온라인 롤플레잉 게임방식과 학습심리를 이용한 수학과 과학 학습 시스템 {Math, Science and Engineering in MMORPG}

롤플레잉 게임이란 RPG 라고도 하며 (Role Playing Game)의 약자이다. Role은 영어의 사전적인 의미로 배역, 역할, 임무의 뜻을 가지는데, 게임속에서 게이머가 각자의 역할을 가지고서 여러가지 경험을 해 나가면서 즐기는 게임을 의미한다. 상기 게임은 게이머가 자신의 교육수준에 맞는 각각의 캐릭터를 선택하고 그것의 특징에 따른 역할을 맡아 게임을 진행해 나가면서, 이론적으로 어렵게 표현된 과학, 공학, 수학 원리나 현상을 시각화하여 이해가 되도록 한 동작객체(306)와의 상호작용을 통해 다른 게이머와 실시간으로 의사소통도 할 수 있는 지도 위에서 주어지는 문제를 해결해나가기 위해서, 각각 캐릭터간의 대화를 통해서 서로간의 의문을 해소하거나 또는 게임상에서 제공되는 학습을 통해 문제를 해결하고, 창의적으로 문제를 해결할 수 있는 능력을 기르는 과정등이 포함된다. 또한 롤플레잉 게임의 특징인 경험치 증가로 인한 레벨 향상을 통해 일종의 학습심리의 보상을 제공하여 학습효과를 높이기 위한 방법을 제시한다. 기존의 온라인 롤플레잉 게임은 단지 가상화폐로 새로운 무기를 얻고, 레벨을 올리기 위한 유흥을 위해서 장시간 몰입하고 일상화가 되면서 중독현상이라고 일컫는 언제나 게임에 접속해야 한다는 강박관념에 육체와 정신이 의존하는 부작용을 유발시켰다. 또한 기존의 온라인 교육 시스템을 보면, 주로 학습 자료 제공 교육강사 또는 작성한 학습 자료를 AVI, MPEG 파일등과 같은 멀티 미디어 파일로 제작하고, 이 홈페이지에 게재하여 네티즌 학습자가 선택하도록 하는 형태이다.

학습심리학의 이론에는

1. 과외처럼 1 대 1의 강의자, 학습자로 이루어진 교육형태가 가장 효과적이고,

2. 더욱이 누군가에게 단순히 내용을 전달받는 경우보다 자신이 알고자 할 때, 즉, 호기심이 생길 때가 가장 학습효과가 최대이며,

3. 남을 가르쳐야 하는 경우에는 학습효과가 더욱 부가되고,

4. 자발적인 동기에 보상을 해 주어 이를 상승시키고, 부정적인 효과에는 처벌로써 감소시키며

5. 높은 효율과 경쟁을 통하여 학습효과를 최대화 시킨다는 이론이 있다.

본 발명은 이러한 학습심리를 온라인 멀티 플레이어 롤플레잉게임(MMORPG)와 융합하여 보다 효율적이고, 융통성있는 온라인 교육 학습 시스템을 제안하였다. 기존의 기술인 (대한민국특허출원 10-2002-0049002호)를 보면 롤-플레잉 게임을 통해 언어를 학습하기 위한 방법으로서, 역시 롤플레잉이라는 게임의 방식을 이용하는 것처럼 보이나 단지 언어 학습을 위해 언어를 대조하고, 비교하는 시스템으로 롤플레잉 방식이라기 보다는 어드벤쳐형 게임방식이라 함이 옳다. 어드벤쳐형의 게임의 주요 특징인 게임의 목표가 달성되면 (달성 되었을 때만) 게임의 진정한 엔딩을 볼 수 있는 것처럼, 질문 언어 데이터베이스 (250)에 저장된 언어가 입력이 돼야만 상대방과 올바른 대화를 할 수 있으며 또한 이 발명의 목적인 언어학습을 위해서는 고차원적인 언어 분석, 추출 기술이 필요함에도 불구하고, 그것에 대한 자세한 기술이 명시되어 있지 않다. 이에 비하여 본 발명은 수학, 공학, 과학과 같은 논리적, 산술적, 합리적인 학문을 대상으로 하고, 이러한 학문은 이론이 정립되어 컴퓨터 프로그램으로도 시뮬레이션이 가능하다, 그러므로, 그러한 시뮬레이션을 게임 상에서 구현하고, 이것을 게임상의 이벤트로 보여주며, 때때로 게이머가 그 해결책을 스스로 구하기 위하여 새로운 진행방식을 이끌어내기도 해야 한다. 그러한 과정을 통한 해결에 대해 롤플레잉 게임 방식의 경험치와 레벨로 보상을 해 주고, 레벨에 따른 직위, 타이틀을 부여한다. 이러한 호기심을 통한 자발적인 동기유발과 적절한 보상으로 강렬한 학구심을 불러 일으킨다. 또, 이러한 경험치의 축적에 대한 레벨 상승의 보상구조는 네트워크상에서 동시에 게임을 하고 있는 게이머들에게 경쟁효과를 일으켜 더욱 더 학습효과를 상승시킬 것이다. 다른 기존의 온라인 게임 학습 발명들을 보면, 땅따먹기, 전략시뮬레이션 전투, 퀴즈대결, 대전형 게임의 발명이 주를 이루나, 본 발명과 같이 MMORPG를 직접 온라인 학습 시스템에 도입하지는 않았다. 또 다른 기술인 대한민국특허출원 10-2000-0051148 (양육 게임을 통한 인터넷 학습에서의 사회 적응형 사이버마케팅 광고 방법), 대한민국특허출원 10-2000-0048130 (양육 게임을 통한 학습에서의 복습 시스템)을 보면, 사용자의 워크스테이션에 가상인간을 형성시키고 해당 가상인간을 사용자가 양육하는 학습시스템에 관한 것으로 양육 게임을 통한 인터넷 학습에서의 사회 적응형 광고 방법을 제공하는 것이고, 역시 대한민국특허출원 10-2000-0051144 (양육 게임을 통한 인터넷 학습 시스템에서의 학습 심화 방법)도 학습의 내용이 본 발명과는 다른 것이다.

본 발명에서 지식소라고 함은 지식을 이루는 최소단위를 말하는 것인데, 예를 들면, 물리에서 일의 개념을 최초의 정의하였으므로, 일은 물리에서의 지식소를 이루고 있다. 그러나 일의 개념에는 내적의 개념(600)이 들어있는데, 이 내적은 다시 수학에서의 지식소(220a)를 이루고 있는 것이다. 즉, 일은 물리의 지식소(220b)이나 수학의 지식소인 내적(601, 220a)를 포함하고 있는 지식소인 것이다. 수학은 모든 공학, 이학의 기본 요소로서 다른 분야의 지식소의 구성 지식소가 될 수 있다. 마찬가지로 물리는 수학과 함께 화학의 지식소(220g)를 이루는 기본 지식소가 될 수 있다. 화학의 지식소와 물리, 수학의 지식소는 생물의 지식소(220m)를 이루고, 지구과학이 이 모든 지식소로 이루이진 지식소(220o)라고 할 수 있다. 이러한 점에 바탕을 두어 전체 지식소 DB(710)에 지식을 저장하는 방법을 구현하였다.

전체 지식소 DB(710)에 지식이 저장된 방법을 살펴보면, 우선, 마인드 맵 기술방법은 중심생각을 바탕으로 관련되어 뻗어나가는 여러 지식들을 분류하여 시각화하여 세부분류까지 나누어 방식으로서 본 발명에서는 수학의 이론이 모든 학문의 기본요소가 됨을 주목하고, 지식의 갱신시 편리함을 위해,수학의 이론을 최소 기본 지식소(220a)로 하고, 이를 바탕으로 물리 또는 수학지식소로 이루어진 물리지식소(220b)를 생성하고, 또 물리 또는 수학 또는 화학 바탕으로 화학 지식소(220g)를 만들고, 생물, 지구과학 지식소를 만들어 나간다. 본 발명에서 각 지식들이 지식소의 결합으로 이루어진 것은 하이퍼링크(Hyperlink)된 것과 같이 1개의 지식소를 수정했을 때, 동시에 동 지식소가 결합된 모든 지식소들에서 수정된 지식소로 교체되는 결합을 의미한다.

본 발명에서는 특별히 학습의 내용을 수학, 공학, 과학으로 제한하였는데, 이러한 학문은 오랬동안 변하지 않은 일정한 규칙으로 정립되어 컴퓨터 프로그램으로도 시뮬레이션이 가능하기 때문이다.

그러므로, 상기와 같은 이유로 본 발명의 목적은 수학, 공학, 과학의 지식을 체계적으로 분류하고, 저장하고 온라인 게임상에서 연결시켜 지식을 시각화하고 시뮬레이션으로 구현할 수도 있게 하여 학습효과를 최대로 올리기 위함에 있다.

도 1 은 본 발명에 따라서 온라인 롤플레잉 게임방식과 학습심리를 이용한 수학과 과학 학습 시스템의 구성이고;

도 2 는 본 발명에 따라서 온라인 롤플레잉 게임방식과 학습심리를 이용한 수학과 과학 학습 시스템의 전체 지식소DB(710)의 세부적 구성이고;

도 3 은 도2의 세부적 구성을 이루고 있는 마인드 맵방식의 지식구조체계를 나타낸 실시예이고;

도 4 는 본 발명에 따른 마인드맵 방식의 구조로 이루어진 지도에 의한 온라인 롤플레잉 게임상에서 전체 지식소DB와의 연결을 나타내는 실시예이고;

도 5 는 각 지식소(220a, 220b, 220c, 220d, ..., 220o) 에 공통적으로 저장되어야 할 목록이고;

도 6 은 게이머의 화면(800)에 표현되는 화면의 구성방식을 나타낸 것이며;

도 7 은 온라인 게임이 시행되는 전체 순서도를 나타낸 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라서 온라인 롤플레잉 게임방식과 학습심리를 이용한 수학과 과학 학습 시스템은 하기의 구성으로 이루어진다.

(a) 도1로서 전체적으로 위 온라인 게임을 수행하기 위한 게임서버(700)와 이 게임서버와 지식들이 연동되는 전체지식소DB(710)와 기출문제DB(730)와 회원의 정보를 관리하는 회원정보관리DB(720)로 구성이 되며,

(b) 도2로서 전체 지식소의 DB(710)에는 부분적으로 수학 지식소 DB(200)가 최소단위 지식소(220a)를 이루고, 물리학 지식소 DB(200)가 물리 지식소(220c) 또는 수학 지식소(220a)와 결합하여 물리 지식소 DB(220b, 220c)를 이루고, 다음 화학지식소DB(220)는 물리(220c) 또는 수학지식소(220a)와 결합(220d, 220f, 220e)하여 지식소(220g)를 형성하고, 생물지식소 DB(200)는 수학(220a), 물리(220c) 또는 화학 지식소(220d)와 결합하여 지식소(220m)를 형성하고, 지구과학 지식소(220o)는 수학(220a), 물리(220c), 화학(220d) 또는 지구과학 지식소(220n)와 결합하여 지식소 DB(200)를 형성한다. 여기에서 결합이라 함은 하이퍼링크(Hyperlink)된 것과 같이 1개의 지식소를 수정했을 때, 동시에 동 지식소가 결합된 모든 지식소들에서 수정된 지식소로 교체되는 결합을 의미한다.

(c) 부분적으로 지식소DB(200)에서 지식소들이 결합되는 방식은 도3에서 보는 것과 같이 마인드맵 구조에 의한 세분화 방식으로 되어 있다. 또 현재의 초, 중, 고등학교 과정에 맞춰 지식이 마인드맵 구조로 분류화된다. 중심지식을 중심으로 하여 1차적으로 분류되는 지식(210), 2차, 3차...로 세분되는 지식(220)들이 결합되어 있는 것이다.

각각 지식소들의 중심지식들은 온라인 게임 내에서는 포털(520)로 연결되어 왕복이동할 수 있고, 1차적으로 분류되는 지식(210)의 학습을 마치고, 다음 단계의 지식단계로 이동할 때는 보스(510)이라고 불리는 문제해결단계를 통과해야 한다. 그 과정에서 게이머는 경험치를 쌓고, 레벨이 오르며, 아이템을 획득할 수 있다.

(d) 도4는 게임서버에서 제공되는 온라인 방식의 게임으로, 가칭 수학나라(300)에서 마인드맵 구조 방식(도3)에 의한 지도구성으로, 가칭 자연수의 산(301)과 가칭 유리수의 마을(302), 정수의 마을(303)이 있고, 이 마을 내에는 분수의 집(305)에서 분수의 원리를 설명하기 위해 사과를 깎는 행동을 하는 동작객체(306)이 존재한다. 게이머는 이러한 지도(300)를 모험하면서, 마인드맵 구성방식으로 체계화된 지식구조의 동작객체와 상호작용하면서, 지식을 쌓아나간다. 만약, 수학나라(300)에서 모험을 하다가 물리학문제와 중첩되는 지식소를 알기 위해서는 포털(520)을 이용하여 가칭 물리나라(400)에서 똑같은 방식으로 지식을 쌓고, 돌아올수도 있다.

(e) 도5는 각 지식소에 공통적으로 저장되어야 할 목록으로

ㄱ. 지식의 번호로서, 예로 PHY0204FA8C7EB 로 되어 있는데 이것은 앞의 3자(PHY)는 저장될 과목의 인식하기 위한 인식기호, 다음 4번째부터 11번째까지(0204FA8C)는 마인드맵에서 1,2,3..차적으로 분류되는 구성의 지식소(210, 220)들의 인식기호이고, 다음 3자리(7EB)는 더 세분화된 지식을 나타내기 위한 인식기호이다. 앞의 3자리를 제외한 인식기호는 16진수로 이루어져 있어 기계에서 쉽게 처리할 수 있게 하였다. 이 지식의 번호는 각 지식소의 모든 형식의 공통적인 번호가 된다. 즉, mpg, avi, html, xml, jpg, ole 문서, 등 그 형식을 다르지만, 지식의 번호는 공통번호가 된다. 파일의 형식은 달라도 지식의 번호는 같으며, 만약 지식소가 좀더 복잡하게 저장되는 경우에는 지식번호의 마지막 3번째 인식기호, 위에서 (7EB)를 바꾸어 저장할 수도 있다.

ㄴ. 지식소의 간단한 설명으로 사람이 쉽게 알아볼 수 있게 하기 위함이다.

ㄷ. 게임서버에서 제공되는 온라인 상의 게임공간에서의 위치이다. 이 위치정보의 저장은 이미 기존의 롤플레잉게임이나 모든 종류의 게임에서 당연히 시행되는 것이다. 또한 위치정보를 이용한 여러가지 응용은 당업자라면 용이하게 생각해낼수 있는 정보이다.

ㄹ. 지식을 이루는 지식구성 지식소는 가령, 생물 지식소(220m)을 보면, 이것을 이루는 물리, 화학, 수학의 지식소(220a, 220c, 220d)의 객체의 번호를 나타낸다.

ㅁ. 동작하는 객체의 번호는 당 지식소와 연관되어 온라인 게임상에서 동작하는 객체(306)의 번호를 나타낸다.

(f) 도6은 게이머의 화면(800)에 표현되는 화면의 구성방식을 나타낸 것으로 게이머가 온라인 게임을 하는 창(803)에서 궁금한 내용이나 더 자세한 내용을 전체 지식소 DB(710), 기출문제 DB(730)에서 가져와 보여주는 창(801), 다른 게이머와 채팅을 할수 있는 창(802)로 이루어져 있다. 지식소와 기출문제는 html, xml로 만들어져 창(802)에도 표현될 수 있을 뿐 아니라 인터넷 검색으로도 검색이 가능하고, 열람이 가능한 자료이다.

(g) 도7은 온라인 게임이 시행되는 전체 순서도를 나타낸 것이다.

위의 구성에 의한 실시예를 들어보면, 우선 게이머가 회원으로 가입하여 게임을 시작하기 위하여 게이머의 수준을 정해야 한다. 도7에서 1,2단계에서 초등, 중등, 고등, 대학생임을 확인하고, 그 수준에 맞춰 원하는 과목에 대한 온라인 게임 상의 공간에서 게이머의 캐릭터를 생성시킨다. 그리고, 게임을 시작하는데, 가령,실시예를 들자면 게이머는 고등학교 3학년생으로서 물리의 공명부분에 대한 지식을 쌓고자 본 게임을 시작하였다면, 게임서버에서는 이 게이머를 전체지식소DB(710)에서 물리지식소DB(200)의 공명부분의 지식(220b)와 연관이 된 온라인 게임상의 지도의 위치에서 게이머를 시작시킨다. 이 위치가 공명의 대표적인 사례인 타코마 다리라고 하면(803), 게이머는 온라인 게임창(800)으로 타코마 다리를 보게된다.(803) 이 지식소(220b)에는 수학지식소 DB(200)의 수학지식소(220a)와 결합이 되어 있으므로 게이머는 게임상에서 수학과 관련 지식소(220a)를 보기 위해 포털(520)으로 그 공간으로 이동하여 수학지식을 쌓고 돌아올 수 있으며, 또한 그 지식을 클릭하면, 오른쪽 창(801)에서 볼수 있다. 온라인 게임상에서는 게이머의 학습효과를 높이기 위해 타코마 다리의 붕괴를 막으라는 과제를 제시한다. 그러면, 게이머는 타코마 다리의 붕괴를 막기 위해 공명현상을 이해하고, 이것을 응용하여 해결책으로 제시하여 과제를 해결한다. 그 대가로 게이머는 레벨, 경험치 상승, 아이템 획득을 보상받을 수 있다. 동시에 다른 게이머와의 채팅을 통해서도 문제를 해결할 수 있다.

또 다른 실시예로는 고등학교 3학년인 학생이 물리에서의 일의 원리를 이해하기 위해서 게임을 시작하는 경우에 있어서, 게임서버에서는 이 학생의 수준을 판단하고, 전체지식소DB(710)에서 물리지식소DB(200)에서 일의 지식소(220b)를 찾아(도3)에서 그 좌표의 위치의 온라인 게임상의 공간의 가칭 물리나라(도4..400)에서 게임이 시작되고, 일(도3..600)을 이해하기 위해 필수인 수학지식소(220a)의 내적(도3..601)을 더 자세히 알기 위해 포털(520)을 이용.. 수학나라(도4..300)에 와서, 벡터에 대한 동작객체를 보면서, 벡터를 이해하고 다시 물리나라로 돌아와 일에 관련된 문제해결을 하면, 다음 단계로 나아갈수 있고, 경험치, 레벨상승, 아이템획득 등의 보상을 얻을 수 있다. 이 경우 일에 관련된 기출문제를 더 자세히 알고 싶다면, 기출문제DB(730)에서 자료를 얻을 수 있고, 이것은 게이머의 오른쪽 창(801)에 나타나거나, html, xml 자료인 경우에는 다른 웹브라저를 열어 나타낼 수 있게 하였다.

상기 설명된 바와 같이, 본 발명은 궁극적으로 MMORPG 롤플레잉 게임을 통해 수학, 공학, 과학을 학습하기 위한 시스템과 방법을 제공한다. 마인드 맵을 기본구조로한 사이버 공간이라는 가상의 공간에서 게이머는 캐릭터를 이용하여 모험을 하면서, 다양한 수학, 공학, 과학의 원리가 구현되는 구조물을 보면서, 수학, 공학, 과학의 원리에 대해서 보다 흥미있게 다가갈 수 있으며, 동시에 다른 게이머들과 같은 공간에서 이러한 원리에 대해 자유롭게 토론할 수도 있다. 또 게임에서는 다양한 문제를 기존의 텍스트 방식의 딱딱한 지문으로 접하는 것이 아니라, 이러한 게임의 한 요소로 접할 수 있기 때문에 거부감이 덜하고, 게이머는 스스로 호기심을 유발시키고, 게임에서 제공되는 다양한 이벤트를 만들어 이를 해결해 나가면서, 경험치와 레벨을 올려주게 하고, 새로운 아이템을 얻게 하여 그에 대한 보상을 해주므로써 학습심리이론의 강화효과를 얻을 수 있다. 한편 우리나라 교육의 문제점이 되고 있는 창작성의 결핍문제도 이러한 가상공간에서 창작에 대한 보상을 통해 강화효과를 얻어 어느정도 해결할 수 있을 것이라고 본다.