KR101583733B1 - 손 제스쳐 기반의 스마트 tv를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법 - Google Patents

손 제스쳐 기반의 스마트 tv를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1), 통신망(30), 그리고 적어도 하나 이상의 스마트 TV(40)를 포함하며, 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)는 콘텐츠 서버(10) 및 학습데이터 서버(20)를 포함하는 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템에 있어서, 스마트 TV(40)는, 학습데이터 서버(20)에 의해 구축된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 콘텐츠 서버(10)로부터 통신망(30)을 통해 수신하여 구현하며, 카메라(41)의 인식을 통해 카메라(41)의 화각 내에 촬영된 학습자에 대한 손을 인식한 뒤, 포인트 제스쳐(Point Gesture)에 대한 인식시 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 인식한 후, 그랩 제스쳐(Grab Gesture)에 의한 인식시 그랩 제스쳐 이후의 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공한다.
-이에 의해, 스마트 TV용 수학 교육용 콘텐츠인 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 제공함으로써, 학습자는 댁내에서 시간에 구애받지 않고 스마트 TV를 통해 수학 학습을 제공받을 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 학습자는 앉아서 학습하지 않고 활동적으로 움직이면서 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 부모 등의 보호자에 의해 스마트 TV 화면을 지켜보며 학습자가 수학을 학습하는 모습을 지켜볼 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은, 종래의 기술과 같은 단순한 자료 입력 방식이 아닌 학습자의 손의 제스쳐를 활용한 데이터 입력 방식으로 학습자의 흥미 요소와 재미 요소를 증가시키고 결국 수학 학습 증대로 이어지도록 할 뿐만 아니라, 학습자의 어린 연령을 고려 두 가지의 정형적인 손의 제스쳐 만으로 수학 학습 게임을 진행할 수 있는 직관적인 방식을 제공한다.

Description

손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법{Realistic methematics education system for proportion and measurement of number using Smart-TV based on hand-gesture, and realistic methematics education method for thereof}
본 발명은 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 영상 인식을 위한 단순하고 정형적인 손의 제스쳐 입력을 통한 데이터 입력 방식으로 학습자의 흥미 요소와 재미 요소를 증가시키고 결국 수학 학습 증대로 이어지도록 하기 위한 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법에 관한 것이다.
종래의 기술에 따른 온라인 및 오프라인 학습들은 단방향 내지는 일방적인 주입식 교육, 학습지를 통한 수동적인 교육들로 아이들에게 큰 흥미를 주지 못한 문제점이 있어 왔다.
스마트 TV의 보급률은 2015년경에는 두 집 중 한 집에서 사용을 하게 될 정도로 확산되고 있으며, 이에 따라 스마트 TV에서 학습을 할 수 있는 수학 콘텐츠를 개발하여 집에서 부모와 함께 학습할 수 있는 환경을 조성할 수 있을 것으로 판단되고 있다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 스마트 TV에서 제공되는 환경을 기반으로 어린이 등의 학습자가 집에서 스마트 TV를 단순히 시청하는 도구가 아닌 능동형 학습 도구로 사용할 수 있으며, 일반적으로 스마트 TV의 카메라를 이용하여 단순 입력 방식의 문제 풀이 방식이 아닌 몸을 움직이면서 직관적으로 수학 학습을 진행하도록 하기 위한 기술개발이 요구되고 있다.
[관련기술문헌]
1. 수학교육 서비스 시스템, 수학교육 서비스 제공장치, 학습자 단말기, 수학문제 제공을 위한 클라우드 컴퓨팅 서비스 장치, 수학문제 학습 서비스 제공방법, 및 클라우드 컴퓨팅 서비스 제공방법(Methematics Education Service System, Mathematics Question Providing Apparatus, User Terminal, Cloud Computing Service Apparatus, Mathematics Learning Service Providing Method and Cloud Computing Service Providing Method) (특허출원번호 제10-2011-0024781호)
2. 수학학습시스템 및 수학학습방법(System and Method for learning mathematics) (특허출원번호 제10-2009-0056695호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스마트 TV용 수학 교육용 콘텐츠인 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 제공함으로써, 학습자는 댁내에서 시간에 구애받지 않고 스마트 TV를 통해 수학 학습을 제공받을 수 있도록 하기 위한 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 학습자는 앉아서 학습하지 않고 활동적으로 움직이면서 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 부모 등의 보호자에 의해 스마트 TV 화면을 지켜보며 학습자가 수학을 학습하는 모습을 지켜볼 수 있도록 하기 위한 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 종래의 기술과 같은 단순한 자료 입력 방식이 아닌 학습자의 손의 제스쳐를 활용한 데이터 입력 방식으로 학습자의 흥미 요소와 재미 요소를 증가시키고 결국 수학 학습 증대로 이어지도록 할 뿐만 아니라, 학습자의 어린 연령을 고려 두 가지의 정형적인 손의 제스쳐 만으로 수학 학습 게임을 진행할 수 있는 직관적인 방식을 제공하도록 하기 위한 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템은, 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1), 통신망(30), 그리고 적어도 하나 이상의 스마트 TV(40)를 포함하며, 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)는 콘텐츠 서버(10) 및 학습데이터 서버(20)를 포함하는 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템에 있어서, 스마트 TV(40)는, 학습데이터 서버(20)에 의해 구축된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 콘텐츠 서버(10)로부터 통신망(30)을 통해 수신하여 구현하며, 카메라(41)의 인식을 통해 카메라(41)의 화각 내에 촬영된 학습자에 대한 손을 인식한 뒤, 포인트 제스쳐(Point Gesture)에 대한 인식시 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 인식한 후, 그랩 제스쳐(Grab Gesture)에 의한 인식시 그랩 제스쳐 이후의 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공한다.
이때, 스마트 TV(40)는 각 댁내에서 출력부(41)와 카메라(42)를 활용하여 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 이용해 학습을 진행하기 위해 통신망(30)을 통해 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 구현하는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 제공하는 앱센터(50)에 액세스(Access)하여, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 선택하여 다운로드 받아 실행시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 학습데이터 서버(20)는, 단계별 학습 난이도를 총 6단계로 1 내지 3 단계에 대해서는 수의 비율의 개념 학습, 4 내지 6단계에 대해서는 측정의 개념 학습으로 구성하며, 측정의 개념 학습시 변환 단위에 대한 수학 학습 게임을 추가적으로 구성하고, 6단계의 각 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 대해서 상, 중, 하 난이도를 고르게 분포하여 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 활용한 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구축하는 것이 바람직하다.
또한, 콘텐츠서버(10)는 학습데이터 서버(20)에 의한 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성시 각 단계를 구분하는 단계 정보를 관리자로부터 입력받아 학습 데이터 서버(20)로 제공하는 게임단계 구성부(11); 각 스마트 TV(40) 상에 앱센터(50)로부터 수신받은 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션(Application)이 다운로드 되고 실행되면, 학습데이터 서버(20)에 저장된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 통신망(30)을 통해 해당 스마트 TV(40)로 전송하는 이벤트 처리부(12); 학습데이터 서버(20)에 의한 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성시 구분된 각 단계별 수의 비율 문제 정보, 그리고 각 단계별 측정 문제 정보에 대한 상, 중, 하로 구분된 난이도를 혼합하여 구축하도록 제어하며, 난이도 정보를 학습데이터 서버(20)로 제공하는 난이도 설정부(13); 학습자의 손 제스쳐에 대한 인식 모듈을 설정하며, 인식 모듈을 통신망(30)을 통해 각 댁내의 스마트 TV(40)로 전송하도록 하는 컨트롤 설정부(14); 각 스마트 TV(40) 상에서 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠로 구분된 미션을 모두 성공시 종합적인 점수가 스마트 TV(40)에 의해 연산되면, 스마트 TV(40)로부터 종합적인 점수를 통신망(30)을 통해 수신하여 학습데이터 서버(20) 상으로 저장하여 점수 데이터베이스를 구축하도록 하는 사용자 입력부(15); 및 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)를 구성하는 콘텐츠 서버(10) 및 학습데이터 서버(20)와 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40) 간의 데이터 송수신을 매개하며, 스마트 TV(40)로 다운로드 되는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 대한 업데이트, 그리고 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 대한 업데이트를 수행하는 스마트 TV 연동부(16); 를 포함한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법은, 스마트 TV(40)가 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 제공하는 앱센터(50)에 액세스(Access)하여, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 선택하여 다운로드 받은 뒤, 실행하는 제 1 단계; 스마트 TV(40)가 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 콘텐츠 서버(10)에 액세스하는 제 2 단계; 스마트 TV(40)가 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 학습데이터 서버(20)에 액세스하여 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 수신하는 제 3 단계; 스마트 TV(40)가 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 의해 로딩(loading) 하여, 카메라(41)에 의한 학습자의 손 제스쳐 인식 기반에 의해 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임을 통해 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 포함된 각 단계별 수의 비율 문제 정보, 그리고 각 단계별 측정 문제 정보를 출력부(42) 상으로 출력하는 제 4 단계; 스마트 TV(40)가 손 제스쳐 입력을 기반으로 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임에 포함된 각 문제에 대한 정답 비율에 따라 각 단계별 미션 성공 여부를 판단하는 제 5 단계; 및 스마트 TV(40)가 각 단계별 미션 성공시 다음 단계에 해당하는 문제 정보에 대한 미션으로 이동을 수행하며, 6단계로 구성된 모든 미션에 대한 성공시 6단계로 구성된 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 포함된 문제에 대한 종합적인 점수를 출력부(42)로 구현하고 저장하는 제 6 단계; 를 포함하며
상기 제 4 단계에서의 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션은 포인트 제스쳐(Point Gesture)에 대한 인식시 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 인식한 후, 그랩 제스쳐(Grab Gesture)에 의한 인식시 그랩 제스쳐 이후의 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법은, 스마트 TV용 수학 교육용 콘텐츠인 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 제공함으로써, 학습자는 댁내에서 시간에 구애받지 않고 스마트 TV를 통해 수학 학습을 제공받을 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법은, 학습자는 앉아서 학습하지 않고 활동적으로 움직이면서 학습할 수 있을 뿐만 아니라, 부모 등의 보호자에 의해 스마트 TV 화면을 지켜보며 학습자가 수학을 학습하는 모습을 지켜볼 수 있는 효과를 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법은, 종래의 기술과 같은 단순한 자료 입력 방식이 아닌 학습자의 손의 제스쳐를 활용한 데이터 입력 방식으로 학습자의 흥미 요소와 재미 요소를 증가시키고 결국 수학 학습 증대로 이어지도록 할 뿐만 아니라, 학습자의 어린 연령을 고려 두 가지의 정형적인 손의 제스쳐 만으로 수학 학습 게임을 진행할 수 있는 직관적인 방식을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템에 의한 손 제스쳐 인식 개념을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템에서 사용되는 직관적인 손 제스쳐를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템 중 학습데이터 서버(20) 상에 구축된 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 단계별 학습 난이도에 맞춘 수학 학습 데이터베이스(DB)를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템 중 스마트 TV(40)의 출력부(42) 상에 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠의 초기의 유저 인터페이스 화면을 나타내는 도면이다.
도 6 및 도 7은 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템 중 스마트 TV(40)의 출력부(42) 상에 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠의 UI 화면을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템에 의한 손 제스쳐 인식 개념을 나타내는 도면이다.
그리고, 도 3은 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템에서 사용되는 직관적인 손 제스쳐를 설명하기 위한 도면이며, 도 4는 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템 중 학습데이터 서버(20) 상에 구축된 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 단계별 학습 난이도에 맞춘 수학 학습 데이터베이스(DB)를 설명하기 위한 도면이다.
또한, 도 5는 도 1의 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템 중 스마트 TV(40)의 출력부(42) 상에 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠의 초기의 유저 인터페이스 화면(이하, UI 화면)을 나타내는 도면이며, 도 6 및 도 7은 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템 중 스마트 TV(40)의 출력부(42) 상에 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠의 UI 화면을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템은 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1), 통신망(30), 그리고 적어도 하나 이상의 스마트 TV(40)를 포함하며, 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)는 콘텐츠 서버(10) 및 학습데이터 서버(20)를 포함한다.
콘텐츠 서버(10)는 게임단계 구성부(11), 이벤트 처리부(12), 난이도 설정부(13), 컨트롤 설정부(14) 및 사용자 입력부(15)를 포함함으로써, 유무선 네트워크로 형성가능한 통신망(30)을 통해 각 댁내의 스마트 TV(40)로 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 전송한다.
각 콘텐츠 서버(10)의 구성 요소를 살펴보면, 게임단계 구성부(11)는 학습데이터 서버(20)에 의한 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성시 각 단계를 구분하는 단계 정보를 관리자로부터 입력받아 학습 데이터 서버(20)로 제공한다.
이벤트 처리부(12)는 각 스마트 TV(40) 상에 앱센터(50)로부터 수신받은 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션(Application)이 다운로드 되고 실행되면, 학습데이터 서버(20)에 저장된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 통신망(30)을 통해 해당 스마트 TV(40)로 전송한다. 한편, 본 발명에서 앱센터(50)와 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)를 별도의 구성요소로 구분하여 도시하고 설명하지만, 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)에서 앱센터(50)의 기능을 수행하는 일체형 서버로 구성될 수도 있다.
난이도 설정부(13)는 학습데이터 서버(20)에 의한 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성시 구분된 각 단계별 수의 비율 문제 정보, 그리고 각 단계별 측정 문제 정보에 대한 상, 중, 하로 구분된 난이도를 혼합하여 구축하도록 제어하며, 난이도 정보를 학습데이터 서버(20)로 제공한다.
컨트롤 설정부(14)는 도 3과 같은 학습자의 손 제스쳐에 대한 인식 모듈을 설정한다. 즉, 도 3과 같이 크게 두 가지 손 제스쳐(포인트 및 그랩)에 대한 인식만을 스마트 TV(40)가 수행하도록 인식 모듈을 통신망(30)을 통해 각 댁내의 스마트 TV(40)로 전송하도록 한다. 여기서 인식 모듈은 앱센터(50)로부터 제공되는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 포함시켜 제공되거나 별도로 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40)로 컨트롤 설정부(14)에 의해 제공될 수 있다.
사용자 입력부(15)는 스마트 TV(40) 상에서 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠로 구분된 미션을 모두 성공시 종합적인 점수가 스마트 TV(40)에 의해 연산되면, 스마트 TV(40)로부터 종합적인 점수를 통신망(30)을 통해 수신하여 학습데이터 서버(20) 상으로 저장하여 점수 데이터베이스를 구축하도록 할 수 있다.
스마트 TV 연동부(16)는 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)를 구성하는 콘텐츠 서버(10) 및 학습데이터 서버(20)와 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40) 간의 데이터 송수신을 매개하며, 스마트 TV(40)로 다운로드 되는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 대한 업데이트, 그리고 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 대한 업데이트를 수행한다.
다음으로, 학습데이터 서버(20)는 단계별 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성한다. 보다 구체적으로, 도 4를 참조하면, 학습데이터 서버(20)는 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 단계별 학습 난이도에 맞춘 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구축하며, 수학 학습 데이터베이스는 수의 비율 및 측정에 관한 것이다.
여기서 학습데이터 서버(20)에 의해 구축되는 단계별 학습 난이도는 총 6단계로 1 내지 3단계는 수의 비율의 개념 학습, 4 내지 6단계는 측정의 개념 학습이며, 측정의 개념 학습시 kg에서 g으로, M에서 cm로, L에서 m로와 같은 변환 단위에 대한 수학 학습 게임이 추가될 수 있다.
학습데이터 서버(20)에 의해 구축되는 6단계의 각 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠는 상, 중, 하 난이도를 고르게 분포하여 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 활용한 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구축한다.
통신망(30)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 통신망(30)이 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 통신망(30)은 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 통신망(20)은 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)와 각 댁내의 스마트 TV(40), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
스마트 TV(40)는 각 댁내에서 출력부(41)와 카메라(42)를 활용하여 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 이용해 학습을 진행한다. 스마트 TV(40)는 통신망(30)을 통해 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 구현하는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 제공하는 앱센터(50)에 액세스(Access)하여, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 선택하여 다운로드 받아 실행시킨다.
이에 따라, 앱센터(50) 상에서 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션 선택 즉시, 앱센터(50)의 통지에 따라 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 콘텐츠 서버(10)는 학습데이터 서버(20)에 구축된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40)로 전송함으로써, 스마트 TV(40) 상에서 학습자의 손 제스쳐 인식 기반에 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임이 실행되도록 한다.
한편, 학습자의 손 제스쳐에 대한 인식은 도 3과 같이 크게 두 가지 손 제스쳐에 대한 인식만을 스마트 TV(40)가 수행한다. 여기서 스마트 TV(40)는 스마트 TV(40)의 카메라(41)에 의한 화각 내에 촬영된 학습자에 대한 손을 인식한 뒤, 인식된 손의 제스처가 포인트 제스쳐(Point Gesture)와 그랩 제스쳐(Grab Gesture) 인지를 분석한다.
체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션 실행시 도 5와 같이 스마트 TV(40)에 의해 출력부(42)로 구현된 초기의 유저 인터페이스 화면이 구현된다. 그리고, 도 6a는 스마트 TV(40)에 의해 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠 중 1 내지 3단계 수의 비율의 개념 학습 중 2단계에 해당하는 2 구획(A, A')으로 구분된 난이도에 해당하는 것이 구현된 UI 화면을 나타낸다. 또한, 도 6b는 스마트 TV(40)에 의해 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠 중 4 내지 6단계 측정 개념 학습을 2 구획(A, A')으로 구분된 난이도에 해당하는 것이 구현된 UI 화면을 나타낸다.
도 7은 도 6a와 구분되며 스마트 TV(40)에 의해 구현된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠 중 1 내지 3단계 수의 비율의 개념 학습 중 3단계에 해당하는 3 구획(A, A', A'')으로 구분된 난이도에 해당하는 것이 구현된 UI 화면을 나타낸다.
여기서 도 3과 같은 학습자의 포인트 제스쳐(Point Gesture)와 그랩 제스쳐(Grab Gesture)는 스마트 TV(40)에 의해 각 구획(A, A', A'')에 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 자유롭게 인식된다.
한편, 포인트 제스쳐에 이어 연속적으로 입력되는 그랩 제스쳐 이후, 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획(A, A', A'')을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공한다. 여기서 각 수량 구분 객체(I1)는 색상 및/또는 수량 정보를 갖는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 1 내지 도 8을 참조하면, 스마트 TV(40)는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 제공하는 앱센터(50)에 액세스(Access)하여, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 선택하여 다운로드 받은 뒤, 실행한다(S11).
단계(S11) 이후, 스마트 TV(40)는 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 콘텐츠 서버(10)에 액세스한다(S12).
단계(S12) 이후, 스마트 TV(40)는 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 학습데이터 서버(20)에 액세스함으로써, 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 수신한다(S13).
단계(S13) 이후, 스마트 TV(40)는 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 의해 로딩(loading) 함으로써, 카메라(41)에 의한 학습자의 손 제스쳐 인식 기반에 의해 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임을 통해 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 포함된 각 단계별 수의 비율 문제 정보, 그리고 각 단계별 측정 문제 정보를 출력부(42) 상으로 출력한다(S14).
단계(S14)에서 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션은 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 출력부(42)로 구현하며, 카메라(41)의 인식을 통해 카메라(41)의 화각 내에 촬영된 학습자에 대한 손을 인식한 뒤, 포인트 제스쳐(Point Gesture)에 대한 인식시 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 인식한다. 이후, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션은 그랩 제스쳐(Grab Gesture)에 의한 인식시 그랩 제스쳐 이후의 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공한다.
단계(S14) 이후, 스마트 TV(40)는 손 제스쳐 입력을 기반으로 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임에 포함된 각 문제에 대한 정답 비율에 따라 각 단계별 미션 성공 여부를 판단한다(S15).
단계(S15)의 판단 결과, 스마트 TV(40)는 각 단계별 미션 성공시 다음 단계에 해당하는 문제 정보에 대한 미션으로 이동을 수행하며(S16), 6 단계로 구성된 모든 미션에 대한 성공시 6단계로 구성된 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 포함된 문제에 대한 종합적인 점수를 출력부(42)로 구현하고 저장한다(S17).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1: 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버
10: 콘텐츠 서버
11: 게임단계 구성부
12: 이벤트 처리부
13: 난이도 설정부
14: 컨트롤 설정부
15: 사용자 입력부
16: 스마트 TV 연동부
20: 학습데이터 서버
30: 통신망
40: 스마트 TV
41: 출력부
42: 카메라

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 외부로 전송하는 콘텐츠 서버(10) 및 단계별 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성하는 학습데이터 서버(20)를 포함하는 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)와;
    대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망(30)과:
    학습데이터 서버(20)에 의해 구축된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 콘텐츠 서버(10)로부터 통신망(30)을 통해 수신하여 구현하고, 각 댁내에서 출력부(41)와 카메라(42)를 활용하여 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 이용해 학습을 진행하며, 통신망(30)을 통해 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 구현하는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 제공하는 앱센터(50)에 액세스(Access)하여, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 선택하여 다운로드 받아 실행시키는 하나 이상의 스마트 TV(40)를 구비하여,
    앱센터(50) 상에서 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션 선택 즉시, 앱센터(50)의 통지에 따라 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 콘텐츠 서버(10)는 학습데이터 서버(20)에 구축된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40)로 전송함으로써, 스마트 TV(40) 상에서 학습자의 손 제스쳐 인식 기반에 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임이 실행되도록 하되,
    콘텐츠 서버(10)는, 학습데이터 서버(20)에 의한 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성시 각 단계를 구분하는 단계 정보를 관리자로부터 입력받아 학습 데이터 서버(20)로 제공하는 게임단계 구성부(11); 각 스마트 TV(40) 상에 앱센터(50)로부터 수신받은 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션(Application)이 다운로드 되고 실행되면, 학습데이터 서버(20)에 저장된 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 통신망(30)을 통해 해당 스마트 TV(40)로 전송하는 이벤트 처리부(12); 학습데이터 서버(20)에 의한 학습 난이도에 따른 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구성시 구분된 각 단계별 수의 비율 문제 정보, 그리고 각 단계별 측정 문제 정보에 대한 상, 중, 하로 구분된 난이도를 혼합하여 구축하도록 제어하며, 난이도 정보를 학습데이터 서버(20)로 제공하는 난이도 설정부(13); 학습자의 포인트 및 그랩 손 제스쳐에 대한 인식 모듈을 설정하며, 인식 모듈을 통신망(30)을 통해 각 댁내의 스마트 TV(40)로 전송하도록 하되, 인식 모듈은 앱센터(50)로부터 제공되는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 포함시켜 제공되는 것과 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40)로 제공되는 것 중에서 어느 하나인 컨트롤 설정부(14); 각 스마트 TV(40) 상에서 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠로 구분된 미션을 모두 성공시 종합적인 점수가 스마트 TV(40)에 의해 연산되면, 스마트 TV(40)로부터 종합적인 점수를 통신망(30)을 통해 수신하여 학습데이터 서버(20) 상으로 저장하여 점수 데이터베이스를 구축하도록 하는 사용자 입력부(15); 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)를 구성하는 콘텐츠 서버(10) 및 학습데이터 서버(20)와 통신망(30)을 통해 스마트 TV(40) 간의 데이터 송수신을 매개하며, 스마트 TV(40)로 다운로드 되는 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 대한 업데이트, 그리고 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 대한 업데이트를 수행하는 스마트 TV 연동부(16); 를 포함하는 것이고,
    학습데이터 서버(20)는, 단계별 학습 난이도를 총 6단계로 1 내지 3단계에 대해서는 수의 비율의 개념 학습, 4 내지 6단계에 대해서는 측정의 개념 학습으로 구성하며, 측정의 개념 학습시 변환 단위에 대한 수학 학습 게임을 추가적으로 구성하고, 6단계의 각 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 대해서 상, 중, 하 난이도를 고르게 분포하여 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 활용한 수학 학습 데이터베이스(DB)를 구축하는 것이며,
    스마트 TV(40)는, 카메라(41)의 인식을 통해 카메라(41)의 화각 내에 촬영된 학습자에 대한 손을 인식한 뒤, 포인트 제스쳐(Point Gesture)에 대한 인식시 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 인식한 후, 그랩 제스쳐(Grab Gesture)에 의한 인식시 그랩 제스쳐 이후의 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공하는 것을 특징으로 하는 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 구비하고,
    스마트 TV(40)가 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 제공하는 앱센터(50)에 액세스(Access)하여, 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션을 선택하여 다운로드 받은 뒤, 실행하는 제 1 단계; 스마트 TV(40)가 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 콘텐츠 서버(10)에 액세스하는 제 2 단계; 스마트 TV(40)가 체감형 수의 비율 및 측정 수학 학습 통합 서버(1)의 학습데이터 서버(20)에 액세스하여 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 수신하는 제 3 단계; 스마트 TV(40)가 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠를 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션에 의해 로딩(loading) 하여, 카메라(41)에 의한 학습자의 손 제스쳐 인식 기반에 의해 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임을 통해 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 포함된 각 단계별 수의 비율 문제 정보, 그리고 각 단계별 측정 문제 정보를 출력부(42) 상으로 출력하는 제 4 단계; 스마트 TV(40)가 손 제스쳐 입력을 기반으로 각 단계별 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습 게임에 포함된 각 문제에 대한 정답 비율에 따라 각 단계별 미션 성공 여부를 판단하는 제 5 단계; 및 스마트 TV(40)가 각 단계별 미션 성공시 다음 단계에 해당하는 문제 정보에 대한 미션으로 이동을 수행하며, 6 단계로 구성된 모든 미션에 대한 성공시 6단계로 구성된 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 학습콘텐츠에 포함된 문제에 대한 종합적인 점수를 출력부(42)로 구현하고 저장하는 제 6 단계; 를 포함하며, 상기 제 4 단계에서의 체감형 수의 비율 및 측정 게임 어플리케이션은 포인트 제스쳐(Point Gesture)에 대한 인식시 무작위로 구현된 다수의 수량 구분 객체(I1)에 대해 카메라(41)에 의한 촬영 영상을 기준으로 상대적 좌표 개념으로 인식한 후, 그랩 제스쳐(Grab Gesture)에 의한 인식시 그랩 제스쳐 이후의 손의 드래그에 따른 좌표 이동 감지를 통해 그랩된 수량 구분 객체(I1)에 대한 각 구획을 이동시켜 정답을 풀도록 하는 학습 원리를 제공하는 것을 특징으로 하는 손 제스쳐 기반의 스마트 TV를 활용한 체감형 수의 비율 및 측정에 관한 수학 학습 시스템을 이용한 수학 학습 방법.
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