교육부가 중점 추진하는 누리과정은 교육과 보육에 대한 국가차원의 표준화된 교육과정으로서 취학전 교육의 질을 제고하고, 생애 초기의 공정한 출발선을 보장하며 전 영역에서 창의 인성 교육을 강조하고 있다. 영유아기 누리과정의 창의교육을 위한 곤충로봇을 개발하여 흥미와 교육효과를 높였다. 기존의 지면을 사용한 조립도와 온라인 홈페이지를 이용한 교육용 로봇의 조립과 학습에 VR을 이용하여 조립과 교육내용학습에 효과를 높였다. 유아들이 로봇을 학습하기 위해서는 적극적인 관심과 학습의 동기가 필요하며 정보기반사회에서의 정보기술을 활용한 창의적인 학습 또한 필요하다. 증강현실에서 사용될 마커는 로봇에 관한 3차원의 모델정보를 연계하여 증강하고, 이는 마커를 통하여 증강현실의 대상 마커와 카메라와의 상대 좌표계 변환을 구하고, 그 마커내의 패턴을 이용하여 미리 정의된 패턴 중 무엇인지에 대한 결정을 할 수 있도록 한다. 본 논문을 통하여 교육용 조립로봇의 현실세계에서의 창의교육과 증강 가상환경으로 표현되는 스마트교육을 융합하여 새로운 형태의 첨단 스마트교육을 제시하여 국가인재의 조기육성을 통한 인재대국의 기초를 마련하고자 한다.
재난 상황이나 우주 공간과 같은 환경에서는 인간이 직접 작업을 수행하기가 매우 어렵다. 따라서 이러한 환경에서 인명 구조나 탐사 등을 진행할 때에는 원격으로 제어가능한 로봇을 활용하는 것이 효과적이다. 특히 이 로봇이 인간의 움직임을 실시간으로 모방한다면 직관적이고 순발력 있는 제어가 가능해진다. 본 연구에서는 키넥트 센서를 이용해 인간의 움직임을 인식하고 이 움직임을 모방하는 로봇핸드와 로봇암을 구현하였다. 하드웨어는 TETRIX와 EV3 플랫폼을 이용하여 설계하였고, 소프트웨어는 C# 기반의 KINECT for Windows SDK와 Visual Studio 2015로 구현하였다. 본 연구에서 구현한 시스템은 재난 현장에서의 인명 구조, 복구 상황에서와 우주 공간에서의 탐사 상황에서 유용하게 사용될 수 있을 것이다.
많은 컴퓨터들이 기존의 단일코어 컴퓨터에서 벗어나 멀티코어를 장착한 컴퓨터로 변화하는 과정에서 기존의 단일 스레드 프로그래밍에서 다중처리가 중요해지는 세상이 되었다. 이러한 다중처리는 지능로봇 시뮬레이션 교육에 창의적 학습방법을 아주 잘 지원하고 있다. 지능로봇의 형태나 모형 그리고 센서 융합분야에서 동시처리는 중요한 역할을 하고 있다. 본 논문에서는 다중처리 기반 지능로봇 시뮬레이션 환경을 통해 창의적 학습방법에 관한 연구를 제안한다. 무한한 상상력과 창의성을 발휘하여 지능로봇의 모형 설계부터 직접 인공지능 프로그램까지 구현할 수 있는 방법을 소개한다.
4차 산업 혁명 시대의 소프트웨어는 지능정보사회에서 핵심기반이 되고 있다. 이에 시대에 대응할 수 있는 인력양성과 교육의 새로운 방향에 대한 연구가 필요하다. 이를 위해 교육부는 교육과정을 개편하고 일반 ICT 지식의 습득보다 컴퓨팅 사고력 기반의 논리적인 문제해결 과정을 기반으로 한 소프트웨어 교육을 시행하고 있다. 하지만 소프트웨어 교육을 위한 양질의 교육 콘텐츠 확보가 부족하고 첨단 IT 기술과 연계하여 교육할 수 있는 교구 또한 미비한 상황이다. 이를 개선하기 위해 본 논문은 소프트웨어 교육용 코딩 로봇을 활용하여 인공지능 등의 융합형 소프트웨어 교육이 가능한 교육 콘텐츠 및 기능확장을 위한 외부 확장장치 개발을 제안한다. 이를 통해 기존의 단순 문제해결 방식의 교육과정을 개선하고 다양한 학습 자료를 개발하여 효과적인 소프트웨어 교육이 가능하다.
프로그래밍 교육은 학생들이 컴퓨터를 주체적이고 능동적으로 활용할 수 있도록 해주며, 창의적 사고력, 수학적 능력 함양등 교육적으로 많은 잠재 가치를 가지고 있다. 그러나 프로그래밍 언어를 학습하기가 쉽지 않고 많은 시간을 필요로 하여 학교 교육에서 소외받고 있는 현실이다. 따라서 본 논문은 개정된 초 중등학교 정보통신기술교육 운영지침의 3, 4단계에서 프로그래밍에 관련된 학습 목표를 추출하여 초등학생에게 적용할 수 있는 학습 내용을 단계적으로 구성하였고, 교육용 로봇인 LEGO MINDSTORMS NXT를 사용하여 학습할 수 있도록 프로그램을 설계하였다.
본 논문에서는 학교 교실 수업에 교육용 로봇과 증강 현실 기술을 결합하여 적용하였을 때 증강 현실과 로봇이라는 기술적인 요소가 학습자의 학습 경험에 어떤 영향을 미치는지를 알아보는데 중점을 두었다. 이를 위해 증강현실과 로봇 기술을 결합한 인터랙티브 학습 환경과 수업 모형을 개발하고 교실 수업에 적용하였다. 개발된 학습모형은 기존의 문제중심학습 모형을 기반으로 하였다. 개발된 시스템은 초등학교 5,6학년 18명을 대상으로 정규수업 시간에 8주간 적용하였다. 본 연구를 통해 얻은 결과는 로봇과 증강 현실을 결합한 인터랙티브 학습 경험을 통해서 학생들의 창의성을 높일 수 있음을 알 수 있었다. 연구결과 특이점은 증강현실과 로봇이라는 새로운 기술테크놀로지를 통해 성적이 하위권 학생들이 상위권 학생들보다 창의성 점수가 크게 증가함을 알 수 있었다.
소프트웨어가 경쟁력의 핵심이 되는 소프트웨어 중심 사회로 이행되면서 프로그래밍 교육의 중요성이 새롭게 부각되고 있다. 세계적인 조기 코딩 교육 열풍도 이러한 추세를 반영하고 있으나 이를 지원하기 위한 교육 환경에서는 클라우드 컴퓨팅과 같은 새로운 컴퓨팅 환경을 효과적으로 활용함에 제약이 있는 것이 현실이다. 본 논문에서는 클라우드 환경에서 모바일 기기와 로봇을 이용하여 손쉽게 소프트웨어를 개발하고 프로그래밍 교육을 할 수 있는 클라우드 기반 지식 공유 및 제어 시스템인 클라우드보드(Cloudboard)를 제안한다. 특히 군집 로봇 시스템에서 개별 로봇의 센서 정보를 다수의 로봇이 공유하고 협업하여 공동 임무를 수행하도록 할 경우 클라우드보드 기능을 이용하여 손쉽게 프로그램을 개발하여 교육에 활용할 수 있음을 보인다. 클라우드보드의 기능은 기존의 대표적인 아키텍처 패턴을 비교 분석한 결과를 토대로 설계되었으며 실험적으로 효과와 성능을 검증한다.
지금 현재 우리의 7차 교육과정에서 교육의 보조 도구로써 교실에서 사용될 수 있는 것은 별로 많지 않다. 그래서 EasyLab은 이 시점에서 좋은 도구가 될 수 있다. EasyLab은 컴퓨터에 익숙하지 않은 학생을 위한 CUI 프로그래밍 도구이며, 현재의 교육 과정에서 필요로 하는 창의성을 키우기 위한 한 도구로써 교실에서 사용될 수 있다. 사용하려만 먼저 학습자는 프로그래밍 아이디어를 생각하고 아이콘 기반의 EasyLab을 통하여 프로그래밍한다. 프로그래밍 후에 학습자는 로봇의 결과를 생각하고 토론할 수 있다. 만약 그 결과가 정확하지 않다면, 로봇은 피드백을 보일 것이다. 그러므로, EasyLab은 초보자를 위한 도구이며, 7차 교육과정에 적합한 도구이다. EasyLab의 특징 중 하나는 아이콘 기반의 흐름도 모델로 구성되어 있다는 것과 학습자는 입력과 출력 센스를 갖는 로봇을 이용해 실습할 수 있다는 것이다.
본 연구는 4차 산업혁명의 시대에 도래한 우리 사회에 필요한 창의·융합인재를 양성하기 위해 융합교육을 강조하며, STEAM 교육이 활성화되고 있는 현시점에서 2019개정 누리과정에서 강조하는 유아중심·놀이중심에 기반하여 유아의 놀이지원을 위한 로봇활용에 대한 연구로서 만 3, 4, 5세 유아가 교육용 로봇 '터틀'을 활용하여 놀이하는 상황에서 발생한 자발적인 질문을 STEAM 요소로 분류한 후 빈도 및 상관관계 분석을 실시하였다. 따라서 본 연구는 같은 로봇에 대한 유아들의 질문을 연령별로 수집한 것에 의의가 있으며, STEAM 요소별 상관관계를 분석함으로써 향후 융합교육방향을 설정하는데 가치가 있다.
산업사회에서 정보화사회로 급격히 전환되고 있는 시대적 상황 속에서 기계공학분야 가운데 특히, 제어.자동화.시스템공학 분야에서도 이와 같은 시대적 상황을 반영한 사고의 전환이 절실히 요구되는 시점이다. 이에 부산대학교 기계공학부에서는 이러한 현황 진단과 미래 준비를 위한 분석 및 최근의 산업 기반구조의 변화에 능동적으로 대처하기 위하여 혁신과 창의를 모토로 하여 다방면의 개혁을 추진하고 있다. 본 고찰에서는 특히, 기계공학부에서 추진하고 있는 제어.자동화.시스템공학 실험실습교육 개선방안에 대하여 포괄적으로 기술하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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