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문제 정의
- 1차 타당도 검증은 이론적 고찰을 통하여 도출된 공학 설계능력의 정의와 하위 영역 및 요소의 전반적인 오류와 타당도검증을 위한 기초 자료로서의 적절성 관점에서 수정 및 보완을 위한 목적으로 수행되었다.
- 공학 내 학문 분야별로 전문가를 선정함으로써 다양한 공학 분야에서의 인식을 반영하기 위하여 노력하였다.
- 공학 설계 능력의 정의와 하위 영역 및 요소를 도출하기 위하여 국내외의 여러 문헌들에 대해서 문헌 연구를 수행하였다. 이 장에서는 이 연구에 가장 큰 영향을 미친 대표적인 문헌을 중심으로 공학 설계와 공학 설계 능력에 대한 동향을 정리하였다.
- 이 연구의 목적은 공학 설계와 관련된 선행 연구의 이론적 고찰을 수행하고 전문가들의 인식에 근거하여 공학 설계 능력의 정의와 공학 설계 능력의 하위 영역 및 요소를 추출하는 것이다.
제안 방법
- 1 차 전문가 인식에 의한 타당도 검증을 통해 공학 설계 능력 정의 및 하위 영역과 요소를 수정하였다. 공학 설계 능력 정의가 일부 수정되었으며, 하위 영역과 요소의 구성과 설명이 일부 수정 보완되었다.
- 1차 타당도 검증을 통하여 수정 보완된 내용을 토대로 2차 타당도 검증을 실시하였다. 28명의 전문가를 대상으로 이메일 을 이용하여 타당도 검증 조사지를 배포 및 회수하였다.
- 2차 타당도 검증은 공학 설계 능력의 정의, 공학 설계 능력의 하위 영역과 요소에 대해서 타당도 정도를 5단계 리커트 척도로 응답하도록 하였다. 평균과 표준편차를 구하였으며, 타당도 정도는 내용 타당도 비율(CVR : Content Validity Ratio)로 검증하였다.
- 5점 만점의 각 평가 항목의 평균 점수를 확인하고 아래 식을 이용하여 일치된 의견을 양화한 내용 타당도 비율을 산출하여 검증하였다.
- 다섯째, 팀 워크 능력 영역에서 팀 운영 능력과 팀 의사소통 능력의 정의를 일부 수정하였다
- 본 연구의 목적을 달성하기 위하여 공학 설계와 관련된 국내외 학술 논문, 학위 논문, 단행본 등을 조사하여 이론적 고찰을 통한 문헌 연구를 수행하였다.
- 여러 문헌들에서 직간접적으로 공학 설계 능력을 언급하고 있음을 확인하였으며, 이를 정리하여 전문가 인식 조사를 위한 도구를 개발하였다.
- 이론적 고찰을 통하여 도출된 공학 설계 능력의 정의와 하위영역 및 요소에 대한 타당성을 확보하기 위하여 전문가 타당성 평가 방법을 적용하였다. 전문가 타당성 평가는 2단계에 거쳐 수행되었다.
- 첫째 공학 설계 능력 정의를 하위 영역을 수렴하는 진술 문형태로 수정하였다
- 첫째, 공학 설계 능력의 정의와 하위 영역 및 요소에 대한 도 출은 이론적 고찰과 전문가의 인식에 근거하여 연구로 수행되었다. 따라서 본 연구에서 제시한 결과를 절대적인 것으로 받 아들이기보다 이를 토대로 보다 정련화할 수 있는 연구가 지속적으로 수행될 필요가 있다
- 첫째, 공학 설계에 대한 이론적 고찰을 통하여 공학 설계 능력의 정의와 하위영역 및 요소를 추출한다.
- 타당성 검증을 통하여 질적 및 양적 평가를 받았으며, 양적 평가의 경우 각 항목을 중심으로 5단계 리커트 척도를 활용하였다. 5점 만점의 각 평가 항목의 평균 점수를 확인하고 아래 식을 이용하여 일치된 의견을 양화한 내용 타당도 비율을 산출하여 검증하였다.
대상 데이터
- 1차 타당도 검증을 통하여 수정 보완된 내용을 토대로 2차 타당도 검증을 실시하였다. 28명의 전문가를 대상으로 이메일 을 이용하여 타당도 검증 조사지를 배포 및 회수하였다.
- 28인의 전문가는 1단계 타당성 평가에 참여한 전문가를 대상으로 추천을 받아 선정하였다. 참여한 전문가의 공학 분야별 인원은 다음과 같다.
데이터처리
- 하였다. 평균과 표준편차를 구하였으며, 타당도 정도는 내용 타당도 비율(CVR : Content Validity Ratio)로 검증하였다. 전문가의 수가 25인인 경우, 유의도 .
성능/효과
- 50이상으로 타당하게 나타났지만. CVR값은 0.36으로 전문가의 수가 25인인 경우, 유의도 .05 수준에서 CVR 최소값은 .37이고 30인인 경우는 .33이라는 기 준에 근거할 때 내용 타당도가 타당한 것으로 판단하였다. 지 식 활용 능력의 하위 요소에 대한 전문가들의 기타 의견중 대표적인 것으로 공학적 지식과 기술적 지식의 관련성에 대한 의견이 있었다.
- 공학 설계 능력의 정의에 대해서 2차 타당도 검증 결과 평균 4.36으로 높게 나타났으며, CVR값도 0.93으로 타당 한 것으로 나타났다. 그러나 공학 설계 능력 정의에 대한 세부적인 진술에서 여러 의견들이 개진되었다.
- 공학 설계 능력의 하위 영역별 요소 구성의 타당도 검증에서 는 지식 활용 능력이 평균 4.00으로 가장 낮게 나타나 평균 값 에서는 타당한 것으로 나타났으며, CVR값에서도 최소값이 0.56으로 나타나 내용 타당도도 높은 것으로 나타났다.
- 공학 설계 능력의 하위 영역의 타당도에 대해서는 지식 활용 능력이 4.50으로 평균값이 가장 높게 나타났으며 사고 능력, 의사소통 능력, 문제해결 능력, 팀워크 능력이 모두 4.00이상 으로 높게 나타났다. CVR 값도 최소 0.
- 36으로 가장 낮게 나타났다. 공학적 지식 활용 능려 기술적 지식 활용 능력, 과학적 지식 활용 능력, 수학적 지식 활용 능려 경제학적 지식 활용 능력, 사회학적 지식 활용 능력은 평균 4.00이상, CVR값 0.50이상 으로 나타나 모두 타당한 것으로 나타났다. 심리학적 지식 활 용 능력은 평균 값에서는 3.
- 넷째 공학 설계 능력의 하위 영역에서 지식 활용 능력은 공 학적 지식 활용 능력, 기술적 지식 활용 능려 과학적 지식 활 용 능력, 수학적 지식 활용 능력, 경제학적 지식 활용 능력, 심 리학적 지식 활용 능력, 사회학적 지식 활용 능력으로 구분할 수 있으며, 사고 능력은 직관적 사고 능력, 비판적 사고 능려 분 석적 사고 능려 확산적 사고 능력, 수렴적 사고 능려 귀납적 사 고 능력, 연역적 사고 능력으로 구분할 수 있다. 의사소통 능력 은 요구 분석 능력, 모델링 능력, 도구 활용 능력, 시각화 능력, 정보 전달 능려 외국어 능력, 협상 능력으로 구분할 수 있으며, 문제 해결 능력은 문제 확인 능려 문제해결 과정 계획 능력, 정보 수집 능려 설계 목표 구체화 능려 아이디어 도출 능력, 아이 디어 평가 능려 실험 수행 능력.
- 넷째, 문제 해결 능력 영역에서 계획 능력이 문제해결 과정 계획 능력으로 수정되었으며, '고객'이라는 단어가 범위를 확장 하여 '수요자'로 수정되었다. 또한 하위 요소별 정의를 수식어 의 삭제를 통하여 명료화하였다.
- 둘째, 사고 능력 영역의 정의가 수정되었으며 하위 요소로 ，비판적 사고 능력과，분석적 사고 능려이 추가되었다.
- 문제 해결 능력의 하위 요소에 대한 타당도는 시제품 제작 능력이 평균값이 4.25로 가장 낮게 나타났으며 CVR값에서도 0.기로 가장 낮게 나타났으나 타당도는 모두 높은 것으로 나타났다. 문제해결 능력의 하위 요소에서는 시제품 제작 능력에 대해서 전문가들간의 이견이 존재하였다.
- 사고 능력의 하위 요소에 대한 타당도는 연역적 사고 능력이 평균값 4.46으로 가장 낮았으며, CVR값은 귀납적 사고 능력과 연역적 사고 능력이 0.86으로 가장 낮게 나타났다. 평균값과 CVR값 모두 높게 나타나 하위 요소에 대한 타당도는 높은 것으로 판단하였다.
- 셋째, 공학 설계 능력의 하위 영역은 지식 활용 능려 사고 능려 의사소통 능려 문제 해결 능력, 팀 워크 능력으로 구분 할 수 있다.
- 셋째, 의사소통 능력 영역에서 요구 분석 능력과 시각화 능 력, 협상 능력의 정의가 수정되었으며, 공식화 능력이 삭제되고 모델링 능력이 추가되었다.
- 아이디어를 도출하고, 만들고, 시험 및 평가하는 능력을 언급하였으며, 의사소통과 관련된 능력도 공학 설계 능력의 중요한 부분임을 강조하였다. Cross(2000)는 산업 사회의 출발과 함께 공학 설계 능력이 주목받기 시작하였으며, 공학자는 다른 영역의 전문가와 구분되는 독특한 능력을 갖고 있다고 주장하였다.
- 여섯째, 연구 수행 과정 중에 공학 분야에 따라 공학 설계 개 념에 대한 관점의 차이와 능력 및 창의성에 대한 개념 인식의 차이에 의해 다양한 이견이 존재함을 알 수 있었다. 전문가가 인식하고 있는 개념의 차이에 대해서 면밀한 분석과 고찰을 통하여 수렴된 의견 도출을 위한 체계적인 방법론에 대한 연구도 수행될 필요성이 있다.
- 의사소통 능력의 하위 요소에 대한 타당도는 외국어 능력이 평균값에 있어서 4.04로 가장 낮게 나타났으며, CVR값에 있어 서도 외국어 능력이 0.50으로 가장 낮게 나타났으나 하위 요소 로서 타당도는 모두 높은 것으로 나타났다. 의사소통 능력의 하위 요소 중에서는 모델링 능력에 대한 다양한 의견이 제시되었다.
- 지식 활용 능력의 하위 요소에 대한 타당도는 심리학적 지식 활용 능력이 평균 3.89, CVR값 0.36으로 가장 낮게 나타났다. 공학적 지식 활용 능려 기술적 지식 활용 능력, 과학적 지식 활용 능력, 수학적 지식 활용 능려 경제학적 지식 활용 능력, 사회학적 지식 활용 능력은 평균 4.
- 첫째, 1차 타당성 평가를 거쳐서 수정되어 2차 타당도 평가 에 활용된 공학 설계 능력의 정의와 하위 영역 및 요소에 대해서 전문가들의 인식에 근거하였을 때 타당한 것으로 확인되었 으며, 공학 설계 능력은 5개의 하위 영역과 33개의 하위 영역 별 요소 능력으로 구분할 수 있다
- 팀 워크 능력의 하위 요소에 대해서도 전문가들이 여러 기타 의견을 제시하였다. 특히 팀 구성, 팀 운영, 팀 갈등 관리, 팀 의사소통이라는 용어 자체가 전문가들이 인식하기에 팀 리더에 한정된 것으로 받아들이는 것으로 나타났다. 팀 이라는 것에 리더가 존재하더라도 팀 리더와 구성원 간에 수평적 관계로서 팀이 유기적으로 운영되어야 함을 고려할 때 팀 리더만을 고려한 것으로는 보기 어려우나 여러 전문 가들은 리더십 중심의 팀으로 인식하는 것으로 나타났다.
- 팀 워크 능력의 하위 요소에 대한 타당도는 팀 운영 능력이 평균값 4.25로 가장 낮게 나타났으며, CVR값은 팀 구성 능력, 팀 운영 능력, 팀 갈등 관리 능력, 팀 의사소통 능력 모두 0.79 로 동일하게 나타났다. 하위 요소들의 타당도는 모두 높은 것으로 판단 할 수 있다.
후속연구
- 넷째, 공학 내에서도 학문 분야별로 다양한 관점으로 공학 설계 능력을 정의 내릴 수 있으며, 그 하위 영역과 요소도 달라 질 수 있다. 공학 분야별 특성을 반영하여 공학 분야별로 공학 설계 능력 정의와 하위 영역 및 요소를 도출하기 위한 연구를 추가적으로 수행할 필요가 있다.
- 셋째 공학 설계 능력의 정의와 하위 영역 및 요소는 예비 공 학자와 현장에서 활동하고 있는 공학자들의 공학 설계 능력을 측정 또는 평가하기 위한 이론적 토대를 제공한다는 측면에서 중요한 의미가 있다. 능력의 측정 및 평가를 고려할 때 하위 영 역과 요소들에 대한 중요도를 고려하여 가중치를 줄 수 있는 방안을 위한 연구를 수행할 필요가 있다
- 다섯째, 본 연구를 토대로 공과대학 예비 공학자 양성 과정에서 공학 설계 능력을 계발할 수 있는 교육과정 개선과 교수학습 활동 개선을 위한 연구를 추가적으로 수행해야 할 필요가 있다.
- 첫째, 공학 설계 능력의 정의와 하위 영역 및 요소에 대한 도 출은 이론적 고찰과 전문가의 인식에 근거하여 연구로 수행되었다. 따라서 본 연구에서 제시한 결과를 절대적인 것으로 받 아들이기보다 이를 토대로 보다 정련화할 수 있는 연구가 지속적으로 수행될 필요가 있다
- 둘째, 제시된 공학 설계 능력에 대한 실증적 검증을 위한 노 력이 필요하다. 연구 결과로 제시된 하위 영역과 요소들이 공 학 설계 능력에 미치는 직접적인 영향과 관련성에 대해서 심층 적으로 분석하여 검증할 필요가 있다.
- 여섯째, 연구 수행 과정 중에 공학 분야에 따라 공학 설계 개 념에 대한 관점의 차이와 능력 및 창의성에 대한 개념 인식의 차이에 의해 다양한 이견이 존재함을 알 수 있었다. 전문가가 인식하고 있는 개념의 차이에 대해서 면밀한 분석과 고찰을 통하여 수렴된 의견 도출을 위한 체계적인 방법론에 대한 연구도 수행될 필요성이 있다.
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