현재까지 유아나 장애인을 위한 컴퓨터 활용 교육 콘텐츠는 지각훈련, 인지훈련, 한글 교육 등 다양한 분야에서 개발되었으나 가장 큰 문제점은 컴퓨터 모니터 앞에서 장시간 마우스를 이용하여 교육을 할 경우 활동성이 저하된다는 점이다. 이것은 특히 왕성하게 운동 능력이 발달하는 시기의 유아와 운동 장애로 인해 활동 기회가 부족한 장애 아동에게 적잖은 문제점으로 지적되어 왔다. 이와 같은 문제점을 개선하고 활동성과 협동력, 몰입성을 강화시키는 콘텐츠를 개발하기 위해서는 터치스크린과 같은 스크린 상에서 인간의 동작을 인식하여 이를 대화식으로 보여주는 기술이 필요하다 본 연구에서는 기존의 컴퓨터 활용 콘텐츠의 단점을 보완하고, 사용자의 활동성을 강화하기 위해 위모트가 가지는 센서 기술을 활용하여 실시간으로 빔 프로젝터나 컴퓨터 스크린으로 교육콘텐츠를 제공하고 신체를 직접 움직이며 적외선 펜을 사용하여 자극에 반응하는 교육 콘텐츠를 개발하였다.
현재까지 유아나 장애인을 위한 컴퓨터 활용 교육 콘텐츠는 지각훈련, 인지훈련, 한글 교육 등 다양한 분야에서 개발되었으나 가장 큰 문제점은 컴퓨터 모니터 앞에서 장시간 마우스를 이용하여 교육을 할 경우 활동성이 저하된다는 점이다. 이것은 특히 왕성하게 운동 능력이 발달하는 시기의 유아와 운동 장애로 인해 활동 기회가 부족한 장애 아동에게 적잖은 문제점으로 지적되어 왔다. 이와 같은 문제점을 개선하고 활동성과 협동력, 몰입성을 강화시키는 콘텐츠를 개발하기 위해서는 터치스크린과 같은 스크린 상에서 인간의 동작을 인식하여 이를 대화식으로 보여주는 기술이 필요하다 본 연구에서는 기존의 컴퓨터 활용 콘텐츠의 단점을 보완하고, 사용자의 활동성을 강화하기 위해 위모트가 가지는 센서 기술을 활용하여 실시간으로 빔 프로젝터나 컴퓨터 스크린으로 교육콘텐츠를 제공하고 신체를 직접 움직이며 적외선 펜을 사용하여 자극에 반응하는 교육 콘텐츠를 개발하였다.
Until now, many Computer Aided Education(CAE) contents are developed for kids and children with disabilities The contents cover various types of training, including visual perception training, intelligence development training, and literature education areas. Major problems on those contents are tho...
Until now, many Computer Aided Education(CAE) contents are developed for kids and children with disabilities The contents cover various types of training, including visual perception training, intelligence development training, and literature education areas. Major problems on those contents are those contents requires long training time on desktop machine, which deteriorates human activities. These problems also cause inaction syndrome for young kids and children with disabilities. Solving this problem, we require a human motion sensing contents on touch screen or touch board, which interacts with a trainees and enhancing activity, collaboration and immersiveness. We implement and develope an education contents interacts with a trainee using beam projector or screen and IR(Infra-Red) pens using wiimote controller sensing technology.
Until now, many Computer Aided Education(CAE) contents are developed for kids and children with disabilities The contents cover various types of training, including visual perception training, intelligence development training, and literature education areas. Major problems on those contents are those contents requires long training time on desktop machine, which deteriorates human activities. These problems also cause inaction syndrome for young kids and children with disabilities. Solving this problem, we require a human motion sensing contents on touch screen or touch board, which interacts with a trainees and enhancing activity, collaboration and immersiveness. We implement and develope an education contents interacts with a trainee using beam projector or screen and IR(Infra-Red) pens using wiimote controller sensing technology.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 연구에서는 훈련 콘텐츠의 사용자 인터페이스를 그림 11과 같이 큰 버튼들로 구성하고, 콘텐츠 내용을 직관적으로 알 수 있도록 메뉴 내용과 부합하는 일러스트를 직접 제작하여 삽입하였다. 또한, 전체적인 메뉴의 버튼을 눌렀을 때의 효과를 화면 전환과 음성 및 효과음으로 알기 쉽게 표현하여 사용자의 프로그램 사용에 대한 이해를 돕고자 했다.
본 연구에서는 닌텐도사의 게임기인 위(Wii)의 모션입 력장치 인 위모트 (Wii Remote)와 적외선(IR) 펜을 활용하여 아동이나 장애인의 시지각 훈련을 위한 시스템을 개발하였다. 여기서 사용된 위모트는 크게 3차원 가속도센서 (ADXL 330), 블루투스 송수신 모듈, 전면의 1024x768 해상도의 적외선 수광부로 이루어져 있으며, 특히 적외선 수광부는 동시에 4개까지의 적외선 신호의 검출이 가능하다.
본 연구에서는 시지각 교육에서 사용되는 기존의지필식 교육 콘텐츠를 대체하기 위하여 닌텐도사의위모트를 활용한 시지각 장애 인 교육 콘텐츠를 개발하였다. 시지각 교육 콘텐츠는 특수교육 분야에서 문화적인 요소가 배제된 프로스틱 발달 프로그램의 훈련과제를 바탕으로 하고 있다[12丄 전통적인 특수교육 분야의 시지각 훈련에 널리 이용되고 있는 이 프로그램은 초급, 중급, 상급과제로 구성되어 있으며시지각 영역별로 보면 시각-운동 협응, 도형-소지 변별(또는 전경-배경 지각), 형의 항상성, 공간 위치지각훈련으로 이루어져 있으며 각 과제별로 난이도에 따라 과제가 분배되어 있다.
본 연구에서는 위모트와 적외선 펜을 활용하여 시지각 발달 장애를 가진 아동, 또는 5세에서 8세까지의 유치원 및 초등학교 1학년 아동을 위한 시지각훈련 콘텐츠를 개발하였다. 시지각 훈련 분야는 시지각 영역의 5개 하위 영역에 대하여 100여개 이상의 콘텐츠로 구성되어 있으며, 저가의 위모트와 적외선 펜을 이용하여 개발된 몰입형 시지각 훈련 시스템은 기존의 컴퓨터 모니터, 대화면의 빔 프로젝터, 터치스크린 등 디스플레이의 종류와 크기에 관계없이 콘텐츠를 이용할 수 있었다.
훈련 콘텐츠 구성 면에서 그림 5 및 그림 6에서 볼 수 있듯이, 적외선 펜을 사용하여 선을 긋거나 사물을 이동시킬 때, 이동 경로를 펜으로 표시한 것과 같은 효과를 줌으로서 적외선 펜을 이용했을 때 실제 펜으로 그리는 효과를 주어 훈련에 대한 사실감과 몰입도를 높이고자 하였다. 그림 7 형의 항상성 지각프로그램에서는 해당 동물을 선택하였을 경우, 그 동물의 울음소리를 표현하여 훈련자의 사물에 대한 시각과 청각적 인지력의 협응이 동시에 일어날 수 있도록 제작하였다.
제안 방법
노트북에시지각 훈련 프로그램을 설치하여 TV화면과 연결시키고, 왼쪽 측면에 위모트를 삼각대를 이용하여 설치하였다.
또한 메인 화면에서 오늘의 훈련을 클릭할 경우, 사용자 별로 저장되어 있는 진도별 진행 상황 및 데이터를 분석하여 사용자의 난이도에 맞는 훈련을 종류별로 하나씩 진행할 수 있도록 구성하였다. 예를 들어, 사용자가 형의 항상성 지각에 대한 훈련이 부족할 경우 이 훈련이 오늘의 훈련 과제로 나타나 전체적인 훈련이 골고루 이루어지도록 하였다.
빔 프로젝터나 대화면 LCD를 이용한 디스플레이에서 콘텐츠 이용시, 기존의 데스크탑이나 랩탑 컴퓨터에서 개발된 콘텐츠와는 달리 활발한 신체적 활동이 발생하였고, 이는 사용자의 훈련에 대한 체감도와 몰입도의 향상에 긍정적으로 작용하였다. 또한 훈련과제에 따른 다양한 애니메 이션과 사운드 효과를 부여하여 학습자의 성취도를 높이도록 콘텐츠를 구성하였다.
기존 도서 형태의 시지각 훈련 프로그램에서는 정적인 흑백의 그림으로 표현되어있어 훈련과정이 딱딱하며, 그 내용이 대상자의 주의를 끌지 못하여 지루함을 주는 등의 단점이 있었다. 본 연구에서 구현 한시지각 훈련 프로그램은 사용자들이 훈련에 흥미를가질 수 있도록 동물이나 사물의 이미지를 실사 또는 일러스트로 제작하였다.
본 연구에서 구현하고 제안하는 시지각 훈련 프로그램은, 시지각 장애아들의 문자 학습 이전에 요구되는 능력인 시지각적 분별 능력3 향상을 목표로 한 에듀테인먼트 콘텐츠이다. 또한, 닌텐도사에서 개발한 위 리모트 컨트롤러(위모트, Wiimote)와 적외선 펜을 활용하여 훈련자의 참여도와 체험도를 높여 홍미와 응용력을 높일 수 있도록 제작된 몰입형 시지각훈련 콘텐츠이다[13, 14].
특히 시지각 장애아의 경우에는 학습 주의력이 부족하고 외부의 자극에 주의를 쉽게 빼앗기므로 시지각 훈련프로그램에서 이를 보완해 줄 에듀테인먼트 기능은 필수적이다. 본 연구에서 구현한 시지각 훈련 프로그램은 적외선 펜의 조작에 대한 프로그램의 반응 및 훈련 콘텐츠에서의 실패와 성공에 따른 효과를 구현하여 사용자의 환기를 유도하며, 그림 12와 같이 애니메이션 효과와 재미있는 그래픽 효과를 통해 본훈련 콘텐츠를 즐기면서 이용할 수 있도록 제작하였다. 기존의 프로스틱 시지각 훈련 프로그램은 책과 훈련 연습지를 통하여 주로 이루어지므로, 이를 단순히 변환하는 것보다는 훈련자의 주의력을 끌 수 있는색과 애니메이션과 같은 다양한 자극을 추가하여 학습효과를 향상시키도록 하였다.
과제가 남아 있다. 본 연구에서는 적외선 펜을 이용하여 펜에서 나온 신호를 위모트의 적외선 수광부에서 인식하고, 그 좌표 값을 컴퓨터로 전송하게 된다. 하지만 이 과정에서 사용하는 아동의 손에 의해 적외선 펜의 발광부와 위모트의 적외선 수광부 사이가 가려질 경우, 신호를 인식하지 못하는 문제가 발생한다.
따라서 시지각 훈련 콘텐츠의 사용자 인터페이스는 이를 충분히 고려하여 제작되어야 할 것이다. 본 연구에서는 훈련 콘텐츠의 사용자 인터페이스를 그림 11과 같이 큰 버튼들로 구성하고, 콘텐츠 내용을 직관적으로 알 수 있도록 메뉴 내용과 부합하는 일러스트를 직접 제작하여 삽입하였다. 또한, 전체적인 메뉴의 버튼을 눌렀을 때의 효과를 화면 전환과 음성 및 효과음으로 알기 쉽게 표현하여 사용자의 프로그램 사용에 대한 이해를 돕고자 했다.
하였다. 시지각 훈련 놀이는 같은 그림 찾기와 동물의 윤곽선 정보로 동물을 찾는 놀이로 구성되어 있으며, 프로그램 이 진행될수록 난이도가 증가하도록 구성하였다.
시지각 훈련 프로그램을 구성하는 장치는 프로그램을 설치한 컴퓨터와 위모트, 적외선 펜, 그리고 큰 화면을 위한 빔 프로젝터이며, 빔프로젝터는 모니터나 TV로도 대체가 가능하다. 시지각 훈련 프로그램은 위모트 라이브러리와 C# 닷넷 환경에서 작성되었으며, 프로그램 개발을 위한 PC에서의 블루투스 연결은 BM 20C 미 니 블루투스 동글을 사용하였다.
있다. 이용자가 시지각과 인지 능력이 부족한 장애아임을 고려하여 모든 메뉴는 이미지를 통해 직관적으로 알 수 있도록 제작하였다. 사용자 등록 메뉴를 통해 프로그램 이용자의 등록이 가능하며, 등록 후 로그인하여 그림 8과 같이 해당 훈련자의 성과 및 진도를 확인할 수 있다.
전자 칠판 시스템을 구현하기 위해서, 위모트의적외선 수광부를 사용하고자 하는 디스플레이 방향으로 고정시키고, 적외선 펜을 디스플레이장치 위에서 움직이면 적외선 펜의 위치를 검출하여 PC로 그 데이터를 보내게 된다. 결과적으로 이 적외선 펜은 마우스 입력장치와 같은 역할을 하게 되고, TV, 모니터, 대형 프로젝터 화면, 심지어 벽과 같이 디스플레이의 종류와 크기에 제한 없이 저렴한 가격으로 전자 칠판 시스템의 구현이 가능하다.
펜 가장 자리에 스위치를 연결하여 엄지손가락으로 쉽게 조작할 수 있도록 하였으며, 사용한 건전지는 크기가 최소화될 수 있도록 버튼 전지 (LRU30)를 사용하였다.
기록된다. 훈련 진행이나, 화면 전환과 같은 모든 유저 인터페이스는 적외선 펜으로 조작 가능하며, 실제 책과 연필을 사용하듯이 콘텐츠를 이용할 수 있도록 이미지 작업을 하였다.
대상 데이터
적외선 펜은 일반 포토센서 발광 다이오드를 이용하며, 본 연구에서 사용된 적외선 다이오드는 Vishay TSAL6400s이다. 펜 가장 자리에 스위치를 연결하여 엄지손가락으로 쉽게 조작할 수 있도록 하였으며, 사용한 건전지는 크기가 최소화될 수 있도록 버튼 전지 (LRU30)를 사용하였다.
성능/효과
보내게 된다. 결과적으로 이 적외선 펜은 마우스 입력장치와 같은 역할을 하게 되고, TV, 모니터, 대형 프로젝터 화면, 심지어 벽과 같이 디스플레이의 종류와 크기에 제한 없이 저렴한 가격으로 전자 칠판 시스템의 구현이 가능하다.
시지각 훈련 분야는 시지각 영역의 5개 하위 영역에 대하여 100여개 이상의 콘텐츠로 구성되어 있으며, 저가의 위모트와 적외선 펜을 이용하여 개발된 몰입형 시지각 훈련 시스템은 기존의 컴퓨터 모니터, 대화면의 빔 프로젝터, 터치스크린 등 디스플레이의 종류와 크기에 관계없이 콘텐츠를 이용할 수 있었다. 빔 프로젝터나 대화면 LCD를 이용한 디스플레이에서 콘텐츠 이용시, 기존의 데스크탑이나 랩탑 컴퓨터에서 개발된 콘텐츠와는 달리 활발한 신체적 활동이 발생하였고, 이는 사용자의 훈련에 대한 체감도와 몰입도의 향상에 긍정적으로 작용하였다. 또한 훈련과제에 따른 다양한 애니메 이션과 사운드 효과를 부여하여 학습자의 성취도를 높이도록 콘텐츠를 구성하였다.
쓰기 습득에 있어서도 시-운동 협응, 시-공간 협응, 시-공간 관계 지각, 시각 변별, 시기억, 신체상, 좌에서 우로 쓰는 개념 등의 발달이 이루어져야 하는데[6] 시지각장애로 인해 장애 아동의 쓰기 능력 발달이 방해받기도 한다. 이상에서 시지각은 교과학습의 준비 기능이며, 시지각 결함은 많은 장애 아동의 학습 능력의 결함에 직접적인 원인이 될 수도 있음을 알 수 있다.
후속연구
또한 시-운동협응이나 공간위치 지각과 공간관계 지각 능력은 신체상의 발달과도 연결되에자신의 신체상 정립과 이를 통한 정체성 확립 등에도 영향을 미쳐 사회 - 정서 발달에도 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서 개발한 프로그램을 통해 또래들과 게임 형식으로 진행해보는 것은 긍정적인 또래 관계 형성에도 매우 도움이 될 것이다.
이를 위해 위모트의 위치를 화면의 측면보다는 프로젝터와 같은 천정을 활용하여 설치해야만 하는 문제가 발생한다. 또한 현재 개발된 위모트의 적외선 감지에 의한 시지각 훈련 시스템은 그 거리나 효용성에 한계가 있으므로, 향후 적외선 송신기의 출력 부분이나 위모트의 적외선 인식에 있어서 보다 효과적인 방법에 대한 연구가 필요할 것이다. 또한 기존의 지필식 훈련과는 달리 프로스틱 발달 프로그램을 컴퓨터를 이용하여 재구성할 때의 교육적 효과와 활용 방법에 대해서는 조사하지 못하였다.
향후 연구과제로 적외선 펜의 위치 정보를 개선하는 과제가 남아 있다. 본 연구에서는 적외선 펜을 이용하여 펜에서 나온 신호를 위모트의 적외선 수광부에서 인식하고, 그 좌표 값을 컴퓨터로 전송하게 된다.
또한 기존의 지필식 훈련과는 달리 프로스틱 발달 프로그램을 컴퓨터를 이용하여 재구성할 때의 교육적 효과와 활용 방법에 대해서는 조사하지 못하였다. 향후 이 프로그램을시지각 장애를 가진 다양한 아동에게 적용시킨 후 그 결과에 대한 체계적인 검증이 필요하다.
참고문헌 (18)
임호찬 and 김미경, "미술치료교육이 미세뇌기능장애아의 시지각 기능에 미치는 효과," 특수교육저널: 이론과 실천, 제6권, 제4호, pp 563-580, 2005, 12.
Kirk, S. A, and Chalfant, J. C., Academic and developmental learning disabilities, London: Love Publishing, 1984.
신동경, "시지각 훈련 프로그램이 중도 뇌성마비 아동의 문자 학습에 미치는 효과," 대구대학교 석사학위 논문, 2000.
이효정, "뇌성마비아의 시지각에 관한 연구," 대한물리치료학회지, 제 15권, 3호, pp 433-446, 2003.
강희정 and 김영일, "시지각 훈련 프로그램이 정신지체 학생의 주의집중 행동에 미치는 효과," 특수아동교육연구, 제8권, 3호, pp 213-232, 2006.
노현숙, "컴퓨터중재 시지각 훈련이 정신지체아의 정보활용 능력에 미치는 효과," 정신지체분과 현장특수교육 연구보고서, 2003.
전주영, 조민경, 김해영, 이은혜 and 김수경, "일반아동과 발달장애 아동의 시지각 발달과 손 기능의 상관관계," 한국특수교육학회 학술대회논문집, pp 245-258, 2007.
여광용, 시지각 훈련 프로그램 이론과 실제, 도서출판특수교육, 1994.
Gerwin de Haan, Michal Koutek and Frits H. Post, "Toward Intuitive Exploration Tool for Data Visualization in VR," Proc. of ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology 2002, pp. 105-112, Nov. 2002.
Gun A Lee, Gerard Jounghyun Kim and Chan-Mo Park, "Modeling Virtual Object Behavior within Virtual Environment," Proc. of ACM Symposium on Virtual Reality Software and Technology 2002, pp. 41-48, Nov. 2002.
Johnny Chung Lee, "Low-Cost Multi-point Interactive Whiteboards Using the Wiimote," http://www.johnnylee.net/projects/wii/. 2007.
이민정, 천미향 and 박동규, "CCD 카메라와 빔 프로젝터를 이용한 비몰입형 2차원 가상현실시스템," 한국정보과학회 학술발표 논문집, Vol.30, No.1, pp. 594-596, 2003.
김주완 and 장병태, "평면을 이용한 이미지 시퀸스에서의 3D 그래픽 정합에 대한 연구," 한국정보과학회 학술발표 논문집, Vol. 30, No.1, pp. 190-192, 2003.
강수균, 이규식, 전헌선 and 최영하, "감각.운동.지각훈련," 대구:대구대학교출판부, 1999.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.