연구진 이영준 ( 한국교원대학교 ) 유헌창 ( 고려대학교 ) 박인우 ( 고려대학교 ) 김현진 ( 한국교원대학교 ) 임병노 ( 경희대학교 ) 정종원 ( 고려대학교 ) 고범석 ( 한국교육학술정보원 ) 본이슈리포트에수록된내용은한국교육학술정보원의공식견해가아니라연구진의개인견해임을밝힙니다.
차 례 Ⅰ. 미래교육과휴대용학습단말기 1 Ⅱ. 휴대용학습단말기현황 4 1. 휴대용학습단말기의유형 4 2. 휴대용학습단말기의활용사례 17 Ⅲ. 휴대용학습단말기관련기술 1. 휴대용학습단말기기반기술동향 21 2. 서비스제공기반기술동향 25 Ⅳ. 휴대용학습단말기관련이슈및발전방향 27 참고문헌 31
휴대용학습단말기기술발전동향 Ⅰ. 미래교육과휴대용학습단말기 유비쿼터스사회와미래교육 유비쿼터스컴퓨팅환경의특성 - 다양한컴퓨터가환경도처에편재되어사용자가그존재를의식하지않고언제어디서나자유롭게여러대의컴퓨터를사용할수있는환경 - 존재성 : 컴퓨터는어디에나존재하며, 한사람이수많은컴퓨터를사용할수있음 - 관계성 : 사람과컴퓨터와의관계를의미하며, 사람들은의식하지않고컴퓨터를자연스럽게사용할수있음 - 물리공간과전자공간의융합 : 유비쿼터스컴퓨팅환경은물리공간에컴퓨터를이식하여물리공간과전자공간의한계를동시에극복할수있을뿐아니라, 인간중심적인컴퓨팅환경을유도함 유비쿼터스시대의교육의변화 - 교육기회로의접근성확보 : 유비쿼터스서비스는물리공간과전자공간이연계된교수학습환경을제공함으로써언제, 어디서나, 누구나원하는학습을할수있고동등한교육기회에접근할수있도록함 - 교육시기와장소의변화 : 형식적학교교육으로구성된전통적교육체계에서벗어나전생애에걸친평생학습이가능하게하고, 학교뿐아니라, 모든장소에서학습이가능하게함 - 교육내용의변화 : 학교교육과정중심의지식과기술습득에서벗어나, 다양한지식의습득, 창조, 활용중심으로전환되고, 실세계에서의문제해결력, 창의력과같은핵심역량습득이강조됨 - 지식전달체계의변화 : 교수학습상황, 방법, 모델이다양화되고정보통신기술기반학습지원체제가강화됨으로써학습의설계, 접근, 운영의획기적인전환을가져오게됨 1
2009 KERIS 이슈리포트 미래의교수학습환경은유비쿼터스컴퓨팅환경으로전환될것이며, 유비쿼터스서비스의진화단계에따라발전해나갈것임 [ 그림 1-1] 지능화수준에따른유비쿼터스서비스발전단계 ( 출처 : 노무라총합연구소, 2003) 미래교육을위한휴대용학습단말기가갖추어야할조건 이동성 - 유비쿼터스교육환경에서는학습공간과시간의제약이사라지고다양한학습공간에서학습이이루어지므로, 이를지원하기위해, 높은이동성을지원하는학습단말기가요구됨 - 학습단말기가활용되는장소의다양성으로인해학습단말기의견고성지원또한추가적으로요구됨 사용자편의성 - 실제단말기를사용하는학습자의사용성을가장중요하게고려하여야하며, 이를위해서는사용자가편리하고흥미를가지고단말기를활용할수있도록해야함 - 이를위해실제단말기를사용하는학습자의신체적, 인지적발달특성및요구를반드시고려해야함 2
휴대용학습단말기기술발전동향 상황고지서비스제공 - 상황고지서비스는개별학습자의다양한흥미와요구에부합하는최적의개별화된맞춤형교육서비스제공을위해필수적이며, 따라서실시간으로주변환경과학습자상황을감지하여그에따라가장적합한교육서비스를제공하기위한기능이필요함 행위제안서비스제공 - 행위제안서비스는상황고지서비스보다한단계더발전하여, 맞춤형교육정보와서비스제공뿐아니라, 학습자의학습활동을능동적으로유도할수있음 - 따라서실시간으로주변상황과학습자상태를감지하여학습자의능동적학습활동을유도하기위한기능이요구됨 협력학습지원 - 유비쿼터스교육환경은다양한학습자와다양한장치들이융합된공간으로같은공간내에존재하는학습자들간의상호작용및협력학습, 동료학습이가능함 - 공동체간, 또는공동체내, 개인간의상호작용및협력적학습활동지원을위한기능이필수적으로요구됨 3
2009 KERIS 이슈리포트 Ⅱ. 휴대용학습단말기현황 1. 휴대용학습단말기의유형 태블릿 PC 노트북의모든기능과태블릿 PC만의고유한기능을제공 스타일러스펜을이용해서 LCD에자유롭게필기할수있음 학생들은교사가수업시간에제시하는자료를집적내려받아필기를하거나수정 보완이가능함 교사들은학생들이단말기에입력한내용을바로볼수있고이에대한즉각적인피드백이가능함 학습용으로서의태블릿 PC는 8.9 ~ 12.1 의화면으로타단말기에비하여비교적넓은화면을가지고있음 다른휴대용학습단말기에비하여비교적넓은스토리지공간을갖고있음 학습자인학생들이휴대하고이동하며학습하기에는다소무거움 대부분의태블릿 PC는 Windows Vista, Windows XP, Windows XP Tablet edition을사용하였으나, 일부만리눅스를채택하고있음 운영체제가윈도우일경우실행하는프로세스가너무많아많은메모리를차지하기때문에리소스가적게들며, 교육용으로특화된가벼운운영체제 / 소프트웨어의개발이필요함 과거센트리노, 소노바프로세서를사용하였으나현재에는코어2듀오, ATOM(Z520, Z270), 튜리온X2( 그리핀 ) 프로세서를사용하여성능이월등해짐 메모리는과거 512MB가주로사용되었으나현재태블릿 PC는 1GB~4GB의용량이주를이룸 일부는멀티터치를지원하는터치스크린을탑재하고있음 4
휴대용학습단말기기술발전동향 태블릿 PC의일반적사양 - Intel ATOM(1.33GHz) 이상의프로세서, 1024 600~1024x768 해상도의 8.9~12.1인치화면, 1GB~2GB의메모리, 80~320GB 크기의하드디스크, 2Kg 이하의무게, 무선랜블루투스기능, 터치스크린방식등을지님 < 표 2-1> 태블릿 PC 의일반적인사양 프로세서메모리화면저장용량운영체제무게 Intel ATOM(1.33GHz 1.6GHz) 이상의프로세서 1 4GB 8.9~12.1" 터치스크린지원 TFT LCD 80GB 320GB Windows XP, Vista, 리눅스 0.99~2.0Kg 배터리수명 3~6 시간의구동시간 (3 셀, 6 셀, 8 셀 ) 기타 IEEE802.11b, LAN 10/100M, 모뎀, 블루투스, USB 등 LG C1-A2500T ASUS Eee PC T91 GIGABYTE M912X 6C KOHJINSHA W130KB HP COMPAQ 2710p 레노버 ThinkPad X200T 7449-A18 HP TouchSmart tx2-1008au Haier 81004 MSI Wind U Netpal [ 그림 2-1] 다양한태블릿 PC 5
2009 KERIS 이슈리포트 UMPC / NetBook/ MID UMPC(Ultra-Mobile Person Computers) 로서노트북과 PMP의중간단계정도의 PC로서초소형모바일 PC를뜻함 넷북 (Netbook) 은웹사이트의콘텐츠열람이나전자우편 채팅정도의간단하고기본적인인터넷위주의서비스를이용하는것을목적으로한, 상대적으로값이싼노트북을말함 MID(Mobile Internet Device) 는어디에서나인터넷을할수있는장치를말하며, 이동중다른사람과통신을하거나엔터테인먼트를즐기는등 PC에준하는성능을가진소형인터넷기기를뜻함 인텔은 17.8cm(7인치 ) 미만의크기로서 MID를구분하고있음 MID는 UMPC보다는작고휴대폰, 스마트폰보다는크며, 각장치에맞는새로운 UI와운영체제의형태에있어새로운경험을하게되지만기존에 PC를사용하던경험을그대로살릴수있는장점이있음 태블릿 PC에비하여휴대성과이동성에있어서는이점을가지고있으나 4.3 ~ 8.9 로작은화면을가지고있어학습에있어서약점을가짐 GPS, 지상파DMB, 180도회전터치스크린, 타블렛기능을갖추고있는것이다수임 교육용으로특화된가벼운운영체제와소프트웨어의개발이필요함 언제어디서든학습할수있다는유비쿼터스이념에부합하는단말기로서큰발전가능성을가지고있음 UMPC / Netbook / MID의일반적사양 - 800MHz 이상의프로세서, 1024 600 해상도의 4.3 8.9인치화면, 512MB 2GB 의메모리, 4 ~ 80GB 크기의하드디스크, 2Kg 이하의무게, 무선랜블루투스기능, 터치스크린방식등을지님 6
휴대용학습단말기기술발전동향 < 표 2-2> UMPC / Netbook / MID 의일반적인사양 프로세서메모리화면저장용량운영체제무게배터리수명기타 800MHz 이상의프로세서 512MB ~ 2GB 4.3~8.9" 터치스크린지원 TFT LCD 4~80GB MS WinXP Tablet PC, XP, 리눅스 0.3~2.0Kg 3~6시간의구동시간 IEEE802.11b, LAN 10/100M, 모뎀, 블루투스, USB 등 TG 삼보루온모빗삼성전자 Mondi 빌립 S5 SPARQ M7 UMID mbook M1-114KWA [ 그림 2-2] 다양한 UMPC / Netbook / MID 휴대폰, PDA, PMP 휴대폰은지금까지휴대용단말기로가장많이사용되어온가장편리한통신기기로서일상생활의필수품으로자리잡고있고, 음성중심의단말기에컴퓨팅기능을추가한스마트폰, PDA폰등으로진화하고있음 PDA(Personal Digital Assistant) 는개인용, 업무용으로계산, 정보저장, 검색기능을갖춘손바닥크기의초소형장치 PMP(Portable Multimedia Player) 는동영상, 음악재생을중심으로디지털카메라등다양한기능이결합될수있는휴대형멀티미디어재생기 7
2009 KERIS 이슈리포트 PDA 휴대폰 ipod Smart Phone PMP iphone [ 그림 2-3] 다양한휴대단말기 일반특성 - 휴대폰, PDA, PMP는다른기기들에비해배터리수명이길고휴대하기편함 - 문자, 음성, 동영상스트리밍서비스를활용하여교육에활용되고있으나, 화면크기가작아다양한어플리케이션및콘텐츠제공이어려움 전자책리더기 전차책은일반적으로연회색배경에진회색텍스트를보여주는전자잉크디스플레이를사용 일반적으로화면크기는 5~6인치이고최근에는 9.7인치대형스크린을탑재한제품도출시됨 전자책을읽는것이외에다른어플리케이션및콘텐츠제공이어려움 350 ~ 3,500권의전자책을저장하고배터리소모가적어장시간사용가능 SNE-50K Kindle PRS-500 [ 그림 2-4] 다양한전자책 8
휴대용학습단말기기술발전동향 교육용특화 PC - OLPC의 XO 노트북 OLPC(One Laptop Per Child) - MIT 미디어랩의네그로폰테교수의주도로설립된비영리단체로, 제 3세계개발도상국의소외계층아동들에게정보와교육의기회를제공하기위한프로젝트를진행 - 개발도상국의교사와학생들에게컴퓨터를보급하기위해 XO 라는 100달러노트북을개발 - 하나의컴퓨터를한명의아동에게공급하는것을원칙으로정부를통해각학교로전달됨 XO 개요 - 하드디스크대신플래시메모리를사용하며, 리눅스기반운영체제로구동되어, 다양한오픈소스프로그램탑재가능 - 이동애드혹네트워크기술 (Mobile ad-hoc networking) 을탑재하여하나의인터넷연결로다른여러컴퓨터의네트워크연결을공유할수있음 [ 그림 2-5] OLPC 의 XO 노트북 ( 출처 : http://laptop.org) [ 그림 2-6] 태국의 XO 활용시범학교학습장면 ( 출처 : http://wiki.laptop.org/go/olpc_thailand/ban_samkha/trial-200705) 9
2009 KERIS 이슈리포트 하드웨어주요특성 - 아동의신체적발달특성과활용에적합한설계 : 교과서크기로가벼우며, 유연한디자인과변형구조로다양한형태로활용가능 : 둥근가장자리와아동의손크기에맞는일체형손잡이와방수재질의키보드로구성 : 이중모드디스플레이와매우넓은터치패드로쉬운포인팅과그림그리기, 글쓰기활동지원 : 어떤유해물질도포함하고있지않음 : 배터리에는중금속이없고재충전가능횟수향상및자동차배터리와같은다른충전기의활용도가능한형태로제작됨 - 소외계층아동들의지역적, 경제적상황을고려한설계 : 수동전력공급기능및교실에서노트북을사용하는동안추가배터리의충전가능 - 제품수명을최대화하기위한형태로설계 : 견고성확보를위해쉽게망가질수있는하드디스크대신플래시메모리를사용 : 고장이잦은내부케이블을최소화하여 2개로구성 : 일반적인노트북표면두께 (1.3mm) 대비 XO의표면두께는 2mm로설계 : 디스플레이보호를위한내부범퍼장착 : 예상수명은 5년이며, 공장에서의파괴테스트와아동들이참여하는현장테스트병행을통해견고성을확보함 - 하드웨어주요스펙 < 표 2-3> XO 하드웨어주요스펙 프로세서메모리화면저장용량크기 / 무게배터리기타 AMD Geode LX700@0.8 W 433 Mhz 256 MB DRAM 액정모니터 : 7.5 Dual-mode TFT display 해상도 : 1200 (H) 900 (V) resolution (200 DPI) 1GB 플래시메모리 크기 : 242mm 228mm 32mm, 무게 : 1.45KG(LiFeP battery), 1.58KG(NiMH battery) NiMH 또는 LiFeP removable battery pack 키보드, 터치패드, 마이크로폰, 카메라 802.11b/g /s wireless LAN 3 USB 2.0 ports MMC/SD card slot 10
휴대용학습단말기기술발전동향 [ 그림 2-7] XO 세부구성 ( 출처 : http://laptop.org) 소프트웨어주요특성 - 오픈소스소프트웨어탑재를원칙으로함 - 응용프로그램이아닌활동중심설계 : 단순소프트웨어활용이아니라아동들의학습활동에초점을두고설계되었으며, 활동들은협력과표현, 저널링과반복을통한수행이라는점에서단순응용프로그램의사용과다른특성을지님 - 협력학습환경중심설계 : 협력적학습활동경험촉진을위해일정한지역범위내의모든 PC들을상호연결시키는네트워크기능이포함된브라우저활동제공 - 표현도구중심설계 : 그림그리기, 작곡하기, 이야기만들기, 게임과프로그램만들기와같은창의적표현활동촉진을위한프로그램제공 - 저널링 (Journaling) : 저널시스템의도입으로기존의파일시스템이아니라, 학습자가수행하고참여한활동들의기록및해당활동수행을통해생성된개체들의저장고로서의기능을제공 : 단순한저장이아니라, 동료학습자들과의협력적소통과정의포트폴리오, 스크랩북의기능 슈가인터페이스 - 데스크탑메타포가아닌줌메타포의사용 : 메쉬네트워크구조를명시적으로드러내기위해, 이웃 (Neighborhood), 그룹 (Group), 홈 (Home), 활동 (Activity) 의네가지서로다른뷰들과관련된줌이사용되며, 학습자들은각프레임속의단축키나컨트롤을이용하여메쉬커뮤니티안팎으로이동가능 11
2009 KERIS 이슈리포트 [ 그림 2-8] 네가지줌레벨구조 ( 출처 : http://wiki.laptop.org/go/hig) - 홈 (Home) 뷰는컴퓨터를켠후아이들이마주하는첫화면으로, 학습자들은그룹에참여하거나, 전체네트워크에연결된이웃을보거나, 또는특정활동에참여할수있음 - 그룹 (Group) 뷰에서는현재선택된그룹의멤버들또는그들의현재활동들을확인할수있으며, 동적인그룹생성및그룹활동이가능함 - 이웃 (Neighborhood) 뷰에서는지역메쉬네트워크상의모든개인들과그들이현재참여하고있는활동들을볼수있음 홈 (Home) 뷰그룹 (Group) 뷰이웃 (Neighborhood) 뷰 [ 그림 2-9] 슈가인터페이스 ( 출처 : http://laptop.org) - 활동 (Activity) 뷰에서는창조, 탐구, 협동활동들을볼수있으며, 학습자가한번에하나의특정과제에집중할수있도록, 하나의활동이화면전체를채울수있도록설계됨또한저널의시각적확장인프레임구조를통해오브젝트들이활동들사이를옮겨다닐수있음 12
휴대용학습단말기기술발전동향 [ 그림 2-10] 프레임구조 ( 출처 : http://wiki.laptop.org/go/hig) 교육용특화 PC - Intel의 Classmate PC Classmate PC 개요 - 개발도상국어린이들에게제공하기위한저비용 PC로교육용단말기능에초점을맞추고있음 - 1세대 Classmate PC인 Clamshell에서출발하여, 2세대 Convertible, 3세대 Convertible Classmate PC를출시함 - 플립여닫이형 (flip-open) 시스템으로운영체제를윈도, 리눅스중에서선택하여사용가능함 - 무선랜을내장하여접속편의성을높임 - 인텔이개발한교육용어플리케이션이탑재되어무선펜으로노트북에기록하거나필기훈련이가능함 주요특성 - 학습자편의를위한설계 : 가볍고견고한하드웨어설계 : 방수키보드제공 : 이동편의를위해본체에이동형손잡이부착 : 어린학습자및교실친화적인인터페이스제공 - 학습효과증진을위한설계 : 디지털쓰기와그리기를위한터치스크린제공 : 교실협력과접근관리기능제공 - 협력지원을위한설계 : 태블릿모드지원으로어디서나사용할수있도록이동성증진 : 팀작업과쉬운공유지원 13
2009 KERIS 이슈리포트 - 재미와편의성제공을위한설계 : 간소화된사용자인터페이스의제공 : 자동스크린회전기능을포함한 E-reader 제공 : 카메라회전기능제공 Clamshell CMPC Convertible CMPC [ 그림 2-11] Classmate PC ( 출처 : http://www.classmatepc.com) 하드웨어주요사양 < 표 2-4> Classmate PC 하드웨어주요사양 Clamshell CMPC Convertible CMPC 프로세서 Atom N270 1.6GHz Processor Atom N270 1.6GHz Processor Form factor Clamshell Clamshell / Tablet 메모리 1GB / 512MB 1GB / 512MB 저장용량 8G/4G /2G Flash 1.8 HDD 16G / 8G / 4G Flash 1.8 HDD 운영체제 Windows XP / Linux Windows XP / Linux 화면 8.9 1024 x 600 7 800 x 480 8.9 1024 x 600 Touch Screen 네트워크 10/100M Ethernet 10/100M Ethernet 802.11b/g/n WLAN 802.11b/g WLAN Mesh support (Linux Only) Mesh support (Linux only) Security: 802.1x, WPA, WPA-PSK, Security: WPA, WPA2, 802.1x, 802.11i WPA2, WPA2-PSK 키보드 Water resistant keyboard Water resistant keyboard 배터리수명 기타장치 6-cell battery (6.5 hours) 4-cell battery (4.5 hours) Integrated audio, built-in speaker and mic. 6-cell battery (6 hours) 4-cell battery (4 hours) Integrated audio, built-in speaker and mic. 크기 238 x 195 x 42 mm 240 x 180 x (26.0 ~ 39.3) mm 무게 1.27-1.49 Kg 1.2-1.4 Kg 시스템입출력 2 x USB 2.0 ports, 1 SD slot 2 x USB 2.0 ports, 1 SD slot, VGA port 카메라 ( 옵션 ) 0.3 MP 1.3 MP (rotated) 14
휴대용학습단말기기술발전동향 교육용특화 PC - Dell의 Latitude 2100 Netbook Latitude 2100 Netbook 개요 - 상업용 Dell Latitude 시리즈의기본적인요소를갖춘저비용 PC를제공하여교육용으로활용될수있도록함 - 플립여닫이형 (flip-open) 시스템으로운영체제를윈도, 리눅스중에서선택하여사용가능함 - 무선랜을내장하여접속편의성을높임 주요특성 - 외부케이스는충격에강한내구성을가진소재와고무로처리로되어있고방수기능을가지고있음 - 5가지컬러로각자의이름을학생용넷북에어울리는스쿨버스골드, 초크보드블랙, 볼프렌드그린, 블루리본, 스쿨하우스레드로명명함 - 향균키보드제공 ( 선택사양 ) - 학생들의장시간 PC사용을보호자가통제할수있는원격관리솔루션인 웨이크온랜 이지원됨 - 교실에서 24대의 PC까지관리및운반을도와주는카트제공 Latitude 2100 Netbook PC Cart [ 그림 2-12] Latitude 2100 ( 출처 : http://www.dell.com) 15
2009 KERIS 이슈리포트 하드웨어주요사양 < 표 2-5> Latitude 2100 하드웨어주요사양 Latitude 2100 Netbook 프로세서 Form factor 메모리저장용량운영체제화면네트워크키보드배터리수명기타장치크기무게시스템입출력카메라 Atom N270 1.6GHz Processor Clamshell / Tablet 1GB / 2GB Solid State Drives up to 16GB 5400rpm Hard Drives up to 250GB2 Windows XP, Vista / Ubuntu Linux 10.1" WSVGA (1024 x 576) LED Display 10.1" WSVGA (1024 x 576) LED Display with touchscreen 10/100/1000 Gigabit Ethernet 802.11a/g/n WLAN Keyboard with antimicrobial protection 3-cell battery (3.5 hours) 6-cell battery (7 hours) Integrated audio, built-in speaker and mic. 265 x 187 x (22.5 ~ 39.9) mm 1.32 Kg(3-cell battery) 1.6 Kg (6-cell battery) 3 x USB 2.0 ports, VGA, headphone/speaker out, mic optional VGA camera 종합분석 현재학습에많이사용되고있는태블릿 PC는화면이크고, 저장용량이뛰어나지만, 어린학습자가휴대하기에다소크고불편함, 또한태블릿 PC의스타일러스펜이실제연필사이즈에비하여얇아필기, 관리에어려움이있어실제연필과유사하게제작하여사용상의편의를제공해야함 휴대폰, PMP, PDA의경우휴대하기에용이하나, 화면크기가작고학습용이외의불필요한기능이많이탑재되어있어학습에활용하기어려움또한음성또는동영상등제한된멀티미디어콘텐츠로만학습에활용되고있음 16
휴대용학습단말기기술발전동향 UMPC, Netbook, MID는휴대폰, PMP등의휴대용단말기보다프로세서와메모리, 저장용량부분에서뛰어나고화면이큰대신, 다른휴대용단말기보다배터리수명이짧음. 또한학습용이외의불필요한기능이많이탑재되어있어학습에활용하기어려움 경제적이며학습용으로특화된개인휴대용학습단말기로 OLPC, Classmate PC, Latitude 2100 netbook등이있음 교육용으로특화된 PC는학습이외의불필요한기능을삭제하고, 아동의신체적발달특성과활용에적합한외형과저렴한가격이특징임 운영체제가기존윈도우일경우실행하는프로세스가너무많아많은메모리를차지하기때문에리소스가적게들며, 교육용으로특화된가벼운운영체제 / 소프트웨어의개발이필요함 2. 휴대용학습단말기의활용사례 개요 대표적인국내적용사례는개별통신회사에서제공하고있는휴대폰전용콘텐츠및전자책단말기의이용, 대학입학시험준비를위한동영상강의시청, 교육업계에서의모바일교육, 공교육에서의 u-러닝을위한단말기이용, u-campus를위한단말기이용, 디지털교과서활용을위한단말기의이용등이있음 대표적인국외적용사례는 MIT의 TEP와 K-12 프로젝트, EU의 PEACH 프로젝트, 미시간대학의 HI-CE 프로젝트, 영국 Cornwallis School의 TPC 활용프로그램, 플로리다주립대의 TPC 활용프로그램, 싱가포르 Crescent Girl's School의 TPC 활용프로그램, OLPC의 XO 프로젝트, 디지털교과서전용단말기개발사례등이있음 ( 이영준외, 2006) 디지털교과서관련국내사례 디지털교과서개요 - 도시뿐아니라농어촌학습자들에게동등한교육기회부여를목적으로개발됨 - 언제어디서나교수학습활동을수행할수있는유비쿼터스학습환경으로, 교실내 17
2009 KERIS 이슈리포트 전자칠판과휴대용학습단말기, 전자펜등이필요함 - 국립도서관, 국립박물관, 언론사, 기타과학관, 교육정보기관의데이터베이스활용가능 - 디지털교과서를통한양방향, 다방향학습및학생간, 학생과교사간협력적상호작용이가능함 [ 그림 2-13] 디지털교과서개요및세부기능 ( 출처 : 교육과학기술부 한국교육학술정보원, 2009) 디지털교과서관련사례 - 2000년부터전자책리더용하드웨어및소프트웨어출시 - 개별기업중심으로와이즈북, 북토피아등운영중이며, 업체간통일성이나호환성은없음 - 2004년까지주로전자도서관사업이이루어짐 - 2002년전자교과서개발및중 장기계획수립 - 2004년초등 5학년사회, 과학프로토타입개발과실험적용 - 2006년도디지털교과서연구학교 (5개교) 선정 - 2006~2007년수학과디지털교과서실험학교운영 (4개교) - 2008년초등 5, 6학년디지털교과서개발 ( 국어, 수학, 사회, 과학, 영어, 음악 ) - 2008년도디지털교과서연구학교 (15개교) 선정 - 공개S/W 기반디지털교과서연구학교선정 (2008년도연구학교 20개교중 8개교선정, 운영 ) - 2009년도디지털교과서연구학교 (92개교) 선정 ( 기존연구학교 20개교포함, 총 112개교운영 ) 18
휴대용학습단말기기술발전동향 디지털교과서주요기능 - 학습주자료기능 : : 교과서기능 - 필기, 메모, 책갈피, 페이지넘기기등기존교과서의기능을가짐 - 학습지원및촉진기능 : 멀티미디어기능 - 이미지, 사진, 동영상, 음성, 애니메이션, 3D 등멀티미디어자료가임베드, 하이퍼링크로연계됨 : 자료검색기능 - 동일교과다른학년, 타교과의텍스트등학습자가필요로하는내용검색기능 : 참고자료기능 - 자기주도학습에필요한참고자료제공 : 하이퍼링크기능 - 자기주도적학습에필요한다양한자원연계 : 학습사전기능 - 각종용어사전기능 - 학습관리및도구기능 : 평가도구기능 - 디지털교과서체제내부및외부의평가도구연계및수준별보충, 심화학습자료제공 : 저작도구기능 - 학습자가원하는내용을제작, 편집, 출력, 텍스트, 그림, 음악, 동영상재편집기능 : 학습관리시스템기능 - 학습자포트폴리오관리, 학습자학습진도및수준진단기능 - 상호작용및다양한정보자원과의언계기능 : 상호작용기능 - 웹을통한전문가, 외부기관과의상호교류 : 정보자원과의연계기능 - 국가지식데이터베이스와연계및정치, 경제, 사회, 문화기관이소유한학습용콘텐츠연계 [ 그림 2-14] 디지털교과서플랫폼 ( 출처 : 교육과학기술부 한국교육학술정보원, 2009) 19
2009 KERIS 이슈리포트 디지털교과서관련국외사례 싱가포르 - 1999년 9월교육부주관으로출범함전자교과서프로젝트 - 노트북 PC와 PDA 중간크기인에듀패드활용 - 2000년둔만 (Dunman) 중등학교 1학년 160명을대상으로시범운영함 - 접속의어려움, 장비의기술적인문제등학습자간상호협력학습이원만하게이루어지지못함 말레이시아 - 2001년전자책생산공장설립후컴퓨터전문가가시험학교교원에게사용법등을지도 - 2002년시범수업을전자책단말기를통해 8천여명에게실시 - 2003년제품생산이중단, Psion사가성능을향상시켜 netbook 출시 - 활용능력부족, 높은가격, 접속불편등의문제발생 미국 - Resurrection Catholic School, Dayton Ohio에서 4학년한학급전과목을대상으로 ebook 단말기이용 - GoReader는전자책으로읽기, 하이라이팅, 노트필기수준의기능을가지고있고, 2000 년출시되어미국의대학이나고등학교에서실험연구가이루어짐 - 교육적기능보다는전자책저장용도임 ( 교과서 150권정도 ) 프랑스 - 2000년전자책전용단말기시판 - 디지털교과서는전용단말기형태 - 교육용보다는일반성인을위한전자문학서적위주 일본 - 1999 년부터약 500 명독서층에 5000 여종전자책서비스제공 - 2004 년이후다양한전자책전용단말기출시 20
휴대용학습단말기기술발전동향 Ⅲ. 휴대용학습단말기관련기술 1. 휴대용학습단말기기반기술동향 미래사회에서교육의변화와휴대용학습단말기 미래사회는오프라인과온라인이통합된교수 학습환경을제공하여사람들이원하는학습을할수있고또한다양한교육기회에접근할수있도록됨 시간적, 공간적인제약이없어지는동시에개인의능력과진도에맞춘최적의교육이가능함 궁극적으로학습자중심의학습환경이구현되고, 다양한학습공동체가출현 다양한종류의학습자원을손쉽게접속하고학습하기위해서는휴대용학습단말기가필요함 [ 그림 3-1] 정보통신기술의발전단계 ( 출처 : 삼성 SDS 정보기술연구소 2003) 21
2009 KERIS 이슈리포트 정보통신기술은웹컴퓨팅의단계를지나현재유비쿼터스네트워킹 (Ubiquitous Networking) 기술을활용하는다양한학습단말기들이사용되고있음 정보통신기술은사람과컴퓨터, 사물이상호소통하는익조틱네트워킹 (Exotic Networking) 으로발전할것으로예상되며, 이에따라학습단말기도발전되어야함. 유비쿼터스휴대용학습단말기의기반기술 유비쿼터스컴퓨팅기초기술 ( 운영체제, 센싱, 네트워크, 디바이스, 보안, 어플리케이션, 인터페이스 ) 의발전에따라휴대용학습단말기도진화할것임. [ 그림 3-2] 유비쿼터스컴퓨팅기초기술 ( 출처 : http://www.ubiu.net) 휴대용학습단말기의운영체제 Windows 계열 - Windows XP: 현재가장일반적으로사용하고있는운영체제임 - Windows XP Tablet PC Edition: 기존의 Windows XP에펜입력처리, 필기인식, 음성입력등새로운기능들을추가 - Windows Vista: 인터넷보안, 파일탐색, 그래픽환경이향상되었으나, 일부응용프로그램에서의호환성이문제있음, 22
휴대용학습단말기기술발전동향 - Windows 7: Windows Vista와 Windows Server 2008의차기버전으로 1GB 메모리의넷북에서도빠르고안정적으로동작. 운영체제의안정성, 신뢰성그리고호환성, 배터리파워등이향상됨 Linux 계열 - 아시아눅스모바일미디눅스에디션 (Asianux Mobile Midinux Edition, 미디눅스라고명명 ): Windows 계열의 OS보다빠른화면전환이장점, 아시아눅스컨소시엄이인텔모바일그룹과아시아눅스기반의모바일운영체제공동개발, 다양한무선인터넷접속환경지원, 배터리사용시간을획기적으로늘림 - 우분투넷북리믹스 (UBUNTU Remix): 인터페이스개선을통하여넷북및태블릿 PC 의낮은해상도의비효율성을극복하고자함, 작업효율및사용자편의성이높아짐 휴대용학습단말기의디바이스관련기술 Solid State Disk - 2008년 256GB의대용량 SSD가개발되면서 PC에도활용할수있게되었음 - HDD가원판모양디스크에데이터를기록하거나읽는 기계적인원리 로작동함에따라소음, 발열이심한문제점을해결 - SSD는반도체칩의화학적, 전기적반응을이용하여저장 - 외부충격에강해아동들이사용하는교육용 PC에적합함 휴대용학습단말기의네트워크관련기술 WiBro(Wireless broadband network) - 무선인터넷접속표준의하나인 WiBro는휴대전화가데이터속도에제한을받는것을극복하기위해고안됨 - 2.3GHz 주파수대역을이용하며 60km/h 이상이동시에도끊김없는무선인터넷서비스를제공하며, 가입자당전송속도는약 1Mbps에달함 - ADSL, 무선랜과같은광대역인터넷접속에휴대성을더한것이라고볼수있음 HSDPA(High Speed Dwonlink Packet Access) - 고속하향패킷접속을통하여 3세대이동통신기술인 W-CDMA보다 5배이상빠른속도로통신할수있음 ( 다운링크속도는최대 14.4Mbps임 ) 23
2009 KERIS 이슈리포트 - 기지국에대한별도의투자없이 W-CDMA 시스템을개량하는방식으로서비스를제공할수있는장점이있음 휴대용학습단말기의센싱관련기술 RFID - 관리할사물에반도체칩과안테나로구성된아주작은전자태그를부착하고무선주파수를이용하여사물의정보를리더기에서요청하면전자태그의정보를자동으로전송하는기술 - 우리생활의모든분야에정보화를확산시켜비즈니스에대변혁을가져오고삶의질을획기적으로개선할수있는가능성을지님 USN(Ubiquitous Sensor Network) - RFID와각종센서, GPS 기타인식및센싱기술을혼용하여사람들이컴퓨터가있다는사실을느끼지못하는사이에네트워크를통하여정보를공유하고이를통해특정정보의수집또는서비스의제공을하도록하는네트워크를말함 휴대용학습단말기의보안관련기술 DRM(Digital Rights Management) - 디지털콘텐츠의무단사용을막아, 제공자의권리와이익을보호해주는기술과서비스를통틀어칭함 - 불법복제와변조를방지하는기술등을제공 PMI(Privilege Management Infrastructure) - 사용자의권한, 지위, 임무등에관한사용자의속성 (attribute) 을정의하고관리하기위한권한인증체계 휴대용학습단말기의인터페이스관련기술 그래핀 (graphen) - 차세대신소재 그래핀 은입는컴퓨터 (wearable computer), 팔찌휴대폰, 접는전자종이등미래형전자기기를만들어낼수있음 24
휴대용학습단말기기술발전동향 [ 그림 3-3] 그래핀을이용한접는전자종이 휴대용학습단말기의어플리케이션관련기술 LCMS(Learning Content Management System) - 학습객체를구조화하여저장, 검색하는데이터베이스시스템을바탕으로학습자에게최적의학습활동이이루어질수있도록학습객체를전달 - 콘텐츠와콘텐츠를통제하는로직을분리, 다양한전달방법이가능하며학생신상, 성적, 학습진도등기본적행정기능을내장한학습콘텐츠관리시스템 2. 서비스제공기반기술동향 클라우드컴퓨팅 클라우드컴퓨팅정의 - 서버, 스토리지, 프로그램과같은 IT 자원들을구매하여소유하지않고필요할때인터넷을통해서비스받는방식을의미함 클라우드컴퓨팅서비스의형태 - Infrastructure-As-A-Service(IaaS): 서버또는스토리지를사용자에게서비스형태로제공하는대표적클라우드컴퓨팅서비스 - Platform-As-A-Service(PaaS): 사용자가쉽게서비스를만들수있도록필요한기본기능을제공하는 Platform을서비스형태로제공하는형태의클라우드컴퓨팅서비스 - Software-As-A-Service(SaaS): 어플리케이션또는소프트웨어를서비스형태로제공하는형태의클라우드컴퓨팅서비스 25
2009 KERIS 이슈리포트 클라우드컴퓨팅의특성 - 컴퓨팅, 스토리지, 어플리케이션, 콘텐츠, 네트워크등모든 IT 영역에서제공되는인프라와서비스 - 사용자가클라우드내의기술인프라에대한지식없이인터넷을통해서비스를제공받을수있음 - 물리적인컴포넌트들을가상화를통해논리적으로구성하고관리함 - 사용자데이터는주로서버에저장되며선택적으로클라이언트에저장되는계층적네트워크스토리지환경 - 작업규모또는부하의변동에따라최적화된컴퓨팅환경을사용자에게제공함 - 사용에따른비용을지불함 클라우드컴퓨팅서비스와교육 유비쿼터스컴퓨팅환경의도래와함께 IT 자원과소프트웨어는온디멘드서비스형태로진화하고있음 차세대컴퓨팅환경은언제어디서나실시간으로원하는만큼의 IT 자원을서비스형태로사용하고사용자환경에구애없이작업이가능한환경으로발전예상 클라우드컴퓨팅은가장주목받고있는 IT 트렌드의하나로, 클라우드컴퓨팅서비스는교육의방법과형태에도큰영향을미칠것으로예상됨 클라우드컴퓨팅이라는컴퓨팅서비스환경의변화에따른휴대용학습단말의스펙과기능의변화가필요함 26
휴대용학습단말기기술발전동향 Ⅳ. 휴대용학습단말기관련이슈및발전방향 휴대용학습단말기관련기존연구의한계및시사점 이동성및사용자편의성의동시지원요구 - 기존의휴대용학습단말기의경우, 이동성과사용자편의성을동시에만족시켜줄수없으며, 이에대한문제점은 u-러닝연구학교시범적용결과사용자의가장큰불만으로드러남 - 높은휴대성을지원하려면, 크기가작고소형화됨으로인해기기사용이불편하고, 큰화면과다양한기능이탑재된경우, 이동성지원이미흡한것으로드러남 - 무선네트워크및컴퓨터관련기술의진화에따라해결가능 ( 예 > 클라우드컴퓨팅서비스환경의도입으로, 다양한어플리케이션을서버기반으로구축함으로써이동성과사용자편의성동시지원 ) 하나, 현재기술수준에서적절한활용방안의탐색이요구됨 - 디스플레이를원하는대로접거나휘게할수있는 그래핀 소재가상용화되면휴대용학습단말기의기존의휴대성의문제를혁신적으로해결할수있어입는컴퓨터 (wearable computer) 와같이편하게휴대할수있는단말기가개발될수있음 - 단말기의크기를소형화하는접근을지양하고, 인터페이스설계의전환을통해사용자편의성의극대화를도모하는방법이요구됨 - 예로, XO의슈가인터페이스의경우, 하나의활동수행시전체화면을차지하도록설계함으로써, 학습자가한번에하나의활동에집중할수있도록설계함 특화된소프트웨어개발및활용지원요구 - 기존의휴대용학습단말기에탑재되어학습에주로활용되어온소프트웨어의경우, 일반목적으로사용되는응용프로그램들을활용함 - 높은소프트웨어사용문제로저렴한단말기개발에저해요소로작용하였으며, 오픈소스기반소프트웨어를사용하더라도학습자발달특성에맞지않아학습자사용편의성에저해요소로작용함 - 단말기사용학습자의언어와인지적, 신체적발달수준에맞춰수정되거나특화된학습용소프트웨어의개발및탑재가요구됨 - 미국미시건대학의 HI-CE 프로젝트의경우, 핸드헬드컴퓨터용소프트웨어들을개발하고이를활용한학습자의학습활동지원을위한프로그램들이제공됨 27
2009 KERIS 이슈리포트 - XO의경우, 학습자발달수준에맞는오픈소스기반의학습용소프트웨어들선정하고, 이들을보다간략화하여제공함 학습콘텐츠개발및지원요구 - 기존의 u-러닝을위한학습콘텐츠들의경우, 에듀넷이나 EBS 자료, 사이버가정학습자료, 전자교과서와같은기존자료들을재구성하여활용함 - 미래학습환경에서는디지털교과서및다양한교육용콘텐츠들을기본적으로탑재하여활용하여야하며, 이를지원하기위한최소한의하드웨어스펙에관한고려가필요함 - 단말기에탑재및활용가능한다양한학습콘텐츠의개발및지원방안에관한연구가필요함 학습지원기능제공요구 - 학습자의학습활동을모니터링하고다양한지시사항과맞춤형콘텐츠를적시에제공하기위한소프트웨어 ( 예 > Live Class) 의활용은학습자와교사와의상호작용을지원하고, 맞춤형개별학습지원을위해유용하게활용됨 - 학습자와교사와의상호작용지원뿐아니라, 학급이나집단에학습자와학습자와의상호작용및협력학습지원, 다양한공동체와의상호작용지원을위한기능및소프트웨어개발에관한연구가필요함 - 협력학습환경의특성및학습자특성을면밀히고려한하드웨어및소프트웨어기능설계연구가요구되며, 다른사람들과의상호작용과정보공유, 협력학습이보다편리하고동시적으로이루어질수있도록쉬운인터페이스설계가요구됨 - 포트폴리오와같은학습결과물의효과적관리기능이요구되며, 이는기존의파일관리시스템이아니라, 학습활동의시간적흐름및활동유형에따라체계적으로관리되고평가될수있는형태로설계되어야함 유비쿼터스환경발달수준에따른기능지원요구 - 현재의학습단말기의기능은유비쿼터스서비스의초기수준인 u-커뮤니케이션과 u-정보제공단계에머물고있음 - 향후 u-상황고지, u-행위제안단계로서비스가발달해나감에따라이를지원하기위한단말기기능에관한연구가필요함 28
휴대용학습단말기기술발전동향 휴대용학습단말기관련핵심이슈및발전방향 성능 (Performance) - 모든성능의최고가아니라, 학습자들의요구에맞는단말기제공을목표로하여야함 - 일반응용프로그램이나화려한그래픽인터페이스제공이아니라, 경제성, 견고성을고려하여최소화된하드웨어사양을제시해야함 - 최소화된하드웨어사양을고려한학습프로그램개발이요구됨 사용성 (Usability) - 실제학습자의사용성을가장중요하게고려하여야하며, 사용성을최대화하기위한학습자요구분석및인터페이스설계가요구됨 간소성 (Simplicity) - 단말기에모든기능을담으려고시도하기보다학습에꼭필요한기능만탑재하도록노력하여야하며, 이를위해무엇이휴대용학습단말기활용의효과를최대화할수있는지면밀히고려해야함 - 많은기능을수행하기보다, 휴대용학습단말기활용의효과를최대화할수있는특화된기능이잘수행될수기능을개발하여야함 신뢰성 (Reliability) - 시스템장애를초래하는활동들을예방및처리하기위한기능이필요함 보안성 (Security) - 개인정보및학습자들의학습결과및자료를보호하기위한기능이요구되며, 유해정보를차단하기위한기능이요구됨 적응성 (Adaptability) - 학습활동이이루어지는환경과활동특성에따라유연하게대처할수있는기능이요구됨 - 예를들어, 밝은곳과어두운곳에서적응할수있는디스플레이모드를지원하다거나, 인터넷접속이불가능한환경에서의학습활동을지원한다거나, 키보드사용이불가할경우, 터치패드를활용하게한다거나, 핸드핼드모드와데스크탑모드를전환할수있도록기능이설계되어야함 29
2009 KERIS 이슈리포트 복구 (Recoverability) - 학습자의적극적이고창의적인활동촉진을위해학습자가휴대용학습단말기를활용하여어떤다양한시도와탐구를진행하더라도원상태로복구및백업가능한기능을제공해야함 - 협력적활동수행에서의활동취소및재실행, 복구, 백업기능이오류없이수행되기위한기능제공이필요함 이동성 (Mobility) - 일반적인휴대용단말기의이동성지원뿐만아니라, 학습자의등하교길, 놀이터, 운동장, 등학습경험이이루어지는다양한장소에서의휴대성및견고성을지원해야함 - 해당장소에서요구되는기능 ( 예 > 카메라기능 ) 을우선적으로선정해야함 투명성 (Transparency) - 학습자가사용하는모든프로그램의소스코드를공개및세밀한주석을함께제공함으로써, 학습자가스스로프로그램을분석하고개발할수있는학습환경을제공해야함 접근성 (Accessibility) - 일반학습자뿐아니라, 장애학생과같은다양한학습자의접근성지원을위한인터페이스설계및기능이함께제공되어야함 30
휴대용학습단말기기술발전동향 참고문헌 강정아 (2007), 유비쿼터스환경 UBI에관한연구, 군산대학교석사학위논문. 김재윤외 (2004), 유비쿼터스컴퓨팅환경에서의교육의미래모습, 한국교육학술정보원. 김지연 (2006), u-러닝환경을위한 IT 839 기술들의교육적적용가능성탐색, 충북대학교석사학위논문. 김진광 (2008), 리눅스운영체제국제협력프로젝트, 아시아눅스, 정보과학회지제26권제7호. 김희연 (2008), 미국의클라우드컴퓨팅이용현황, 정책리포트, 미래전략연구실. 노무라총합연구소 (2003). 유비쿼터스네트워킹과시장창조. 서울 : 전자신문사. 류석상 (2006), 유비쿼터스사회변화트렌드와미래 IT 전략, ( 사 ) 정보통신공동연구소. 박인우외 (2006), 유비쿼터스환경을지향하는미래교실구성방안, 한국교육학술정보원. 박승창외 (2005), 유비쿼터스센서네트워크기술, 진한 M&B. 박종섭 (2006), 유비쿼터스러닝환경하의개인용단말기에관한연구, 연세대학교석사학위논문. 변상돈 (2008). 미래유비쿼터스학습사회를위한교실환경모델연구, 경기대학교석사학위논문. 삼성SDS 정보기술연구소 (2003). 유비쿼터스를위한 IT Framework의제안. 성병용 (2009), 국내기업의클라우드컴퓨팅동향및전략, 한국소프트웨어진흥원정책리포트, 삼성SDS. 유비유넷 : http://www.ubiu.net 이병길외 (2008), 개인사용자중심의클라우드컴퓨팅기술, 한국정보기술학회지제6권제1호. 이영준외 (2006), 유비쿼터스사회의개인휴대용학습단말기전망, 이슈리포트, 한국교육학술정보원. 이영준외 (2006), 유비쿼터스기반개인휴대용학습단말기개발연구, 연구보고서, 한국교육학술정보원. 윤덕현 (2006), 유비쿼터스러닝시스템구현을위한기반기술연구, 청주대학교석사학위. 정기오외 (2005), 미래교육을위한 u-러닝교수 학습모델개발, 연구보고서, 한국교육학술정보원. 정제호 (2008), 클라우드컴퓨팅의현재와미래, 그리고시장전략, 한국소프트웨어진흥원정책리포트, 한국소프트웨어진흥원. 주용완 (2009), 클라우드컴퓨팅서비스동향및활성화방안, 핫이슈, 한국인터넷진흥원. 교육과학기술부 한국교육학술정보원 (2009). 디지털교과서, 한국교육학술정보원. Laptops for Education: http://www.classmatepc.com 31
2009 KERIS 이슈리포트 OLPC: http://laptop.org OLPC_Thailand: http://wiki.laptop.org/go/olpc_thailand/ban_samkha/trial-200705 OLPC Human Interface Guidelines: http://wiki.laptop.org/go/hig Weng, J.-F(2006), Building a Fram-Based Interaction and Learning Model for U-Learning, International conference on ubiquitous intelligence and computing 3rd Papers. 32
연구자료 RM 2009-12 휴대용학습단말기기술발전동향 발행 2009년 9 월 일 발행인 곽 덕 훈 발행처 (www.keris.or.kr) 주소 100-400 서울중구퇴계로 299 전화 : (02)2118-1114 팩스 : (02)2278-4367 등록 제22-1584호 (1999년 7월 3일 ) 인쇄처 신성인쇄상사전화 : (02)2272-0345 본내용의무단복제를금함. < 비매품 > * 에듀넷 : www.edunet.net * 리스 : www.riss4u.net