and essential mathematical concepts matched to a preset problem.
메모리(130)에는 비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되는 경우에 사용자 사용 수학 개념과 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 비교하여 사용자의 학습 상태를 판단하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 예컨대, 사용자의 학습 상태는 부정, 긍정 및 문제 풀이 중 적어도 하나일 수 있다.The memory 130 stores a code that causes the user's learning status to be determined by comparing the user's used math concepts and the user's behavior patterns by time period when the essential math concepts are all included in the user-used math concepts as a result of the comparison. It can be. For example, the user's learning state may be at least one of negative, positive, and problem solving.
좀 더 자세하게, 같은 시간대의 사용자의 행동 패턴이 고개 갸우뚱이고 사용자 사용 수학 개념이 이차 다항식이면, 메모리(130)에 저장된 코드에 기초하여 사용자의 학습 상태는 이차 다항식에서 부정으로 판단될 수 있다.More specifically, if the user's behavior pattern during the same time period is head tilting and the user's mathematical concept is a quadratic polynomial, the user's learning state may be determined to be negative in the quadratic polynomial based on the code stored in the memory 130.
메모리(130)에는 비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되지 않는 경우 사용자 사용 수학 개념에 포함되지 않은 필수 수학 개념들에 대한 설명을 단말로 제공하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 예컨대, 필수 수학 개념이 곱셈 공식, 다항식 정리 방법 및 이차방정식이 될 조건이고, 사용자 사용 수학 개념이 곱셈 공식 및 다항식 정리 방법이라면, 메모리(130)에 저장된 코드에 기초하여 이차방정식이 될 조건에 대한 설명이 단말로 제공될 수 있다. 다른 예로서, 필수 수학 개념이 '곱셈 공식', '다항식 정리 방법' 및 '이차방정식이 될 조건'이고, 사용자 사용 수학 개념이 '곱셈 공식', '다항식 정리 방법', '완전제곱식', 및 '분모의 유리화'라면, 메모리(130)에 저장된 코드에 기초하여 이차방정식이 될 조건에 대한 설명이 단말로 제공될 수 있다.In the memory 130, if, as a result of the comparison, all of the essential mathematical concepts are not included in the mathematical concepts used by the user, a code that causes the terminal to provide explanations for essential mathematical concepts not included in the mathematical concepts used by the user may be stored. You can. For example, if the essential mathematical concepts are the multiplication formula, the polynomial theorem method, and the conditions for becoming a quadratic equation, and the user-used mathematical concepts are the multiplication formula and the polynomial theorem method, the conditions for becoming the quadratic equation are based on the code stored in the memory 130. An explanation may be provided through the terminal. As another example, the essential mathematical concepts are 'multiplication formula', 'method of organizing polynomials', and 'conditions for quadratic equations', and the mathematical concepts used by users are 'multiplication formula', 'method of organizing polynomials', 'perfect square equation', And in the case of 'rationalization of the denominator', an explanation of the conditions for becoming a quadratic equation may be provided to the terminal based on the code stored in the memory 130.
메모리(130)에는 사용자의 학습 상태에 기초하여 사용자의 행동 패턴 중 기설정된 부정 행동 패턴이 추출된 시간대에 대응되는 수학 개념에 대한 설명을 단말로 제공하도록 야기하는 코드가 저장될 수 있다. 예컨대, 사용자의 학습 상태가 이차 다항식에서 부정일 경우, 메모리(130)에 저장된 코드에 기초하여 단말로 이차 다항식에 대한 설명이 제공될 수 있다.The memory 130 may store a code that causes the terminal to provide an explanation of a mathematical concept corresponding to the time period in which a preset fraudulent behavior pattern was extracted from among the user's behavior patterns based on the user's learning state. For example, if the user's learning state is negative in the quadratic polynomial, an explanation of the quadratic polynomial may be provided to the terminal based on the code stored in the memory 130.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 단말로 제공되는 수학 개념 설명 이후에 해당 수학 개념과 관련된 수학 문제, 강의 영상 등의 수학 콘텐츠를 제공하도록 야기하는 코드가 메모리(130)에 저장될 수 있다. In addition, according to one embodiment of the present invention, after the explanation of a mathematical concept is provided to the user terminal, a code that causes the provision of mathematical content such as mathematical problems and lecture videos related to the mathematical concept may be stored in the memory 130. .
도 3은 도 1에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치를 이용하여 학습자 맞춤형 수학 개념 및 사용자의 움직임을 추출하는 일 예를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an example of extracting a learner-customized math concept and a user's movement using the device for providing a learner-customized math concept shown in FIG. 1.
도 3을 참조하면, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 신체 부위를 인식하고, 신체 부위의 윤곽선을 생성할 수 있다. 예컨대, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 사용자의 얼굴 및 손의 윤곽선(310, 320)을 생성할 수 있다.Referring to Figure 3, a learner-customized mathematical concept providing device can recognize body parts and generate outlines of body parts. For example, a learner-customized mathematics concept providing device may generate the outlines 310 and 320 of the user's face and hands.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 움직임을 파악하기 위해 생성된 얼굴 윤곽선(310) 상에 얼굴 코너점(311)을 추출할 수 있다.The device for providing a learner-customized mathematical concept can extract the face corner point 311 on the face outline 310 created to identify movement.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 움직임을 파악하기 위해 생성된 손 윤곽선(320) 상에 손 코너점(321)을 추출할 수 있다.The device for providing a learner-customized mathematical concept can extract the hand corner point 321 on the hand outline 320 created to identify the movement.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 추출된 코너점(311, 321)의 변화에 따른 벡터값에 기초하여 사용자의 행동 패턴을 산출할 수 있다.The device for providing a learner-customized mathematical concept can calculate the user's behavior pattern based on vector values according to changes in the extracted corner points 311 and 321.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 OCR 텍스트 인식 방법에 기초하여 영상 내의 텍스트(330)를 추출할 수 있다.The device for providing learner-customized mathematical concepts can extract text 330 in the video based on the OCR text recognition method.
도 4는 도 1에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치를 이용하여 사용자 사용 수학 개념 및 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 리스트화한 일 예를 도시한 도면이다. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of listing user-used math concepts and user behavior patterns by time period using the learner-customized math concept providing device shown in FIG. 1.
도 4를 참조하면, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 풀이 과정에서 인식된 수학 개념을 시간대별(410)로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제1 시간에 곱셈 공식이 인식되고, 제2 시간에 이차방정식이 될 조건이 인식되었다고 시간순으로 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 4, the learner-customized mathematical concept providing device may display mathematical concepts recognized in the solution process by time slot 410. For example, it can be indicated in chronological order that the multiplication formula is recognized at the first time and the condition for becoming a quadratic equation is recognized at the second time.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 풀이 과정에서 인식된 사용자의 행동 패턴을 시간대별(420)로 나타낼 수 있다. 예컨대, 제3 시간에 문제 인식, 제4 시간에 손 움직임, 제5 시간에 문제 재인식, 제6시간에 손 움직임 멈춤, 제7시간에 고개 갸우뚱 및 제8시간에 손 움직임이 인식되었다고 시간순으로 나타낼 수 있다. 해당 시간들 각각은 사용자의 영상의 프레임들 각각에 해당할 수 있다. The device for providing a learner-customized mathematical concept can display the user's behavior pattern recognized during the solution process by time zone (420). For example, the problem recognition at the 3rd time, the hand movement at the 4th time, the problem re-recognition at the 5th time, the hand movement stopped at the 6th time, the head tilt at the 7th time, and the hand movement was recognized at the 8th time. You can. Each of the corresponding times may correspond to each frame of the user's video.
학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 영상 시작 시간을 기준으로 순차적으로 나타낸 수학 개념 및 사용자의 행동 패턴을 비교하여 부족한 필수 수학 개념을 단말로 제공할 수 있다.The learner-customized math concept provision device can provide missing essential math concepts to the terminal by comparing the math concepts shown sequentially based on the video start time and the user's behavior patterns.
일례로, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 문제 풀이에 필요한 개념과 실제 풀이에 사용된 개념들을 비교했을 때, 다항식의 정리 방법이 없을 경우, 다항식의 정리 방법을 이해하고 있지 않다고 판단하여, 다항식의 정리 방법에 대한 설명을 단말로 제공할 수 있다.For example, when the learner-customized mathematical concept provision device compares the concepts needed to solve the problem with the concepts used in the actual solution, if there is no method for organizing polynomials, it determines that the user does not understand how to organize polynomials, and determines that the method for organizing polynomials is not understood. An explanation of the method can be provided through the terminal.
다른 예로, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치는 곱셈 공식을 알고 풀이를 진행 중에 손 움직임 멈춤 및 고개 갸우뚱의 행동을 인식하고, 해당 행동을 부정으로 인식하여 곱셈 공식에 대해 완벽하게 이해하지 못했다고 판단하여 곱셈 공식에 대한 설명을 단말로 제공할 수 있다.In another example, a learner-customized math concept provision device knows the multiplication formula and recognizes hand movements and head tilting behavior while solving the problem, recognizes the behavior as negation, determines that the learner does not fully understand the multiplication formula, and uses the multiplication formula. An explanation can be provided through the terminal.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart showing the sequence of a method for providing a customized math concept to a learner according to another embodiment of the present invention.
이하에서 설명될 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법은 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 본 개시의 실시예에 대한 내용은 이하에서 설명될 실시예에도 동일하게 적용될 수 있으며, 이하에서 상술한 설명과 중복되는 내용은 생략하도록 한다. 이하에서 설명되는 단계들은 반드시 순서대로 수행되어야 하는 것은 아니고, 단계들의 순서는 다양하게 설정될 수 있으며, 단계들은 거의 동시에 수행될 수도 있다.The method of providing a learner-customized math concept, which will be described below, can be performed by the learner-customized math concept providing device previously described with reference to FIGS. 1 to 4. Accordingly, the contents of the embodiments of the present disclosure previously described with reference to FIGS. 1 to 4 can be equally applied to the embodiments to be described below, and contents that overlap with the description described above will be omitted below. The steps described below do not necessarily have to be performed in order, the order of the steps may be set in various ways, and the steps may be performed almost simultaneously.
도 5를 참조하면, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법은 신체 부위 및 풀이 과정이 포함된 영상 수신 단계(S100), 사용자 사용 수학 개념 추출 및 사용자의 행동 패턴 분석 단계(S200) 및 수학 개념에 대한 설명 제공 단계(S300)를 포함한다.Referring to Figure 5, the method of providing a learner-customized math concept includes a step of receiving an image containing body parts and a solution process (S100), a step of extracting a math concept used by the user and analyzing the user's behavior pattern (S200), and providing an explanation of the math concept. Includes step S300.
신체 부위 및 풀이 과정이 포함된 영상 수신 단계(S100)는 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신하는 단계이다.The step of receiving an image including a body part and a solution process (S100) is a step of receiving an image containing a body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem.
사용자 사용 수학 개념 추출 및 사용자의 행동 패턴 분석 단계(S200)는 풀이 과정을 분석하여 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 신체 부위의 움직임을 기초하여 사용자의 행동 패턴을 분석하는 단계이다.The user-used mathematical concept extraction and user's behavior pattern analysis step (S200) is a step of analyzing the solution process to extract the user-used mathematical concepts included in the solution process and analyzing the user's behavior pattern based on the movement of body parts. .
수학 개념에 대한 설명 제공 단계(S300)는 사용자 사용 수학 개념과 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하고, 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 서버와 통신 연결된 단말로 제공하는 단계이다.In the step of providing explanations for mathematical concepts (S300), the mathematical concepts used by the user are compared with essential mathematical concepts matched to preset problems, and an explanation of mathematical concepts corresponding to specific behavioral patterns among behavioral patterns is provided to a terminal in communication with the server. This is the step.
도 6 내지 도 8은 도 5에 도시된 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법의 일부 단계에 대한 세부 단계들을 도시한 도면이다.FIGS. 6 to 8 are diagrams illustrating detailed steps for some steps of the method for providing customized math concepts to learners shown in FIG. 5.
도 6을 참조하면, 사용자 사용 수학 개념 추출 및 사용자의 행동 패턴 분석 단계(S200)에서, 사용자 사용 수학 개념 추출을 위해 풀이 과정 내의 텍스트 추출 단계(S211), 텍스트 내의 수식 추출 단계(S212), 사용자 사용 수학 개념 추출 단계(S213) 및 사용자 사용 수학 개념 리스트 생성 단계(S214)를 포함할 수 있다.Referring to Figure 6, in the user-used mathematical concept extraction and user's behavior pattern analysis step (S200), the text extraction step within the solution process (S211), the formula extraction step within the text (S212), and the user-used mathematical concept extraction step (S212), the user's behavior pattern analysis step (S200). It may include a step of extracting mathematical concepts to be used (S213) and a step of generating a list of mathematical concepts to be used by the user (S214).
풀이 과정 내의 텍스트 추출 단계(S211)는 풀이 과정을 기설정된 방법을 통해 분석하여 풀이 과정 내의 텍스트를 추출하는 단계일 수 있다. 예컨대, 기설정된 방법은 OCR 텍스트 인식 방법일 수 있다.The text extraction step (S211) within the solving process may be a step of extracting text within the solving process by analyzing the solving process using a preset method. For example, the preset method may be an OCR text recognition method.
텍스트 내의 수식 추출 단계(S212)는 텍스트로부터 수식을 추출하는 단계일 수 있다. 예컨대, 텍스트 내의 수식 추출 단계(S212)에서 기저장된 수식에 기초하여 텍스트 내의 수식을 추출할 수 있다.The formula extraction step (S212) within the text may be a step of extracting a formula from the text. For example, in the formula extraction step (S212) within the text, the formula within the text can be extracted based on a pre-stored formula.
사용자 사용 수학 개념 추출 단계(S213)는 수식에 대응되는 사용자 사용 수학 개념을 추출하는 단계일 수 있다. 예컨대, 사용자 사용 수학 개념 추출 단계(S213)에서 기저장된 수식과 매칭된 수학 개념에 기초하여 사용자 사용 수학 개념을 추출할 수 있다.The user-used math concept extraction step (S213) may be a step of extracting the user-used math concept corresponding to the formula. For example, in the user-used math concept extraction step (S213), the user-used math concept may be extracted based on the math concept matched with the pre-stored formula.
사용자 사용 수학 개념 리스트 생성 단계(S214)는 시간대별로 사용자 사용 수학 개념의 리스트를 생성하는 단계일 수 있다.The step S214 of generating a list of mathematical concepts used by users may be a step of generating a list of mathematical concepts used by users by time period.
도 7을 참조하면, 사용자의 행동 패턴을 추출하기 위해 코너점 추출 단계(S221), 사용자의 움직임 추출 단계 (S222), 사용자의 행동 패턴 추출 단계(S223) 및 사용자의 행동 패턴 리스트 생성 단계(S224)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, in order to extract the user's behavior pattern, a corner point extraction step (S221), a user's movement extraction step (S222), a user's behavior pattern extraction step (S223), and a user's behavior pattern list generation step (S224) ) may include.
코너점 추출 단계(S221)는 사용자의 신체 부위의 윤곽선을 생성하고, 윤곽선 상에 코너점을 추출하는 단계일 수 있다.The corner point extraction step (S221) may be a step of generating an outline of a user's body part and extracting a corner point on the outline.
사용자의 움직임 추출 단계 (S222)는 코너점을 기준으로 사용자의 움직임을 추출하는 단계일 수 있다. 예컨대, 사용자의 움직임은 벡터값일 수 있다. The user's motion extraction step (S222) may be a step of extracting the user's motion based on a corner point. For example, the user's movement may be a vector value.
사용자의 행동 패턴 추출 단계(S223)는 사용자의 움직임에 대한 벡터값을 입력으로 하여 사용자의 행동 패턴을 추출하도록 학습된 인공지능 모델에 기초하여 사용자의 행동 패턴을 추출하는 단계일 수 있다. 예컨대, 사용자의 행동 패턴은, 손 움직임, 손 움직임 멈춤, 고개 갸우뚱 및 문제 인식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The user's behavior pattern extraction step (S223) may be a step of extracting the user's behavior pattern based on an artificial intelligence model learned to extract the user's behavior pattern by using a vector value for the user's movement as an input. For example, the user's behavior pattern may include at least one of hand movement, hand movement stoppage, head tilt, and problem recognition.
사용자의 행동 패턴 리스트 생성 단계(S224)는 시간대별로 사용자의 행동 패턴의 리스트를 생성하는 단계일 수 있다.The user's behavior pattern list creation step (S224) may be a step of generating a list of the user's behavior patterns for each time period.
도 8을 참조하면, 수학 개념에 대한 설명 제공 단계(S300)는 필수 수학 개념 및 사용자 사용 수학 개념이 일치하는지 판단하는 단계(S311), 사용자의 학습 상태 판단 단계(S312), 학습 상태에 따라 필수 수학 개념 설명 제공 단계(S313) 및 누락 필수 수학 개념 설명 단계(S314)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, the step of providing an explanation of a mathematical concept (S300) includes a step of determining whether the essential mathematical concept and the mathematical concept used by the user match (S311), a step of determining the user's learning status (S312), and a step of determining whether the required mathematical concept matches the mathematical concept used by the user (S312). It may include a step of providing math concept explanations (S313) and a step of explaining missing required math concepts (S314).
필수 수학 개념 및 사용자 사용 수학 개념이 일치하는지 판단하는 단계(S311)는 사용자 사용 수학 개념과 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하는 단계일 수 있다. 예컨대, 필수 수학 개념 및 사용자 수학 개념이 일치하는지 판단하는 단계(S311)에서 필수 수학 개념 및 사용자 사용 수학 개념이 비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되는 경우 사용자의 학습 상태 판단 단계(S312)를 수행하고, 일치하지 않을 경우 누락 필수 수학 개념 설명 단계(S314)를 수행할 수 있다.The step of determining whether the essential mathematical concept and the user-used mathematical concept match (S311) may be a step of comparing the user-used mathematical concept with the essential mathematical concepts matched to a preset problem. For example, in the step of determining whether the essential math concept and the user math concept match (S311), as a result of comparing the essential math concept and the user-used math concept, if the essential math concepts are all included in the user-used math concept, the user's learning status The judgment step (S312) can be performed, and if there is no match, the missing essential math concept explanation step (S314) can be performed.
사용자의 학습 상태 판단 단계(S312)는 사용자 사용 수학 개념과 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 비교하여 사용자의 학습 상태를 판단하는 단계일 수 있다. 예컨대, 사용자의 학습 상태 판단 단계(S312)에서 다항식 곱셈을 풀이하는 과정 중 사용자의 행동 패턴이 고개 갸우뚱이면 다항식 곱셈에서 부정이라고 판단할 수 있다.The user's learning status determination step (S312) may be a step of determining the user's learning status by comparing the mathematical concepts used by the user and the user's behavior patterns over time. For example, in the user's learning status determination step (S312), if the user's behavior pattern is to tilt his head while solving the polynomial multiplication, it may be determined that the polynomial multiplication is negative.
학습 상태에 따라 필수 수학 개념 설명 제공 단계(S313)는 사용자의 학습 상태에 기초하여 사용자의 행동 패턴 중 특정 행동 패턴이 추출된 시간대에 대응되는 필수 수학 개념에 대한 설명을 단말로 제공하는 단계일 수 있다. 예컨대, 다항식 곱셈에서 부정이라는 사용자의 학습 상태에 기초하여 다항식 곱셈에 대한 설명을 단말로 제공할 수 있다.The step of providing explanations of essential mathematics concepts according to the learning state (S313) may be a step of providing explanations of essential mathematics concepts corresponding to the time period in which a specific behavior pattern of the user's behavior patterns was extracted based on the user's learning state to the terminal. there is. For example, an explanation of polynomial multiplication may be provided to the terminal based on the user's learning state of negation in polynomial multiplication.
누락 필수 수학 개념 설명 단계(S314)는 사용자 사용 수학 개념에 포함되지 않은 필수 수학 개념들에 대한 설명을 단말로 제공하는 단계일 수 있다. 예컨대, 사용자 사용 수학 개념이 1, 3, 4이고 필수 수학 개념이 1, 2, 3, 4이면, 누락 필수 수학 개념 설명 단계(S313)에서 필수 수학 개념 2에 대한 설명을 단말로 제공할 수 있다.The missing essential math concept explanation step (S314) may be a step of providing explanations of essential math concepts that are not included in the math concepts used by the user to the terminal. For example, if the math concepts used by the user are 1, 3, and 4 and the required math concepts are 1, 2, 3, and 4, an explanation of required math concept 2 can be provided to the terminal in the missing required math concept explanation step (S313). .
누락 필수 수학 개념 설명 단계(S314)를 수행한 후 사용자의 학습 상태 판단 단계(S312) 및 학습 상태에 따라 필수 수학 개념 설명 제공 단계(S313)를 순차적으로 더 수행할 수 있다.After performing the step of explaining the missing essential math concepts (S314), the step of determining the user's learning status (S312) and the step of providing explanations of essential math concepts (S313) according to the learning status can be further performed sequentially.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자 단말로 제공되는 수학 개념 설명 이후에 해당 수학 개념과 관련된 수학 문제, 강의 영상 등의 수학 콘텐츠를 제공하는 단계가 더 수행될 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, after the explanation of the mathematical concept provided to the user terminal, a step of providing mathematical content such as mathematical problems and lecture videos related to the mathematical concept may be further performed.
본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 상술한 설명을 기초로 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 본 개시의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Those skilled in the art to which this disclosure pertains will be able to understand, based on the above description, that the present disclosure can be easily modified into another specific form without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present disclosure is indicated by the patent claims described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present disclosure. The scope of the present application is indicated by the claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present application.
발명의 실시를 위한 형태는 앞서 발명의 실시를 위한 최선의 형태와 실질적으로 같다.The form for implementing the invention is substantially the same as the previous best form for implementing the invention.
본 발명은 시각적 정보나 영상 정보를 받아 같은 로직으로 데이터를 분석하여 학습자에게 효과적인 콘텐츠를 제공할 수 있음에 따라 영상 분석 결과에 따른 콘텐츠 제공 서비스 및 메타버스 가상현실 등에 적용 가능하므로 산업상 이용가능성을 갖는다.The present invention can provide effective content to learners by receiving visual information or video information and analyzing the data using the same logic, so it can be applied to content provision services and metaverse virtual reality according to the video analysis results, thereby increasing industrial applicability. have

Claims (12)

  1. 서버에 의해 수행되는 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법에 있어서, In a method of providing learner-customized math concepts performed by a server,
    a) 사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신하는 단계;a) receiving an image containing body parts including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem;
    b) 상기 풀이 과정을 분석하여 상기 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 상기 신체 부위의 움직임을 기초로 상기 사용자의 행동 패턴을 분석하는 단계; 및b) analyzing the solving process to extract mathematical concepts used by the user included in the solving process, and analyzing the user's behavior patterns based on movements of the body parts; and
    c) 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하여 상기 풀이 과정에 누락된 수학 개념의 설명을 상기 서버와 통신 연결된 사용자 단말로 제공하거나, 상기 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 상기 단말로 제공하는 단계를 포함하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법.c) Comparing the mathematical concepts used by the user with essential mathematical concepts matched to the preset problem and providing an explanation of the mathematical concepts missing in the solution process to the user terminal communicating with the server, or providing a specific behavior pattern among the behavior patterns A method of providing a customized math concept to a learner, including providing an explanation of the math concept corresponding to the terminal.
  2. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 b) 단계는, 기설정된 시간 간격마다 상기 영상을 연속적으로 수신하여 상기 풀이 과정 및 상기 신체 부위의 움직임을 분석하는 단계를 더 포함하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법.The step b) further includes the step of continuously receiving the image at preset time intervals and analyzing the solution process and the movement of the body part.
  3. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 b) 단계는,In step b),
    상기 풀이 과정 내의 텍스트를 추출하는 단계;Extracting text within the solving process;
    상기 텍스트로부터 수식을 추출하는 단계;extracting a formula from the text;
    상기 수식에 대응되는 상기 사용자 사용 수학 개념을 추출하는 단계; 및extracting the user-used mathematical concept corresponding to the formula; and
    시간대별로 상기 사용자 사용 수학 개념 리스트를 생성하는 단계를 포함하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법.A method of providing a customized mathematics concept to a learner, comprising the step of generating a list of the user-used mathematics concepts by time period.
  4. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 b) 단계는,In step b),
    상기 사용자의 신체 부위마다 윤곽선을 생성하고, 윤곽선 상에 코너점을 추출하는 단계;generating an outline for each body part of the user and extracting corner points on the outline;
    상기 코너점을 기준으로 상기 사용자의 움직임을 추출하는 단계;extracting the user's movement based on the corner point;
    상기 사용자의 움직임에 대한 벡터값을 입력으로 하여 상기 사용자의 행동 패턴을 추출하도록 학습된 인공지능 모델에 기초하여 상기 사용자의 행동 패턴을 추출하는 단계; 및Extracting the user's behavior pattern based on an artificial intelligence model learned to extract the user's behavior pattern by inputting a vector value for the user's movement; and
    시간대별로 상기 사용자의 행동 패턴의 리스트를 생성하는 단계를 포함하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법.A method of providing a customized math concept to a learner, including generating a list of the user's behavior patterns by time period.
  5. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 c) 단계는,In step c),
    상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하는 단계;Comparing the user-used mathematical concepts with essential mathematical concepts matched to the preset problem;
    비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되는 경우 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 비교하여 상기 사용자의 학습 상태를 판단하는 단계; 및As a result of the comparison, if all of the essential mathematical concepts are included in the user-used mathematical concepts, comparing the user-used mathematical concepts and the user's behavior patterns over time to determine the user's learning status; and
    상기 사용자의 학습 상태에 기초하여 상기 사용자의 행동 패턴 중 기설정된 부정 행동 패턴이 추출된 시간대에 대응되는 수학 개념에 대한 설명을 상기 단말로 제공하는 단계를 포함하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법.A method of providing a customized math concept to a learner, including providing, to the terminal, an explanation of a math concept corresponding to a time period in which a preset negative behavior pattern was extracted from among the user's behavior patterns based on the user's learning state.
  6. 제1항에 있어서,According to paragraph 1,
    상기 c) 단계는,In step c),
    상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하는 단계;Comparing the user-used mathematical concepts with essential mathematical concepts matched to the preset problem;
    비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되지 않는 경우 상기 필수 수학 개념들 중 상기 사용자 사용 수학 개념에 포함되지 않은 수학 개념에 대한 설명을 상기 단말로 제공하는 단계;As a result of the comparison, if all of the essential mathematical concepts are not included in the user-used mathematical concepts, providing an explanation of mathematical concepts not included in the user-used mathematical concepts among the essential mathematical concepts to the terminal;
    상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 비교하여 상기 사용자의 학습 상태를 판단하는 단계; 및Comparing the math concepts used by the user and the user's behavior patterns over time to determine the user's learning status; and
    상기 사용자의 학습 상태에 기초하여 상기 사용자의 행동 패턴 중 기설정된 부정 행동 패턴이 추출된 시간대에 대응되는 수학 개념에 대한 설명을 상기 단말로 제공하는 단계를 포함하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 방법.A method of providing a customized math concept to a learner, including providing, to the terminal, an explanation of a math concept corresponding to a time period in which a preset negative behavior pattern was extracted from among the user's behavior patterns based on the user's learning state.
  7. 통신 모듈;communication module;
    적어도 하나의 프로세서; 및at least one processor; and
    상기 프로세서와 전기적으로 연결되고, 상기 프로세서에서 수행되는 적어도 하나의 코드(code)가 저장되는 메모리를 포함하고,A memory electrically connected to the processor and storing at least one code executed by the processor,
    상기 메모리는 상기 프로세서를 통해 실행될 때 상기 프로세서가,When the memory is executed through the processor, the processor
    사용자의 머리 및 손 중 적어도 하나 이상을 포함하는 신체 부위와 기설정된 문제에 대한 사용자의 풀이 과정이 포함된 영상을 수신하고, 상기 풀이 과정을 분석하여 상기 풀이 과정에 포함된 사용자 사용 수학 개념을 추출하고, 상기 신체 부위의 움직임을 기초로 상기 사용자의 행동 패턴을 분석하고, 그리고, 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하여 상기 풀이 과정에 누락된 수학 개념의 설명을 상기 통신 모듈과 통신 연결된 사용자 단말로 제공하거나, 상기 행동 패턴 중 특정 행동 패턴에 대응되는 수학 개념의 설명을 상기 단말로 제공하도록 야기하는 코드를 저장하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치.Receive an image containing the user's body part including at least one of the user's head and hands and the user's solution process for a preset problem, analyze the solution process, and extract the mathematical concepts used by the user included in the solution process. and analyzing the user's behavior patterns based on the movements of the body parts, and comparing the user-used mathematical concepts with essential mathematical concepts matched to the preset problem to explain the mathematical concepts missing in the solution process. A device for providing a learner-customized mathematical concept that provides a user terminal connected to communication with the communication module, or stores a code that causes an explanation of a mathematical concept corresponding to a specific behavior pattern among the behavior patterns to be provided to the terminal.
  8. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금, The memory allows the processor to:
    기설정된 시간 간격마다 상기 영상을 연속적으로 수신하여 상기 풀이 과정 및 상기 신체 부위의 움직임을 분석하도록 야기하는 코드를 더 저장하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치.A learner-customized mathematical concept providing device that continuously receives the image at preset time intervals and further stores codes that cause analysis of the solution process and movement of the body parts.
  9. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,The memory allows the processor to:
    상기 풀이 과정 내의 텍스트를 추출하고, 상기 텍스트로부터 수식을 추출하고, 상기 수식에 대응되는 상기 사용자 사용 수학 개념을 추출하며, 시간대별로 상기 사용자 사용 수학 개념의 리스트를 생성하도록 야기하는 코드를 더 저장하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치.Further storing code that causes the text in the solution process to be extracted, a formula to be extracted from the text, the user-used mathematical concept corresponding to the formula to be extracted, and a list of the user-used mathematical concept to be generated by time period. , a device that provides learners with customized math concepts.
  10. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,The memory allows the processor to:
    상기 사용자의 신체 부위의 윤곽선을 생성하고, 윤곽선 상에 코너점을 추출하고, 상기 코너점을 기준으로 상기 사용자의 움직임을 추출하고, 상기 사용자의 움직임에 대한 벡터값을 입력으로 하여 상기 사용자의 행동 패턴을 추출하도록 학습된 인공지능 모델에 기초하여 상기 사용자의 행동 패턴을 추출하며, 시간대별로 상기 사용자의 행동 패턴의 리스트를 생성하도록 야기하는 코드를 더 저장하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치.Create an outline of the user's body part, extract a corner point on the outline, extract the user's movement based on the corner point, and input a vector value for the user's movement to determine the user's behavior. A device for providing a learner-customized mathematical concept, extracting the user's behavior pattern based on an artificial intelligence model learned to extract the pattern, and further storing code that causes the user to generate a list of the user's behavior pattern by time period.
  11. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,The memory allows the processor to:
    상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하고, 비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되는 경우 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 비교하여 상기 사용자의 학습 상태를 판단하고, 그리고, 상기 사용자의 학습 상태에 기초하여 상기 사용자의 행동 패턴 중 기설정된 부정 행동 패턴이 추출된 시간대에 대응되는 수학 개념에 대한 설명을 상기 단말로 제공하도록 야기하는 코드를 더 저장하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치.The user-used mathematical concept is compared with essential mathematical concepts matched to the preset problem, and as a result of the comparison, if all of the essential mathematical concepts are included in the user-used mathematical concept, the user-used mathematical concept and the user's behavior pattern are determined. The user's learning status is determined by comparison by time zone, and an explanation of the mathematical concept corresponding to the time zone in which the preset fraudulent behavior pattern was extracted from the user's behavior pattern based on the user's learning state is sent to the terminal. A learner-customized mathematical concept provision device that further stores the code that causes it to be provided.
  12. 제7항에 있어서,In clause 7,
    상기 메모리는 상기 프로세서로 하여금,The memory allows the processor to:
    상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 기설정된 문제에 매칭된 필수 수학 개념들을 비교하고, 비교 결과, 상기 필수 수학 개념들이 상기 사용자 사용 수학 개념에 모두 포함되지 않는 경우 상기 필수 수학 개념들 중 상기 사용자 사용 수학 개념에 포함되지 않은 수학 개념에 대한 설명을 상기 단말로 제공하고, 상기 사용자 사용 수학 개념과 상기 사용자의 행동 패턴을 시간대별로 비교하여 상기 사용자의 학습 상태를 판단하고, 그리고, 상기 사용자의 학습 상태에 기초하여 상기 사용자의 행동 패턴 중 기설정된 부정 행동 패턴이 추출된 시간대에 대응되는 수학 개념에 대한 설명을 상기 단말로 제공하도록 야기하는 코드를 더 저장하는, 학습자 맞춤형 수학 개념 제공 장치.The user-used mathematical concept is compared with essential mathematical concepts matched to the preset problem, and as a result of the comparison, if the essential mathematical concepts are not all included in the user-used mathematical concept, the user-used mathematical concept among the essential mathematical concepts Provide an explanation of mathematical concepts not included in the terminal to the terminal, compare the mathematical concepts used by the user and the user's behavior patterns over time to determine the user's learning status, and based on the user's learning status A device for providing a learner-customized math concept, further storing a code that causes the terminal to provide an explanation of a math concept corresponding to the time period in which a preset negative action pattern was extracted from among the user's action patterns.
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