본 논문에서는 창의적 공학교육의 기반과 성과를 평가하기 위해 운영되고 있는 공학교육인증제도에서 핵심 교육요소로 강조하고 있는 효과적인 공학설계를 위한 PBL기반의 설계교육방법과 이를 IT학부의 필수 요소설계과목의 하나인 논리회로설계에 적용하여 콘텐츠를 개발한 사례를 제시한다. 요소설계는 요소기술 중심의 설계이므로 종합설계의 경우와는 달리 설계구성요소 및 현실적 제한조건들의 범위가 제한되는 특징을 가지고 있어 창의적 설계교육이 이루어지려면 요소설계과목의 특성을 충분히 고려하여 PBL을 적용할 필요가 있다. 개발한 콘텐츠(교재)를 실제 수업에 적용하여 유효성을 확인하였다.
이 연구의 목적은 고등학교 기술 가정 교과 담당 교사를 대상으로 기술 가정 교과'창의 공학 설계' 단원 수업에 대한 교수 학습 운영 실태 분석 및 개선 방안 연구를 통해 교수 학습 능력과 수업의 질 향상을 위한 기초 자료를 제공하고자 하는데 있다. 이 연구를 위하여 현재 고등학교 기술 가정을 지도하고 있는 교사 63명을 대상으로 온라인 설문지, e-mail 등을 통한 설문조사를 통하여 자료를 수집하였다. 연구에 사용된 설문 조사 도구는 문헌 연구를 통하여 연구자 2인이 공동으로 개발하여 전문가 4인의 검토를 받아 수정하여 활용하였다. 수집한 자료에 대하여 통계 프로그램(SPSS, Ver. 20)을 활용하여 분석한 주요 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 기술 가정과 교사들은 '창의 공학 설계' 수업 내용으로 '창의 사고 기법' 교육을 가장 중요하게 여기고 있으며, 주요 학습 활동 내용으로 '아이디어 구상'에 촛점을 두고 있었다. 둘째, 기술 가정과 교사들은 '창의 공학 설계' 수업 운영을 위해서 '실습 공구 및 재료비 확보' 및 '수업 공간 확보'를 가장 우선적으로 고려하며, 단원의 특성에 맞는 '교수 학습 전략의 수립'이 중요하다고 응답하였다. 셋째, 기술 가정과 교사들이 기대하는 학생 작품 수준은 '교과서 이외의 아이디어 작품'과 '생활 속 불편함 개선을 위한 작품'으로 인식하고 있었다. 넷째, 기술 가정과 교사들은 '창의 공학 설계' 단원의 수업 시 '실습 : 이론 수업 시간 비율'을 3:7(36.5%), 4:6(25.4%), 2:8(23.8%)이 적절하다고 하였으며, 평가 방안으로 '작품+포트폴리오+발표'의 형태를 가장 선호하고 있었다. 다섯째, '창의 공학 설계' 단원의 교수 학습에 영향을 줄 수 있는 변인인 실습실 여부, 교사의 성별, 표시 과목에 따라 교사의 흥미와 만족도는 유의미한 차이를 보였다. 이상의 연구의 결과를 바탕으로 '창의 공학 설계' 단원의 수업에 대한 흥미와 만족도를 높이려면 학생들이 실습할 수 있는 공간과 재료비의 확보가 필요하고, 교사들은 창의 공학 설계 수업에 대한 역량을 신장시키기 위한 연수와 세미나 프로그램의 개발이 필요할 것으로 사료된다.
정보통신의 발달과 기술의 개발은 세계를 국제화 및 지식정보화 사회로의 급격히 변화시키고 있다. 이에 따라 공과대학에서의 공학교육도 급변하는 추세에 발맞추어 국제적 인재 양성이라는 교육목표로의 수정을 요구받고 있다. 국제적으로 인정받는 인재라는 것은 팀에서의 팀원 및 리더로서의 역할을 수행할 수 있는 인재, 사회에서의 다양한 학제간의 융합에 부응할 수 있는 인재, 사회적 및 국제적 의사소통기술을 겸비한 인재, 전공에 있어서 기초 및 응용을 충분히 습득한 인재 등으로 요약된다. 따라서 본 연구는 이러한 인재양성을 위하여 공과대학의 저학년들을 위한 공학설계입문이라는 교과목을 개발하고자 한다. 공과대학 학생들을 위한 공학설계입문의 교과목 개발 목표는 창의적 설계 주제 연구를 통하여 팀웍기술 배양, 문제해결 능력 향상, 의사소통 기술 증진 및 공학에 대한 창의적 사고방식을 갖춘 국제적 인재양성을 목표로 하고 있다.
본 연구는 설계교과목에서 팀 프로젝트를 수행한 학생들을 대상으로 팀의 성격구성과 팀 창의성 간의 관계를 파악하기 위해 수행되었다. 공대생 249명, 총 48개 팀을 대상으로 성격 5요인에 대해 성격요인 상승(TPE) 및 성격요인 다양성(TPD)이 팀 창의성과 어떤 관계를 갖는 지를 알아보았다. 그 결과, 외향성과 개방성은 성격요인 다양성(TPD)이 팀 창의성과 관련이 있는 반면, 성실성, 호감성, 신경증은 성격요인 상승(TPE)이 팀 창의성과 관련이 있었다. 본 연구결과의 제한점과 후속연구를 위한 제언이 논의되었다.
2000년대에 들어와 교육 현장에서는 국가발전의 주요한 원동력 중 하나인 국제경쟁력을 갖춘 기술인력을 양성하기 위한 공학교육 개선에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있고, 한국공학인증체계(ABEEK;Accreditation Board for Engineering Education of Korea)가 마련되어 생산 현장에서 필요로 하는 졸업생을 배출하기 위한 교육 프로그램의 자격기준을 제시하여 이를 충족하도록 하고 있다. 본 논문은 홍익대학교의 기계시스템디자인공학과의 사례를 중심으로 공학교육에서의 디자인 및 창의적 설계교육 체계와 그 수행방법을 다루고 있다. 디자인 및 창의적 설계 교육은 10여년전부터 홍익대학교 공학교육의 중심개념으로서 꾸준히 실행되어왔으며 본문에서는 이를 구현하기 위한 관련 교과목체계의 정립과 본교에서 지향하고자 하는 교육 특성화 목표를 소개한다.
본고는 학생주도 창의융합 프로젝트식 교육 모델의 설계와 시행을 통해 21세기에 요구되는 창의적 공학인재 양성을 위한 교육의 새로운 방법론을 제시하고 그 성과에 대해 고찰하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 먼저, 공학적 창의성에 대한 개념과 R&D 3.0 및 교육3.0의 구체적 내용을 검토하였다. R&D 3.0과 교육 3.0의 내용검토를 통해 기술과 인문을 융합할 수 있는 융합 역량과 국제 협력 역량 강화를 지향하는 학생 주도의 프로젝트식 교육의 필요성을 확인하였고, 공학적 창의성에 대한 논의를 통해 기술의 사회인문학적 맥락을 읽을 수 있는 인문사회적 소양 교육과 경험 중심의 현장 교육 및 집단적 창의성을 함양할 수 있는 팀 기반 교육의 필요성을 도출하였다. 이를 바탕으로, 학생주도 창의융합 프로젝트인 공학도를 위한 Global Engineering Project(이하 GEP) 프로그램을 설계하고 이를 3차에 걸쳐 시행한 후, 시행 결과를 바탕으로 프로그램의 성과와 기대 효과를 정리하였다.
복합.융합화 능력을 겸비한 인재를 양성해야 하는 시대적 요구에 부응하여 공학자의 창의적 문제해결 능력 함양은 공학교육의 중요한 새로운 교육목표이다. 이 연구는 공학교육에 있어 실험계획 및 분석을 고려한 교육과정이 창의적 문제해결 능력을 뒷받침 할 수 있는 중요한 요소임을 지적하고 이것을 효과적으로 도입할 수 있는 교육과정의 설계에 그 목적을 두고 있다. 이를 위하여, 먼저 실험계획 및 분석의 교육주제에서 기대되는 학습 성과와 공학자의 기본적인 공학능력과의 연관성을 알아보았다. 그리고 전통적으로 산업에서 큰 비중을 차지하고 있는 기계공학계열학과의 현재 공학 교육과정에서 운영중인 실험계획 및 분석의 교육내용에 대한 현황을 조사하였고, 또한 해당 공학 전문가들의 주요 활동분야들 중의 하나인 연구논문의 작성에서 나타난 실험계획 및 분석에 관련된 지식의 활용 실태를 분석하였다. 마지막으로, 이러한 실증적 사례를 근거로 공학자의 기본 자질인 창의적 문제해결 능력 향상을 위한 하나의 수단으로서 효과적인 실험계획 및 분석의 교과를 도입한 공학교육 과정의 모듈을 개발하였다.
졸업 연구작품 제작에 참여한 학생들과 참여하지 않은 학생들에게서 인식되는 창의적 능력, 창의적 성격, 창의적 리더십 및 융합적 사고와 관련된 역량을 파악하였다. 창의적 능력에서는 참여 학과 학생들에게서 다양한 전공 분야의 이해를 통한 아이디어 창출에 대한 부분의 교육에 더 많은 교육과정과 비교과 활동의 운영이 필요하나 전체적으로는 비참여 학생보다는 높은 긍정적 결과를 얻었다. 창의적 리더십 및 융합적 사고에서는 종합설계와 졸업작품을 진행한 학생이 더 긍정적인 면을 보여주었으며 미참여 학과 학생들은 고등사고, 복잡한 현상의 논리적 분석 및 전체적 파악 등에서 창의적 역량이 부족함을 나타내었다.
본 연구는 공학 설계를 적용한 과학 수업이 참여 학생들의 창의공학적 문제해결성향에 미치는 효과를 알아보기 위한 연구이다. 본 연구에서 사용된 공학 설계를 적용한 과학 수업은 미국 미네소타대학과 퍼듀대학에서 공동 제작한 10차시의 프로그램을 번역하여 사용하였으며, P 광역시에 소재한 H 초등학교 6학년 24명의 학생들에게 적용하였다. 본 연구의 주요 데이터는 연구 사전과 사후에 수집한 창의공학적 문제해결성향 검사지이다. 창의적 공학문제해결력 검사는 대응표본 t-검증과 계층적 군집분석을 통해 분석하였다. t-검증 결과 공학 설계를 적용한 과학 수업은 전반적으로 참여 학생들의 창의공학적 문제해결성향에 긍정적인 효과를 미치는 것으로 나타났다. 군집분석 결과 창의공학적 문제해결성향은 2가지 군으로 분류할 수 있다는 것을 확인하였으며, 5명의 학생의 경우 사전과 사후에 유의미한 차이로 성향(분류군)이 바뀐 것을 확인할 수 있었다. 군집의 변화가 생긴 5명의 학생들을 인터뷰하여 중심도 분석을 실시하고 하이브리드 분석 방법에 따라 해석한 결과, 학생들이 공통적으로 경험한 것은 '협업을 통한 문제해결'과 '반복실험(재설계)를 통한 문제해결', 그리고 '과학 지식의 활용'으로 나타났으며, 소수반응으로 '최선의 실험방법 선택'과 '과학과 공학의 차이' 등이 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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