[논문]'창의적문제해결방법론' 교과목의 플립러닝 수업 설계에 관한 연구

한지영

doi:10.18108/jeer.2019.22.1.22

'창의적문제해결방법론' 교과목의 플립러닝 수업 설계에 관한 연구
A Study on the Instructional Design of Flipped Learning for 'Creative Problem Solving Methodology' Course 원문보기

공학교육연구 = Journal of engineering education research, v.22 no.1, 2019년, pp.22 - 28

한지영 (대진대학교 공학교육혁신센터)

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The purpose of this study is to develop instructional design model of flipped learning suitable for engineering education field and to draw out effects and improvements by applying it to actual lessons for engineering college students. Literature review and case studies were conducted to achieve the purpose of the study. For a case study, flipped learning was applied to 'creative problem solving methodology' which is a liberal arts course of engineering college at D university in Gyeonggi-do. As a result of the literature review, the PARTNER model was applied and weekly instructional guide was presented by each stage. In addition, the results of analysis on the reflection journal showed that the students were more able to achieve the deepening learning stage through active participation in class than the existing class, and found that they had a more challenging plan after the class.

주제어

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문제 정의

하지만 본 수업에서는 플립러닝의 교수학습법으로 수업 이전에 동영상시청 및 관련 자료 준비가 많은 점이 아쉬운 부분으로 나타났다. 마지막으로 본 수업을 마치고 앞으로 수업시간에 고안해 낸 발명품을 특허청에 등록하는 것을 목표로 삼기도 하였으며, 트리즈 기법들과 전공 지식을 바탕으로 창의적인 인재가 되도록 노력하고 관련 공모전에 다양하게 참여하고 싶다는 향후 계획을 세웠다.
본 연구는 공과대학 학생들을 대상으로 전문교양 교과목 중 하나인 ‘창의적문제해결방법론’ 수업에 플립러닝 교수학습방법을 적용하면서 수업모형을 구체화한 사례연구이다.
본 연구는 공학교육 분야에 적합한 플립러닝 수업 모형을 개발하고 공과대학 학생들을 대상으로 실제 수업에 적용했을 때 어떤 효과가 있는지, 그리고 향후 공학교육 분야에 확산되기 위해 필요한 개선사항은 무엇인지 제시하고자 한다.
본 연구는 플립러닝 수업설계를 위해 플립러닝 관련 문헌연구와 공과대학 학생들을 대상으로 한 창의성 수업에서 실제 플립러닝 수업모형을 적용한 사례연구, 실제 수업모형을 적용한 학생들의 성찰일지 분석을 토대로 진행되었다.
본 연구의 대상이 되는 ‘창의적 문제해결방법론’은 D 공과대학에서 공학교육인증제 운영학과의 필수 전문교양 교과목으로, 창의적 사고에 필요한 다양한 기법을 익힘으로써 생활 속의 공학문제를 해결할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

제안 방법

PARTNER 수업모형에 ‘창의적문제해결방법론’ 교과목특성을 반영하여 각 단계에 따른 주차별 학습내용을 설계하였다.
네 번째 ‘팀 활동’ 단계에서는 ‘새로운 시도 및 불편한 점 찾기’라는 과제를 매 주 각 조별로 시도한 내용과 장소 및 상황을 정리하고, 시도하면서 새롭게 발견한 점 또는 불편한 점에 대해 분석하도록 하였다.
정영식(2015)의 PATROL 모형은 플립러닝을 바탕으로 계획(Planning), 활동(Action), 추적(Tracking), 추천(Recommending),요구(Ordering), 안내(Leading) 6단계로 구분된다. 단계별 분석을 통해 각 단계에서 요구되는 추적, 저장, 분석해야 할 데이터를 제안한 모형이다. PATROL 교수학습 모형의 개요는“Table 2”와 같다.
두 번째 ‘사전학습평가’ 단계에서는 교수자가 제시한 사전학습이 얼마나 이루어졌는지 확인하기 위하여 수업 전날까지 ‘동영상 자료 요약서’를 작성하도록 하였다.
둘째, 교내에서 실시하는 ‘발명 아이디어 경진대회’는 트리즈를 활용하여 새로운 아이디어를 도출하여 수업에 참여한 모든 학생들이 서로의 아이디어를 창의성, 기술성, 실용성, 발표력 4가지 평가영역으로 평가한다.
네 번째 ‘팀 활동’ 단계에서는 ‘새로운 시도 및 불편한 점 찾기’라는 과제를 매 주 각 조별로 시도한 내용과 장소 및 상황을 정리하고, 시도하면서 새롭게 발견한 점 또는 불편한 점에 대해 분석하도록 하였다. 또한 주차별 수업주제와 연계된 활동을 팀단위로 진행하면서 이론을 실제로 적용하면서 학습자간 협력학습을 통해 심화학습이 가능하도록 하였다.
또한 팀과제 수행에 따른 학생들간 상호작용이 과제 수행의 성패를 좌우하는 매우 중요한 요소이므로 학생들로 하여금 팀웍동료평가를 ‘참여도’, ‘성실성’, ‘창의성’, ‘협력정도’ 4가지 부문에서 평가하고 그 이유를 작성하도록 하였다.
여섯 번째 ‘평가’ 단계에서 주차별로 학습자간 토의를 통한 결과를 발표하여 다른 조원들의 의견을 수렴하고 발표에 대해 교수자가피드백을 진행하였다. 또한, 본 수업에서 개별평가로는 교내 발명대회, 팀 평가로는 팀별 과제보고서로 평가를 실시하는데 학생들의 과제수행계획서와 결과보고서 발표를 통해 매 수업에서 학습한창의성과 트리즈 이론이 과제 수행에 적절히 활용되는지 평가하였다. 또한 팀과제 수행에 따른 학생들간 상호작용이 과제 수행의 성패를 좌우하는 매우 중요한 요소이므로 학생들로 하여금 팀웍동료평가를 ‘참여도’, ‘성실성’, ‘창의성’, ‘협력정도’ 4가지 부문에서 평가하고 그 이유를 작성하도록 하였다.
일곱 번째 ‘사후성찰’ 단계에서 다음 차시 수업을 위한 학습안내를 하였다. 발명대회 결과물 자체 점검을 통해 개인의 학습 성과에 대한 자기성찰을 하였고 마지막 주 수업은 한 학기수업 성찰 개인 감상문을 제출하도록 하였다.
본 수업은창의성과 트리즈가 1:2 비중으로 구성되어 있으며 창의성의 이론적·실용적 유용성을 15주에 걸쳐 적용해 본다.
본 연구에서 창의적문제해결방법론 교과목을 PARTNER 교수학습 모형에 맞게 강의를 구성하였다. 창의적문제해결방법론교과목 특성에 맞게 재구성한 PARTNER 교수학습 설계모형은“Table 4”와 같다.
두 번째 ‘사전학습평가’ 단계에서는 교수자가 제시한 사전학습이 얼마나 이루어졌는지 확인하기 위하여 수업 전날까지 ‘동영상 자료 요약서’를 작성하도록 하였다. 본 자료는 자료의 요약과 이해가 안 되는 내용, 그리고 질문사항의 3가지로 구성되어 학생들이 매주 작성하도록 하였는데 교수자는 이를 수업 전에 모두 파악하여 학습자들의 본차시 수업내용에 대한 사전 인지수준을 확인하였다.
분석학생들로 하여금 팀활동 과제의 최종보고서에 학생들이 본수업을 통해 성장한 점, 느낀 점, 아쉬운 점, 향후 경력개발을 위한 계획 등을 중심으로 성찰일지를 작성하도록 하였는데 해당 내용을 분석하였다.
사후성찰 단계에서 학생들의 수업 전·후 변화를 알아보기 위해 본 수업을 통해 성장한 점, 느낀 점, 아쉬운 점, 향후 계획을 키워드 중심으로 분석하였다.
세 번째 ‘사전학습연계’ 단계에서는 동영상 자료 요약서의 질의사항을 중심으로 트리즈 심화 내용에 대한 이해도를 높여주었고, 수업의 학업성취도 평가와 연계되는 ‘교내 발명대회’ 계획서를 트리즈를 통한 문제정의 및 모순 찾기와 다양한 기법을 활용하여 작성하도록 하였다.
여섯 번째 ‘평가’ 단계에서 주차별로 학습자간 토의를 통한 결과를 발표하여 다른 조원들의 의견을 수렴하고 발표에 대해 교수자가피드백을 진행하였다.
첫 번째 ‘사전단계’에서는 창의성 테스트를 실시하여 본교과목에서 목표하는 학생들의 창의성 향상의 출발점을 파악하였고, 학습환경 및 교과목에 대한 요구를 분석하였다.
플립러닝을 다양한 분야에서 학문적 특성을 반영하여 수업모형을 개발한 사례를 조사하였다. 국내 학술논문 전문 검색 사이트인 DBpia, KERIS(한국교육학술정보원), KISS(한국학술정보원), 국회도서관, Google 등을 통해 ‘플립러닝’, ‘플립러닝 교수학습’, ‘플립러닝 수업모형’, ‘flipped learning’으로 검색하였다.

대상 데이터

국내 학술논문 전문 검색 사이트인 DBpia, KERIS(한국교육학술정보원), KISS(한국학술정보원), 국회도서관, Google 등을 통해 ‘플립러닝’, ‘플립러닝 교수학습’, ‘플립러닝 수업모형’, ‘flipped learning’으로 검색하였다.
본 연구는 수도권 소재의 D대학교 공과대학 학생 16명을 대상으로 실시하였다. 수업에 참여한 학생들의 학년 분포를 살펴보면 2학년 12명(75.

성능/효과

넷째, 사전학습의 완성도가 해당 차시 수업의 성공여부를 결정짓게 된다. 즉, 대다수의 학생들이 사전학습이 제대로 되어있지 않다면 플립러닝 교수학습방법을 적용하여 수업 중에 심화학습이나 토론학습 등이 이루어기 어렵다.
성찰일지 분석 결과, 성장한 점으로 다음 주에는 어떤 새로운 시도를 할 지 기대되고 새로운 시도를 하면 할수록 생활도 더 절약되고 부지런하게 바뀌었으며, 일상생활 속에서 익숙한 것들에 대해 한 번 더 생각하고 불편한 점이 발견되면 메모를 하는 습관을 갖게 되었다고 하였다. 수업에 대한 느낀 점으로 항상 아이디어를 내기 위해 생각하기 때문에 지루할 틈이 없었으며, 처음에는 새로운 생각을 하는 것이 어려웠지만 계속해서생각해보니 사고의 과정이 훨씬 좋아지는 것을 느꼈고 교수님께 바로 피드백을 받을 수 있어서 좋았다는 의견이 많았다.
셋째, 타 단과대학 수업과 비교해 보았을 때 공과대학 교과목구성의 많은 비중을 차지하는 수학, 기초과학, 전공과목의 특성상교수자 중심의 수업비중이 높아 학습자간, 그리고 학습자와 교수자간 상호작용을 활발히 이끌어 내는데 많은 시간과 노력이 할애된다.

후속연구

넷째, 학생들의 학업성취도 평가를 함에 있어 기존의 평가보다 학생들의 참여나 사전학습 정도 등 과정평가 비중을 높여 평가함으로써 학생들의 학습동기를 높여 새로운 교수학습 방법으로 운영되는 수업에 학생들이 적극적으로 참여하도록 하는 것이 필요하다.
둘째, 대학에서 이루어지는 매우 다양한 교과목에 대해 온라인컨텐츠를 모두 확보한다는 것은 현실적으로 불가능하고 그럴 필요도 없기 때문에 플립러닝 DB를 교과목별로 구축하는 것이 필요하다. 즉, 교수자별로 플립러닝 교과목을 운영하게 되면 주차별로사전학습차원에서 안내된 선별된 관련 동영상 온라인 컨텐츠가 있을 것이다.
또한 플립러닝 교수학습모형의 단계에 따라 주차별로 진행한 내용을 상세히 제시함으로써 공학계열 교수들이 플립러닝 교수학습모형을 좀 더 용이하게 적용할 수 있도록 안내해 줄 수 있다고 본다. 플립러닝을 직접 운영하면서 느낀 애로사항을 몇 가지 정리하면 다음과 같다.
셋째, 수업에서 학생들의 자발적인 활동과 상호작용을 이끌어 내기 위해서는 학생들이 무엇을 해야 하는지 명확히 이해할 수 있어야 하기 때문에 이를 위해 주차별 주제에 적합한 학습활동지를 개발하여 학생들이 이를 작성하면서 내용에 대한 이해를 토대로 상호작용에 참여할 수 있도록 하는 것이 필요하다.
첫째, K-MOOC가 구축되어 많은 새로운 컨텐츠들이 개발되고 업로드 되고 있지만 특정 교과목 중심으로 이루어져 있고, 교과목에 대한 온라인 컨텐츠가 개발되어 있다고 하더라도 다양한 수준의 학생들이 활용하기에는 적합하지 않은 경우가 많아 학생들의 수준별로 다양한 교과목에 대한 온라인 컨텐츠를 개발하고 확보하는 것이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	전통적인 수업방식은 무엇인가?	전통적인 수업방식은 학생들을 대상으로 지식을 전달하는 형태이다. 이 수업방식은 일방적으로 교사가 지식을 전달하기 때문에 학생은 수동적인 자세로 수업에 참여함으로 교사와 학생간의 상호작용이 미비하다.
	전통적인 수업방식이 교사와 학생간의 상호작용이 어려운 이유는 무엇인가?	전통적인 수업방식은 학생들을 대상으로 지식을 전달하는 형태이다. 이 수업방식은 일방적으로 교사가 지식을 전달하기 때문에 학생은 수동적인 자세로 수업에 참여함으로 교사와 학생간의 상호작용이 미비하다. 또한, 학생의 성향 및 특성, 수업환경 등의 요소들이 고려되지 않고 학습목표에 국한된 지식만을 전달한다.
	플립러닝이 각광 받는 이유는 무엇인가?	0 사업을 시작으로 국내 공과대학에서 많은 교수자들이 활용하고 있으며, KBS에서 ‘거꾸로 교실’ 이라는 주제로 플립러닝이 소개되면서 학교현장에서 실제 수업에 적용하는 사례가 증가하고 있다. 플립러닝이 조명 받는 이유는 21세기 변화 양상에 적합한 학습법으로 기존의 전통적인 강의식 수업방식의 문제점을 보완하였기 때문이다.

참고문헌 (14)

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Mazur, A. D., Brown, B., & Jacobsen, M. (2015). Learning Designs Using Flipped Classroom Instruction, Canadian Journal of Learning and Technology, 41 (2).

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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