[논문]창의적 설계능력을 위한 PBL기반의 요소설계 콘텐츠 개발 - 논리회로설계 교재를 중심으로 -

이재민

doi:10.9728/dcs.2012.13.3.413

초록
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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.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, PBL-based design education(PBDE) techniques for effective engineering design education to assess the infrastructure and outcome of creative engineering education which has been recognized as an important target in accreditation system of engineering education and a case of contents de...

In this paper, PBL-based design education(PBDE) techniques for effective engineering design education to assess the infrastructure and outcome of creative engineering education which has been recognized as an important target in accreditation system of engineering education and a case of contents development as PBDE application to the logic circuit design that is essential integrant course of IT division of universities is presented. Because integrant design is based on compositional technologies with restricted realistic constraints, design components and the application of realistic constraints are different from those of capstone design. PBL technique must be carefully considered as it is used for creative design education. We applied the developed content to real design classes for validation of its performance and effectiveness.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 이러한 점을 고려하여 창의적 설계능력 향상을 위한 교육에 필수적인 설계 콘텐츠 즉 설계교육에 PBL을 활용하는 방법과 그 효과와 유용성을 전자공학의 필수과목의 하나인 논리회로 설계 교재개발에 실제로 적용한 사례를 제시하고자 한다. 개발된 콘텐츠는 2011년 1학기와 2012년 1학기등 두 학기에 걸쳐 실제 수업에 활용하여 그 효과를 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 창의적 공학인재 교육을 위한 PBL (Problem-based Learning) 기법을 사용한 요소설계 교육 방법에 대해 논하고 이를 위한 교재개발 사례와 활용성과를 제시하였다.
(5)문제해결안(요소설계 결과물)의 도출(개발) : 다양한 결과물의 도출(설계)이 이루어졌는지를 교수자가 판단하고 창의적 설계 능력이 배양되고 있는지 확인한다. 설계요소와 현실적 제한 조건이 적절히 포함되고 고려되어 졌는지 확인한다.

제안 방법

(1)문제제시 : open-ended problem을 제시하고 브레인스토밍등 창의발상기법을 이용하여 문제의 해와 함께 설계요소, 현실적 제한조건등를 찾는 일을 포함한 학습과제의 도출을 위한 활동을 수행할 수 있도록 한다.
저자는 개발한 교재를 두 학기동안 실제 교육에 사용하여 그 성과를 와 같이 분석해 보았다.
제안하는 PBL 기반의 요소설계 콘텐츠(교재)개발의 효과와 유용성을 확인하기 위하여 설계 과목 수강생들을 대상으로 과 같은 내용으로 설문을 실시하였다.
제안한 기법을 바탕으로 실제로 요소설계교재를 개발하여 수업에 적용하였고 수강생 설문을 통하여 만족도를 조사하였다. 설문을 분석한 결과 PBL 기반의 요소설계 교육으로 인하여 수강생들의 설계만족도가 높았으며 실제로 설계결과도 이전의 교육성과에 비해 창의적 능력과 실용적 완성도가 증가하였음을 확인할 수 있었다.

대상 데이터

PBL을 적용한 논리회로 설계를 위한 요소설계 교재를 (그림 1)과 같이 제작하여 2011년도 1학기와 2012년도 1학기등 두 학기에 걸쳐 '논리회로 이론 및 설계' 과목에 사용하였다.

성능/효과

본 논문에서는 이러한 점을 고려하여 창의적 설계능력 향상을 위한 교육에 필수적인 설계 콘텐츠 즉 설계교육에 PBL을 활용하는 방법과 그 효과와 유용성을 전자공학의 필수과목의 하나인 논리회로 설계 교재개발에 실제로 적용한 사례를 제시하고자 한다. 개발된 콘텐츠는 2011년 1학기와 2012년 1학기등 두 학기에 걸쳐 실제 수업에 활용하여 그 효과를 확인할 수 있었다.[10]
설문을 분석한 결과 PBL 기반의 요소설계 교육으로 인하여 수강생들의 설계만족도가 높았으며 실제로 설계결과도 이전의 교육성과에 비해 창의적 능력과 실용적 완성도가 증가하였음을 확인할 수 있었다. 결과적으로 요소설계 교과목에 PBL기반의 창의적 설계기법을 적용하면 보다 향상된 설계교육의 성과를 거둘 수 있다는 것을 알 수 있었다.
제안한 기법을 바탕으로 실제로 요소설계교재를 개발하여 수업에 적용하였고 수강생 설문을 통하여 만족도를 조사하였다. 설문을 분석한 결과 PBL 기반의 요소설계 교육으로 인하여 수강생들의 설계만족도가 높았으며 실제로 설계결과도 이전의 교육성과에 비해 창의적 능력과 실용적 완성도가 증가하였음을 확인할 수 있었다. 결과적으로 요소설계 교과목에 PBL기반의 창의적 설계기법을 적용하면 보다 향상된 설계교육의 성과를 거둘 수 있다는 것을 알 수 있었다.
저자는 개발한 교재를 두 학기동안 실제 교육에 사용하여 그 성과를 <표 4>와 같이 분석해 보았다. 표에서 알 수 있듯이 PBL 기반의 요소 설계교육이 전통적으로 해오던 일반 요소설계교육에 비해 학습자의 창의적 설계능력을 향상시켰고 설계의 실용적 완성도도 증가시켰다.

후속연구

이제 공학인증제도등에서 강하게 추구하고 권고하는 설계 및 CQI 중심의 교육은 21세기 공학 교육의 필수요소로 인식되고 있어 관련 교수자들은 이러한 공학교육의 새로운 패러다임에 적응하고 그 활용도를 높이는 일에 힘을 기울여야 할 것이다. 여기서 제시한 PBL기반의 요소설계 교육에 사이버 강의시스템을 접목하여 운영한다면 그 효과를 더욱 높일 수 있을 것이다.[3]
종전에는 요소설계과목의 수업에서 많은 경우에 설계를 병행하지 않거나 설계를 병행하더라도 공학교육인증원에서 제시하는 설계요소들과 현실적제한조건들을 충분히 고려하지 못했으며 설계교육에 PBL기법을 활용하지 못함으로써 창의적 설계교육의 성과를 충분히 얻지 못하였는데 제안하는 방법은 이러한 문제를 해소하는데 유용한 도구가 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자기 주도적 학습은 근본적으로 무엇을 의미하는가?	효과적인 의학교육을 목적으로 개발되어 그 유용성이 널리 알려져 있는 PBL은 가장 대표적인 학습자 중심의 자기 주도적 교육방법이다. [5-7] 자기 주도적 학습은 근본적으로 학습자의 학습목표에 대한 능동적 인식을 이끌어낼 수 있고 학습의 소비자가 아닌 생산자로서 참여함을 의미하는 것이라 할 수 있다.[3] PBL에서는 교육 내용을 세부 학습성과에 맞추어 보다 다양하고 구체적으로 전개할 수 있어 충실한 습득이 이루어진다는 점에서 그 효과가 탁월하다.
	PBL의 효과는 특히 공학설계교육에서 보다 큰 효과를 기대할 수 있는 이유는 무엇인가?	이러한 PBL의 효과는 의학에서 뿐만 아니라 공학교육 특히 공학설계교육에서 보다 큰 효과를 기대할 수 있는데 그 이유는 공학설계교육에서 가장 중요시 하는 것이 창의적 설계 능력과 실무능력이기 때문이다. 창의적 설계는 자기주도적 학습 참여와 운영, 팀중심의 아이디어 창출, 협업을 통한 설계 대상 시스템의 완성도 극대화, 소프트스킬의 함양, 체계적인 설계요소의 수행, 현실적 제한조건들을 고려한 실용적이고 실무적인 설계능력 배양 및 발표능력제고등을 통해 완성도를 높일 수 있다.
	현실적제한조건을 고려하지 않으면 설계결과물이 현실적으로 사용가능하지 않게 되는 예로는 어떠한 것이 있는가?	이것을 고려하지 않으면 설계결과물이 실용성, 안정성, 경제성등의 면에서 현실적으로 사용가능 하지 않게 된다. 예를 들어 설계를 통해 구현하고자 하는 기능은 하지만 크기와 무게등이 과도해서 실제로 사용하기 어렵거나 안전장치가 없어서 위험성이 매우 높거나 기능 및 성능이 좋지만 가격이 너무 높아서 일반 소비자가 구입할 수 없는 설계 결과물은 결국 사용할 수 없는 것이 되고 만다.

참고문헌 (11)

http://www.washingtonaccord.org, 2012.
이양원, "공학교육인증평가의 문제점 및 개선 방향", 공학교육혁신논문지, 제 2권, pp. 1-6, 2009.
이재민, "효과적인 공학인증 프로그램 운영을 위한 사이버 강의시스템", 2011년 한국정보전자통신기술학회 춘계학술발표회 논문집, Vol. 4, No. 1, pp. 272-274, 2011.
한국공학교육인증원(http://www.abeek.or. kr), 2012.
최정임외, PBL로 수업하기, 학지사, 2010.
장경원, "공학교육에서의 문제중심학습 실행을 위한 사례연구," 한국공학교육학회지 제 12권 제 2호, pp. 121-131, 2009.
PBL 대학 교수법 과정, 고등교육연수원, 2012.
유화영외, 설계교육을 위한 교육방법, 관동대 공학교 육혁신센터, 2011.
김성득, 토목환경 창의공학설계, UUP, 2009.
이재민, 황영수, 프로젝트 중심 학습법에 의한 창의적 논리회로 설계, 관동대학교 공학교육혁신센터, 2011.
이재민, "효과적인 공학인증 프로그램 운영을 위한 사이버 강의시스템", 2011년 한국정보전자통신기술학회 춘계학술발표회 논문집, Vol. 4, No. 1, pp. 272-274, 2011.

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