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[국내논문] 가상 디지털 키트를 이용한 웹기반 논리회로 가상실험시스템의 구현
Implementation of a Web-based Virtual Laboratory System for Digital Logic Circuits Using Virtual Digital Kit 원문보기

컴퓨터교육학회논문지 = The Journal of Korean Association of Computer Education, v.10 no.6, 2007년, pp.11 - 18  

김동식 (순천향대학교 전기통신시스템공학과) ,  문일현 (순천향대학교 전기통신공학과) ,  우상연 (순천향대학교 체육학부)

초록
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본 논문에서 구현된 논리회로 가상실험실은 원리이해를 위한 개념학습실과 가상 디지털 키트에 의한 가상실험실의 두 단계로 설계하였다. 개념학습실에서 학습자는 디지털 논리회로에 대한 중요한 원리나 의미를 쉽게 이해할 수 있도록 하였다. 가상실험실에서는 가상 브레드보드에서 회로를 결선하여 입력전압을 인가하여 출력신호를 측정한 다음 가상실험데이터와 비교하여 서버로 전송한다. 가상실험실에서 수행된 모든 실험활동은 데이터베이스에 저장되어 개인정보와 함께 예비보고서의 형태로 제공되어 교수자는 학습자가 얼마나 회로동작에 대해 잘 이해하였는가를 점검할 수 있도록 하였다. 마지막으로 제안된 가상실험시스템의 유효성을 입증하기 위해 한 학기 동안 실험 중에 발생한 실제 장비의 파손율과 학생들의 성취도를 5개의 설문을 통해 조사하여 분석하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The proposed virtual laboratory system for digital logic circuits is composed of two main sessions, which are concept-learning session and virtual experiment session by virtual digital kit. During concept-learning session the learners can easily understand the important principles in the digital cir...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 학습자들은 이러한 가상실험환경에 접속하여 기존의 텍스트 기반 학습형태에서 탈피하여 보다 진일보된 웹상의 가상공간에서 학습함으로써 실험원리 및 실험내용에 대해 보다 명확하게 이해가 가능할 뿐만 아니라 개인별로 실험원리 및 실험과정에 대한 이해도를 측정하여 평가할 수 있도록 하였다. 더욱이 본 논문에서는 가상디지털 키트에서의 결선의 정확성을 증가시키기 위한 방법으로 온라인 스키메틱 맵핑이라는 개념을 제시하였다. 이는 가상 브레드 보드상에 결선이 이루어짐과 동시에 대응되는 스키메틱 다이어그램으로 표시하여 결선의 정 확도을 확인하는데 용이 하도록 하는 설계 개념을 의미한다.
  • 본 논문에서는 전통적인 실험교육시스템의 문제점을 극복할 수 있는 방안으로 가상공간에서 디지털 논리회로 실험을 수행할 수 있는 웹 기반 디지털 논리 회로 가상실험시스템을 제안하였다. 창의적인 시나리오를 바탕으로 상호작용이 가능한 제안된 가상실험시스템은 학습자들이 실제 실험에 준하는 실험 환경을 경험함으로서 그 자체로 실제 실험을 대체하거나 실제 실험의 완성도를 높이는 사전 준비과정으로 활용될 수 있다.
  • 본 논문의 연구목표는 디지털 논리회로 실험, 기 웹에서 효과적으로 수행될 수 있도록 창의적인 실험 컨텐츠에 대한 시 i~리오를 개발하고 개발된 시나리오에 따라 학습효율을 극대화 할 수 있는 웹 기반 디지털 논리회로 가상실험시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. 본 논문에서 구현한 디지털 논리회로 가상실험시스템은 크게 학습자에게 실험원리를 쉽게 이해할 수 있도록 하는 개념학습실, 실제 실험실환경과 유사하게 웹상에 구현된 가상실험키트를 그비한 자바 가상실험학습실, 그리고 두 개의 학습실을 유기적으로 결합하여 가상실험결과 데이터를 처리하여 서버에 전송하고 학습자의 정보가 포함된 실험 예비보고서의 출력이 가능하도록 웹에서 데이터베이스를 연동하는 가상실험 관리시스템으로 구성되어 있다.
  • 본 절에서는 실제 실험실에서 사용하는 디지털 실험 키트의 주요기능을 웹상에서 구현한 가상 실험 키트에서 가상실험을 진행할 수 있는 환경의 구축에 대해 기술한다.<그림 6>에 표시된 디지털 논리회로 가상실험키트는 전원을 인가할 수 있는 '전원 인가부', 디지털 신호를 인/할 수 있는 '입력부', '클럭펄스 인가부', 출력을 LED로 표시하는 '출력부', 논리회로 결선을 위한 '가상 브레드 보드', 가상 브레드 보드에 결선되는 상황을 표시하는 '온라인 맵핑 공간' 그리고 IC 소자를 선택할 수 있는 'IC 소자공간' 으로 구성된다.

가설 설정

  • <그림 4>에서 우선 초이스 박스에서 플립플롭의 종류를 선택해야 하는데 RS플립플롭을 선택하였다고 가정한다. Presete 플립플롭의 결과 Q 의 값을 1로 설정하고, Cleare Q의 값을 0으로 설정한다.
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