[논문]디지털 펜을 활용한 스마트 교육 시스템 개발

조상규; 조영임

doi:10.18108/jeer.2015.18.6.52

디지털 펜을 활용한 스마트 교육 시스템 개발
Development of Smart Education System using Digital Pen 원문보기

공학교육연구 = Journal of engineering education research, v.18 no.6, 2015년, pp.52 - 56

Abstract ▼ AI-Helper

Usually, students write on a paper using writing materials and submit it to teachers when they do a homework or take an exam. However, there are temporal and spacial constraints because teachers and students should be in the same place at the time in this system. In addition, it is hard for teachers to maintain numerous papers from students. Applying a digital pen produced by Pen Generations Corporation to education system, we developed a smart education system transmitting image data from written papers using digital pen. As a result, teachers and students can use this system without any constraints. In addition, teachers are able to maintain their papers from students more effectively.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구는 스마트기기의 한 종류로서 펜을 이용하여 종이에 글을 쓰는 행위를 통한 교육 시스템의 문제점을 인지하고, 디지털 펜이라는 교육도구와 닷 패턴 개념을 도입하여 스마트 교육 시스템을 구현하여 교육 시스템을 개선하는 방안을 연구하고자 한다. 학교, 학원을 비롯한 다양한 교육 장소에서 교사들은 학생을 가르치고, 학생들은 과제 또는 시험을 통해 배운 내용을 머릿속에 익힌다.
다시 말하면, 집에서 과제를 작성하고 바로 첨삭을 받고 싶어도 다음 수업시간까지 기다려야 하는 불편함이 따른다는 것이다. 이러한 기존 교육 시스템의 문제점을 해결하기 위해 디지털 펜이라는 개념을 접목시켜 스마트 교육 시스템을 구축하는 방안을 연구하고 자 한다.

가설 설정

3) 교사는 태블릿 PC를 사용한다고 가정한다. 교사용 애플리케이션을 통해 학생용 애플리케이션에서 이용된 DB서버에 접근하여 학생들이 제출한 과제물을 불러올 수 있으며, 터치 펜을 이용하여 채점을 진행한다.

제안 방법

DB서버 구축을 완료하고, 본 연구를 위한 DB 모델링 작업을 실시하였다. 스마트 교육 시스템 구축을 위한 ER 다이어그램은 다음 <그림 3>과 같다.
디지털 펜과 안드로이드 기반 스마트폰 간 블루투스 연결 및 통신을 구현하기 위해 펜 제네레이션스에서 제공한 안드로이드용 디지털 펜 SDK를 사용하였다. 시중에 공개가 되어있지 않아 관련 자료가 많이 부족하였고, 매뉴얼도 제대로 갖추어져 있지 않아 초기에 개발하는데 어려움이 있었으나, 데모 애플리케이션을 참조하여 소스를 하나씩 분석하면서 애플리케이션을 구현하였다.
본 연구를 통해 개발한 스마트 교육 시스템에서는 위에서 소개한 디지털 펜, 그리고 닷 패턴이 인쇄된 종이를 이용한다. 본 연구에서 구축하고자 하는 전체적인 시스템 처리과정은 다음과 같다.
학교 산학연 프로젝트에 참여한 기업의 도움을 받아 서버 컴퓨터를 마련하였다. 서버 컴퓨터에 MySQL을 설치하여 DB서버를 구축하였고, FileZilla Server 프로그램을 이용하여 FTP서버를 구축하였다.
디지털 펜과 안드로이드 기반 스마트폰 간 블루투스 연결 및 통신을 구현하기 위해 펜 제네레이션스에서 제공한 안드로이드용 디지털 펜 SDK를 사용하였다. 시중에 공개가 되어있지 않아 관련 자료가 많이 부족하였고, 매뉴얼도 제대로 갖추어져 있지 않아 초기에 개발하는데 어려움이 있었으나, 데모 애플리케이션을 참조하여 소스를 하나씩 분석하면서 애플리케이션을 구현하였다.
학생이 과제물 작성을 마치고 제출을 하면 지금까지 학생이 필기한 자료가 이미지로 저장이 된 후 이 파일이 서버에 업로드 되는데, 이 기능은 PHP를 이용하여 원격으로 FTP에 접속하도록 구현하였다. 요청 받은 파일을 FTP서버에 업로드해주는 일을 하는 별도의 PHP 파일을 서버에 업로드 해놓고, 애플리케이션에서 접속하도록 하는 방법을 사용했다.
이 때, 디지털 펜이 블루투스 통신으로 전송하는 정보를 수신할 수 있는 단말기가 필요하다. 우리는 이 단말기를 휴대성과 확장성이 우수한 스마트폰으로 결정하고, 그중에서도 안드로이드 OS 기반 스마트폰 전용 애플리케이션을 제작하기로 하였다. 펜 제네레이션스 사의 협조를 받아 안드로이드용 디지털 펜 SDK를 제공받았다.
학생이 과제물 작성을 마치고 제출을 하면 지금까지 학생이 필기한 자료가 이미지로 저장이 된 후 이 파일이 서버에 업로드 되는데, 이 기능은 PHP를 이용하여 원격으로 FTP에 접속하도록 구현하였다. 요청 받은 파일을 FTP서버에 업로드해주는 일을 하는 별도의 PHP 파일을 서버에 업로드 해놓고, 애플리케이션에서 접속하도록 하는 방법을 사용했다.

이론/모형

안드로이드 애플리케이션에서 MySQL에 접속하여 과제물 작성, 수정 및 채점과 같은 과제물에 대한 대부분의 작업들을 구현하기 위해 JDBC를 사용하였다. JDBC는 자바에서 DB에 접속할 수 있도록 도와주는 자바 API이다.

성능/효과

4) 학생들은 채점이 완료되는 대로 갱신된 자신의 과제물에 대한 정보를 조회할 수 있으며, 학생이 작성한 내용과 교사가 채점한 내용을 별도로 출력시키는 것 또한 가능하다.
최근 다양한 스마트기기가 등장하고 교육 패러다임의 변화가 대두되면서 이에 맞는 교육환경과 교육방법의 변화가 요구되고 있다[1]. 강원지역 초등교사 221명을 대상으로 설문조사를 통해 분석한 결과 교사의 87.7%가 스마트기기를 이용하고 있으며, 교사들은 일상생활에서 교사라는 특성변인과 관계없이 일반사용자와 유사한 이용을 하고 있는 것으로 나타났다. 스마트기기를 수업에 이용하게 된 동기에는 혁신성, 유용성, 용이성 등이 작용하였고, 수업에 이용하고자 하는 의도는 교과목별, 학습형태별, 교수-학습 전개별로 기기의 기능을 적절히 활용할 수 있기 때문인 것으로 나타났다.
그러나 학습목적으로의 활용이 학습효과를 높일 뿐만 아니라, 선생님 및 학생과의 관계 그리고 학급분위기도 향상시킬 수 있는 가능성이 있다고 제시하였다. 특히, 부모님과 대화를 충분히 하는 학생은 스마트기기를 학습외 목적보다 학습목적으로 활용할 가능성이 높음을 밝혀내었다.

후속연구

즉 시간적·공간적 제약이 해결된다. 뿐만 아니라 학생들은 더 이상 교사에게 직접 종이를 제출할 필요가 없기 때문에 교사 입장에서 효율적인 과제물 관리가 가능할 것이라 기대된다.
디지털 글쓰기의 장점과 아날로그 글쓰기의 장점을 모두 살릴 수는 없을까하는 고민에서 본 연구는 시작되었다. 이제는 디지털 펜을 교육에 활용함으로써 아날로그와 디지털 각각의 장점을 모두 살리면서 아날로그와 디지털의 조화를 이룰 수 있는 스마트 교육 시스템을 구현할 수 있을 것이라 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	스마트기기를 수업에 이용하게 된 동기에는 어떠한 요소가 작용하였는가?	7%가 스마트기기를 이용하고 있으며, 교사들은 일상생활에서 교사라는 특성변인과 관계없이 일반사용자와 유사한 이용을 하고 있는 것으로 나타났다. 스마트기기를 수업에 이용하게 된 동기에는 혁신성, 유용성, 용이성 등이 작용하였고, 수업에 이용하고자 하는 의도는 교과목별, 학습형태별, 교수-학습 전개별로 기기의 기능을 적절히 활용할 수 있기 때문인 것으로 나타났다. 그러나 기기 사용에 대한 효능감이 높다고 해서 수업에의 활용도가 함께 높지는 않았다.
	워드 프로세서를 이용하는 '디지털 글쓰기'의 단점은 무엇인가?	실제로 많은 교육 기관에서 이러한 방식의 교육 시스템을 채택, 운용하고 있다. 하지만 워드 프로세서를 이용하는 '디지털 글쓰기'는 수시로 교정을 하는 과정에서 글쓰기가 중단되기 때문에 손으로 글쓰 기를 하는 것 보다 학습효과가 떨어진다. 문서감정가인 웬디 칼슨은 손으로 글을 쓰는 일 극적으로 줄어드는 것은 인간의 사고에도 상당히 좋지 않은 영향을 미친다고 말하면서, "손글씨는 정신과 육체적인 과정이 모두 필요하기 때문에 두뇌의 양 측면을 모두 사용하게 만든다"고 강조했다.
	펜 제네레이션스 사에서 출시된 ADP-611 제품의 특징은 무엇인가?	스마트 교육 시스템에서 사용될 디지털 펜은 [그림 1]과 같이 펜 제네레이션스 사에서 출시된 PEN+, 모델명 ADP-611 제품이다[4]. 펜 끝에는 볼펜에 쓰이는 펜심이 달려 있어 볼 펜을 사용하는 것처럼 종이 위에 필기를 할 수 있다. 이 디지털 펜은 블루투스 기술을 이용하여 현재 필기중인 종이에 대한 정보, 현재 펜이 닿고 있는 종이의 위치 등을 스마트 기기로 실시간으로 전송한다. 즉, 종이 위에 펜으로 쓰면서 얻은 아날로그적인 정보를 디지털 정보로 변환하는 것이다. 펜의 형태를 띠고 있지만, 펜의 위치를 확인하기 위한 카메라 센서와 이미지 프로세서, 그리고 블루투스 통신을 포함한 융합 제품이라 할 수 있다[5].

참고문헌 (5)

김향화, 오동인, 허균 (2014), 스마트교육 연구동향에 대한 분석연구, 한국수산해양교육학회, 수산해양교육연구, 26(1), 156-165.

원문보기 상세보기
김영록, 정미현, 김재현 (2013), 스마트기기의 교육적 이용실태 및 활용방안 연구, 인터넷정보학회논문지, 14(3), 47-55.

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조규복 (2013), 초중등학생 스마트기기 활용실태조사, 한국교육학술정보원 연구보고서.
Digital Pen Overview (2012), 펜 제너레이션스.
https://en.wikipedia.org/wiki/Anoto (2015), Anoto, 위키피디아.

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