KR101844349B1 - 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 - Google Patents

스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치 Download PDF

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이화여자대학교 산학협력단
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Abstract

스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 학습자가 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)하는 단계; 상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 단계; 상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측하는 단계; 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 수집하는 단계; 및 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태에 따라, 수행 가능한 POI의 미션을 제공하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 스마트 디바이스의 배터리 상태에 따라 적합한 학습 미션을 학습자에게 제공할 수 있다.

Description

스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치{METHOD FOR PROVIDING LEARNING MODEL FOCUSING ON FIELD EXPERIENCE USING SMART DEVICE, RECORDING MEDIUM AND DEVICE FOR PERFORMING THE METHOD}
본 발명은 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법, 이를 수행하기 위한 기록 매체 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 안드로이드 운영체제를 기반으로 하는 학습자 어플리케이션 설계에 관한 것이다.
최근 POI(Point-Of-Interest) 정보를 갖는 컨텐츠가 증가함에 따라, 이를 활용하는 다양한 어플리케이션(예컨대, 맵 어플리케이션 또는 네비게이션 어플리케이션)도 점차 늘어가고 있다.
POI는 특정인이 관심을 가지는 현실 세계 또는 지도나 도면 상의 특정위치를 말한다. 위치기반 서비스는 관심 지점(POI)을 중심으로 지도 상의 각 지역 정보를 수집하여 위치기반 서비스가 목표로 하는 다양한 정보를 제공하고 있다.
한편, 기술의 발전은 학교 교육 방식과 학습자들의 지식 습득 방식에 큰 영향을 주고 있다. 특히, 최근의 인터넷 통신 기술과 스마트 기기의 급격한 보급은, 교수자가 학습자에게 지식을 전달하는 형태의 수업방식에서 학습자 스스로 지식을 찾고 습득하는 형태로 변화시키고 있다. 이러한 변화는 정보통신 인프라를 기반으로 하는 무선 인터넷, 스마트 기기, 클라우드 등의 급속한 발전과 맞물려 다양한 교수학습 형태로 확대되고 있다.
이와 관련하여, 학습자가 연동된 어플리케이션을 이용하여 미션을 수행하는 과정에서 능동적으로 통합적인 문제 해결 능력을 향상시키고 창의적인 사고나 고차원적인 문제 해결 능력을 학습할 수 있는, 스마트 기기를 이용한 미션 수행 타입 학습 서비스가 제공되고 있다.
이와 같은 미션 수행 타입 학습 서비스를 제공하기 위해서는, 서비스 제공을 위해 제작된 콘텐츠가 필요하다. 풍부한 콘텐츠를 통해 다양한 체험이 가능한 학습 서비스를 제공하고, 학습자들의 호기심을 자극하여 학습 효과를 극대화할 수 있기 때문이다.
그러나, 현재 많은 현장학습 지원 어플리케이션들이 개발되어 있으나, 현장학습에 사용되는 스마트 기기는 전력이나 배터리 소모량, 위치 정확도 측면에서 한계가 있다.
또한, 현장학습 지원 어플리케이션들의 교육적 효과에 대한 연구가 체계적으로 이루어진 연구는 매우 드물다. 교육적 측면에서는 현장학습을 지원하는 어플리케이션들이 효과가 있는지 혹은 어떤 방식으로 상호작용이 일어났을 때 효과가 있는지에 대한 분석이 필요하다.
또한, 이러한 효과성 분석에 대한 연구를 설문지나 인터뷰 등을 통한 방법과 서버에 남는 로그 데이터를 이용하여 학습 활동을 효율적으로 평가할 수 있는 틀을 개발할 필요성이 있다.
KR 10-1117329 B1 KR 10-2016-0132693 A
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록된 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법을 수행하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 학습자가 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)하는 단계; 상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 단계; 상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측하는 단계; 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 수집하는 단계; 및 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태에 따라, 수행 가능한 POI의 미션을 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태에 따라, 수행 가능한 POI의 미션을 제공하는 단계는, 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI의 미션을 수행할 수 있는 경우, 코스를 안내 해줄 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태에 따라, 수행 가능한 POI의 미션을 제공하는 단계는, 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI 미션을 수행할 수 없는 경우, 배터리를 충전할 수 있는 시간을 갖거나 배터리 사용량이 적은 POI의 미션을 수행하도록 상기 학습자에게 안내할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 단계는, 상기 스마트 디바이스의 GPS 프로바이더를 이용하거나, 각 POI에 설치된 비콘(Beacon)을 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 상기 학습자의 활동 데이터를 서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 교사의 요청이 있는 경우, 학습자의 총 현장체험 학습 시간, 전체 데이터 사용량, 배터리 사용량, 사용한 어플리케이션 정보, 비콘이 있는 각 POI의 배터리 사용량과 데이터 사용량을 가공하여 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 교사의 현장체험 학습의 설계를 반영하여 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 상기 스마트 디바이스를 통하여 학습자의 사후 평가와 만족도를 조사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치는, 학습자가 상기 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)하고, 서버로 전송하는 로깅부; 상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 위치 데이터 수집부; 상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측하는 배터리 사용량 예측부; 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 수집하는 배터리 상태 수집부; 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI의 미션을 수행할 수 있는 경우 코스를 안내 해주고, 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI 미션을 수행할 수 없는 경우, 배터리를 충전할 수 있는 시간을 갖거나 배터리 사용량이 적은 POI의 미션을 수행하도록 상기 학습자에게 안내하는 미션 제공부; 및 상기 스마트 디바이스를 통하여 학습자의 사후 평가와 만족도를 조사하는 사후 관리부를 포함한다.
이와 같은 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법에 따르면, 현장체험 학습에 사용되는 스마트 기기의 배터리 소모량에 따라 적합한 POI 미션을 제공하여 배터리 용량의 제약으로 인해 발생하는 문제점들을 해결할 수 있다. 또한, 학습자의 로그 데이터를 이용하여 학습 활동을 효율적으로 평가하고, 향후 교수학습 설계의 자료로 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법의 흐름도이다.
도 2는 스마트 디바이스에 제공되는 UI의 예시들이다.
도 3은 본 발명에 따라 스마트 디바이스에 제공되는 미션 제공을 보여주는 예시 도면이다.
도 4는 본 발명에 따라 스마트 디바이스에 제공되는 코스 안내를 보여주는 예시 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 스마트 디바이스에 제공되는 학습자의 로깅 데이터를 보여주는 예시 도면이다.
도 6은 본 발명에 따라 스마트 디바이스에 제공되는 학습자의 위치 데이터를 보여주는 예시 도면이다.
도 7은 본 발명에 따라 스마트 디바이스에 제공되는 각 POI의 배터리 사용량 및 데이터 사용량을 보여주는 예시 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치의 블록도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법의 흐름도이다.
본 발명에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 안드로이드 운영체제를 기반으로 한 학습자 어플리케이션을 설계한다. 학습자들의 데이터를 수집하기 위하여 학습자 등록 기능과 로그인 기능이 있으며, 학습자가 해당 어플리케이션을 로그인 할 경우 안드로이드 서비스 기능을 통해 스마트 디바이스의 백그라운드에서 동작하도록 구현한다.
또한, 학습자의 어플리케이션을 통해 활동 데이터를 수집할 뿐만 아니라 현장체험 학습이 종료 된 후 학습자들의 사후 평가와 만족도를 조사할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 스마트 디바이스에서 어플리케이션을 통해 실행될 수 있다.
본 발명의 스마트 디바이스는 무선 통신이 가능한 장치로서, 스마트 폰, 휴대 전화, 태블릿 컴퓨터, 노트북, 넷북, 피디에이(PDA), 피엠피(PMP), 피에스피(PSP), 엠피쓰리(MP3) 플레이어, 이북(e-book) 리더, 내비게이션, 스마트 카메라, 전자사전, 전자시계, 게임기 등 다양한 형태의 모바일(mobile) 장치를 모두 포함할 수 있다.
상기 스마트 디바이스는 운영체제(Operation System; OS)를 기반으로 다양한 응용 프로그램을 실행할 수 있다. 상기 운영체제는 응용 프로그램이 상기 스마트 디바이스의 하드웨어를 사용할 수 있도록 하기 위한 시스템 프로그램으로서, 안드로이드 OS를 기본으로 하나, 다른 실시예로서 iOS, 윈도우 모바일 OS, 바다 OS, 심비안 OS, 블랙베리 OS 등 모바일 컴퓨터 운영체제를 모두 포함할 수 있다.
상기 응용 프로그램은 상기 스마트 디바이스를 이용하여 특정한 작업을 수행할 수 있도록 개발된 프로그램으로서, 각종 어플리케이션 및 서비스 객체뿐 아니라 게임, 동영상, 사진 등의 각종 멀티미디어 컨텐츠(contents) 또는 상기 멀티미디어 컨텐츠를 실행하는 이미지 뷰어, 동영상 재생기 등의 실행 프로그램을 모두 포함할 수 있다.
상기 스마트 디바이스는 무선 통신을 지원하는 디스플레이 장치로서 표시부를 통해 미디어 데이터를 표시하거나 사용자에게 사용자 인터페이스(UI; user interface)를 제공할 수 있다.
상기 표시부는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD) 패널, 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP), 유기발광 다이오드(Organic Light-Emitting Diode; OLED) 디스플레이 패널 등을 포함할 수 있다.
또한, 사용자 입력을 처리하기 위하여 터치 스크린 기능이 상기 표시부에 포함되거나 별도의 터치 패드 장치로 제공될 수 있다. 이와 다르게, 상기 스마트 디바이스는 상기 표시부와 별도로 형성되어 사용자의 입력을 받는 키패드 등의 입력부(미도시)를 포함할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은, 학습자가 스마트 디바이스를 사용하여 어플리케이션에 로그인하면 학습자가 등록되어 있는지 확인한다(단계 S11).
현장체험 장소는 문화유적지, 박물관, 세계유산 등일 수 있으며, 학습자는 여러 명이며, 각 자신의 스마트 디바이스를 소지한다. 학습자의 스마트 디바이스에는 본 발명과 관련된 어플리케이션이 설치되어 있을 수 있다.
학습자가 등록된 경우에는 로그인 화면으로 이동하여 어플리케이션에 로그인 하도록 한다(단계 S13). 학습자가 등록되어 있지 않은 경우, 등록 화면으로 이동하여 등록을 유도할 수 있다(단계 S12).
또한, 어플리케이션이 실행되고 학습자의 활동 데이터를 로깅하는 동안 알림 서비스(Notification)를 통해 상태 바에 알림창이 표시되도록 할 수 있다. 도 2를 참조하면, 오른쪽부터 순서대로 학습자의 스마트 기기로 제공되는 로그인 화면, 등록 화면 및 실행 알림창 등을 차례로 보여준다.
본 발명에서 제안하는 어플리케이션은 회원 가입할 때 교사용과 학생용을 구별하여 로그인할 수 있도록 할 수 있다. 학생의 경우, 사전단계 저작활동 보다 실제 현장체험 학습 단계에서 스마트 디바이스를 활용한 탐구활동 수행이 주된 활동이기 때문에 메인 화면이 지도 형태로 확인할 수 있도록 구성할 수 있다.
다른 실시예로 탐구활동을 목록형으로도 확인할 수 있으며, 탐구활동 장소 및 문제 확인하기, 탐구활동을 모두 수행하였는지 여부에 따라 아이콘의 컬러가 변하도록 할 수 있다. 또한, OX퀴즈나 선택형 문제의 경우 자동으로 정답 확인이 가능하도록 할 수 있다.
교사의 경우 사전-현장-사후의 전(whole) 단계에 걸쳐 현장체험 학습을 관리하기 때문에 스마트 디바이스보다도 웹 상에서 소요하는 시간이 많으므로 웹에서 시스템을 활용하기 쉽도록 구성할 수 있다. 탐구활동을 저작할 때 새롭게 처음부터 저작할 수도 있지만, 다름 사람이 저작한 탐구활동을 수정/편집하여 사용할 수도 있다.
또한, 탐구활동을 학생들에게 출제할 때, 해당 학생을 선택할 수 있도록 구성할 수 있으며, 현장체험 학습 중에 학생의 위치와 진행상황을 확인할 수 있는 기능을 제공할 수 있다. 또한, 학생들이 제출한 답안을 리뷰하고 채점하는 기능을 제공할 수도 있다.
학습자가 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)한다(단계 S14). 로깅된 데이터는 스마트 디바이스의 DB에 저장하거나 외부 서버로 전송할 수 있다.
예를 들어, 일정 시간 간격으로 timestamp(날짜, 시각), GPS(경위도값), 방위값, 디바이스 회전각을 기록하고, 학습자 ID기록, 학년 등 학습자 구분 데이터, 교과명, 교과목표, 단원 등의 교과 구분을 기본으로 수집하고, 매 이벤트마다 timestamp, 이벤트 유형, 학습 activity unit, 액티비티 종류에 따른 세부 항목(드로잉 결과나 UI조작 내용)을 서버에 로깅할 수 있다.
상기 활동 데이터는 학습자의 위치, 데이터 사용량, 배터리 사용량, 학습자가 사용한 어플리케이션의 정보를 어플리케이션을 통해 수집할 수 있다. 수집되는 활동 데이터의 예를 아래의 표 1에 나타내었다.
시간 이벤트 발생시 timestamp(날짜, 시각)
위치 GPS(위도, 경도값)
콘텐츠 미션
사용자 모델 사용자 ID (완료한 학습 모듈)
직접 로깅은 안 하지만 자동 도출되는 데이터: 문제 시도 횟수, 소요시간
사용자 행위 학습자 응답
스마트 디바이스의 데이터를 수집하는 방법에는 3가지 방법이 있다. 1) 실시간으로 데이터를 측정하여 서버에 전송하는 방법이 있으며, 2) 그리고 스마트 디바이스에서 일정시간 간격으로 데이터를 저장하여 서버로 전송하는 방법, 3) 마지막으로는 스마트 디바이스에서 사용량을 저장한 후 현장체험 학습이 끝난 후 서버로 전송하는 방법이 있다.
이러한 방법은 서로 다른 장점과 단점을 가지는데, 먼저 실시간으로 서버에 데이터를 전송하는 경우 현장체험 학습이 진행되는 동안 실시간으로 정확하게 배터리 사용량과 데이터 사용량을 측정 할 수 있으며, 장소별로 데이터 사용량과 배터리 소모량을 파악할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 실시간으로 데이터를 서버에 전송하기 때문에 배터리 소모량이 증가한다는 단점이 있다.
일정시간 간격으로 데이터를 서버로 전송하거나 현장체험 학습이 끝난 후에 한꺼번에 서버로 전송하는 경우에는 서버에 저장하는데 소모되는 배터리 사용량을 절약할 수 있으나, 장소별 배터리 소모량을 파악할 수 없고 POI, 장소별 데이터 사용량을 파악하기에 큰 어려움이 있다. 또한, 저장하지 않아도 되는 시간(휴식시간 등)에도 배터리 소모량을 측정하게 되는 단점이 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 활동 데이터는 상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 로깅하고 서버로 전송할 수 있다. 그러나, 이와 다르게 실시간으로 로깅 또는/및 전송하거나 어플리케이션 종료 후 로깅 또는/및 전송할 수 있다.
상기 수집되는 활동 데이터에는 학습자의 위치 데이터가 포함된다. 예를 들어, 학습자의 위치 데이터를 수집하기 위해서 스마트 디바이스에 내장되어 있는 GPS프로바이더를 사용할 수 있다.
다른 실시예로, 실내에서 체험학습을 하는 경우 GPS를 사용할 수 없는 단점을 보완하기 위하여 비콘(Beacon)을 보조수단으로 사용할 수 있다. 비콘을 활용하여 실외 체험학습 장소에서도 POI(Point-of-Interest)별 데이터 사용량이나 배터리 사용량 등의 학습자의 활동 데이터를 분석할 수 있다.
한편, 현장체험 학습이 진행되면서 필요한 정보를 얻거나 학습 프로그램을 다운받기 위해서는 인터넷을 연결하여 데이터를 사용해야만 한다. LTE 음역지역에서는 아직 무선통신이 원할 하지 않기 때문에 무료로 와이파이가 제공되는 지역과 각 지역별 LTE, 3G 서비스 품질정보를 제공하도록 하고, 각 POI와 미디어 재생 등에 따른 예상 소요 데이터량을 수집하여 현장체험 학습의 계획수립에 도움을 줄 수 있도록 한다.
예를 들어, 안드로이드 기반 스마트 디바이스에서 제공하고 있는 ACTION을 사용하여 RSSI신호의 세기가 가장 높은 와이파이를 검색하고, 스마트 디바이스의 무선통신 상태를 와이파이 연결에 우선으로 하도록 구현하며 와이파이의 신호가 약해지거나 사용할 수 없는 상황에서는 3G나 LTE데이터에 자동으로 연결되도록 구현할 수 있다.
학습자는 스마트 디바이스를 통해 현장체험 학습 활동의 미션을 확인하고(단계 S15), 수행할 POI(Point-Of-Interest) 미션이 있는지 확인한다(단계 S16). POI는 특정인이 관심을 가지는 현실 세계 또는 지도나 도면 상의 특정위치를 말한다.
예를 들어, 현장체험 장소가 창덕궁인 경우, 돈화문, 금천교, 인정전, 선정전, 희정당, 낙선재 등이 POI로 설정될 수 있으며, 현장체험 장소가 양동마을인 경우 관가정, 강학당, 무첨당, 수졸당, 상춘헌 고택, 서백당 등이 POI로 설정될 수 있다. 현장체험의 POI는 이미 지정되어 있거나 교사의 교육 프로그램에 따라 추가, 삭제 등 변경이 가능하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 학습자는 어플리케이션을 통해 스마트 디바이스의 상태에 따른 미션을 제공받을 수 있으며, 미션을 수행하기 위한 코스를 확인할 수 있다. 각 미션에 대한 위치 정보와 예상 배터리 소모량이 함께 제공될 수 있다.
수행할 미션이 있는 경우, 학습자의 현재 스마트 디바이스의 배터리 상태를 어플리케이션을 통해 수집한다(단계 S17). 학습자는 현장체험 활동을 하는 동안 스마트 디바이스를 사용해야 하므로 배터리 사용량에 큰 제약을 갖는다. 이에 따라, 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 기초로, 수행 가능한 POI의 미션을 제공한다.
이에, 앞서 미리 예측되는 POI별 배터리 사용량을 분석하고, 이 학습자의 현재 디바이스의 배터리 상태를 측정하게 된다. POI별 배터리 사용량은 이미 수행된 체험학습의 결과를 기초로 예측되고, 각 POI별 미션을 수행하는데 사용되는 배터리 사용량에 대한 정보를 저장하고 있을 수 있다. 또한, 체험 학습 완료 후 로깅된 정보를 통해 각 POI별 미션을 수행하는데 사용되는 배터리 사용량의 정보 업데이트가 이루어질 수 있다.
이를 통해 실시간 학습할 수 있는 POI별 미션을 충분히 수행 할 수 있는 경우 코스 또는 동선을 정해서 학습자에게 제공한다(단계 S19). 미션은 위치 기반 증강현실(augmented reality) 컨텐츠를 통해 제공될 수 있다.
그렇지 않은 경우 배터리를 충전할 수 있는 시간을 갖거나 배터리 사용량이 적은 POI별 미션을 수행하도록 학습자에게 안내하도록 하여 학습자의 수준에 맞춘 학습을 하도록 유도한다(단계 S18). 배터리 충전이 필요한 경우, 충전이 가능한 장소로 학습자를 안내할 수 있다.
학습자는 스마트 디바이스가 안내하는 코스에 따라 미션을 수행하고(단계 S20), 수행할 미션을 모두 마친 경우, 로그아웃하고 체험학습을 종료한다(단계 S21).
이 경우, 학습자들의 사후 평가와 만족도를 스마트 디바이스를 통해 조사할 수 있다. 현장체험 학습이 종료 된 후 작성하는 학습자들의 사후평가와 만족도를 서버에 전송하여 추후 구성요소 및 설계에 반영하도록 할 수 있다.
현장체험 학습을 하는 동안 수집된 데이터는 수학적(통계적) 분석 기법을 이용하여 체험학습을 진행하는 인솔자(교사)가 현장체험 학습의 계획을 수립할 때 각 POI(Point-Of-Interest)별, 학습의 정보를 제공하는 미디어(동영상 재생이나 웹검색) 등에 따른 예상 소요 배터리 사용량을 산출하는 것에 도움을 줄 수 있도록 한다.
예를 들어, 안드로이드 기반 스마트 디바이스에서 배터리의 상태를 확인할 수 있는 'ACTION_BATTERY_CHANGED', 'ACTION_BATTERY_LOW' 등의 ACTION을 사용하여, 학습자의 스마트 디바이스 배터리의 용량이 일정 이하의 용량이 되었을 때 배터리 충전이 필요하다고 판단된 후 사용자와 인솔자의 어플리케이션에 알림 메시지를 띄우도록 구현할 수 있다. 이를 통해, 배터리 용량의 제약으로 인해 발생하는 학습활동 도중 스마트 디바이스의 전원이 꺼지는 등, 여러 가지 문제점들을 해결할 수 있다.
또한, 학습자의 스마트 디바이스를 통해 수집한 데이터를 저장하며, 학습자의 활동(이동경로 등)에 따른 데이터를 서버에 전송한다. 서버는 이를 가공하여 교사가 웹 페이지 또는 스마트 디바이스를 통해 학습자 별, 학습자들의 그룹 별, 비콘의 POI별 활동 데이터를 확인할 수 있도록 할 수 있다.
교사는 웹 페이지 또는 스마트 디바이스를 통해 교사 등록 및 로그인을 할 수 있으며, 로깅된 학습자의 현장체험 학습 활동 데이터를 웹 페이지 또는 스마트 디바이스를 통해 확인 할 수 있다.
웹 페이지 또는 스마트 디바이스에서는 학습자별 현장체험 학습 동안 수집된 데이터를 확인할 수 있다. 예를 들어, 학습자의 총 체험학습 시간, 전체 데이터 사용량, 배터리 사용량, 사용한 어플리케이션 정보뿐만 아니라 비콘이 있는 POI별 배터리 사용량과 데이터 사용량까지 서버에서 데이터를 가공하여 보여 줄 수 있다.
도 5를 참조하면, 교사는 학습자 로깅 데이터 분석 페이지에서 학습자의 현장체험 학습을 하는 동안 로깅한 활동정보를 확인할 수 있다. 이를 통해, 학습자의 전체 소요시간과 전체 디바이스 배터리 사용량 그리고 디바이스에서 사용한 전체 데이터 사용량을 한눈에 확인할 수 있다. 또한, 데이터 베이스에 저장되어 있는 학습자의 전체 로깅 데이터를 확인할 수 있으며, 그래프를 통해 데이터를 분석할 수 있다.
도 6을 참조하면, 학습자의 어플리케이션에서 로깅한 위치 데이터를 지도에서 확인할 수 있다. 학습자가 이동한 경로가 표시되며 마커를 클릭하면, 각 위치에서 로깅된 데이터들을 확인할 수 있다. 마커를 클릭 시 표시되는 정보로 이 학습자가 해당 위치에서 사용한 어플리케이션 정보, 배터리 상태와 시간이 표시될 수 있다.
도 7을 참조하면, 교사는 어느 POI에서 데이터 사용량과 배터리 사용량이 가장 소모가 많은지 분석이 가능하도록 한다. 교사에게 학습자의 데이터를 제공함으로써 향후 교수학습 설계와 사후평가의 자료로 이용될 수 있도록 한다.
이를 통해, 교사는 어느 POI에서 데이터 사용량과 배터리 사용량이 가장 소모가 많은지 분석이 가능하도록 한다. 또한, 교사에게 학습자의 데이터를 제공함으로써 향후 교수학습 설계와 사후평가의 자료로 이용될 수 있도록 한다.
또한, 교사는 학습자들의 활동 데이터를 확인할 수 있다. 사후 평가와 만족도가 높은 학습자 그룹을 분석하여 어떠한 경로로 활동하였는지, 어떠한 어플리케이션을 사용하여 미션수행을 하였는지, 총 시간은 얼마나 소요하였는지 알 수 있다. 이러한 분석 결과를 토대로 교사는 사전 현장체험 학습을 설계할 때 문제점을 개선하고 평가 결과가 높은 형태의 학습모델을 재설계 할 수 있도록 한다.
학습모델이 재설계되면, 이를 반영하여 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수정할 수 있다.
본 발명에서 모바일 테크놀로지는 크게 4가지 측면, 즉 위치 확인, 데이터 수집과 저장, 데이터 수집방법의 학습과 진행상황 확인, 교사의 학생활동 모니터링과 피드백에서 야외조사 활동을 지원한다.
먼저, 모바일 테크놀로지는 조사 대상의 위치를 확인하는데 활용되었다. 학생들이 그룹별, 팀별로 가옥의 기능 변화를 조사할 때 당면하는 가장 흔한 문제는 조사대상(혹은 자신들)의 위치를 파악하는 것이다. 학생들은 Collector 앱을 통해 전자지도에 포함된 도로명 주소를 확인함으로써 조사대상의 위치를 파악할 수 있다.
또한, 모바일 테크놀로지는 학생들의 데이터의 수집, 저장, 관리를 지원한다. 어플리케이션을 이용해 손쉽게 표시하거나 즉시 기록할 수 있어서 작업 시간을 단축할 수 있으며, 수집된 데이터를 쉽게 편집할 수 있고, 현장에서 데이터를 저장하는 즉시 서버에도 저장되기 때문에 데이터 손실의 위험이 적다. 또한, 다양한 형태의 데이터(예, 사진, 동영상, 사운드, 지도, 그래프 등)가 수집되기 때문에 결과물로 다양하게 만들어질 수 있었으며, 자동으로 데이터가 종합/통합되는 것도 장점으로 작용하였다.
학생들은 네크워크로 연결된 모바일 테크놀로지를 통해 데이터 수집방법을 학습하고, 진행상황을 조율할 수 있다. 특히, 다른 그룹의 친구들이 작업한 내용을 살펴볼 수 있다는 것을 실질적인 도움이 될 뿐 아니라 자극이 될 수 있다.
또한, 학생들의 데이터 수집과정을 원격에서 실시간으로 모니터링할 수 있다는 사실은 교수자(교사)에게도 의미가 있다. 교사는 데이터 수집 상황을 모니터링하고 제시된 시간에 비해 진행이 느린 소그룹이 발견될 경우 해당 학생들에게 전화나 문자로 문제점을 확인하거나 전략을 제안할 수 있다.
이와 같은, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법은 어플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치의 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치(10, 이하 장치)는 로깅부(700), 위치 데이터 수집부(100), 배터리 사용량 예측부(200), 배터리 상태 수집부(300), 미션 제공부(500) 및 사후 관리부(900)를 포함한다.
본 발명의 상기 장치(10)는 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델을 제공하기 위한 소프트웨어(어플리케이션)가 설치되어 실행될 수 있으며, 상기 로깅부(700), 상기 위치 데이터 수집부(100), 상기 배터리 사용량 예측부(200), 상기 배터리 상태 수집부(300), 상기 미션 제공부(500) 및 상기 사후 관리부(900)의 구성은 상기 장치(10)에서 실행되는 상기 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델을 제공하기 위한 소프트웨어에 의해 제어될 수 있다.
상기 장치(10)는 별도의 단말이거나 또는 스마트 디바이스의 일부 모듈일 수 있다. 또한, 상기 로깅부(700), 상기 위치 데이터 수집부(100), 상기 배터리 사용량 예측부(200), 상기 배터리 상태 수집부(300), 상기 미션 제공부(500) 및 상기 사후 관리부(900)의 구성은 통합 모듈로 형성되거나, 하나 이상의 모듈로 이루어 질 수 있다. 그러나, 이와 반대로 각 구성은 별도의 모듈로 이루어질 수도 있다.
상기 장치(10)는 이동성을 갖거나 스마트 디바이스에 고정될 수 있다. 상기 장치(10)는, 디바이스(device), 기구(apparatus), 단말(terminal), UE(user equipment), MS(mobile station), 무선기기(wireless device), 휴대기기(handheld device) 등 다른 용어로 불릴 수 있다.
상기 로깅부(700)는 학습자가 상기 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)하고, 서버로 전송한다. 상기 활동 데이터는 학습자의 위치, 데이터 사용량, 배터리 사용량, 학습자가 사용한 어플리케이션의 정보를 어플리케이션을 통해 수집할 수 있다.
예를 들어, 일정 시간 간격으로 timestamp(날짜, 시각), GPS(경위도값), 방위값, 디바이스 회전각을 기록하고, 학습자 ID기록, 학년 등 학습자 구분 데이터, 교과명, 교과목표, 단원 등의 교과 구분을 기본으로 수집하고, 매 이벤트마다 timestamp, 이벤트 유형, 학습 activity unit, 액티비티 종류에 따른 세부 항목(드로잉 결과나 UI조작 내용)을 서버에 로깅할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 상기 활동 데이터는 상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 로깅하고 서버로 전송할 수 있다. 그러나, 이와 다르게 실시간으로 로깅 또는/및 전송하거나 어플리케이션 종료 후 로깅 또는/및 전송할 수 있다.
상기 위치 데이터 수집부(100)는 상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 상기 학습자의 위치 데이터를 수집한다. 예를 들어, 학습자의 위치 데이터를 수집하기 위해서 스마트 디바이스에 내장되어 있는 GPS프로바이더를 사용하거나, POI(Point-of-Interest)에 비콘(Beacon)을 사용할 수 있다.
학습자는 스마트 디바이스를 통해 현장체험 학습 활동 중 수행할 POI(Point-Of-Interest) 미션이 있는지 확인한다. POI는 특정인이 관심을 가지는 현실 세계 또는 지도나 도면 상의 특정위치를 말한다.
학습자는 현장체험 활동을 하는 동안 스마트 디바이스를 사용해야 하므로 배터리 사용량에 큰 제약을 갖는다. 이에 따라, 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 기초로, 수행 가능한 POI의 미션을 제공한다. 이에, 앞서 미리 예측되는 POI별 배터리 사용량을 분석하고, 이 학습자의 현재 디바이스의 배터리 상태를 측정하게 된다.
상기 배터리 사용량 예측부(200)는 상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측한다. POI별 배터리 사용량은 이미 수행된 체험학습의 결과를 기초로 예측되고, 각 POI별 미션을 수행하는데 사용되는 배터리 사용량에 대한 정보를 저장하고 있을 수 있다. 또한, 체험 학습 완료 후 로깅된 정보를 통해 각 POI별 미션을 수행하는데 사용되는 배터리 사용량의 정보 업데이트가 이루어질 수 있다.
상기 배터리 상태 수집부(300)는 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 수집한다. 학습자의 현재 스마트 디바이스의 배터리 상태는 어플리케이션을 통해 수집될 수 있다.
상기 미션 제공부(500)는 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI의 미션을 수행할 수 있는 경우 코스를 안내 해준다. 미션은 위치 기반 증강현실(augmented reality) 컨텐츠를 통해 제공될 수 있다.
반면, 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI 미션을 수행할 수 없는 경우, 배터리를 충전할 수 있는 시간을 갖거나 배터리 사용량이 적은 POI의 미션을 수행하도록 상기 학습자에게 안내한다. 배터리 충전이 필요한 경우, 충전이 가능한 장소로 학습자를 안내할 수 있다.
상기 사후 관리부(900)는 상기 스마트 디바이스를 통하여 학습자의 사후 평가와 만족도를 조사한다. 상기 사후 관리부(900)는 현장체험 학습이 종료 된 후 작성하는 학습자들의 사후평가와 만족도를 서버에 전송하여 추후 구성요소 및 설계에 반영하도록 할 수 있다.
현장체험 학습을 하는 동안 수집된 데이터는 수학적(통계적) 분석 기법을 이용하여 체험학습을 진행하는 인솔자(교사)가 현장체험 학습의 계획을 수립할 때 각 POI(Point-Of-Interest)별, 학습의 정보를 제공하는 미디어(동영상 재생이나 웹검색) 등에 따른 예상 소요 배터리 사용량을 산출하는 것에 도움을 줄 수 있도록 한다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 현장체험 학습에서 학습자의 지식구성을 지원하는 IT기술의 활용기반을 마련하고, 모바일 기반 현장중심 교수학습 모델 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대된다. 또한, 모바일 기반 현장학습을 체계적이고 과학적으로 분석하고, IT인프라 기술 모델의 개발에 기여할 것으로 기대된다.
10: 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치
100: 위치 데이터 수집부
200: 배터리 사용량 예측부
300: 배터리 상태 수집부
500: 미션 제공부
700: 로깅부
900: 사후 관리부

Claims (10)

  1. 학습자가 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)하는 단계;
    상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 단계;
    학습 모델 제공 장치에 의해, 상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측하는 단계;
    상기 학습 모델 제공 장치에 의해, 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 수집하는 단계; 및
    상기 학습 모델 제공 장치에 의해, 상기 스마트 디바이스의 배터리 상태에 따라, 수행 가능한 POI의 미션을 제공하는 단계를 포함하되,
    상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측하는 단계는,
    이미 수행된 체험학습의 결과를 기초로 POI별 배터리 사용량을 예측하고, 각 POI별 미션을 수행하는데 배터리 사용량에 대한 정보를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 수행 가능한 POI의 미션을 제공하는 단계는,
    상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI의 미션을 수행할 수 있는 경우, 코스를 안내 해주고,
    상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI의 미션을 수행할 수 없는 경우, 배터리를 충전할 수 있는 시간을 갖거나 배터리 사용량이 적은 POI의 미션을 수행하도록 상기 학습자에게 안내하는 단계를 포함하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 단계는,
    상기 스마트 디바이스의 GPS 프로바이더를 이용하거나, 각 POI에 설치된 비콘(Beacon)을 이용하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 학습 모델 제공 장치에 의해, 상기 학습자의 활동 데이터를 서버로 전송하는 단계를 더 포함하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 학습 모델 제공 장치에 의해, 교사의 요청이 있는 경우, 학습자의 총 현장체험 학습 시간, 전체 데이터 사용량, 배터리 사용량, 사용한 어플리케이션 정보, 비콘이 있는 각 POI의 배터리 사용량과 데이터 사용량을 가공하여 제공하는 단계를 더 포함하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 학습 모델 제공 장치에 의해, 교사의 현장체험 학습의 설계를 반영하여 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수정하는 단계를 더 포함하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 학습 모델 제공 장치에 의해, 상기 스마트 디바이스를 통하여 학습자의 사후 평가와 만족도를 조사하는 단계를 더 포함하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법.
  9. 제1항 및 제4항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 따른 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  10. 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치에 있어서,
    학습자가 상기 스마트 디바이스를 사용하여 현장체험 학습 활동을 하는 동안 상기 학습자의 활동 데이터를 로깅(logging)하고, 서버로 전송하는 로깅부;
    상기 스마트 디바이스의 백그라운드에서 주기적으로 상기 학습자의 위치 데이터를 수집하는 위치 데이터 수집부;
    상기 학습자의 위치 데이터를 기초로, 주변의 각 POI(Point-Of-Interest)의 미션을 수행하기 위한 배터리 사용량을 예측하는 배터리 사용량 예측부;
    상기 스마트 디바이스의 배터리 상태를 수집하는 배터리 상태 수집부;
    상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI의 미션을 수행할 수 있는 경우 코스를 안내 해주고, 상기 스마트 디바이스의 배터리 잔량이 실시간 학습할 수 있는 POI 미션을 수행할 수 없는 경우, 배터리를 충전할 수 있는 시간을 갖거나 배터리 사용량이 적은 POI의 미션을 수행하도록 상기 학습자에게 안내하는 미션 제공부; 및
    상기 스마트 디바이스를 통하여 학습자의 사후 평가와 만족도를 조사하는 사후 관리부를 포함하되,
    상기 배터리 사용량 예측부는 이미 수행된 체험학습의 결과를 기초로 POI별 배터리 사용량을 예측하고, 각 POI별 미션을 수행하는데 배터리 사용량에 대한 정보를 저장하는 단계를 포함하는, 스마트 디바이스를 활용한 현장체험 중심의 학습 모델 제공 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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강영옥 외 1명. 모바일 현장체험학습 저작도구 개발을 위한 기초연구. 한국공간정보학회지. 한국공간정보학회. 2015년, 제23권 제3호, pp.123-132.*

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