KR20120113573A - Method of providing customized learning contents based on brainwave information - Google Patents
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Abstract
본 발명은 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 이러닝 시스템을 통해 제공되는 학습 컨텐츠들을 매 회차마다 소정의 기준에 의해 세분화하여 나누되 수집된 각 개인별 성향 및 이해도에 맞추어 매 회차의 학습 컨텐츠에 포함될 부분들을 각각 선정함으로써 개인별 맞춤형 학습컨텐츠를 제공한다. 특히, 학습도중 사용자의 뇌파를 모니터링하되 집중도가 일정수준 이하로 낮아진 경우 학습화면 일측에 표시된 사용자 인터페이스를 통해 사용자의 피드백을 수집하며, 집중도가 낮았던 부분은 어느 부분인지 사용자의 피드백은 어떤 것인지를 분석함으로써 차회 학습컨텐츠를 재구성하는 것을 특징으로 한다. 뿐만 아니라, 사용자의 뇌파수준과 피드백에 따라서는 현재 제공되고 있던 학습컨텐츠의 해당 부분만을 실시간으로 다른 컨텐츠로 변경하여 제공할 수 있다. 이러한 본 발명에 의할 때, 사용자의 뇌파정보와 피드백을 이용하여 각 사용자마다 적합한 학습컨텐츠를 재구성하여 제공할 수 있다.The present invention relates to a system for providing customized learning contents for each user using EEG information, and a method thereof, wherein the learning contents provided through the e-learning system are divided and divided according to a predetermined criterion for each round, and collected according to each individual's inclination and understanding degree. By selecting each part to be included in each learning content, we provide personalized learning contents. In particular, when the user's brain waves are monitored during the learning, but the concentration is lowered below a certain level, the user's feedback is collected through the user interface displayed on one side of the learning screen, and the portion where the concentration is low is analyzed. It is characterized by reconstructing the next learning content. In addition, depending on the EEG level and feedback of the user, only the corresponding portion of the learning content that is currently provided may be changed and provided in real time. According to the present invention, by using the brain wave information and feedback of the user can be provided by reconfiguring the learning content suitable for each user.
Description
본 발명은 이-러닝 시스템을 통한 학습컨텐츠의 제공과정에서 학습자의 뇌파정보를 수집하고, 이를 이용하여 맞춤형 학습컨텐츠를 선정하여 제공하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of collecting brain wave information of a learner in the process of providing learning content through an e-learning system, and selecting and providing customized learning content using the same.
인터넷 인프라의 확대와 컴퓨팅 기술의 발전에 힘입어 종래 교실에서 강사와 직접 대면하고 교수, 학습하던 것에서 벗어나 시간과 장소에 구애됨이 없이 각 학습자의 수준에 맞추어 학습을 할 수 있도록 하는 이른바 이-러닝(Electronic Learning)이 널리 보급되고 있다.Thanks to the expansion of Internet infrastructure and the development of computing technology, the so-called e-learning allows students to learn at the level of each learner without having to be confronted with the lecturer, teaching, and learning in the classroom. Electronic learning is widely used.
이러한 이-러닝은 학습자가 원하는 시간과 장소에서 학습을 할 수 있으며, 스스로 자신에게 적합한 학습방법과 진도를 결정하여 주도적으로 학습을 할 수 있도록 한다는 장점을 가진다.This e-learning has the advantage that learners can learn at the time and place they want, and they can take the initiative by determining the appropriate learning method and progress.
이와 같은 이-러닝에 의해 시간적, 공간적 제약이 해소될 뿐만 아니라 전문화된 높은 퀄리티의 컨텐츠를 데이터베이스화함으로써 학습자들은 낮은 비용으로도 각자 독립적인 공간에서 학습하는 것이 가능해진다.This e-learning not only solves the temporal and spatial constraints, but also enables the learners to learn in independent spaces at low cost.
뿐만 아니라, 종래의 오프라인상 교수방식에 비할 때 선택의 폭이 넓어지며, 학습효과가 크게 개선될 수 있다.In addition, compared to the conventional offline teaching method, the choice is wider and the learning effect can be greatly improved.
도 1은 종래기술에 의한 일반적인 서버-클라이언트 구조의 이-러닝 시스템을 설명한다.1 illustrates an e-learning system of a general server-client structure according to the prior art.
도 1에 도시된 바에 의할 때 사용자는 클라이언트(10)를 이용하여 네트워크(인터넷, 인트라넷 등)를 통해 서버(20)에 접속하여 학습을 위한 컨텐츠를 제공받아 재생한다.As shown in FIG. 1, the user accesses the
이때, 클라이언트(10)는 개인용 컴퓨터(PC : Personal Computer)를 주로 가정할 수 있으나 이외에도 인터넷을 통해 서버(20)로 접속가능하며, 제공받은 학습 컨텐츠를 컨텐츠의 포맷에 적합한 방식으로 재생할 수 있는 것이라면 태블릿(Tablet), 스마트폰(Smart Phone), 넷북(Netbook) 등 다양한 형태의 하드웨어가 사용될 수 있을 것이다.In this case, the
서버(20)는 각 사용자별 계정정보를 저장하되, 인터넷을 통해 접속한 클라이언트(10)에 대해 사용자 계정정보를 읽어, 해당 사용자가 수강중인 과목의 진도에 따라서 적절한 학습 컨텐츠를 제공한다.The
그러나, 오프라인상에서 강사와 직접 대면하여 강의를 듣는 경우와는 달리 이와 같은 이-러닝은 자칫 클라이언트(10) 화면을 통해 강의 내용이 일방적으로 전달될 뿐인 형태가 될 개연성이 있으며, 사용자가 학습과정의 처음부터 끝까지 같은 수준의 집중도를 유지하기가 어려울 수 있다.However, unlike the case where the lecture is face-to-face with the instructor on-line, this e-learning is likely to be a form in which the contents of the lecture are unilaterally transmitted through the
뿐만 아니라, 학습의 전과정이 학습자의 자율에 의존하기 때문에 학습자 개인의 의지와 흥미가 충분하지 못한 경우에는 학습효과의 부진으로 귀결될 소지마저 있다.In addition, since the whole process of learning depends on learner's autonomy, it may lead to sluggish learning effect if the learner's will and interest are not enough.
특히, 학습자 개개인마다의 이해도나 학습스타일, 집중력, 관심분야와 소질이 각각 상이하기 때문에 일원화된 학습컨텐츠를 이용할 경우 해당 학습컨텐츠와 성향이 맞아 높은 학습성과를 올리는 학습자도 있을 것이나, 그렇지 못한 학습자들도 상당수 발생할 수 밖에 없다.In particular, since each learner has different understandings, learning styles, concentration, interests, and aptitudes, there will be some learners who achieve high learning outcomes by matching their learning contents with the unified learning contents. There is also a lot to happen.
따라서, 성공적인 이-러닝의 정착을 위하여 학습자 개개인의 성향을 분석함으로써 개개인별로 맞춤형 학습 컨텐츠를 제공하는 방법론의 모색이 절실하다.Therefore, there is an urgent need to find a methodology for providing customized learning contents for each individual by analyzing individual learners' tendencies for successful e-learning settlement.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로 이-러닝 시스템을 통한 학습도중 학습자의 뇌파정보를 수집하되, 뇌파정보가 사용자가 졸음, 산만 또는 집중력 하락을 보이면 해당 시점의 학습컨텐츠 내용에 대한 사용자의 피드백을 받음으로써 사용자의 학습성향을 파악하도록 하는 방법론의 제공을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above to collect the brain wave information of the learner during the learning through the e-learning system, the brain wave information when the user shows drowsiness, distraction or concentration decreases learning at that time The purpose of this study is to provide a methodology for grasping the learning tendency of users by receiving feedback from users about contents.
나아가 본 발명의 다른 목적은 회차 단위로 제공되는 학습컨텐츠에 있어 파악된 사용자 학습성향을 이용하여 다음 회차의 학습컨텐츠를 실시간으로 선정하는 방법론 제공에 있다.Furthermore, another object of the present invention is to provide a methodology for selecting the next learning content in real time by using the user learning tendency identified in the learning content provided in each unit.
본 발명의 또 다른 목적은 강의 동영상의 형태로 제공되는 학습컨텐츠의 제공 도중 사용자가 졸음, 산만 또는 집중력 하락을 보이면 상기 강의 동영상의 해당 내용만을 다른 강사의 강의 동영상으로 실시간 대체하여 제공하는 방법론의 제공에 있다.Yet another object of the present invention is to provide a methodology for providing a real-time substitute of only the corresponding contents of the lecture video by the lecture video of another lecturer when the user shows drowsiness, distraction or concentration during the provision of the learning content provided in the form of the lecture video. Is in.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법은 사용자의 선택에 따라 상기 사용자에게 제공할 학습 컨텐츠의 커리큘럼을 저장하되, 각 학습 컨텐츠는 회차 단위로 구성되고, 매 회차의 학습 컨텐츠는 순차연결된 다수의 단위학습 데이터 및 각 단위학습 데이터에 대한 메타 데이터를 더 포함하며, 상기 커리큘럼은 다수의 회차로 구성되되 매 회차마다의 하나 또는 그 이상의 학습 컨텐츠에 대응되는 제 110 단계;In order to achieve the above object, the method for providing customized learning content for each user using brain wave information according to an embodiment of the present invention stores a curriculum of learning content to be provided to the user according to a user's selection, and each learning content is Each learning content further comprises a plurality of sequential unit learning data and metadata for each unit learning data, wherein the curriculum is composed of a plurality of episodes, one or more of each session. Step 110 corresponding to the learning content;
상기 커리큘럼의 소정 회차에 대응하는 학습 컨텐츠를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공하며, 학습 컨텐츠의 제공과 동시에 사용자의 생체신호를 실시간 모니터링하는 제 120 단계;Providing a learning content corresponding to a predetermined round of the curriculum through a display device, and providing the learning content and real-time monitoring of a user's biosignal;
사용자의 생체신호가 일정 범위의 값을 가질 때마다 상기 학습 컨텐츠의 제공을 일시중지하고, 해당 시점의 단위학습 데이터를 특정하되, 상기 디스플레이 장치 일측에 설문문항을 표시하는 제 130 단계;Stopping provision of the learning content whenever the biosignal of the user has a predetermined range and specifying unit learning data at a corresponding time, and displaying a questionnaire on one side of the display device;
사용자로부터 설문문항에 대한 입력값을 수신한 다음 학습 컨텐츠의 제공을 재개하는 제 140 단계;
상기 제 130 단계에서의 사용자 생체신호의 값 및 제 140 단계에서의 수신한 사용자 입력값을 이용하여 사용자의 성향 정보를 생성하는 제 150 단계; 및Generating a propensity information of the user by using the value of the user biosignal in operation 130 and the received user input value in
상기 생성된 성향 정보를 이용하여 상기 커리큘럼의 다음 회차에 해당하는 학습 컨텐츠를 선정하는 제 160 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
And a
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법은 사용자의 선택에 따라 상기 사용자에게 제공할 학습 컨텐츠의 커리큘럼을 저장하되, 각 학습 컨텐츠는 회차 단위로 구성되고, 매 회차의 학습 컨텐츠는 순차연결된 다수의 단위학습 데이터 및 각 단위학습 데이터에 대한 메타 데이터를 더 포함하며, 상기 커리큘럼은 다수의 회차로 구성되되 매 회차마다의 하나 또는 그 이상의 학습 컨텐츠에 대응되는 제 210 단계;On the other hand, in order to achieve the above object, the method for providing customized learning content for each user using EEG information according to this embodiment of the present invention stores the curriculum of the learning content to be provided to the user according to the user's selection, each learning The content is composed of each unit, and each learning content further includes a plurality of sequential unit learning data and metadata for each unit learning data, and the curriculum is composed of a plurality of episodes, one for each session or Step 210 corresponding to the more learning content;
상기 커리큘럼의 소정 회차에 대응하는 학습 컨텐츠를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공하며, 학습 컨텐츠의 제공과 동시에 사용자의 생체신호를 실시간 모니터링하는 제 220 단계;Step 220 of providing learning content corresponding to a predetermined round of the curriculum through a display device, and real-time monitoring of a user's bio-signal at the same time as providing the learning content;
사용자의 생체신호가 일정 범위의 값을 가질 때마다 상기 학습 컨텐츠의 제공을 중단하고, 해당 시점의 단위학습 데이터를 특정하되, 상기 디스플레이 장치 일측에 설문문항을 표시하는 제 230 단계;Stopping the provision of the learning content whenever the biosignal of the user has a predetermined range and specifying unit learning data at a corresponding time, and displaying a questionnaire on one side of the display device;
사용자로부터 설문문항에 대한 입력값을 수신하는 제 240 단계;Step 240 of receiving an input value for a questionnaire from a user;
상기 제 230 단계에서의 사용자 생체신호의 값 및 제 240 단계에서의 수신한 사용자 입력값을 이용하여 사용자의 성향 정보를 생성하는 제 250 단계;A 250th step of generating propensity information of the user using the value of the user biosignal in operation 230 and the received user input value in operation 240;
상기 분석결과를 이용하여 상기 특정된 단위학습 데이터를 다른 단위학습 데이터로 변경하되, 변경된 단위학습 데이터를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공하는 제 260 단계; 및A step 260 of changing the specified unit learning data into other unit learning data using the analysis result and providing the changed unit learning data through a display device; And
상기 변경된 단위학습 데이터의 제공이 완료됨에 따라 상기 중단된 단위학습 데이터의 다음 단위학습 데이터부터 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 상기 학습 컨텐츠의 제공을 재개하는 제 270 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.Step 270 of resuming the provision of the learning content by displaying on the display device from the next unit learning data of the interrupted unit learning data as the provision of the changed unit learning data is completed.
이러한 본 발명에 의할 때 이-러닝 시스템을 통해 제공되는 학습 컨텐츠에 대한 각 사용자마다의 성향정보를 보다 직접적이고 정확하게 파악할 수 있게 된다. 특히, 사용자가 졸리거나 산만해지는 등의 신체변화를 보일 때, 해당 부분의 강의 재생 즉시 피드백을 받음으로써 종래의 설문 조사처럼 전체 컨텐츠에 대한 일반적인 만족도나 평가를 조사하는 것이 아니라 어떤 내용에 대해서, 왜 졸리는지, 어떤 개선방안이 필요한지와 같은 구체적이고 직접적인 정보를 얻을 수 있다는 효과가 있다.According to the present invention can be more directly and accurately grasp the propensity information for each user for the learning content provided through the e-learning system. In particular, when a user shows a physical change such as drowsiness or distraction, the user receives feedback immediately after the lecture playback of the corresponding section, and does not investigate general satisfaction or evaluation of the entire content as in a conventional survey, It has the effect of being able to get specific and direct information such as sleepiness and what improvement measures are needed.
특히, 이와 같이 파악된 사용자 성향정보를 이용하여 회차 단위로 제공되는 학습컨텐츠에 있어 다음 회차의 학습컨텐츠를 동적으로 선정할 수 있다는 효과가 있다.In particular, there is an effect that the learning content of the next round can be dynamically selected in the learning content provided in each round by using the user tendency information thus identified.
나아가, 강의 동영상의 수강 도중 사용자의 뇌파정보를 실시간으로 수집하여 사용자가 졸거나 산만해지거나 또는 집중력이 하락한 경우 사용자의 학습 능률이 떨어진 내용에 대해서 원인분석을 거쳐 다른 강사의 강의 동영상으로 실시간 대체하여 제공할 수 있다는 효과가 있다.Furthermore, when the lecture video is taken in real time, the user's brain wave information is collected in real time, and when the user becomes sleepy, distracted, or loses concentration, the user's learning efficiency is analyzed and then replaced by another lecturer's lecture video in real time. There is an effect that it can provide.
도 1은 종래기술에 의한 이-러닝(E-learning) 시스템의 일반적인 형태를 나타내는 참고도이며,
도 2는 사용자의 학습도중 뇌파를 측정하는 모습을 나타내는 참고도이며,
도 3은 피실험자의 뇌파정보를 수집한 다음 이로부터 졸림, 산만, 집중 지표값을 산출한 실험데이터이며,
도 4는 실험결과 얻어진 다수의 피실험자 각각의 평균 지표값이며,
도 5는 디스플레이 장치의 일측에 설문문항을 표시하는 모습을 나타내는 참고도이며,
도 6은 학습컨텐츠의 구성을 예시적으로 설명하는 참고도이며,
도 7은 학습 컨텐츠에 대한 사용자의 생체신호 값과 설문문항에 대한 입력값을 이용하여 사용자의 학습성향을 파악하는 과정을 설명하는 개념도이며,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법을 시계열적으로 설명하는 플로우차트이며,
도 9는 도 8에 도시된 방법에서 커리큘럼에 따라 다음 회차의 학습 컨텐츠를 생성하는 과정을 설명하는 참고도이며,
도 10은 본 발명의 이 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법을 시계열적으로 설명하는 플로우차트이며,
도 11은 도 10에 도시된 발명에서 강의 동영상의 일부 내용을 다른 강사의 강의로 실시간 교체하여 제공하는 과정을 설명하는 참고도이다.1 is a reference diagram showing a general form of an e-learning system according to the prior art,
2 is a reference diagram showing how to measure the EEG during the learning of the user,
3 is experimental data obtained by collecting brain wave information of a subject and calculating drowsiness, distraction, and concentration indicator values therefrom.
4 is an average index value of each of a plurality of subjects obtained as a result of the experiment,
5 is a reference diagram illustrating how a questionnaire is displayed on one side of a display device;
6 is a reference diagram for explaining the configuration of the learning content by way of example,
FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a process of identifying a learning propensity of a user by using a biosignal value of a user and input values of a question item for learning content.
8 is a flowchart illustrating a time-series description of a method for providing personalized learning content for each user using EEG information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a reference diagram illustrating a process of generating learning content of a next round according to a curriculum in the method illustrated in FIG. 8.
10 is a flowchart illustrating a time-series description of a method for providing personalized learning content for each user using EEG information according to an embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a reference diagram for explaining a process of providing a part of a lecture video in real time by replacing it with another lecturer's lecture in the invention shown in FIG. 10.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 한편, 본 발명을 명확히 하기 위하여 본 발명의 구성과 관련없는 내용은 생략하기로 하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명한다.Hereinafter, with reference to the preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings will be described in detail the present invention. In order to clarify the present invention, contents which are not related to the configuration of the present invention will be omitted, and the same reference numerals are used for the same components.
한편, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.On the other hand, when an element is referred to as being "comprising" another element in the description of the invention or in the claims, it is not interpreted as being limited to only that element, Elements may be further included.
또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 "~수단", "~부", "~모듈", "~블록"으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.Also, in the description of the invention or the claims, the components named as "means", "parts", "modules", "blocks" refer to units that process at least one function or operation, Each of which may be implemented by software or hardware, or a combination thereof.
본 발명에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법에서는 이-러닝 시스템에서의 학습도중 사용자의 생체정보 및 피드백을 수집한다.In the user-specific learning content providing method using the EEG information according to the present invention collects the biometric information and feedback of the user during the learning in the e-learning system.
수집되는 생체정보로는 적어도 사용자의 뇌파를 포함하며, 이외에도 심박 변이도 등 사용자의 신체로부터 감지될 수 있는 각종 정보들을 더 포함할 수 있다.The collected biometric information includes at least a user's brain waves, and may further include various types of information that may be detected from the user's body, such as heart rate variability.
도 2는 사용자가 클라이언트(10)의 디스플레이 장치(1)를 통해 학습 컨텐츠를 재생하여 학습하는 동안 뇌파측정장치(2)를 이용해 사용자의 뇌파를 수집하는 과정을 예시적으로 설명한다.FIG. 2 exemplarily illustrates a process of collecting brain waves of a user using the
도 2에 도시된 바에 의할 때, 사용자는 학습 컨텐츠를 재생하여 학습을 수행하되, 이때 뇌파측정장치(2)를 사용함으로써 뇌파를 모니터링할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 2, the user reproduces the learning content to perform learning, and at this time, the brain
사람의 뇌파는 대뇌피질의 신경세포에서 발생하는 시냅스 전위(電位)가 모여서 일어난다는 것이 일반적인 견해이며, 대뇌피질에서 나오는 미약한 전기활동을 기록하는 방식으로 검출한다.Human brain waves are a general idea that synaptic potentials are generated from neurons in the cerebral cortex, and they are detected by recording weak electrical activity from the cerebral cortex.
이러한 뇌파는 주파수와 진폭에 따라 구분하기도 하는데, 10Hz 전후의 규칙적인 파동을 알파파, 알파파보다 빠른 파동을 속파(速波) 또는 베타파라 칭하는 것이 그것이다.These brain waves are also classified according to their frequency and amplitude. The regular waves before and after 10 Hz are referred to as alpha waves, and waves faster than alpha waves are called short waves or beta waves.
현재 기술에 의할 때 뇌파는 매우 미약한 전기신호를 주파수, 진폭으로 기록하는 것으로 지터(Jitter)가 쉽게 발생하고, 감정이나 사고, 의지와 같은 고등한 정신활동을 검출하는 것은 어렵다. 일반적으로는 뇌 전체의 활동상태가 눈을 뜨고 있는가, 잠을 자고 있는가 하는 수준의 정보 정도가 얻어질 뿐이다.According to the current technology, brain waves record very weak electric signals in frequency and amplitude. Jitter easily occurs, and it is difficult to detect higher mental activities such as emotions, thoughts, and wills. In general, only the level of information about whether the activity of the entire brain is open or asleep is obtained.
그러나, 임상의학적 관점에서 이러한 뇌파를 주파수나 진폭 외에 위상(位相)?파형?파동량?분포?연속성 등을 분석함으로써 뇌파의 패턴을 얻어내기 위한 노력이 계속되고 있다.However, from a clinical medical point of view, efforts have been made to obtain patterns of brain waves by analyzing phases, waveforms, wave amounts, distributions, and continuity in addition to frequency and amplitude.
다만, 이러한 뇌파는 개인차가 크기 때문에 각 개인별로 축적된 데이터에 기반하여 평균값 대비 변화량을 판단하는 것이 바람직하다.However, since such brain waves have a large individual difference, it is desirable to determine the amount of change from the average value based on the data accumulated for each individual.
구체적으로는 평균값 대비 임계치 이상의 주파수의 변화를 보이거나, 임계치 이상 높거나 낮은 진폭의 뇌파를 검출하는 방식에 의하여 이상뇌파 검출 알고리즘을 설정할 수 있다.Specifically, the abnormal brain wave detection algorithm may be set by a method of displaying a change in frequency above a threshold value or a brain wave of a high or low amplitude above a threshold value.
이러한 관점에서 다수의 피실험자를 대상으로 뇌파정보를 수집하였으며, 이를 분석하여 학습상태를 나타내는 유의미한 지표를 산출하고자 하였다.From this point of view, EEG information was collected from a large number of subjects, and the results were analyzed to produce meaningful indicators of learning status.
도 3은 피실험자의 뇌파정보를 4초 간격으로 수집한 다음 이로부터 졸림, 산만, 집중 지표값을 산출한 실험데이터이다. 다수의 피실험자를 대상으로 하여 뇌파정보의 수집 및 분석이 이루어졌으며 도 3은 그 가운데 어느 하나의 피실험자의 데이터에 해당한다.3 is experimental data obtained by collecting brain wave information of a test subject at intervals of 4 seconds and calculating drowsiness, distraction, and concentration indicator values therefrom. EEG information was collected and analyzed for a plurality of subjects, and FIG. 3 corresponds to data of any one of the subjects.
한편, 도 4는 이와 같이 행하여진 분석결과 얻어진 40명의 피실험자의 평균 지표값을 나타낸다.4 shows the average index value of 40 test subjects obtained as a result of the analysis performed as described above.
이때, 집중은 전반적으로 학습에 몰입하고 있는지 여부를 나타내는 지표에 해당하며, 졸림은 말 그래도 졸음을 느끼는지 여부를, 산만은 학습과 무관하게 잡담을 한다거나 다른 행동을 하는 경우를 의미한다.At this time, concentration corresponds to an indicator indicating whether or not the student is generally immersed in learning, drowsiness means whether or not he feels drowsy, and distraction means chatting or doing other actions regardless of learning.
도 3 및 도 4에 도시된 바에 의할 때 각 피실험자별로 매우 다른 수치를 기록하고 있기 때문에 이와 같이 얻어진 지표값으로부터 각 피실험자의 집중, 졸림, 산만 여부를 지시하는 표준지표값을 얻는 것은 매우 어려운 것으로 결론 내릴 수 있었다.As shown in FIGS. 3 and 4, since very different values are recorded for each test subject, it is very difficult to obtain a standard index value indicating concentration, drowsiness, and distraction from each test subject. I could conclude.
다만, 집중의 경우 피실험자마다 얻어진 평상시 지표값 대비 일정 수준 이상 낮아지면 평소에 비해 집중력이 낮아진 것으로 판단할 수 있었다. 도 4의 1번 피실험자는 동영상에 대한 평균 집중 지표값이 78.1로 나타났으며 2번 피실험자의 경우에는 56.62로 크게 차이가 나는 것을 알 수 있었다. However, in case of concentration, the concentration was lowered than the usual level when the concentration was lowered by a certain level than the usual index value obtained for each subject. In the first test subject of FIG. 4, the average concentration index value of the video was 78.1, and in the second test subject, it was found that the difference was 56.62.
이들 피실험자들이 집중력하락으로 학습에 어려움을 호소하는 경우의 지표값 또한 각각 차이를 보였으나 대략적으로 평균 지표값 대비 30% 이상 하락한 경우 학습에 어려움을 느끼는 정도로 집중력이 하락된 것으로 파악할 수 있었다.When the test subjects complained of difficulty in learning due to the decrease in concentration, the indicators also showed differences. However, when the test subjects dropped more than 30% of the average indicator, the concentration decreased.
한편, 졸림지표의 경우 도 4에 도시된 바와 같이 각 피실험자들마다 평균 지표값에 차이를 보이고 있으나 실험결과 지표값이 85 이상 올라갔을 때 대부분의 피실험자들이 졸음을 느끼고 있음을 확인할 수 있었다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the sleepiness index showed a difference in the mean index value for each test subject. However, when the index value increased more than 85, most of the test subjects felt drowsiness.
또한, 산만지표의 경우에도 각 피실험자들이 평소의 평균 지표값에 차이를 보이고 있으나 학습도중 전화를 받거나, 학습에 무관한 다른 행동을 할 때에 순간적으로 40 이상의 높은 값을 보이는 것을 확인할 수 있었다.In addition, in the case of the distraction indicator, each subject showed a difference in the average value of the usual indicator, but it was confirmed that when receiving a telephone call or doing other actions irrelevant to learning during the learning, the instantaneous high value was more than 40.
실제 실험에서는 집중, 졸림, 산만 이외에도 다수의 항목에 대한 분석이 이루어졌으나 뇌파정보를 표준지표화하여 사용자의 학습상태를 직접적으로 파악하는 것이 용이하지 아니함을 재차 확인할 수 있었다.In the actual experiment, a number of items were analyzed in addition to concentration, drowsiness, and distraction, but it was again confirmed that it was not easy to directly grasp the learning status of users by standardizing EEG information.
다만, 집중의 경우 각 사용자의 평소 학습시의 뇌파정보를 누적하여 수집할 수 있다면, 이를 지표화하였을 때 집중력이 현저하게 하락한 경우 평소 대비 일정 % 이상의 변화를 보이는 것을 알 수 있었다.However, in the case of concentration, if the EEG information of each user's usual learning can be accumulated and collected, it can be seen that when the concentration is markedly decreased by more than a certain percentage, the concentration changes significantly.
한편, 졸림과 산만의 경우에는 사용자마다 평소의 뇌파값이 큰 차이를 보임에도 불구하고 졸리거나 산만할 때에 유의미한 뇌파의 변화를 보여주고 있음을 확인할 수 있었으며, 이를 지표화하였을 때 졸림 및 산만한 상태를 확인하는 것이 가능함을 알 수 있었다.On the other hand, in case of drowsiness and distractions, despite the large difference in the usual EEG values among users, it was confirmed that they showed significant changes in EEG when they were sleepy or distracted. It was possible to confirm.
집중, 졸림 및 산만의 지표화에 대하여 구체적으로 살펴보면, 우선 "집중"의 경우 사용자가 학습을 시작한 이후 누적적으로 얻어진 뇌파의 패턴을 평균낸 다음, 그 평균값에 비하여 임계치(실험 예에서는 30%) 이상의 변화가 있는 경우 집중도가 낮아진 것으로 판단할 수 있었다.Looking specifically at the indexing of concentration, drowsiness and distraction, first, in case of "concentration", the pattern of brain waves accumulated cumulatively after the user starts learning is averaged, and then the threshold value (30% in the experiment example) is higher than the average value. If there was a change, the concentration could be judged to be low.
한편, "졸림"의 경우 피실험자마다의 뇌파 값이 상이하나 졸림에 따라 뇌파의 주파수가 낮아지고 진폭이 커지는 경향이 있으며 실험결과 "집중"에 비해 개인마다의 편차가 낮은 것으로 판단할 수 있었다. On the other hand, in case of "sleepiness", EEG values are different for each subject, but according to sleepiness, the frequency of EEG decreases and the amplitude tends to increase, and as a result of the experiment, it was determined that the individual deviation is lower than "concentration".
다수의 피실험대상으로부터 졸음을 느끼는 시점에서 잠이 들기까지의 과정 동안 얻어진 뇌파 정보를 이용하여 평균값과 정규분포를 구한 다음 t-score(100)로 환산한 값을 "졸림" 지표값으로 사용하였다.The average value and normal distribution were calculated using the EEG information obtained from the drowsiness of the subjects to sleep, and then converted into t-score (100) as the "sleepiness" index value. .
이때, 사용자로부터 검출된 뇌파를 같은 방법에 의해 환산한 값이 80 이상인 경우 대체로 졸린 상태로 판단할 수 있었다.At this time, when the value converted from the EEG detected by the user by the same method is 80 or more, it could be determined to be generally sleepy.
한편, "산만"의 경우 "졸림"과 마찬가지로 다수의 피실험대상으로부터 졸음을 느끼는 시점에서 잠이 들기까지의 과정 동안 얻어진 뇌파 정보를 이용하여 평균값과 정규분포를 구한 다음 t-score(100)로 환산한 값을 "산만" 지표로 사용하였다.On the other hand, in the case of "distraction", as in "drowsiness," the average value and the normal distribution are obtained by using the EEG information obtained during the process from the time of drowsiness to the fall asleep from a plurality of subjects, and then to t-score (100) The converted value was used as an "distraction" index.
한편, 뇌파는 아주 작은 자극이나, 심지어 눈깜빡임의 경우에 조차도 잡파를 발생시키는 정도로 민감한데, "산만"지표가 학습도중 다른 일을 하거나, 다른 생각을 하는 경우를 지시하는 까닭에 유의미한 값을 얻어내기 위하여 잡파를 충분히 제거한 다음 지표를 설정하였다.Brain waves, on the other hand, are sensitive enough to cause undulation even in the case of very small stimuli, even in the case of blinking, which are significant because "distraction" indicators indicate a case of doing other work or thinking differently during learning. In order to make a payment, the stalks were sufficiently removed, and then the indicator was set.
이때, 사용자로부터 검출된 뇌파를 같은 방법에 의해 환산한 값이 40 이상인 경우 대체로 산만한 상태로 판단할 수 있었다.At this time, when the value converted from the EEG detected by the user is equal to or greater than 40, it could be determined as a generally distracting state.
본 발명에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법에서는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 사용자의 학습과정 동안 사용자의 뇌파를 검출하되 상기에서 살펴본 바와 같은 방식에 의해 각각 지표화하여 임계값을 넘기는지 여부에 따라서 집중도가 떨어졌다거나, 졸린 상태라거나, 산만한 상태인지 여부를 실시간으로 모니터링한다.In the method for providing customized learning contents for each user using EEG information according to the present invention, as illustrated in FIGS. 2 to 4, the EEG of the user is detected during the learning process of the user, and the threshold values are indexed by the method as described above. It monitors in real time whether you are decent, sleepy, or distracted, depending on whether you are passing over.
한편, 이하에서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법을 시계열적으로 살펴보기로 한다.On the other hand, with reference to Figures 5 to 9 will be described in time series a user-specific learning content providing method using the EEG information according to an embodiment of the present invention.
도 5는 학습컨텐츠가 표시되는 디스플레이 장치의 일측에 설문문항이 표시되는 모습을 도시하며, 도 6은 다수의 단위학습 데이터와 메타 데이터를 갖는 학습컨텐츠의 구성을 예시적으로 설명한다. 한편, 도 7은 사용자 생체신호 값과 설문문항에 대한 입력값을 이용하여 사용자의 학습성향을 파악하는 과정을 설명하며, 도 9는 커리큘럼에 따라 다음 회차의 학습 컨텐츠를 생성하는 과정을 설명한다.FIG. 5 illustrates a form in which a questionnaire is displayed on one side of a display device on which learning content is displayed, and FIG. 6 exemplarily illustrates a configuration of learning content having a plurality of unit learning data and metadata. Meanwhile, FIG. 7 illustrates a process of determining a learning tendency of a user by using a user biosignal value and an input value for a questionnaire, and FIG. 9 illustrates a process of generating learning content of the next round according to a curriculum.
도 8에 도시된 플로우차트에 의할 때 우선 사용자의 선택에 따라 상기 사용자에게 제공할 학습 컨텐츠의 커리큘럼을 저장한다(S110).According to the flowchart shown in FIG. 8, first, a curriculum of learning content to be provided to the user according to a user's selection is stored (S110).
사용자는 클라이언트(10)를 이용해 서버(20)에 접속하여 수강하고자 하는 과목을 선택할 수 있으며, 이에 따라 서버(20)는 해당 사용자의 계정에 선택된 과목의 커리큘럼을 저장한다.The user may access the
이때, 커리큘럼은 도 9에 도시된 바와 같이 내용을 기준으로 구분되는 다수의 회차로 이루어지며, 서버(20)는 매 회차에 해당하는 학습 컨텐츠를 클라이언트(10)로 제공하게 된다.At this time, the curriculum is composed of a plurality of rounds divided based on the content as shown in FIG. 9, and the
예를 들어, 특정 과목에 대한 전문강사의 강의를 매 회차마다 1시간 분량 단위로 구분하여 50회 분량으로 녹화하였다면 상기 과목의 커리큘럼은 바람직하게는 50개의 회차로 이루어지며, 매 회차는 1시간 분량의 학습 컨텐츠 형태로 제공된다.For example, if a lecturer's lecture on a particular subject is recorded in 50 sessions, divided by 1 hour unit for each session, the curriculum of the subject is preferably 50 sessions, and each session is for 1 hour. Is provided in the form of learning content.
한편, 이와 같이 제공되는 학습 컨텐츠는 상기 커리큘럼의 각 회차에 각각 대응하는 것으로 도 6에 도시된 바와 같은 구조를 가진다. 도 6에 도시된 바에 의하면 학습 컨텐츠는 순차연결된 다수의 단위학습 데이터의 결합으로 이루어진다.Meanwhile, the learning content provided as described above corresponds to each round of the curriculum, and has a structure as shown in FIG. 6. As shown in FIG. 6, the learning content is a combination of a plurality of sequential unit learning data.
한편, 각각의 단위학습 데이터들은 어떤 과목에 관한 것인지, 어떤 내용에 관한 것인지, 어떤 교수방법에 의한 학습 내용을 담고 있는지, 난이도는 어느 정도인지, 어떤 강사의 강의인지와 같은 메타데이터를 가진다.On the other hand, each unit learning data has metadata such as what subject, what content, what teaching method is included, the degree of difficulty, and the lecturer's lecture.
특히, 이와 같이 회차 단위로 구성되는 각각의 학습 컨텐츠를 다수의 단위학습 데이터로 구분하고, 이들 각각에 대한 메타데이터를 포함시킴으로써 통상 한 회차 강의당 하나의 동영상 파일의 형태로 제작되는 동영상 강의의 경우에도 사용자의 뇌파 변화시의 강의 내용을 특정할 수 있게 된다.In particular, in the case of a video lecture that is produced in the form of one video file per one lecture by dividing each learning content composed of each unit into a plurality of unit learning data and including metadata about each of these units In addition, it is possible to specify the contents of the lecture when the user changes the EEG.
예를 들어, 한 회차의 학습 컨텐츠가 한 시간 분량의 동영상 파일로 제작된 경우, 내용을 기준으로 각각을 단위학습 데이터로 구분하여 동영상의 시작시점부터 10분까지는 1번, 10분부터 15분까지는 2번, 15분부터 50분까지 3번, 50분부터 1시간까지를 4번 단위학습 데이터로 구분하되 각각에 대한 메타데이터를 작성하여 학습 컨텐츠에 포함시킬 수 있으며, 이에 의하여 전체 동영상 가운데 내용을 기준으로 각 부분들을 특정할 수가 있다.For example, if a series of learning content is produced as an hour-long video file, it is divided into unit learning data based on the content, and once from the beginning of the video to 10 minutes, once from 10 minutes to 15 minutes. 2, 15 minutes to 50 minutes, 3 times, 50 minutes to 1 hour, 4 units can be divided into learning data, each metadata can be created and included in the learning content, thereby the contents of the entire video Each part can be specified by reference.
한편, 클라이언트(10)로 제공된 상기 커리큘럼의 소정 회차에 대응하는 학습 컨텐츠는 디스플레이 장치(1)를 통해 표시함으로써 제공된다. 이때, 상기에서 설명한 바와 같은 방법으로 사용자의 생체신호를 실시간으로 모니터링 한다(S120).On the other hand, the learning content corresponding to the predetermined round of the curriculum provided to the
이때, 생체신호는 적어도 뇌파측정장치(2)를 통해 수집되는 사용자의 뇌파신호를 포함하며, 상기에서 설명한 바와 같은 방법으로 지표화함으로써 졸림, 산만, 집중 가운데 하나 이상을 판정할 수 있다.At this time, the bio-signal includes at least the EEG signal of the user collected through the
한편, 수집된 뇌파를 상기와 같은 방식에 의하여 지표화하여 그 값이 일정한 범위의 값을 가지는 경우 - 즉, 집중도가 낮아졌다거나, 졸린 상태라거나, 산만한 상태로 판단되는 경우 학습 컨텐츠의 제공을 일시 중단하고 디스플레이 장치(1) 일측에 설문 문항을 표시(S130)하고, 사용자로부터 설문문항에 대한 입력값을 수신한다(S140).On the other hand, when the collected EEG is indexed by the above method and the value has a certain range of values-that is, when the concentration is low, sleepy or distracted, the provision of learning content is suspended. The questionnaire is displayed on one side of the display apparatus 1 (S130), and an input value for the questionnaire is received from the user (S140).
뇌파 분석을 통해 집중도가 일시 낮아졌다거나, 졸린 상태로 판단되거나, 산만한 상태로 판단된다고 하여도 첫째, 이러한 뇌파의 검출이 반드시 집중도의 하락, 졸림, 산만 등을 모든 상황에서 완벽하게 보장하지 않을 뿐 아니라, 둘째, 단순히 졸리거나, 산만하거나, 집중도가 낮아졌다는 것만으로는 해당 학습 컨텐츠의 내용과 사용자의 학습패턴이나 성취도, 적성의 관련성을 파악하기 어렵다는 한계가 있다.Even if the concentration is temporarily lowered, judged to be sleepy, or distracted by EEG analysis, first, the detection of EEG does not necessarily guarantee a drop in concentration, drowsiness, or distraction in all situations. Second, there is a limit that it is difficult to grasp the relationship between the contents of the corresponding learning content and the learning pattern, achievement, and aptitude of the corresponding learning contents simply by being drowsy, distracted, or having low concentration.
따라서, 뇌파 검출결과 집중도가 낮아지거나, 졸린 상태 또는 산만한 상태인 경우 사용자에게 해당 학습 컨텐츠의 교수방법이 자신과 맞지 않는다고 생각되는지, 컨텐츠 구성이 집중하기 어렵게 느껴지는지, 또는 단순히 컨디션이 나쁘거나 졸린 것인지 등을 묻는 설문 문항을 표시함으로써 사용자로부터 직접적인 피드백을 받는다.Therefore, if the EEG detection result is low concentration, sleepy or distracting, whether the user thinks that the teaching method of the learning content does not suit him, does the composition of the content feel difficult to concentrate, or is simply bad or sleepy? Receive direct feedback from the user by displaying a questionnaire asking questions.
이때 중요한 것은 제공되는 학습 컨텐츠 전체에 대한 피드백이 아니라, 집중도가 낮아지거나 졸린 시점의 컨텐츠 내용에 대한 구체적인 설문 문항이라는 점이다.It is important to note that this is not a feedback on the entire learning contents provided, but a specific questionnaire about the contents of contents when concentration is low or sleepy.
종래에도 오프라인상 강의평가나 온라인상 컨텐츠 평가와 같은 방식으로 사용자들로부터 피드백을 수집하는 방법들이 존재하였으나 학습 컨텐츠의 일부 내용 - 특히, 사용자의 집중도가 낮아지거나, 졸리거나 산만해진 시점의 학습내용 - 에 대해서 사용자의 피드백을 얻을 수는 없었다.Conventionally, there have been methods for collecting feedback from users in the same manner as offline lecture evaluation or online content evaluation, but some contents of the learning contents-in particular, learning contents when the concentration of the user becomes low, sleepy or distracted- We couldn't get user feedback on.
이와 같이 학습 컨텐츠 가운데 특정 내용과 관련하여 사용자로부터 피드백을 얻기 때문에 우선 설문 문항의 선정시에도 항상 같은 문항을 질문하는 대신, 제공되던 학습 컨텐츠의 내용에 따라서, 또는 사용자의 상태가 졸림인지, 일시적인 집중도 하락인지, 전반적으로 산만한 상태인지에 따라서 기 저장된 설문 문항 가운데 적절한 문항을 선정하여 표시할 수 있게 된다.In this way, since feedback is obtained from the user regarding specific contents of the learning contents, instead of always asking the same questions even when selecting a questionnaire, the contents of the learning contents provided or whether the user is sleepy or temporary concentration Depending on whether it is a decline or an overall distraction, it is possible to select and display the appropriate question from the pre-stored questionnaire.
이에 따라, 각 사용자마다의 학습성향이나 학습패턴, 분야별 내용별 이해도와 성취도를 매우 높은 수준의 정확도로 수집하는 것이 가능해진다.Accordingly, it is possible to collect the learning propensities, learning patterns, and understandings and achievements of the contents for each field with a very high level of accuracy.
이와 같이 사용자로부터 피드백을 받으면 학습 컨텐츠의 재생을 재개한다.In this way, upon receiving feedback from the user, playback of the learning content is resumed.
한편, S130 단계에서 수집한 사용자 생체신호의 값과 S140 단계에서의 수신한 사용자 입력값을 이용하여 사용자의 성향 정보를 생성한다(S150).Meanwhile, the propensity information of the user is generated using the value of the user biosignal collected in step S130 and the received user input value in step S140 (S150).
도 7에 도시된 바에 의하면 사용자의 성향정보는 사용자가 어떤 메타데이터 값에 대하여(즉, 어떤 메타데이터 값을 갖는 단위학습 데이터, 학습 컨텐츠에 대하여) 집중력이 하락했는지, 산만해졌는지, 졸음을 느꼈는지 또 어떤 이유에서 그랬는지를 나타내는 정보이며, S130 단계에서 특정된 단위학습 데이터의 메타데이터 값에 대하여 사용자의 생체신호 값 및 입력값의 발생회수를 각각 누적하여 가산함으로써 파악될 수 있다.As shown in FIG. 7, the propensity information of the user indicates whether the user has decreased concentration, distraction, or drowsiness with respect to what metadata value (ie, unit learning data having what metadata value and learning content). In addition, it is information indicating the reason for doing so, and can be detected by accumulating and adding the number of occurrences of the biosignal value and the input value of the user to the metadata value of the unit learning data specified in step S130, respectively.
도 7의 예에서 사용자는 "과목 : 물리학" 및 "강사 : 홍길동"이라는 값을 메타데이터 값으로 가지는 단위학습 데이터에 대하여 3회에 걸쳐 "졸음"을 느꼈으며, 그 이유로는 "어려움"이라 입력한 바 있음을 알 수 있다.In the example of FIG. 7, the user feels drowsiness three times for the unit learning data having the values of "Category: Physics" and "Instructor: Hong Gil-dong" as metadata values, and inputs "Difficult" for the reason. It can be seen that.
이와 같이 발생회수가 많은 경우라면 같은 메타데이터 값을 같은 단위학습 데이터 또는 그러한 단위학습 데이터를 포함하는 학습 컨텐츠에 대해 사용자가 또다시 같은 이유에서 졸음을 느낄 가능성이 높은 것이다.If the number of occurrences is large, the user is likely to feel sleepy for the same reason for the same unit learning data or the learning content including the unit learning data.
따라서, 이와 같이 생성된 사용자의 성향정보를 이용하여 상기 커리큘럼의 다음 회차에 해당하는 학습 컨텐츠를 선정한다(S160).Therefore, the learning content corresponding to the next round of the curriculum is selected using the propensity information of the user generated as described above (S160).
즉, 금번 회차의 학습 데이터를 제공하면서 생성된 사용자의 성향 정보를 커리큘럼 상의 다음 회차에 해당하는 학습 컨텐츠의 선정시에 반영하는 것이다.That is, the propensity information of the user generated while providing the training data of the current round is reflected in the selection of the learning content corresponding to the next round on the curriculum.
물론, 사용자의 성향 정보는 여러 회차, 여러 과목에 걸쳐 누적되며, 누적될 수록 보다 정밀한 학습 컨텐츠 매치 메이킹이 가능해진다.Of course, the user's propensity information is accumulated over several times and several subjects, and as the accumulation information is accumulated, more precise learning content match making is possible.
한편, 그 과정을 더욱 상세하게 살펴보면 우선 상기 커리큘럼의 다음 회차에 해당하는 메타데이터 값을 인출한다. On the other hand, look at the process in more detail first to retrieve the metadata value corresponding to the next round of the curriculum.
도 9의 예를 살펴보면 커리큘럼의 첫번째 회차는 "내용 : 원자의 이해 1-1" 이라는 메타데이터를 가지며, 두번째 회차는 "내용 : 원자의 이해 1-2"라는 메타데이터를 가짐을 알 수 있다.Referring to the example of FIG. 9, it can be seen that the first round of the curriculum has metadata of "content: understanding of atoms 1-1", and the second round has metadata of "content: understanding of atoms 1-2".
이와 같이 커리큘럼 해당 회차의 메타데이터를 인출한 다음, 데이터베이스로부터 이에 부합하는 메타 데이터 값을 갖는 단위학습 데이터들을 구분한다(S161).In this way, after extracting the metadata of the corresponding curriculum, unit learning data having corresponding metadata values are distinguished from the database (S161).
다음, 상기에서 생성된 사용자 성향정보에 부합하는 메타데이터를 갖는 단위학습 데이터를 선정한다(S162). 즉, 사용자가 빈번하게 졸음을 느꼈던 메타데이터를 갖는 단위학습 데이터를 제외한다거나, 사용자가 너무 어려웠다고 느꼈던 경우의 메타데이터를 갖는 단위학습 데이터를 제외하는 등의 방법으로 사용자 성향정보에 부합하는 단위학습 데이터를 선정할 수 있다.Next, unit learning data having metadata corresponding to the generated user propensity information is selected (S162). That is, the unit learning that matches the user orientation information by excluding the unit learning data having the metadata that the user frequently feels sleepy or the unit learning data having the metadata when the user felt too difficult. Data can be selected.
이와 같이 선정된 단위학습 데이터들을 도 9에 도시된 바와 같이 순차연결함으로써 학습 컨텐츠를 생성한다(S163).Learning content is generated by sequentially connecting the selected unit learning data as shown in FIG. 9 (S163).
이와 같이 생성된 학습 컨텐츠는 사용자의 요청에 따라 차회 학습 컨텐츠를 제공하게 될 때에 제공된다.The learning content generated as described above is provided when the next learning content is provided according to a user's request.
한편, 이하에서는 도 5 내지 도 7, 도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 이 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법을 시계열적으로 살펴보기로 한다.On the other hand, with reference to Figures 5 to 7, 10 and 11 will be described in time series a user-specific learning content providing method using the EEG information according to this embodiment of the present invention.
본 발명의 이 실시예는 상기 일 실시예와 달리 차회의 학습 컨텐츠를 선정하는 대신 사용자의 피드백에 따라서 강의의 특정 부분만을 다른 컨텐츠로 실시간으로 바꿔주는 방법을 제공한다.This embodiment of the present invention, unlike the above embodiment, provides a method of changing only a specific part of the lecture in real time according to the user's feedback instead of selecting the next learning content.
특히, 사용자가 강의 동영상을 수강하던 도중 학습능률이 떨어진 경우 바로 그 일부분만을 다른 강사의 동영상으로 교체하여 제공하고, 해당 부분의 재생이 종료되면 다시 원래의 강의 동영상으로 되돌아가 재생하는 방법에 관한 것이다.In particular, when a user falls behind in learning a lecture video and the learning efficiency is reduced, only a portion of the video is replaced by a video provided by another instructor, and when the playback is finished, the method reverts back to the original lecture video. .
본 발명의 이 실시예에서 학습 컨텐츠는 바람직하게는 강사의 강의 동영상의 형태이며, 한 회차의 강의 동영상을 시간별로 다수의 구간으로 구분한 단위학습 데이터를 포함한다.In this embodiment of the present invention, the learning content is preferably in the form of a lecture video of a lecturer, and includes unit learning data in which a lecture video of one round is divided into a plurality of sections by time.
예를 들어, 한 회차의 학습 컨텐츠가 한 시간 분량의 동영상 파일로 제작된 경우, 내용을 기준으로 각각을 단위학습 데이터로 구분하여 동영상의 시작시점부터 10분까지는 1번, 10분부터 15분까지는 2번, 15분부터 50분까지 3번, 50분부터 1시간까지를 4번 단위학습 데이터로 구분할 수 있다.For example, if a series of learning content is produced as an hour-long video file, it is divided into unit learning data based on the content, and once from the beginning of the video to 10 minutes, once from 10 minutes to 15 minutes. 2, 15 minutes to 50
도 10은 본 발명의 이 실시예에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법을 시계열적으로 설명하는 플로우차트이며, 도 11은 도 10에 도시된 발명에서 강의 동영상의 일부 내용을 다른 강사의 강의로 실시간 교체하여 제공하는 과정을 설명하는 참고도이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a method of providing personalized learning content for each user using EEG information according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11 is a part of another lecturer who teaches the contents of a lecture video in the invention shown in FIG. This is a reference diagram explaining the process of providing real-time replacement by lecture.
도 10에 도시된 플로우차트에 의하면 사용자의 선택에 따라 상기 사용자에게 제공할 학습 컨텐츠의 커리큘럼을 저장한다(S210).According to the flowchart shown in FIG. 10, a curriculum of learning content to be provided to the user is stored according to a user's selection (S210).
이후, 사용자의 요청에 따라 상기 커리큘럼의 소정 회차에 대응하는 학습 컨텐츠를 제공하며, 제공된 학습 컨텐츠는 디스플레이 장치를 통해 표시된다.Thereafter, at the request of the user, learning contents corresponding to a predetermined round of the curriculum are provided, and the provided learning contents are displayed on the display device.
한편, 학습 컨텐츠가 표시됨으로써 학습이 진행되는 동안 사용자의 생체신호를 실시간 모니터링한다(S220).Meanwhile, since the learning content is displayed, the bio signal of the user is monitored in real time while learning is performed (S220).
사용자의 생체신호는 사용자의 뇌파정보를 포함함은 상기에서 살펴본 바와 같다.As described above, the biosignal of the user includes brain wave information of the user.
한편, 사용자의 생체신호가 일정 범위의 값을 가질 때마다 상기 학습 컨텐츠의 제공을 중단하고, 해당 시점의 단위학습 데이터를 특정하되, 상기 디스플레이 장치 일측에 설문문항을 표시하고(S230), 사용자로부터 설문문항에 대한 입력값을 수신(S240)한다.On the other hand, whenever the user's bio-signal has a predetermined range of values, the provision of the learning content is stopped and the unit learning data of the corresponding time point is specified, and a questionnaire is displayed on one side of the display apparatus (S230). The input value for the questionnaire is received (S240).
해당 시점의 단위학습 데이터는 해당 강의 동영상의 일정 구간에 해당할 수 있다(예를 들어, 10분 내지 20분에 해당하는 구간).The unit learning data at this point of time may correspond to a certain section of the video of the lecture (for example, a section corresponding to 10 minutes to 20 minutes).
이와 같이 사용자 생체신호의 값이 수집되고, 사용자로부터 입력값을 수신하면 이를 이용하여 사용자의 성향 정보를 생성한다(S250).As such, the value of the user biosignal is collected, and when the input value is received from the user, the user's propensity information is generated using the input value (S250).
상기 분석결과를 이용하여 상기 특정된 단위학습 데이터를 다른 단위학습 데이터로 변경하되, 변경된 단위학습 데이터를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공한다(S260).The specified unit learning data is changed to other unit learning data using the analysis result, and the changed unit learning data is displayed through a display device (S260).
도 11의 예에 의하면 "강사 : 홍길동"이라는 메타 데이터를 갖는 단위학습 데이터가 제공되고 있었으나, 학습 컨텐츠의 두번째 단위학습 데이터에서 사용자가 졸음을 느끼는 등의 이유로 학습 컨텐츠의 표시가 중단된 다음 "강사 : 허균"이라는 메타 데이터를 갖는 다른 단위학습 데이터로 대체됨을 알 수 있다.According to the example of FIG. 11, the unit learning data having the metadata “Instructor: Hong Gil-dong” was provided, but the display of the learning content was stopped after the display of the learning content was stopped due to the user's drowsiness in the second unit learning data of the learning content. It can be seen that it is replaced with other unit learning data with the meta data "Herbyun".
즉, 중단된 단위학습 데이터를 생략하고 다른 강사의 강의 동영상 가운데 해당 구간만을 대체하여 표시하는 것이다.That is, the interrupted unit learning data is omitted and only the corresponding section is displayed among the lecture videos of other instructors.
예를 들어, 기존에 제공되고 있던 "강사 : 홍길동"이라는 메타 데이터 값을 갖는 학습 컨텐츠에서 10분 내지 20분 구간의 재생이 이루어지고 있던 도중, 예를 들어 13분 시점에 사용자가 졸음을 느끼고, 임의의 입력값을 입력하면 그 값에 따라서 적절한 다른 단위학습 데이터를 선정하되, 다른 강사의 동영상 강의에 속하는 단위학습 데이터를 제공하는 것이다.For example, the user may feel drowsy, for example, at a time point of about 13 minutes while playback of a 10 to 20 minute interval is being performed in a learning content having a metadata value of “Instructor: Hong Gil-dong” that has been provided. If you input an arbitrary input value, the appropriate unit learning data is selected according to the value, but the unit learning data belonging to the video lecture of another instructor is provided.
도 11의 예에서 대체되는 단위학습 데이터는 "강사 : 허균"이라는 메타 데이터를 가지는 강의 동영상의 일정 구간(예를 들어, 15분 내지 25분)일 수 있다.The unit learning data replaced in the example of FIG. 11 may be a predetermined period (eg, 15 minutes to 25 minutes) of a lecture video having meta data “Instructor: Huh Kyun”.
그리고, 변경된 단위학습 데이터의 제공이 완료됨에 따라 상기 중단된 단위학습 데이터의 다음 단위학습 데이터부터 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 상기 학습 컨텐츠의 제공을 재개한다(S270). 중단된 단위학습 데이터는 생략되는 것이다.Then, as the provision of the changed unit learning data is completed, the provision of the learning content is resumed by displaying the next unit learning data of the interrupted unit learning data through the display device (S270). Interrupted unit learning data is omitted.
한편, 본 발명에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법은 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 수록될 수 있다.Meanwhile, the method for providing user-specific learning content using EEG information according to the present invention may be implemented as a computer readable code and stored in a computer readable recording medium.
이때, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 매체를 포함할 수 있으며, 그 예로는 DVD-ROM, CD-ROM, 하드 디스크, USB 메모리, 플래쉬 메모리 등을 들 수 있다.The computer-readable recording medium may include any type of medium in which data readable by a computer system is stored. Examples of the medium include a DVD-ROM, a CD-ROM, a hard disk, a USB memory, a flash memory And the like.
한편, 기록매체에 수록된다는 표현은 대량으로 기록매체에 수록되어 패키지 형태로 유통되는 경우는 물론 데이터 패킷의 형태로 네트워크를 통해 제공되어 기록매체에 수록되는 경우를 모두 포괄한다.On the other hand, the expression contained in the recording medium encompasses both the case of being recorded on the recording medium in large quantities and distributed in a package form as well as being provided through the network in the form of data packets and stored in the recording medium.
본 발명은 첨부 도면 및 상기와 같은 실시예를 참조하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 오직 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이며 상기와 같은 실시예에 국한되지 아니한다.While the present invention has been described with reference to the accompanying drawings and embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . Accordingly, the scope of the present invention should be determined only by the technical idea of the appended claims, and is not limited to the above embodiments.
특히, 상기에서는 도 1에 예시적으로 도시된 서버-클라이언트 구조의 이-러닝 시스템을 가정하여 설명하였으나, 본 방법에 의한 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법은 반드시 이와 같은 서버-클라이언트 구조에서만 실시되는 것으로 한정되지 아니하며, 소프트웨어 패키지의 형태로 제작되어 클라이언트 단에서 구동되거나, CBT(Computer Based Teaching) 장비를 통해 실시되는 경우 등 그 실시형태에 제한을 두지 아니한다.In particular, the above description has been made on the assumption of an e-learning system having a server-client structure illustrated in FIG. 1. However, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited to the embodiment, such as the case of being manufactured in the form of a software package and running at the client end or through the CBT (Computer Based Teaching) equipment.
1 : 디스플레이장치 2 : 뇌파측정장치
10 : 클라이언트 20 : 서버1: display device 2: EEG measuring device
10: client 20: server
Claims (8)
상기 커리큘럼의 소정 회차에 대응하는 학습 컨텐츠를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공하며, 학습 컨텐츠의 제공과 동시에 사용자의 생체신호를 실시간 모니터링하는 제 120 단계;
사용자의 생체신호가 일정 범위의 값을 가질 때마다 상기 학습 컨텐츠의 제공을 일시중지하고, 해당 시점의 단위학습 데이터를 특정하되, 상기 디스플레이 장치 일측에 설문문항을 표시하는 제 130 단계;
사용자로부터 설문문항에 대한 입력값을 수신한 다음 학습 컨텐츠의 제공을 재개하는 제 140 단계;
상기 제 130 단계에서의 사용자 생체신호의 값 및 제 140 단계에서의 수신한 사용자 입력값을 이용하여 사용자의 성향 정보를 생성하는 제 150 단계; 및
상기 생성된 성향 정보를 이용하여 상기 커리큘럼의 다음 회차에 해당하는 학습 컨텐츠를 선정하는 제 160 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
Store the curriculum of the learning content to be provided to the user according to the user's selection, each learning content is composed of a series of units, each of the learning content is a plurality of sequential unit learning data and metadata for each unit learning data The curriculum may include a plurality of cycles, wherein the curriculum corresponds to one or more learning contents for each cycle;
Providing a learning content corresponding to a predetermined round of the curriculum through a display device, and providing the learning content and real-time monitoring of a user's biosignal;
Stopping provision of the learning content whenever the biosignal of the user has a predetermined range and specifying unit learning data at a corresponding time, and displaying a questionnaire on one side of the display device;
Step 140, after receiving an input value for the questionnaire from the user, resuming the provision of the learning content;
Generating a propensity information of the user by using the value of the user biosignal in operation 130 and the received user input value in operation 140; And
And a step 160 of selecting learning content corresponding to the next round of the curriculum by using the generated propensity information.
상기 제 120 단계에서 상기 생체신호는 사용자의 뇌파신호를 분석하여 졸림, 산만, 집중 가운데 하나 이상의 지표값으로 변환한 값을 포함하며,
상기 제 130 단계에서의 일정 범위는 상기 사용자의 뇌파신호가 졸림, 산만 또는 집중력 하락 가운데 하나 이상을 지시하는 경우를 의미하는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
The method of claim 1,
In step 120, the biosignal includes a value obtained by analyzing the brainwave signal of the user and converting it into one or more indicator values of drowsiness, distraction, and concentration.
The predetermined range in step 130 refers to a case in which the EEG signal of the user indicates one or more of drowsiness, distractions, or concentration decrease.
상기 제 150 단계에서 상기 특정된 단위학습 데이터의 메타데이터 값에 대하여 사용자의 생체신호 값 및 입력값의 발생회수를 적산함으로써 상기 메타데이터 값에 대한 사용자의 성향정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
The method of claim 1,
In step 150, EEG information is generated by integrating the user's biosignal value and the number of occurrences of the input value with respect to the metadata value of the unit learning data. How to provide customized learning content for each user.
상기 제 160 단계는 상기 커리큘럼의 다음 회차에 해당하는 메타데이터를 갖는 단위학습 데이터들을 판정하는 제 161 단계;
상기 판정된 단위학습 데이터들 가운데 상기 사용자 성향정보에 부합하는 메타데이터를 갖는 단위학습 데이터를 선정하는 제 162 단계; 및
상기 선정된 단위학습 데이터들을 순차연결함으로써 학습 컨텐츠를 생성하는 제 163 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
The method of claim 3, wherein
Step 160 may include determining unit learning data having metadata corresponding to a next round of the curriculum;
Step 162 of selecting unit learning data having metadata corresponding to the user tendency information among the determined unit learning data; And
And step 163 of generating learning content by sequentially connecting the selected unit learning data.
상기 커리큘럼의 소정 회차에 대응하는 학습 컨텐츠를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공하며, 학습 컨텐츠의 제공과 동시에 사용자의 생체신호를 실시간 모니터링하는 제 220 단계;
사용자의 생체신호가 일정 범위의 값을 가질 때마다 상기 학습 컨텐츠의 제공을 중단하고, 해당 시점의 단위학습 데이터를 특정하되, 상기 디스플레이 장치 일측에 설문문항을 표시하는 제 230 단계;
사용자로부터 설문문항에 대한 입력값을 수신하는 제 240 단계;
상기 제 230 단계에서의 사용자 생체신호의 값 및 제 240 단계에서의 수신한 사용자 입력값을 이용하여 사용자의 성향 정보를 생성하는 제 250 단계;
상기 성향정보를 이용하여 상기 특정된 단위학습 데이터를 다른 단위학습 데이터로 변경하되, 변경된 단위학습 데이터를 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 제공하는 제 260 단계; 및
상기 변경된 단위학습 데이터의 제공이 완료됨에 따라 상기 중단된 단위학습 데이터의 다음 단위학습 데이터부터 디스플레이 장치를 통해 표시함으로써 상기 학습 컨텐츠의 제공을 재개하는 제 270 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
Store the curriculum of the learning content to be provided to the user according to the user's selection, each learning content is composed of a series of units, each of the learning content is a plurality of sequential unit learning data and metadata for each unit learning data In addition, the curriculum comprises a plurality of rounds, each step 210 corresponding to one or more learning content for each round;
Step 220 of providing learning content corresponding to a predetermined round of the curriculum through a display device, and real-time monitoring of a user's bio-signal at the same time as providing the learning content;
Stopping the provision of the learning content whenever the biosignal of the user has a predetermined range and specifying unit learning data at a corresponding time, and displaying a questionnaire on one side of the display device;
Step 240 of receiving an input value for a questionnaire from a user;
A 250th step of generating propensity information of the user using the value of the user biosignal in operation 230 and the received user input value in operation 240;
A step 260 of changing the specified unit learning data into other unit learning data using the propensity information, and providing the changed unit learning data by displaying the changed unit learning data through a display device; And
A step 270 of resuming the provision of the learning content by displaying the next unit learning data of the interrupted unit learning data on the display device as the changed unit learning data is provided; How to provide customized learning content for each user.
상기 제 220 단계에서 상기 생체신호는 사용자의 뇌파신호를 분석하여 "졸림", "산만", "집중" 가운데 하나 이상의 지표값으로 변환한 값을 포함하며,
상기 제 230 단계에서의 일정 범위는 상기 사용자의 뇌파신호에 의할 때 "졸림", "산만" 또는 "집중" 가운데 하나 이상의 지표값이 집중력 하락, 졸림, 산만 상태임을 지시하는 경우를 의미하는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
The method of claim 5, wherein
In step 220, the biosignal includes a value obtained by analyzing the brain wave signal of the user and converting the signal into one or more indicator values of "sleepiness,""distraction," and "concentration."
The predetermined range in step 230 refers to a case in which at least one indicator value of "sleepiness", "distraction", or "concentration" indicates that the concentration is decreased, drowsiness, or distraction based on the EEG signal of the user. Method for providing customized learning contents for each user using EEG information.
상기 제 250 단계에서 상기 특정된 단위학습 데이터의 메타데이터 값에 대하여 사용자의 생체신호 값 및 입력값의 발생회수를 적산함으로써 상기 메타데이터 값에 대한 사용자의 성향정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.
The method of claim 5, wherein
In step 250, EEG information is generated by generating the user's propensity information on the metadata value by integrating the user's bio signal value and the number of occurrences of the input value with respect to the metadata value of the unit learning data. How to provide customized learning content for each user.
상기 제 210 단계에서 학습 컨텐츠는 강사의 강의 동영상의 형태로 제공되며, 단위학습 데이터는 상기 강의 동영상을 다수의 구간으로 구분한 것이며,
상기 제 260 단계에서 상기 중단된 단위학습 데이터의 강사와는 다른 강사의 강의 동영상을 선정하여, 상기 선정된 다른 강사의 강의 동영상의 대응 구간을 제공하는 것을 특징으로 하는 뇌파정보를 이용한 사용자별 맞춤 학습컨텐츠 제공방법.The method of claim 5, wherein
In step 210, the learning content is provided in the form of a lecture video of an instructor, and the unit learning data is obtained by dividing the lecture video into a plurality of sections.
In step 260, the user-specific learning using EEG information is provided by selecting a lecture video of a lecturer different from the instructor of the interrupted unit learning data, and providing a corresponding section of the lecture video of the selected other lecturer. How to provide content.
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