[논문]온라인 적응형 화성학 학습을 위한 학습관리시스템 설계 및 개발

박종원; 김동삼; 김준호; 송무경

doi:10.15207/jkcs.2020.11.8.139

온라인 적응형 화성학 학습을 위한 학습관리시스템 설계 및 개발
Design and Development of Adaptive Online Learning Management System for Harmony 원문보기

한국융합학회논문지 = Journal of the Korea Convergence Society, v.11 no.8, 2020년, pp.139 - 145

박종원 ((주)주스 기업부설연구소) , 김동삼 ((주)주스 기업부설연구소) , 김준호 ((주)주스) , 송무경 (연세대학교 음악대학 작곡과)

초록
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컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 인해 ICT 기술을 이용한 온라인 학습은 이미 우리 생활에 빠르게 정착하고 있다. 음악 교육은 오프라인 기반의 환경을 중심으로 진행되었으나, 온라인 교육에 시공간 제약이 없다는 점, 학습자 주도의 쌍방향 교육이 가능하다는 점에서 그 교육 방식을 온라인으로 전환하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 온라인에서 적응형 학습이 가능하도록 '화성학' 학습 시스템을 제안, 설계, 구현하는 일련의 과정을 담는다. 이 시스템은 다음과 같은 긍정적 효과를 기대할 수 있다. 첫째, LMS 기반의 플랫폼을 제공하여, 경제적·지리적 요인에 해당하는 사회적 교육 문제를 해결할 수 있다. 둘째, 온라인 적응형 화성학 학습 시스템이 자동으로 제공하는 객관적인 학습 피드백과 교수자의 학습 피드백을 모두 제공한다. 셋째, 학습자가 자신이 학습한 화성학 문제에 대한 추천 답안을 받을 수 있다. 이러한 이점을 활용한 온라인 적응형 화성학 학습 시스템은 교수자와 학습자 간의 효과적인 교수 학습을 증진시킬 수 있을 것으로 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to the rapid development of computer technology, online learning using ICT technology is already quickly settling in our lives. Music education was conducted mainly in an offline-based environment, but research is being conducted to switch to online because there is no time and space constraint of online education and interactive education led by learners is possible. In this study, we propose design and implement an adaptive learning system to enable adaptive learning online among music education. This system has the following advantages. First, by providing an LMS-based platform, one can solve the social education problem corresponding to economic and geographical factors. Second, both objective learning feedback provided automatically by the online adaptive harmony learning system and teaching feedback. Third, learners can be provided with recommended answers to given harmony exercises. The adaptive online learning system of harmony will lead professors and learners to effectively teach and study.

주제어

표/그림 (6)

표 Table 1. Vertical Harmony Rules
표 Table 2. Horizontal Voice-Leading Rules
그림 Fig. 1. Usercase diagram between students and teachers
그림 Fig. 2. A player for harmony learning
그림 Fig. 3. Scoring for harmony learning
그림 Fig. 4. Correct answer for harmony exercise

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 음악 분야 중에서도 화성학을 위한 적응형 온라인 학습 시스템을 제안하고, 설계하였으며, 구현하였다. 또한, 화성학 학습을 위한 온라인 교육 방법을 제시하고, 학습자와 교수자가 어떻게 상호작용하는지에 관해서 설명하였다. 특히, 학습자가 화성학 학습을 위해서 온라인에서 화성학 풀이를 직접 시행하고, 시스템에서 제공하는 풀이에 대한 평가, 그리고, 모범답안을 제시하여, 학습의 효율성을 높일 수 있도록 구성하였다.
둘째, 본 연구는 음악 교과 그 중에서도 ‘화성학’ 학습을 위한 온라인 기반의 적응형 시스템 개발의 과정을 비판적으로 소개하는 데에 그 취지를 둔 시작 단계의 연구로서, 보다 정교한 화성학 학습 콘텐츠에 대해서는 매우 제한적으로 다루었다. 본 논문에서 화성학이 음악 교육의한 교과로 취급되었지만 그 본의의 목적은 아름다운 음악을 만들고 또 감상하는 도구여야 한다는 사실에 깊게 공감하며, 보다 정교하고 음악적인 맥락을 가미한 화성학 콘텐츠 개발이 필요함을 역설한다.
본 논문에서는 문화예술교육 분야에서 온라인 교육을 활성화하기 위해 적응형 온라인 화성학 학습 시스템을 제안하며 이 시스템이 갖는 공학적, 음악교육학적으로 유의미한 지점들을 밝히고 이 시스템이 제공할 것으로 기대하는 학습적 효용성에 대해 논의하고자 한다. 본 연구팀은 1년에 걸쳐 인공지능 기반의 화성학 답안 자동 생성 기술을 이용한 온라인 적응형 화성학 학습 시스템을개발하였으며, 현재도 그 후속 개발을 단계적으로 진행 중에 있다.
하지만, 현재까지 음악 분야에서 적응형 학습을 위한 시스템은 거의 존재하지 않았다. 본 논문에서는 음악 분야 중에서도 화성학을 위한 적응형 온라인 학습 시스템을 제안하고, 설계하였으며, 구현하였다. 또한, 화성학 학습을 위한 온라인 교육 방법을 제시하고, 학습자와 교수자가 어떻게 상호작용하는지에 관해서 설명하였다.
본 연구팀은 1년에 걸쳐 인공지능 기반의 화성학 답안 자동 생성 기술을 이용한 온라인 적응형 화성학 학습 시스템을개발하였으며, 현재도 그 후속 개발을 단계적으로 진행 중에 있다. 본 논문은 이 시스템의 설계 과정을 간략히 소개하고 그 과정에서 대두되는 기술적, 음악이론적 요구사항들을 확인하여 시스템이 확보하는 웹기반 화성학 교육의 이점과 효용성에 대해 밝히는 데 그 목적이 있다.
수직적 화성 규칙은 하나의 화성에서 발생할 수 있는 규칙을 정의하였다. 수직적 화성 규칙을 살펴보자. 본 연구에서는 학습 환경을 구성할 때, 반음계를 사용하지 않고 온음계를 사용하는 것으로 한정하였다.

제안 방법

화성학을 학습하는 방법은 다양하다. 본 논문에서는 화성학 학습의 대상으로 대학 입시생을 기준으로 하였으며, 대학 입학시험에서 가장 많이 사용되고 있는1) 소프라노 선율이 문제로 주어지고, 하3성(알토, 테너, 베이스)을 채우고, 각 화성에 맞는 화성 기호를 입력, 2) 베이스 선율이 문제로 주어지고, 상3성(소프라노, 알토, 테너)을 채우고, 각 화성에 맞는 화성 기호를 입력, 3) 외성 선율이 문제로 주어지고, 내성(알토, 테너)을 채우고, 각 화성에 맞는 화성 기호를 입력하는 방법을 사용한다. 또한, 적응형 학습을 지원하기 위해서 학습자가 풀이한 답안을 채점하고, 학습자의 수준에 맞는 모범답안을 제시하고, 교수자가 학습자의 답안을 확인하고, 답안을 첨삭할 수 있는 기능이 필요하다.
둘째, 학습자가 푼 결과는 그대로 재현 가능하도록 MusicXml¹⁾ 형식으로 데이터베이스에 저장되어 추후에도 학습자 및 교수자가 확인할 수 있도록 하고, 학습통계에 사용할 수 있도록 한다.
이후 단계는 추후 개발 예정이다. 본 논문에서 제시하는 시스템은 기초화성학에 바탕을 둔 환경으로서 여기서 필수로 적용되어야 하는 기본적인 규칙을 Table 1, Table 2와 같이 제시하였다. 화성학 규칙을 크게 수직적 화성 규칙과 수평적 화성 규칙으로 구분하여 제안하였는데, Table 1에서는 수직적 화성규칙, Table 2에서는 수평적 성부진행 규칙이 정리되어 있다.
4는 플레이어에서 풀이보기를 하였을 때 모법답안 제시화면이다. 본 시스템에서는 각 문제의 모법답안을 3.1절에서 제시한 화성학 기준에 맞추어 자동생성하는 알고리즘을 개발하여 사용하고 있다.
수직적 화성 규칙을 살펴보자. 본 연구에서는 학습 환경을 구성할 때, 반음계를 사용하지 않고 온음계를 사용하는 것으로 한정하였다. 이에 따라, 쓰이는 화음의 종류는 주3화음, 부3화음, 이끎3화음, 딸림7화음, 이끎7화음, 부7화음이다.
여기에서 화성기호 입력 인터페이스 즉, 화성기호를 입력하는 방법은 사용자 경험에서 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 학습자가 드롭다운 필터를 이용하여 화성 기호를 필터링하고, 최종 선택하는 방법을 사용한다. 먼저 첫 번째 드롭다운 버튼에서는 온/반음계 화음을 구분한다.
화성학의 규칙은 학습자의 수준 문항의 음악적 맥락 등에 따라 다양하게 그 범위가 정해질 수 있다. 본 연구에서는 학습자의 수준을 고려하여 화성학 학습의 난이도를 기초화성학, 중급화성학, 중고급화성학, 고급화성학의 4단계로 분류 및 규정하였다. 각 단계의 범주는 다음과 같다.
화음의 종류는 온음계적 3화음의 경우, 주3화음, 부3화음, 이끎3화음으로 분류되고, 온음계적 7화음의 경우, 딸림7화음, 이끎7화음, 부7화음으로 분류된다. 이후, 해당 하는 화성을 선택하고, 최종적으로 전위를 선택하면 화성 표기가 완성되도록 하였다. 이 방법은 본 시스템 구현에는 쓰이지 않았지만, 반음계적 화음도 모두 분류할 수 있는 방법론이다.
첫째, 강의 중심에서 학생 중심 교육으로의 전환으로 보았다. 둘째, 온라인 및 대면 학습자 모두에 초점을 두고 있다.
또한, 화성학 학습을 위한 온라인 교육 방법을 제시하고, 학습자와 교수자가 어떻게 상호작용하는지에 관해서 설명하였다. 특히, 학습자가 화성학 학습을 위해서 온라인에서 화성학 풀이를 직접 시행하고, 시스템에서 제공하는 풀이에 대한 평가, 그리고, 모범답안을 제시하여, 학습의 효율성을 높일 수 있도록 구성하였다.

성능/효과

셋째, 학생과 교사 간, 학생과 학생 간, 학생과 콘텐츠 간, 학생과 비공식 외부 자원 간의 상호작용을 증가시킨다고 보았다. 넷째, 학생과 교사를 위해 통합되어 있고, 정규화된 평가 메커니즘을 가지는 것으로 보았다.
첫째, LMS 기반의 플랫폼을 제공하여, 경제적, 지리적 요인에 해당하는 사회적 교육 문제를 해결할 수 있다. 둘째, 온라인 적응형 화성학 학습 시스템이 자동으로 제공하는 객관적인 학습 피드백과 교수자의 학습 피드백을 모두 제공한다. 셋째, 학습자가 자신이 학습한 화성학 문제에 대한 추천 답안을 받을 수 있다.
둘째, 온라인 및 대면 학습자 모두에 초점을 두고 있다. 셋째, 학생과 교사 간, 학생과 학생 간, 학생과 콘텐츠 간, 학생과 비공식 외부 자원 간의 상호작용을 증가시킨다고 보았다. 넷째, 학생과 교사를 위해 통합되어 있고, 정규화된 평가 메커니즘을 가지는 것으로 보았다.
둘째, 화성 기호와 음표를 입력할 수 있어야 한다. 셋째, 학습자의 문제 풀이 내용을 저장할 수 있고, 불러올 수 있어야 한다. 넷째, 학습자에게 채점 결과를 보여 줄 수 있어야 한다.
이것은 오프라인으로 출제하고 답안을 작성, 제출하여 평가를 받던 기존의 절차를 본 논문에서 제시하는 시스템을 이용하여 온라인 상에서 수행함으로써 기존 방식을 대체할 수 있을 뿐만 아니라, 온라인 상에서 출제하고, 평가 받은 문제를 대면학습 시에도 사용하여 본 시스템을 온·오프라인에서 연계하여 이용할 수 있다는 것을 의미한다.
온라인 적응형 화성학 학습 시스템은 다음과 같은 문제를 극복할 수 있을 것으로 기대한다. 첫째, LMS 기반의 플랫폼을 제공하여, 경제적, 지리적 요인에 해당하는 사회적 교육 문제를 해결할 수 있다. 둘째, 온라인 적응형 화성학 학습 시스템이 자동으로 제공하는 객관적인 학습 피드백과 교수자의 학습 피드백을 모두 제공한다.

후속연구

이것은 기존의 단순한 형태의 평가 즉, 단답형, 선다형, 진위형의 평가 방법을 개선한 것이다. 또한, 이것은 기존의 음악 교육에서 주관적이었던 평가 방법에서 객관적인 평가로 전환되었다는 점에서 시사점을 제시한다고 기대할 수 있다.
본 논문에서는 문화예술교육 분야에서 온라인 교육을 활성화하기 위해 적응형 온라인 화성학 학습 시스템을 제안하며 이 시스템이 갖는 공학적, 음악교육학적으로 유의미한 지점들을 밝히고 이 시스템이 제공할 것으로 기대하는 학습적 효용성에 대해 논의하고자 한다. 본 연구팀은 1년에 걸쳐 인공지능 기반의 화성학 답안 자동 생성 기술을 이용한 온라인 적응형 화성학 학습 시스템을개발하였으며, 현재도 그 후속 개발을 단계적으로 진행 중에 있다. 본 논문은 이 시스템의 설계 과정을 간략히 소개하고 그 과정에서 대두되는 기술적, 음악이론적 요구사항들을 확인하여 시스템이 확보하는 웹기반 화성학 교육의 이점과 효용성에 대해 밝히는 데 그 목적이 있다.
첫째, 현재 교수자가 학습자의 학습 결과물을 보고, 평가하는 데 있어, 텍스트 위주의 평가를 할 수 있도록 구현되어 있다. 이것을 조금 더 학습자와 교수자가 이용하기 쉽고, 직관적으로 사용할 수 있도록 사용자 경험(User Experience)에 대한 후속연구가 필요하다.
셋째, 본 연구는 적응형 학습 방법을 이용한 화성학 시스템으로서, 첫 번째 시도라고 볼 수 있다. 이에, 본 시스템을 평가할 수 있는 객관적인 지표에 대한 연구가 필요하며, 추후 연구로서 본 시스템을 평가할 것이다.
본 연구는 기초 화성학으로 기본 환경을 제한하였다. 이후 단계는 추후 개발 예정이다. 본 논문에서 제시하는 시스템은 기초화성학에 바탕을 둔 환경으로서 여기서 필수로 적용되어야 하는 기본적인 규칙을 Table 1, Table 2와 같이 제시하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	음악 교육을 온라인으로 전환하는 연구가 활발하게 진행되고 있는 이유는?	컴퓨터 기술의 급속한 발전으로 인해 ICT 기술을 이용한 온라인 학습은 이미 우리 생활에 빠르게 정착하고 있다. 음악 교육은 오프라인 기반의 환경을 중심으로 진행되었으나, 온라인 교육에 시공간 제약이 없다는 점, 학습자 주도의 쌍방향 교육이 가능하다는 점에서 그 교육 방식을 온라인으로 전환하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 온라인에서 적응형 학습이 가능하도록 '화성학' 학습 시스템을 제안, 설계, 구현하는 일련의 과정을 담는다.
	와슨은 적응형 학습을 어떤 특성을 가진 교육모델로 설명하는가?	첫째, 강의 중심에서 학생 중심 교육으로의 전환으로 보았다. 둘째, 온라인 및 대면 학습자 모두에 초점을 두고 있다. 셋째, 학생과 교사 간, 학생과 학생 간, 학생과 콘텐츠 간, 학생과 비공식 외부 자원 간의 상호작용을 증가시킨다고 보았다. 넷째, 학생과 교사를 위해 통합되어 있고, 정규화된 평가 메커니즘을 가지는 것으로 보았다.
	컴퓨터 기술의 급속한 발전은 어떤 분야에서 음악예술과 과학기술의 교량화를 이루었는가?	컴퓨터 기술의 급속한 발전은 전기음향, 녹음기술, 전자정보기술 등의 분야에서 음악예술과 과학기술의 교량화를 이루었으며, 현대 컴퓨터 멀티미디어 기술은 음악 교육, 음악 제작, 음악 커뮤니케이션 등 다양한 분야에 폭넓게 적용되고 있다[1]. 한편, ICT 기술을 이용한 온라인 학습은 점점 더 중요한 교육 방식이 되고 있다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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