본 연구에서는 교육과정 설계모형에 기초하여 기계공학부의 전공교육과정 중 공학설계 교육과정의 설계방식을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 Drake & Burns(2004)가 제시한 교육과정 조직요소간의 관계모형과 Toohey(1999)의 대학교육과정 설계유형을 분석의 틀로 활용하였다. 교육과정의 조직요소간의 관계와 설계유형을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 교육과정 조직요소간의 관계는 각 과목의 교육목표를 달성하기 위하여, 설계의 구체적 정보, 주제와 주요 개념의 순서로 관련된 지식을 습득하고, 공학설계에 관련된 기초기능, 범학문적 기능과 고급 기능을 순차적으로 향상시킬 수 있게 설계되어 있다. 둘째, 분석대상인 창의적 공학설계, 설계 및 제작과제와 졸업설계 및 제작과제의 교육과정 설계유형은 프로젝트, 탐구, 문제 중심설계의 형태를 취하고 있다. 본 연구결과는 공학설계 교육과정의 교육내용들 간의 연계성을 검토하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구에서는 교육과정 설계모형에 기초하여 기계공학부의 전공교육과정 중 공학설계 교육과정의 설계방식을 분석하고자 하였다. 이를 위하여 Drake & Burns(2004)가 제시한 교육과정 조직요소간의 관계모형과 Toohey(1999)의 대학교육과정 설계유형을 분석의 틀로 활용하였다. 교육과정의 조직요소간의 관계와 설계유형을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 교육과정 조직요소간의 관계는 각 과목의 교육목표를 달성하기 위하여, 설계의 구체적 정보, 주제와 주요 개념의 순서로 관련된 지식을 습득하고, 공학설계에 관련된 기초기능, 범학문적 기능과 고급 기능을 순차적으로 향상시킬 수 있게 설계되어 있다. 둘째, 분석대상인 창의적 공학설계, 설계 및 제작과제와 졸업설계 및 제작과제의 교육과정 설계유형은 프로젝트, 탐구, 문제 중심설계의 형태를 취하고 있다. 본 연구결과는 공학설계 교육과정의 교육내용들 간의 연계성을 검토하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
This study was carried out to analyze the design pattern on engineering design curriculum P University based on the curriculum design model. For this study, the relation model between organizational factors by Drake & Burns(2004) and university curriculum design pattern Toohey(1999) were used as a f...
This study was carried out to analyze the design pattern on engineering design curriculum P University based on the curriculum design model. For this study, the relation model between organizational factors by Drake & Burns(2004) and university curriculum design pattern Toohey(1999) were used as a frame of the analysis. From the analysis, we confirmed following results. Firstly, the relation between the subjects in the engineering design curriculum was designed to acquire the knowledges of facts, topics, and concepts and then to improve low-level skills, broad-range skills, and high-level skills related to engineering design sequently. Secondly, the design pattern of the engineering design curriculum analyzed in this paper is project and problem based structure. This result will be useful for reviewing and improving the relation between engineering design curriculum.
This study was carried out to analyze the design pattern on engineering design curriculum P University based on the curriculum design model. For this study, the relation model between organizational factors by Drake & Burns(2004) and university curriculum design pattern Toohey(1999) were used as a frame of the analysis. From the analysis, we confirmed following results. Firstly, the relation between the subjects in the engineering design curriculum was designed to acquire the knowledges of facts, topics, and concepts and then to improve low-level skills, broad-range skills, and high-level skills related to engineering design sequently. Secondly, the design pattern of the engineering design curriculum analyzed in this paper is project and problem based structure. This result will be useful for reviewing and improving the relation between engineering design curriculum.
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문제 정의
끝으로, 4학년 과목인 ‘졸업설계 및 제작과제’ 과목은 ‘창의적 공학설계’와 ‘설계 및 제작과제’의 체험을 바탕으로 지식과 기술을 종합한 실제설계, 즉 capstone design을 수행하여 현장설계능력을 배양하는 데에 목표가 있다.
따라서 본 연구에서는 교육과정 설계모형에 기초하여 대학 전공교육과정 중 공학설계 교육과정의 설계유형을 분석하고자 하였다. 공학설계 교육과정은 공학인증제가 실시된 이후 설계능력 강화를 위하여 고안된 교과목으로 인문설계, 요소설계, 캡스톤 디자인 설계로 이루어진 일정한 계열을 갖추도록 요구된다.
본 연구에서는 교육과정 설계모형에 기초하여 P대학 기계공학부의 전공교육과정 중 공학설계 교육과정의 교육과정 설계방식을 분석하였다. 이를 위하여 Drake & Burns(2004)가 제시한 교육과정 조직요소간의 관계모형과 Toohey(1999)의 대학교육과정 설계유형을 분석의 틀로 활용하였다.
다음으로, 3학년 과목인 ‘설계 및 제작과제’에서는 3-5명으로 팀을 구성하여 팀원들이 자유로운 토론을 통하여 새로운 설계 제품대상을 정하고, 설계제품에 대하여 특허 및 문헌조사, 개념 설계, 상세 설계, 재료선택, 원가분석 등 시제품 제작을 제외한 설계의 전 과정을 체험하게 한다. 이 과목의 목표는 공학설계 실무에 필요한 종합적 사고, 공학도구 활용능력 배양, 제작과정에 대한 이해, 상품화 설계에 대한 이해, 협동수행능력, 의사소통능력 등을 기르는 데에 있다. 또한 과제 수행에 도움이 되도록 기업현장의 전문가를 초청하여 프로젝트 기획 및 팀 운영, 공학 계산도구 활용, 마케팅, 제품설계, 재료선택 및 제품제작, 품질관리 등에 대한 연 6회의 특강을 실시한다.
그 중 전공교육과정은 대학교육에서 가장 핵심이 되는 부분이라 할 수 있다. 전공교육과정은 전공분야 특유의 지적인 체계를 습득하고, 직업에 관련된 일(work)을 할 수 있는 능력과 특성을 기르는 것을 목적으로 한다. 대학에서 전공(major)이라는 말이 처음으로 사용된 것은 1877년 죤스 홉킨스 대학이었다(전성연, 1995).
제안 방법
첫째, 창의적 공학설계 과목의 최종 학습목표는 공학설계 능력의 향상이었으며, 이 목표를 달성하기 위하여, 다양한 구체적 정보로 구성된 관련 개념을 로봇의 설계를 중심으로 학습하도록 설계되어 있음을 확인하였다. 그리고 CAD를 활용한 도안 설계, 구동기구 제작, 로봇 제작이라는 고급 기능을 습득하기 위하여, 공학기구 활용능력을 바탕으로 다양한 범학문적 기초기능을 습득하도록 설계되어 있었다.
다음으로, Toohey(1999)의 대학교육과정 교과목 설계유형(표 3)을 기초로 하여 공학설계 교육과정의 설계유형을 분석하였다.
다음으로, 분석된 주별 주요 주제들에 대한 상세한 교육과정 조직요소를 확인하기 위하여 교수 계획표상의 주교재와 강의노트를 분석하여 세부 조직요소를 기록하였다.
이 과목의 목표는 공학설계 실무에 필요한 종합적 사고, 공학도구 활용능력 배양, 제작과정에 대한 이해, 상품화 설계에 대한 이해, 협동수행능력, 의사소통능력 등을 기르는 데에 있다. 또한 과제 수행에 도움이 되도록 기업현장의 전문가를 초청하여 프로젝트 기획 및 팀 운영, 공학 계산도구 활용, 마케팅, 제품설계, 재료선택 및 제품제작, 품질관리 등에 대한 연 6회의 특강을 실시한다. 특강을 들은 학생들은 특강내용과 관련된 자료를 수집하고 심화 학습하여 특강 후 1주 이내에 보고서를 제출해야 한다.
본 연구의 분석의 과정은 다음과 같다. 먼저, 본 연구의 연구자 2인이 P대학 기계공학부 공학설계 교과목의 교수계획표를 분석하여 교과목별 주단위의 주제를 찾아 기록하였다.
본 연구에서 공학설계 교육과정의 설계방식을 분석하기 위하여 일차적으로 P대학 기계공학부 교육과정 편성 구조와 각 교과목의 교수계획표, 교재, 그리고 강의노트 분석을 실시하였다. 분석의 단위는 교수계획표에 드러난 주단위의 주요 교육내용이었으며, 상세한 주별 교육내용을 찾기 위하여 각 교과목의 교재와 강의노트를 분석하였다.
본 연구에서는 공학설계 교육과정의 설계방식을 분석하는 데 있어, 먼저, Drake & Burns의 교육과정 조직요소들 간의 관계모형(그림 1)을 수정하여 공학설계 교육과정의 조직요소에 대한 분석을 실시하였다.
본 연구에서 공학설계 교육과정의 설계방식을 분석하기 위하여 일차적으로 P대학 기계공학부 교육과정 편성 구조와 각 교과목의 교수계획표, 교재, 그리고 강의노트 분석을 실시하였다. 분석의 단위는 교수계획표에 드러난 주단위의 주요 교육내용이었으며, 상세한 주별 교육내용을 찾기 위하여 각 교과목의 교재와 강의노트를 분석하였다.
‘창의적 공학설계’에서는 역학적 계산을 하지 않고 주어진 재료를 이용하여 요구하는 운동을 만족하는 기구를 설계 제작하고, ‘설계 및 제작과제’에서는 역학지식을 바탕으로 그룹별로 새로운 기계나 장치를 고안하여 설계, 제작하며, ‘졸업설계 및 제작과제’에서는 창의적 공학설계와 설계 및 제작과제의 경험을 바탕으로 종합적인 설계(capstone design)를 한다. 설계 그룹의 편성은 우선 2학년과 3학년을 학번에 따라 각각 40개 반으로 나누어 40명의 교수에게 배정한 다음 3-5명 정도의 소그룹을 나눈다. 4학년은 학생들의 지망분야를 고려하여 지도 가능한 교수 수(50명 정도)에 맞추어 배정하며, 소그룹 프로젝트나 개별 프로젝트를 수행하게 한다.
이 때 분석 과정의 타당성을 확보하기 위하여 연구자들의 분석 결과에 대하여 관련전공자 3인의 검토를 받았다. 세부 전공별 분류에 있어 연구자들의 분석과 서로 일치하는 의견을 모을 수 없었던 주제나 각자의 의견이 달라 판단이 어려웠던 주제에 대하여서는 해당 교과목 담당 교수와 면담을 거쳐 연구자들 간의 합의의 방식으로 조정하였다.
예를 들어 일반선택교육과정에서 교직 과목을 개발하여 편성할 때에 다음의 절차를 거쳐 조직할 수 있다. 우선 교사의 업무를 수행하는 데 요구되는 역할(전달자, 관리자, 매체활용, 의사소통자, 상담자)을 분석한 다음, 이 역할들을 수행하기 위해 필요한 지식, 기능, 태도를 분석한다. 그 후 분석 결과 드러난 지식, 기능, 태도를 기초적인 요소에서 보다 복잡한 최종 수행에 이르기까지 계열화함으로써 과목 조직이 완성된다.
먼저, 2학년 과목인 ‘창의적 공학설계’에서는 공학 전반에 대한 문제를 직접 실험 실습을 통해 체험케 하여, 창의력, 종합분석력, 현장적응능력 등을 터득하게 하고, 흥미를 유발시키기 위하여 벤처기업의 정의 및 기본 개념, 특허법에 대한 개요 등에 대하여 강의한다. 특히 설계의 기본 개념 및 원리를 이론 수업을 통하여 이해시키고, 주어진 조건 아래서 장치를 직접 구상하여 제작하도록 하여 공학의 이론과 실제를 접목시켰다. 평가는 창의적 공학설계 수업에서 제작한 장치를 경연대회를 통해 각 학생별로 종합적으로 실시하고 있다.
대상 데이터
본 연구에서는 공학설계 교육과정의 설계방식을 분석하기 위하여, P대학 기계공학부 설계과목의 교수계획표, 강의노트를 분석의 대상으로 선정하였다. 분석 대상 교과목의 편성 및 운영에 있어 일반적 특징은 다음 <표 2>와 같다.
이론/모형
이를 위하여 Drake & Burns(2004)가 제시한 교육과정 조직요소간의 관계모형과 Toohey(1999)의 대학교육과정 설계유형을 분석의 틀로 활용하였다.
이와 같은 연계성을 강조하고 통합적 접근을 시도하는 공학설계 교육과정의 특성을 반영하여, Drake & Burns(2004)이 제시한 교육과정의 조직요소간의 관계모형과 Toohey(1999)의 대학교육 과정 설계유형을 분석의 틀로서 활용하였다.
성능/효과
우선 교사의 업무를 수행하는 데 요구되는 역할(전달자, 관리자, 매체활용, 의사소통자, 상담자)을 분석한 다음, 이 역할들을 수행하기 위해 필요한 지식, 기능, 태도를 분석한다. 그 후 분석 결과 드러난 지식, 기능, 태도를 기초적인 요소에서 보다 복잡한 최종 수행에 이르기까지 계열화함으로써 과목 조직이 완성된다. 따라서 이 설계유형을 활용하여 과목을 조직하기 위해서는 학습될 지식의 위계를 찾아 계열화할 필요가 있다.
셋째, 졸업설계 및 제작과제 과목의 최종 학습목표는 창의성과 공학응용분야의 현장적응력 배양이었으며, 이 목표를 달성하기 위하여, 다양한 구체적 정보의 이해 위에 기계설계원리, 시스템 구성, 시스템 통합, 시스템 성능, 시스템 평가 등의 개념을 연구계획서, 연구논문 작성과 연구발표회를 중심으로 학습하도록 설계되어 있었다. 그리고 공학문제 기술능력, 공학문제 분석능력 등의 고급 기능을 습득하도록 하기 위하여 공학기구 활용능력이라는 기초기능을 바탕으로 대인관계능력, 조직력, 지도성, 의사소통능력, 협동수행능력, 창의적 문제해결능력 등의 범학문적 기초기능을 습득하도록 설계되어 있는 것으로 나타났다.
둘째, 설계 및 제작과제 과목의 최종 학습목표는 마케팅, 상품화, 원가계산을 통하여 제품을 기획 하고 관리하는 능력을 개발하는 것이었으며, 이 목표를 달성하기 위하여, 다양한 구체적 정보로 구성된 제품의 제안, 설계, 판매에 이르는 과정 등의 개념을 조사 및 설계보고서와 제품 개발 계획서 작성을 중심으로 학습하도록 설계되어 있음을 확인하였다. 그리고 시장분석, 제품의 공학적 분석, 공학적 문제 기술 등의 고급 기능을 습득하기 위하여, 공학기구 활용능력을 바탕으로 대인관계 능력, 조직력, 지도성 등 다양한 범학문적 기초기능을 습득하도록 설계되어 있음을 확인하였다.
끝으로, 졸업설계 및 제작과제 과목의 주요 조직요소는 기계설계 분야의 창의적 시스템 구성, 설계, 문제분석, 실험, 성능평가, 시뮬레이션 전 과정에 대한 이해, 공학문제 기술능력, 공학문제 분석 능력, 공학문제 종합능력, 공학문제 해결능력, 시스템 및 요소의 공정 설계능력, 시스템 분석능력, 시스템 제작능력, 시스템 성능 실험능력, 시스템 성능 평가능력, 재료 선정능력, 연구계획서 작성능력, 상세설계 능력, CAD활용능력, 시뮬레이션 능력, 연구논문 작성 능력 등이다. 그리고 이러한 조직요소들을 학습하도록 하기 위하여 연구계획서 작성, 연구논문 작성, 연구 발표회라는 문제 상황을 중심에 두고 협동작업을 거쳐 해결하도록 하고 있다.
넷째, 공학설계 교육과정의 설계유형을 분석한 결과, 창의적 공학설계, 설계 및 제작과제, 졸업 설계 및 제작과제 과목은 프로젝트, 탐구, 문제 중심 설계유형을 취하고 있었다. 이들 과목에서 탐구하고 해결해야 할 문제는 창의적 공학설계 과목에서 로봇 경연대회, 설계 및 제작과제 과목에서 보고서 및 연구계획서 작성하기, 졸업설계 및 제작과제 과목에서 실험보고서 및 논문 작성하기와 연구발표회 등이었다.
다음으로, 설계 및 제작과제 과목의 주요 조직요소는 제품의 제안, 설계, 판매에 이르는 과정에 대한 이해, 시장분석능력, 제품의 공학적 분석능력, 공학적 문제 기술능력, 논문 분석능력, 특허 분석능력, 원가 계산능력, 목적 계통도 작성능력, 치수 선정능력, 재료 선택능력, CAD활용능력, 설계도면 작성 능력, 시제품 설계능력 등이다. 이러한 조직요소들을 학습하도록 하기 위하여 조사 보고서 작성하기, 설계 보고서 작성하기, 제품 개발 계획서 작성하기라는 구체적인 문제 상황을 중심에 두고 이를 협동적인 작업을 거쳐 해결하도록 하고 있다.
둘째, 설계 및 제작과제 과목의 최종 학습목표는 마케팅, 상품화, 원가계산을 통하여 제품을 기획 하고 관리하는 능력을 개발하는 것이었으며, 이 목표를 달성하기 위하여, 다양한 구체적 정보로 구성된 제품의 제안, 설계, 판매에 이르는 과정 등의 개념을 조사 및 설계보고서와 제품 개발 계획서 작성을 중심으로 학습하도록 설계되어 있음을 확인하였다. 그리고 시장분석, 제품의 공학적 분석, 공학적 문제 기술 등의 고급 기능을 습득하기 위하여, 공학기구 활용능력을 바탕으로 대인관계 능력, 조직력, 지도성 등 다양한 범학문적 기초기능을 습득하도록 설계되어 있음을 확인하였다.
먼저, 공학설계 교육과정을 구성하고 있는 세 개의 과목 즉, 창의적 공학설계, 설계 및 제작과제, 졸업설계 및 제작과제 과목의 설계유형을 Drake & Burns의 설계유형에 비추어 분석한 결과, 프로젝트, 탐구, 문제중심 설계의 형태임을 확인할 수 있었다.
셋째, 졸업설계 및 제작과제 과목의 최종 학습목표는 창의성과 공학응용분야의 현장적응력 배양이었으며, 이 목표를 달성하기 위하여, 다양한 구체적 정보의 이해 위에 기계설계원리, 시스템 구성, 시스템 통합, 시스템 성능, 시스템 평가 등의 개념을 연구계획서, 연구논문 작성과 연구발표회를 중심으로 학습하도록 설계되어 있었다. 그리고 공학문제 기술능력, 공학문제 분석능력 등의 고급 기능을 습득하도록 하기 위하여 공학기구 활용능력이라는 기초기능을 바탕으로 대인관계능력, 조직력, 지도성, 의사소통능력, 협동수행능력, 창의적 문제해결능력 등의 범학문적 기초기능을 습득하도록 설계되어 있는 것으로 나타났다.
이상의 연구 결과는 P대학 교육과정 사례를 대상으로 하여, 공학설계 교육과정의 설계유형을 객관적이고 종합적으로 분석한 기술적 성격을 갖는다. 따라서 공학설계 교육과정의 교육내용들 간의 연계성을 검토하고 개선하기 위한 보다 구체적인 개선점을 찾기 위해서는 다음과 같은 부분들에대한 후속 연구들이 필요할 것으로 판단된다.
첫째, 창의적 공학설계 과목의 최종 학습목표는 공학설계 능력의 향상이었으며, 이 목표를 달성하기 위하여, 다양한 구체적 정보로 구성된 관련 개념을 로봇의 설계를 중심으로 학습하도록 설계되어 있음을 확인하였다. 그리고 CAD를 활용한 도안 설계, 구동기구 제작, 로봇 제작이라는 고급 기능을 습득하기 위하여, 공학기구 활용능력을 바탕으로 다양한 범학문적 기초기능을 습득하도록 설계되어 있었다.
후속연구
둘째, 공학설계 교육과정의 각 과목들에서 다루고 있는 교육목표, 주요 개념, 고급 기능들이 상호 어떠한 연계성이 있는지를 추후 검토할 필요가 있다. 이는 교육과정 수직적 연계성의 문제로서, 학년이 올라가면서 공학설계의 학습경험이 심화되어가도록 조직되어 있는지를 확인하는 것을 말한다.
달리 보면, 졸업설계 및 제작과제 과목은 전체적으로 창의적 공학설계나 설계 및 제작과제 과목과 유사한 수준의 기초 기능과 범학문적 기초 기능을 요구하면서도 훨씬 광범위한 고급 기능의 수행을 포함하고 있는 셈이다. 따라서 이러한 분석을 기초로 하여 어떤 시점에서 학생들이 배워야 할 내용이 무엇이며, 그것들을 얼마나 깊이 있게 배워야 하는가를 재검토해야 할 것이다.
마찬가지로 과목내 조직요소들간 연계성 측면에서, 설계 및 제작과제 과목에서 ‘조사보고서나 설계보고서 작성’과 같은 주제가 제품의 제작과정, 생산 과정, 상품화 설계 등의 구체적 정보와 마케팅, 회계, 경영 등의 개념을 이해하고 제품의 제안, 설계 등에 대한 내면화를 이해하기 위한 최선의 주제인지를 재확인하고, 더 나은 대안적인 주제들이 없는지를 검토할 필요가 있을 것이다.
이와 같은 연계성을 강조하고 통합적 접근을 시도하는 공학설계 교육과정의 특성을 반영하여, Drake & Burns(2004)이 제시한 교육과정의 조직요소간의 관계모형과 Toohey(1999)의 대학교육 과정 설계유형을 분석의 틀로서 활용하였다. 본 연구의 분석 결과는 공학설계 교육과정의 교육내용들 간의 연계성을 검토하고 개선하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이라 기대한다.
셋째, 공학설계 교육과정의 각 과목들에서 반복적으로 다루어야 할 가치가 있는 중요한 학습경험이 무엇인지를 확인할 필요가 있다. 이는 교육과정 연속성의 문제로서, 동일한 학습경험이 학년이 올라가면서 지속적으로 반복되도록 교육과정을 조직하는 것을 의미한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
일반적인 대학 교육과정의 편성 구조는 어떻게 이루어져 있는가?
일반적인 대학 교육과정의 편성 구조는 전공교육과정, 교양교육과정, 일반선택교육과정으로 이루어져 있다. 그 중 전공교육과정은 대학교육에서 가장 핵심이 되는 부분이라 할 수 있다.
교육과정의 조직요소의 선정은 그 목표에 따라 어떻게 달라지는가?
조직요소의 선정은 교육목표에 따라 달라질 것이다. 교육목표가 자신감 향상이라면 가치가 조직요소로 선정될 것이고, 공학이론의 이해라면 그에 관련된 지식이 조직요소가 될 것이다.
교육과정의 조직요소는 어떠한 것들을 가리키는가?
우선, 교육과정의 조직요소는 교육내용을 구성하는 지식, 기능, 가치를 가리킨다. 조직요소의 선정은 교육목표에 따라 달라질 것이다.
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