디지털 교과서과 스마트 기기

디지털 교과서는 정부가 만든 디지털 교과서를 활용해 수업을 진행한다. 2011년부터 2014년까지 디지털 교과서 연구 학교로 지정된 학교는 전국적으로 2013년 144개, 2014년 163개 였고, 2015년에는 134개다.

디지털 교과서를 이용하고 싶은 학교는 별도 신청해 디지털 교과서를 활용할 수 있는데, 2015년부터 연구 학교를 포함한 1천여개 학교가 디지털 교과서를 이용한다. 2014년 기준 초중고 학교가 1만여개이므로 디지털 교과서를 접할 수 있는 비율은 전체 학교의 10%에 이를 전망이다. 현재 교육부와 한국교육학술정보원(KERIS)이 주도적으로 투자하는 부분은 스마트 교실보다 디지털 교과서 쪽이다.

현재 디지털 교과서는 PC, 안드로이드, iOS 버전을 지원하지만, 스마트 기기 대부분이 개인이 아닌 공용으로 사용되고, 학생들은 로그인을 통해 자신의 메모나 정보를 클라우드에 저장하고 수업시간에 불러오는 식으로 활용하고 있다. 이전의 디지털 교과서는 종이형 교과서를 대체하는 정도였지만 지금은 서책형 교과서와 함께 사용할 수 있도록 개발되고 PC와 웹 환경에서 이용할 수 있도록 하고 있다(그림3).

<그림3> 디지털 교과서의 역할

출처: 교육과학기술부

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IT기술로 인한 교육 시장의 확대

교육은 IT기술과는 다소 동떨어지는 분야이지만 지식을 전달하는 방법의 개선으로 더 효율적으로 교육 목표를 달성할 수 있도록 교육 방법이나 교육 평가를 수행하도록 도와준다.

최근의 IT기술은 남녀노소를 불문하고 특정 지식이나 전략을 쉽고 빠르게 습득할 수 있다. 교육에 필요한 IT기술들은 이전에 많이 활용되었던 스트리밍, 전자책 등에서 벗어나 최근에 많이 주목받는 3D 입체 영상, 증강 현실, 클라우드 등을 통해서 더 다양한 형태로 확대되는 추세다.

<그림4> 교육에 필요한 IT기술들

출처: 팬터로그㈜ - 이러닝 시장 동향보고서

모바일 디바이스의 발달로 교육 활동을 저장하는 다양한 IT기술들이 개발되었다. 이를 통해 엄청난 양의 교육 데이터가 수집되고 되고 있다. 교육 분야의 빅데이터를 분석하여 학습자의 행동과 학습 효과를 예측하고 행동 패턴과 커리큘럼 간의 유사도를 평가하며 교육을 보완해 나갈 수 있다. 또한 빅데이터 분석 기술을 기반으로 학습자가 필요한 수강 과목에 대한 데이터를 수집하고 분석할 수 있으며 교육의 효과를 높일 수 있다.

그림5는 패턴 탐사 기법을 사용하여 학습자의 과목 수강에 대한 규칙을 생성하고 규칙 기반 예측 모델을 구축한 후 교육 코스와 과목을 추천한다. 교육을 위한 코스 관리 시스템(Course Management System)의 개념으로 교육 프로그램의 효과를 극대화 시킬 수 있다.

<그림5> 빅데이터 분석 기술을 이용한 과목 추천 시스템 개요

출처: IT Fusion Global Education Methods for Fostering Global Teachers

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국제표준 및 SW공학도구

• 지속적인 품질관리와 테스트 효율 증가를 위해 테스트 최종 단계에서 소스코드 통합 및 테스트를 수행하는 빅뱅 방식에서 SW 구현 및 테스트 전체 범위에서 점진적 통합(CI) 및 테스트를 수행하는 체계로 전환

• 점진적 통합(CI) 프레임워크 구성

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행동(Mobility) 분야의 동작 계획 기술

이전에는 로봇이 움직이는 동작이 미리 정해져 있었고 로봇의 동작을 방해하는 요소는 작업 환경에서 제거되어 있었다. 하지만 비정형 환경에서 로봇이 물건을 집는 것과 같은 동작을 하기 위해서는 주변 환경을 빠르게 인식해 동작 계획(Motion Planning)을 수립해야 한다.

불과 얼마 전까지만 해도 다른 물체와 충돌하지 않기 위해 수많은 연산 작업을 해야하기 때문에 비정형 환경에서 로봇의 움직임은 현저하게 떨어지거나 작동을 아예 멈추는 경우도 있었다. 사람은 환경 변화에도 순식간에 적응할 수 있는 것과 차이가 있는 것이다.

미국 듀크대학교는 비정형 환경에서 전통적인 방법보다 1만배 정도 빠른 속도의 로 로봇 동작 계획을 실행하는 전용 프로세서를 개발했다고 발표했다. 비정형 환경에서 로봇은 다른 물체와 충돌 방지를 위한 연산이 많기 때문에 긴시간의 멈춤이 반복적으로 일어난다. 듀크대학교는 범용 프로세서 대신 전용 프로세서 기술을 선택해 동작 계획의 속도를 크게 개선했고 소비 전력은 기존 방법보다 30배 정도 줄였다. 소프트웨어적인 알고리즘보다 의사결정 과정을 하드웨어인 반도체 칩 안에 넣어 해결한 것이다.

<참고사이트>

듀크대학교의 동작 계획 설명 동영상 https://www.youtube.com/embed/u4snHh_S_Ao 동작 계획의 개요 https://en.wikipedia.org/wiki/Motion_planning

로봇 팔이 복셀(vocels)이라는 성냥갑 형태의 작은 공간을 스캔한다. 카메라 어레이 장치를 통해 해당 공간에 있는 물체가 정지 상태인지 움직이는지 복셀을 스캔해 처리한다. 스캔 정보는 동작 계획을 만들 수 있는 수많은 논리 회로 세트가 있는 전용 프로세서로 들어간다. 각 논리 회로 세트는 복셀이 비어 있는지 무언가 있는지를 질의하고 처리한다.

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국제표준(ISO 26262) 및 SW 공학 도구

•  기능안전 표준 ISO 26262 기반의 SW 개발

• 기능안전 표준 ISO 26262 기반의 SW 테스팅

• 단위설계 구현시 원칙 준수여부 테스트 -> MISRA C 코딩규칙 준수여부 확인

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이러닝 & 블렌디드러닝

2000년 이후 직접 얼굴을 맞대고 교육하던 방식에서 온라인으로 학습하는 이러닝 방식으로 변화가 생겨났고, 2010년 전후에 온라인의 장점과 오프라인의 장점을 결합한 블렌디드러닝이 늘어나는 추세가 나타났다.

이러한 추세를 이끄는 가장 큰 요인은 인터넷의 발달과 모바일 디바이스의 발달로 볼 수 있는데 시간과 장소가 제한적이었던 오프라인 교육에 비해 인터넷으로 언제 어디서든 접속할 수 있는 이러닝 교육으로 변화를 이루었고, 오프라인의 장점을 이러닝에 반영하여 학습 효과를 극대화했던 블렌디드러닝은 효율적인 학습의 정점을 나타내는듯 했다(그림2).

<그림2> IT기술을 활용한 대상별 교육 동향

출처: 팬터로그㈜ - 이러닝 시장 동향보고서

이러닝과 블렌디드러닝은 디지털 교과서나 사교육 시장을 대신하는 초중고교 시장과 공개 강의 시장과 양적인 확대를 나타낸 대학 시장, 그리고 새로운 컨텐츠를 지속적으로 제공하는 성인 시장으로 구분되어 발달되어 갔다. 특히 성인 시장의 경우 정부의 고용보험 지원으로 인해 수치적으로 매우 확대되는 양상을 나타냈다.

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