[논문]공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형의 교육적 효과

최지은; 진성희; 김학일

doi:10.18108/jeer.2018.21.1.3

공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형의 교육적 효과
Educational Effects of an Instructional Model for Engineering-Centered Convergence Project 원문보기

공학교육연구 = Journal of engineering education research, v.21 no.1, 2018년, pp.3 - 13

최지은 (인하대학교 디지털예술공학) , 진성희 (한밭대학교 인문교양학부) , 김학일 (인하대학교 정보통신공학)

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to propose a teaching and learning model that can effectively manage convergence education, which is one of the concerns of university education, at the level of course. The pre-collaborative instructional design stage is to prepare the operation of the convergence project course. It shares the common goal and establishes a team of relevant professors to set up the actual convergence project topic and establishes cooperation relationships with industry or community as needed. In the convergence project activity, students will be able to understand the learning objectives, learning activities, evaluation methods, and explain the subject of the convergence project by proceeding with the whole orientation. Students organize teams of interest and conduct learning and design activities on convergence technologies and present their results. In the educational improvement activities, professors will share the lesson process and results and discuss improvements through the improvement seminar. As a result of analyzing the effectiveness of the proposed convergence project based teaching and learning model, the convergence project experience has improved the cooperative self - efficacy for the learners and the results were confirmed that students perceived to achieve the expected learning goal and satisfied with their experience.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형에 따른 학생들의 융합프로젝트 수행경험이 융합교육에 대한 필요성 및 협력적 자기효능감에 미치는 영향을 확인해 보았다. 그 결과, 융합교육의 필요성에 대해서는 사전-사후 검사 모두 평균수준 이상으로 필요성에 대해 인식하고 있었다.
매년 2000명 이상의 학생들이 서비스 러닝 센터에서 개설되는 수업에 참석하여 학점을 부여받고 있으며 400명 정도의 학생들이 비학점 지원자로 그들의 시간과 특별한 재능을 사회와 나누고 있다. 또한 학업 성취에 대한 자신감을 고취하고 전공지식 기반의 지역사회 봉사를 목적으로 한다. JEP(Joint Educational Projects)는 매학기 45-50명의 교수들과 파트너십을 가지고 학생들에게 사회적 맥락에서 이론들을 적용하고 검증해 볼 수 있는 기회를 설계하고 제공하고 있다.
본 연구에서는 학습자들의 융합역량을 증진시킬 수 있는 교과목수준에서 이루어지는 융합교육에 관심이 있다. 다학제 학생들이 함께 공동으로 문제를 해결해 볼 수 있는 학습경험을 제공함으로써 현실의 복합한 문제를 해결할 수 있는 인재를 양성하기 위해서는 다양한 전공의 교수들이 협력하여 교수설계를 해야 한다.
이 연구에서 제안한 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형의 효과를 확인하기 위해 다학년 연구프로젝트 수강생을 대상으로 연구를 수행하였다. 사전검사에서 융합프로젝트 수행 경험에 대해 조사한 결과, 응답대상자의 약 50%는 융합프로젝트 수행 경험이 있는 것으로 확인되었다.
이 연구에서는 최근 대학교육의 관심사 중 하나인 융합교육을 교과목 수준에서 효과적으로 운영할 수 있는 교수학습모형을 제안하고 그 효과를 검증하고자 하였다. 연구자들은 지난 7학기 동안 대학에서 융합교육을 다양한 방법으로 시도해 왔고 그 과정에서 많은 어려움과 문제에 부딪혔다.
그 동안 국내 대학에서 시도하여 운영하고 있는 다양한 융합교육프로그램들은 소개된 바 있으나, 이러한 융합교육프로그램에 대한 교수학습모형 연구는 드물었다. 이에 본 연구에서는 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형을 제안하고 실제로 운영해 봄으로써 효과를 검증하고 운영상의 시사점을 제안하고자 한다.
융합프로젝트 교수설계모형을 개발하기 위해서는 융합교수법으로 널리 활용되는 팀티칭 교수법에 대해 살펴보고 교수설계 전, 중, 후 단계에서 고려해야 할 사항들을 참고하였다. 이와 함께 융합프로젝트학습이 주를 이루므로 팀프로젝트 학습방법 및 모형에 대해 살펴보고자 한다.

제안 방법

공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형에 따라 지난 7학기에 걸쳐 “다학년 연구프로젝트”를 운영하였으며 그 효과를 검증하기 위해 2017학년도 1학기 다학년 연구프로젝트 수강생 152명을 대상으로 사전검사와 사후검사를 실시하였으며 참여교수 사후 교과목 개선 세미나 결과 및 CQI를 분석하였다.
공학중심의 융합프로젝트 수행과정에서 학습자들이 팀원들과 얼마나 효과적으로 인지적으로 상호작용했는지를 확인하기 위해 인지된 상호작용 검사를 실시하였으며 융합프로젝트 수행경험에 대한 지각된 학업성취도와 학습만족도를 검사하였다. 검사 결과 과정변인으로써의 인지된 상호작용과 결과변인으로써의 지각된 학업성취도와 학습만족도는 평균수준 이상으로 긍정적인 결과가 나타났다.
네 번째, 융합팀프로젝트로 진행되는 교과목으로 학기 시작 후 2～3주에 프로젝트 관심분야를 고려하여 다학년/다학제로 팀구성을 한다. 팀구성 방법은 프로젝트별 교수진이 결정하여 운영한다.
또한, 이 단계에서 다음 학기 융합프로젝트 운영을 위해 교수설계를 재확인하는 기회를 갖는다. 두 번째, 참여 교수 교과목 CQI(Continuous Quality Improvement) 작성 진행을 한다. 이 보고서 작성 시 해당 학기에 진행한 강의평가 및 학생평가 결과에 따른 교과목 개선이 작성이 되어야 한다.
핵심적인 문제는 학부에서 융합교육을 운영하기 위해서는 해당 융합분야와 관련된 교수들간의 융합이 선행되어야 한다는 것과 융합교육을 바라보는 관점이 다양하므로 융합교육의 질을 관리하기 위해서는 책임교수(coordinator professor)의 역할이 중요하다는 것이다. 따라서 교과목 수준에서 이루어지는 국내외 우수 융합교육프로그램을 벤치마킹하고 공학중심의 융합교육의 대표적인 학습활동인 설계교육의 특징을 반영하여 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형을 제안하였다. 사전 협력적 교수설계단계는 융합프로젝트 교과목 운영을 준비하는 단계로써 공통의 목표를 공유하고 실제적인 융합프로젝트 주제 설정을 위한 관련 전공 교수간 팀을 구성하고 필요에 따라 산업체 및 지역사회 등과 협력체계를 구축하는 활동이 이루어진다.
이 단계에서는 분반별 프로젝트 최종 발표가 진행되고, 팀원들 간의 동료평가를 진행한다. 또한, 학습 결과물을 학교 전체 학생, 교수들과 공유하고 교과목을 확산하기 위하여 융합프로젝트 최종성과발표회를 통하여 결과물 평가를 진행한다.
이 과정은 캡스톤디자인 교과목 운영과 유사하나, 팀별 프로젝트 진행에 대해 관련 전공 교수님들의 피드백을 함께 제공하는 것에 차이가 있다. 마지막으로, 결과물에 대한 최종 발표 및 시연 평가 단계를 진행한다. 이 단계에서는 분반별 프로젝트 최종 발표가 진행되고, 팀원들 간의 동료평가를 진행한다.
사후검사로는 융합교육의 필요성과 협력적 자기효능감, 인지된 상호작용, 지각된 학업성취도, 지각된 학습만족도를 조사하였다. 융합교육의 필요성과 협력적 자기효능감은 사전조사와 동일한 문항으로 질문하였다.
융합교육의 프로젝트 분야는 연구, 산학, 창업, 봉사 중심 프로젝트 분야 중 설정하여 운영할 수 있는데 각 분반별 어떤 주제로 프로젝트를 운영할지 결정함으로써 함께 협력할 기관을 설정할 수 있다. 세 번째, 참여 교수간 협력적 교수설계 및 개발을 위하여 교육목표를 확인하고 평가 방법 및 기준을 설정한다. 또한 선정한 연구, 산학, 창업, 봉사 중심 프로젝트 주제 개발을 위해 함께 진행할 기업체 또는 지역사회 등과의 협력관계를 구축한다.
융합프로젝트 교수설계모형을 개발하기 위해서는 융합교수법으로 널리 활용되는 팀티칭 교수법에 대해 살펴보고 교수설계 전, 중, 후 단계에서 고려해야 할 사항들을 참고하였다. 이와 함께 융합프로젝트학습이 주를 이루므로 팀프로젝트 학습방법 및 모형에 대해 살펴보고자 한다.
지각된 학업성취도의 경우에는 융합프로젝트 활동을 고려하여 개발하였으며 학습만족도 문항은 강민석과 박인우(2010)의 연구에서 개발한 문항을 참조하여 개발하였다. 지각된 학업성취도 문항은 총 4문항으로 구성되었으며 지각된 학습만족도는 3 문항으로 구성하였다.
예를 들어 ‘우리 팀은 다른 의견에 대해 긍정적으로 다루었다’, ‘우리 팀은 과제에 필요한 의견을 서로에게 제공하였다’ 등의 문항을 포함하고 있다. 지각된 학업성취도의 경우에는 융합프로젝트 활동을 고려하여 개발하였으며 학습만족도 문항은 강민석과 박인우(2010)의 연구에서 개발한 문항을 참조하여 개발하였다. 지각된 학업성취도 문항은 총 4문항으로 구성되었으며 지각된 학습만족도는 3 문항으로 구성하였다.
첫째, 학기 종료 후 참여 교수 운영 회의를 진행하여 학기말 진행한 성취도평가, 동료평가 및 설문을 통한 개선사항을 도출한다. 이 회의에서 도출되는 사항은 다음 학기 수업에 중요하게 적용되는 것으로 참여 교수간의 많은 의견과 조율이 필요한 단계이다.
융합교육의 필요성은 5점 리커트 척도(1: 매우 불필요하다, 5: 매우 필요하다)로 물어보았다. 팀프로젝트 학습과정 및 결과에 영향을 미칠 수 있는 요인으로 협력적 자기효능감을 조사하였다. 협력적 자기효능감(self-efficacy for group work)은 협력적 학습상황에서 자신이 다른 구성원과 협력하며 그룹의 과제를 성공적으로 수행할 수 있는 능력이 있는지에 대한 판단과 신념을 의미한다(Alavi & McCormick, 2008).
｢다학년 연구프로젝트｣ 교과목은 총 6개 교과목으로 개설하여 운영하고 있으며 1학년 2학기부터 4학년 1학기까지 6학기에 걸쳐 수강할 수 있는 교과목으로 설계되었다. 이 중 3개의 교과목은 전공선택 교과목이면서 설계학점을 인정해 주고 나머지 3개 교과목은 일반선택교과목이다.

대상 데이터

이 연구에서 개발한 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형의 적용 가능성과 효과를 검증하기 위해 인하대학교에서는 “다학년 연구프로젝트”라는 교과목을 개설․운영하였다. 융합프로젝트 교수학습모형의 효과검증은 2017학년도 1학기에 참여한 152명의 학생과 10명의 교수를 대상으로 하였다. 그러나 한 분반당 학생수가 15명 내외로 분반수가 많아 학생들의 의견을 취합하는데 어려움이 있었다.

데이터처리

융합프로젝트 수행 경험은 빈도분석을 실시했으며, 융합프로젝트 수행 경험이 융합교육의 필요성 인식 및 협력적 자기효능감에 미치는 영향을 분석하기 위해 대응표본 t검정을 실시하였다. 또한 융합프로젝트 수행 과정에서의 인지된 상호작용과 융합프로젝트 수행 경험에 대한 지각된 학업성취도 및 학습만족도는 기술통계분석을 실시하였다.
융합프로젝트 수행 경험은 빈도분석을 실시했으며, 융합프로젝트 수행 경험이 융합교육의 필요성 인식 및 협력적 자기효능감에 미치는 영향을 분석하기 위해 대응표본 t검정을 실시하였다. 또한 융합프로젝트 수행 과정에서의 인지된 상호작용과 융합프로젝트 수행 경험에 대한 지각된 학업성취도 및 학습만족도는 기술통계분석을 실시하였다.

이론/모형

팀프로젝트 학습에서 인지된 상호작용은 학습성과에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(강명희, 윤성혜, 임현진, 유영란, 2012; Dietz-Uhler & Lanter, 2012). 인지된 상호작용 문항은 김세영(2016) 연구에서 사용한 20개의 문항을 활용하였다. 예를 들어 ‘우리 팀은 다른 의견에 대해 긍정적으로 다루었다’, ‘우리 팀은 과제에 필요한 의견을 서로에게 제공하였다’ 등의 문항을 포함하고 있다.
협력적 자기효능감(self-efficacy for group work)은 협력적 학습상황에서 자신이 다른 구성원과 협력하며 그룹의 과제를 성공적으로 수행할 수 있는 능력이 있는지에 대한 판단과 신념을 의미한다(Alavi & McCormick, 2008). 협력적 자기효능감은 김세영 (2016)의 연구에서 개발한 문항을 사용하였으며 총 10문항으로 구성되어 있다. 예를 들어 ‘나는 다른 팀원들이 맡은 활동을 잘 할 수 있도록 조정하는 역할을 할 수 있다.

성능/효과

공학중심의 융합프로젝트 수행과정에서 학습자들이 팀원들과 얼마나 효과적으로 인지적으로 상호작용했는지를 확인하기 위해 인지된 상호작용 검사를 실시하였으며 융합프로젝트 수행경험에 대한 지각된 학업성취도와 학습만족도를 검사하였다. 검사 결과 과정변인으로써의 인지된 상호작용과 결과변인으로써의 지각된 학업성취도와 학습만족도는 평균수준 이상으로 긍정적인 결과가 나타났다. 다시 말해서, 학생들은 공동의 목표를 달성하기 위해 팀원들과 협력하여 생산적인 결과물을 산출하기 위해 노력했으며 그 경험이 유의미하고 만족스러웠다는 것이다.
공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형에 따른 학생들의 융합프로젝트 수행경험이 융합교육에 대한 필요성 및 협력적 자기효능감에 미치는 영향을 확인해 보았다. 그 결과, 융합교육의 필요성에 대해서는 사전-사후 검사 모두 평균수준 이상으로 필요성에 대해 인식하고 있었다. 반면, 협력적 자기효능감에 대해서는 유의수준 p<.
세 번째, 학생들의 자발적 참여와 학습이 기본이 되어야 하므로 사전 구체적인 프로젝트 수행 로드맵을 제공해야 된다. 네 번째, 융합프로젝트의 성격상 설계비가 많이 소요되는 경우, 특허청과 같은 정부주관 사업이나 관련 산업분야 산업체와의 연계를 통해 학생들의 프로젝트 활동에 대한 재정적 지원을 할 수 있도록 하면 학습자들의 몰입도가 높아질 것이라는 의견도 제안되었다.
안내하는 방법으로는 수강신청 홈페이지 및 관련전공 홈페이지 공지사항에 탑재하거나 포스터 형식으로 제작하여 부착하는 방법도 이용할 수 있다. 두 번째, 융합 강좌에 참여하는 학생들은 수강생 전체 오리엔테이션을 참석함으로써 융합프로젝트 교육목표와 수업운영 방법과 평가방법, 평가기준 등에 대해 숙지한다. 또한 교과목관련 지원 사항에 대한 자세한 설명을 듣고 이해한다.
반면, 협력적 자기효능감에 대해서는 유의수준 p<.001에서 통계적으로 유의미하게 향상된 것을 확인할 수 있었다.
두 번째, 팀프로젝트를 진행함에 있어 팀원들이 동등하게 프로젝트에 참여하지 않는 문제에 대해 프로젝트 수행 일지 등을 개별적으로 작성하도록 함으로써 참여를 독려하고 동료평가 등의 방법을 활용하여 팀원들도 참여도 및 기여도에 따라 상이한 평가를 받을 수 있도록 해야 한다. 세 번째, 학생들의 자발적 참여와 학습이 기본이 되어야 하므로 사전 구체적인 프로젝트 수행 로드맵을 제공해야 된다. 네 번째, 융합프로젝트의 성격상 설계비가 많이 소요되는 경우, 특허청과 같은 정부주관 사업이나 관련 산업분야 산업체와의 연계를 통해 학생들의 프로젝트 활동에 대한 재정적 지원을 할 수 있도록 하면 학습자들의 몰입도가 높아질 것이라는 의견도 제안되었다.
이 연구에서 제안한 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형을 실제 운영해 보고 학습자 대상으로 효과분석을 한 결과, 융합프로젝트 수행 경험은 학습자들에게 협력적 자기효능감을 증진시키고 스스로 기대했던 학습목표를 달성하고 그 과정과 결과에 대해 만족하는 것으로 확인되었다.
공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형으로 세 가지 교수설계 단계를 제시할 수 있다. 첫째, 수업을 진행하기 전 사전에 교수진들의 수업진행을 위한 준비를 위해 사전 교수설계 단계를 구성한다. 둘째, 실제 융합프로젝트를 강의하는 융합프로젝트 교수학습활동 단계를 제시하고, 마지막으로 사후 교육프로그램 개선 단계를 통해 융합교육을 진행 할 수 있다.

후속연구

첫째, 수업을 진행하기 전 사전에 교수진들의 수업진행을 위한 준비를 위해 사전 교수설계 단계를 구성한다. 둘째, 실제 융합프로젝트를 강의하는 융합프로젝트 교수학습활동 단계를 제시하고, 마지막으로 사후 교육프로그램 개선 단계를 통해 융합교육을 진행 할 수 있다.
연구결과를 기반으로 판단컨대, 이 연구에서 제안한 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형은 각 공과대학에서 전공 교과목수준에서 융합교육을 실현하고자 하는 대학에 실천적인 가이드라인을 제공해 줄 것으로 기대된다. 이 연구는 한 학기동안 융합프로젝트 교과목에 참여한 학생들을 대상으로 설문조사에 기반한 효과를 분석했다는 점에서 연구의 제한점이 있다.
연구결과를 기반으로 판단컨대, 이 연구에서 제안한 공학중심의 융합프로젝트 교수학습모형은 각 공과대학에서 전공 교과목수준에서 융합교육을 실현하고자 하는 대학에 실천적인 가이드라인을 제공해 줄 것으로 기대된다. 이 연구는 한 학기동안 융합프로젝트 교과목에 참여한 학생들을 대상으로 설문조사에 기반한 효과를 분석했다는 점에서 연구의 제한점이 있다. 추후 연구에서는 보다 면밀한 연구 설계를 통해 융합프로젝트 교수학습모형의 교육적 효과를 정량적․정성적 분석을 통해 검증할 필요가 있겠다.
이 연구는 한 학기동안 융합프로젝트 교과목에 참여한 학생들을 대상으로 설문조사에 기반한 효과를 분석했다는 점에서 연구의 제한점이 있다. 추후 연구에서는 보다 면밀한 연구 설계를 통해 융합프로젝트 교수학습모형의 교육적 효과를 정량적․정성적 분석을 통해 검증할 필요가 있겠다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	융합교육은 무엇인가?	융합이란, 학습자의 융·복합적 사고 능력을 교육하기 위해 교과와 교과 또는 서로 상이한 배경 학문이 융합에서 복합에 이르는 다양한 방식으로 결합되어 마련된 교육을 의미한다(김시정, 김삼형, 2012). 융합교육은 둘 이상의 교과나 지식 체계 등이 만나 전혀 새로운 지식체계나 교과를 형성하는 것이고 복합교육은 둘 이상의 교과나 지식체계 간의 결합을 통해 하나의 교과로 마련되나 본래 결합되었던 학문의 성격을 유지할 때 사용하는 개념이다(신동주, 2013). 융합의 의미에 대한 선행연구를 검토하여 성은모 외(2013)의 연구에서는 ‘융합이란 기존의 서로 다른 두 개 이상의 학문적 지식과 기술이 물리적 그리고 화학적으로 결합하여 새롭고, 독특한 가치를 창출하는 현상’으로 정의하였다.
	융합교육의 목적은 무엇인가?	융합교육의 목적은 사회 및 기술의 발달을 선도할 수 있는 융합인재를 양성하는 것이다. 세계 최대의 자동차 기업인 도요타에서 융합인재란 한 분야를 잘 알면서 관련 분야까지 폭넓은 지식을 갖춘 ‘T자형 인재’로, 삼성종합기술원(손욱, 2004)에서는 융합인재를 ‘π자현 인재’로 표현하면서 두 분야 이상의 전문지식을 확보하고, 상호 연결하는 역량을 확보한 인재로 정의하였다.
	대부분의 공과대학에서 개설․운영 중인 교과목이 기초설계 또는 캡스톤 디자인 교과목이 주를 이루고 있는 이유는 무엇인가?	국내 공과대학에서는 공학교육인증을 도입하면서 대학에서 무엇을 가르쳤는가라는 관점에서 대학을 졸업한 학생들이 무엇을 할 수 있는가라는 관점으로 전환됨에 따라 대부분의 공과대학에서 개설․운영 중인 교과목이 기초설계 또는 캡스톤 디자인 교과목이 주를 이루고 있다(임동진, 2006). 왜냐하면 공학교육인증에서 필수적으로 학생들이 졸업하는 시점까지 달성해야 할 학습성과의 상당부분이 캡스톤 디자인을 포함한 설계교과목에서 가능하기 때문이다. 이와 함께 21세기 학습역량으로 창의성(Creativity), 협력(Collaboration), 소통(Communication), 비판적 사고력(Critical Thinking)이 강조되고 있다(National Education Association, 2015).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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