[논문]TRIZ 모순분석을 활용한 창의공학설계 교수학습 모델

조도은; 김시정

doi:10.22156/cs4smb.2019.9.5.130

TRIZ 모순분석을 활용한 창의공학설계 교수학습 모델
Creative Engineering Design Teaching-Learning Model using TRIZ Contradiction Analysis 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.9 no.5, 2019년, pp.130 - 136

조도은 (목원대학교 공학교육혁신센터) , 김시정 (한남대학교 탈메이지교양교육대학)

초록
AI-Helper

최근 공학교육에서 창의성과 문제해결능력의 중요성이 강조되고 있다. 특히 많은 창의적 문제해결방법 중에 실무와 교육에 있어서 실용성이나 적용가능성을 고려한 학습 모델에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 트리즈 모순분석을 활용하여 창의적 사고 강화와 문제해결능력 배양을 위한 교수학습 모델을 개발하고 그 효과를 확인하는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 공과 대학 1학년 대상의 창의공학설계 교과목을 통해 창의적 공학설계의 기초지식을 학습하고, 트리즈의 모순분석을 활용하여 아이디어 창출과 해결방법을 도출할 수 있도록 유도하였다. 제안한 교수학습모델의 교육에 대한 실효성을 검증하기 위하여 설문조사를 분석한 결과, 평균 89점의 긍정적인 응답을 얻음으로써 본 교육에 대한 효과성을 확인하였다. 향후 제안된 학습 모델을 다양한 교과에 적용할 수 있도록 개선된 응용 모델에 대한 연구가 요구된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, the importance of creativity and problem-solving skills are being emphasized in engineering education. In particular, research is actively being conducted on learning models considering practicality or applicability in practice and education among many creative problem-solving methods. The objective of the present study is to develop a teaching and learning model and verify its effects in order to promote creative thinking and problem-solving skills using the TRIZ Contradiction Analysis. This study led the participants to obtain basic knowledge of creative engineering design through the creative engineering design course for freshmen at an engineering college, and come up with ideas and solutions using the TRIZ Contradiction Analysis. A survey was conducted and analyzed to verify the effectiveness of education using the proposed teaching and learning model, and as a result, the effectiveness of education has been proven by an average of 89 positive responses. Follow-up research is needed on improved application models so that the proposed learning model can be applied to various subjects.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Concept of TRIZ
그림 Fig. 2. Physical Contradiction Process[10]
그림 Fig. 3. A Problem solving process using Triz [14]
그림 Fig. 4. Creative Problem Solving Process and Tools
그림 Fig. 5. Creative Engineering Design Process using TRIZ
그림 Fig. 6. TRIZ 3 Step Problem Solving Process
표 Table 1. Learning Contents
그림 Fig. 7. A Case Study of TRIZ Contradiction Analysis in Creative Engineering Design
표 Table 2. Procedure of the 1st Team Project
표 Table 3. Procedure of the 2nd Team Project
표 Table 4. Satisfaction Survey of TRIZ Use

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

창의적 공학설계 교과목에서는 학생들의 창의성과 문제 해결능력이 요구된다. 따라서 학생들이 스스로 문제를 찾고 해결해나가는 과정에서 창의적 문제해결능력배양, 팀 활동을 통한 협동학습, 발표 및 보고서 작성을 통한 의사전달능력 배양 등의 학습성과를 유도하고자 하였다. 특히 기존 주제중심학습(Subject Oriented Learning)에 따른 수동적인 학습참여가 아닌 실생활에서 부딪칠 수 있는 문제들을 학생들이 직접 경험하면서 자기주도적인 학습을 유도하고자 PBL과 트리즈 학습내용을 적용하였다.
본 논문은 트리즈 이론을 창의공학설계 교과목에 효과적인 적용을 위해 트리즈의 모순분석을 이용하여 창의적 아이디어 창출을 위한 학습모델을 제안 하고자 한다. 교수학습 모델에 대한 연구내용은 다음과 같다.
본 연구는 창의적 문제 해결을 위해서 트리즈의 모순분석을 창의공학설계 교과목에 활용한 교수학습 모델을 제안하였다. 제안한 교수학습 모델에서는 공학설계를 위한 기초지식 학습과 이를 소규모 PBL문제를 통해 실습하고, 팀 프로젝트를 통해 창의적 공학 설계를 진행하는데 트리즈의 모순분석을 활용하도록 하였다.

제안 방법

교과 과정에서 트리즈의 모순분석 방법을 학습하고 이를 팀 프로젝트 수행에 활용하였다. 팀 프로젝트 과제 사례를 살펴보면 Table 2와 Table 3과 같다.
또한 팀 활동 종료 후 팀 활동 과정을 평가하기 위하여 별도 ‘동료공헌도평가’를 실시하여 설계평가에 반영한다. 그 외 수업참여도 평가를 위해 출석 평가도구를 사용하였다.
문제인식과 정의 단계에서 문제 상황을 찾고, 문제 상황을 표현하여 문제를 분석한다. 그리고 아이 디어 도출과 아이디어 평가 단계에서 물리적 모순을 분석한 뒤 트리즈의 시간과 공간적 분리 원리를 이용하여 해결책을 찾도록 하였다. 이를 도식화하면 Fig.
문제를 인식하고 시스템의 기능 분석과 9윈도우를 통해 문제를 정의한 후, 문제 상 황을 표현함으로써 문제를 분석하여 진짜 문제를 정의한다. 문제가 정의되면 아이디어 도출단계에서 트리즈의 물리적 모순 분석을 통하여 해결방안을 탐색하도록 하였다.
5와 같다. 문제를 인식하고 시스템의 기능 분석과 9윈도우를 통해 문제를 정의한 후, 문제 상 황을 표현함으로써 문제를 분석하여 진짜 문제를 정의한다. 문제가 정의되면 아이디어 도출단계에서 트리즈의 물리적 모순 분석을 통하여 해결방안을 탐색하도록 하였다.
트리즈의 활용은 이를 단순화한 3단계 문제해결 프로세스를 적용하였다. 문제인식과 정의 단계에서 문제 상황을 찾고, 문제 상황을 표현하여 문제를 분석한다. 그리고 아이 디어 도출과 아이디어 평가 단계에서 물리적 모순을 분석한 뒤 트리즈의 시간과 공간적 분리 원리를 이용하여 해결책을 찾도록 하였다.
창의공학설계과목의 학습 평가 도구로는 중간시험(이론) 20%, 발표와 토론(20%), 설 계(50%), 출석(10%)을 사용하였다. 발표와 토론은 창의적 공학설계를 위한 기본 이론을 학습하고, 이를 응용한 소규모 PBL문제를 해결하는 내용으로 평가하였다. 설계평가는 팀 프로젝트 평가로 설계 보고서와 설계 작품, 발표 평가로 실시하였다.
본 연구를 공과대학 1학년 1학기 공학기초 설계 과목인 창의공학설계 과목에 적용하였다.
발표와 토론은 창의적 공학설계를 위한 기본 이론을 학습하고, 이를 응용한 소규모 PBL문제를 해결하는 내용으로 평가하였다. 설계평가는 팀 프로젝트 평가로 설계 보고서와 설계 작품, 발표 평가로 실시하였다. 설계과제 평가는 팀간 평가와 팀내 평가로 구분되며 동료평가와 교수평가로 실시된다.
어떤 특정 문제가 주어지면, 기존의 데이터를 수집하고, 이를 문제의 일반화/추상화 그리고 문제 의 모델링 단계가 수행되고 주어진 트리즈 이론을 이용하여 ‘일반적인 해결안’을 찾는다. 이러한 해결안을 토대로 경험과 지식을 활용하고 주어진 문제 영역을 이용하여 문제의 해결안을 도출 한다[12,13]. Fig.
공학에 대한 전공지식이 전혀 없는 학생들을 대상으로 공학 문제의 특성과 그 문제들의 창의 적 해결방안인 공학설계를 얻는 과정을 이해시키고 그 과정에서 필요한 창의성, 의사소통능력, 팀웍 능력을 배양할 수 있도록 한다. 이를 위해 다양한 아이디어 창출방법인 브레인스토밍, 스캠퍼, 9윈도우 시스템, 마인드맵 등 도구의 사용방법을 익히고, 아이디어 평가를 통해 최선의 아이디어를 도출하고, 아이디어 실행하는 방법을 익히게 된다. Fig.
제안된 학습 모델을 2018년 1학기 창의공학설계 분반에 적용하고, 연구 결과의 학습 효과를 알아보기 위하여 수업 종료 직후에 설문을 실시하였다. Table 4는 학생들의 트리즈 활용에 대한 설문 응답 현황을 나타낸 것이다.
본 연구는 창의적 문제 해결을 위해서 트리즈의 모순분석을 창의공학설계 교과목에 활용한 교수학습 모델을 제안하였다. 제안한 교수학습 모델에서는 공학설계를 위한 기초지식 학습과 이를 소규모 PBL문제를 통해 실습하고, 팀 프로젝트를 통해 창의적 공학 설계를 진행하는데 트리즈의 모순분석을 활용하도록 하였다.
트리즈의 활용은 이를 단순화한 3단계 문제해결 프로세스를 적용하였다. 문제인식과 정의 단계에서 문제 상황을 찾고, 문제 상황을 표현하여 문제를 분석한다.
따라서 학생들이 스스로 문제를 찾고 해결해나가는 과정에서 창의적 문제해결능력배양, 팀 활동을 통한 협동학습, 발표 및 보고서 작성을 통한 의사전달능력 배양 등의 학습성과를 유도하고자 하였다. 특히 기존 주제중심학습(Subject Oriented Learning)에 따른 수동적인 학습참여가 아닌 실생활에서 부딪칠 수 있는 문제들을 학생들이 직접 경험하면서 자기주도적인 학습을 유도하고자 PBL과 트리즈 학습내용을 적용하였다.

성능/효과

수업내용의 만족성’, 항목에서도 높은 만족도를 나타내었다.
실제 문제해결에 유용성’ 항목에서 가장 높은 만족도를 나타내었다.

후속연구

이미 많은 대학에서는 기술적인 문제 또는 비기술적인 문제해결을 위한 실질적 문제해결 능력강화를 위한 교육방안으로 트리즈를 공학설 계 교과내용으로 채택하거나, 다양한 방법으로 교육 프로그램을 운영하고 있다. 그러나 공학설계에 있어서 창의적 문제해결방안으로 트리즈가 효과적으로 활용되기 위해서는 이를 교과내용에 잘 접목하여 학생들의 이해도와 참여도를 높일 수 있는 교수 방안 연구가 좀 더 필요하다. 이를 통해 학생들의 자기주도학습 능력을 배양하고 창의적인 아이디어를 창출하여 응용하고 관련 공학 설계 지식을 배우고 창의적인 문제해결능력 배양에 기여 할 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	트리즈란?	트리즈는 겐리히 알트슐러(G. Altshuller)가 고안한 창의적 문제해결 방법론으로, 주어진 문제의 가장 이상적인 결과를 얻기 위해 모순을 찾아내어 문제점을 해결 하는 방 법을 제시한다.
	공학설계 수업에서 창의적 문제 해결 방법을 접목한 학습법은?	따라서 공학설계 수업에서 창의적 발상 기법 등을 적용하는사례가 많다. 창의적 문제 해결 방법을 학습자에게 제시하기 위해 문제 기반학습(Problem-Based Learning : PBL), 프로젝트기반학습 (Project-Based Learning), 플립러닝(Flipped Learning)등의 다양한 학습 모델이 교과목에 적용 되고 있다[3,4].
	트리즈를 창의공학설게 수업에 사용하기 어려운 이유는?	트리즈는 체계나 이론이 방대하고 복잡하여 이를 한 학기 내 창의공학설계 수업에 적용하기에는 많은 어려움이 있다. 특히 대부분 창의공학설계 수업은 1학년 학생을 대 상으로 하며 단위 학습 시간에 다양한 창의 발상도구 학습과 공학 기초설계 학습이 이루어지기 때문에 제한된 시간 내에 문제를 해결하고 프로젝트를 완성하기에도 매우 힘든 과정이 이루어진다[5,6]. 따라서 창의적 공학설계 과정에서 트리즈를 학생들이 쉽게 이해하고 문제해결에 활용할 수 있는 교수학습 모델이 필요하다.

참고문헌 (16)

E. S. Park. (2018). A Study on Developing Flipped-MOOC Model in University. Journal of Convergence for Information Technology, 8(6), 281-285. DOI : 10.22156/CS4SMB.2018.8.6.281

원문보기 상세보기
H. J. Kim. (2016). Effects of PBL Applied to a Teaching Training Course on Cognitive Affective and Social Features of Pre-service Teachers. Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, 11(6), 181-190. DOI : 10.14257/AJMAHS.2016.11.40

상세보기
M. S. Choi. (2018). Application of a Project-Based Learning on Community Dental Hygiene. Journal of Convergence for Information Technology, 8(6), 31-41. DOI : 10.22156/CS4SMB.2018.8.6.031

원문보기 상세보기
S. J. Kim. & D. E. Cho. (2018). A Study on Learning Model for Effective Coding Education. Journal of the Korea Convergence Society, 9(2), 7-12. DOI : 10.15207/JKCS.2018.9.2.007

원문보기 상세보기
J. S. Kan. M. S. Shin. & M. S. Kwon. (2016). The Effects of Project-Based Flipped Learning Model on Self-Directed Learning Ability, Self-Leadership and Learning Competency. Journal of the Fisheries and Marine Sciences Education, 28(5), 1478-1491. DOI : 10.13000/JFMSE.2016.28.5.1478

원문보기 상세보기
Y. S. Lee & J. W. Cho. (2019). Analysis of Correlation between Satisfaction and Academic Achievement of Software Education Based on Problem-solving Learning. Journal of Convergence for Information Technology, 9(2), 49-54. DOI : 10.22156/CS4SMB.2019.9.2.049

원문보기 상세보기
K. S. Lee. (2018). A Study on Evaluation Methods for Implementing PBL in Engineering School. Journal of the Korea Academy Industrial Cooperation Society, 19(5), 606-610. DOI : 10.5762/KAIS.2018.19.5.605

원문보기 상세보기
https://www.matriz.or.kr/blank-qbvdg
S. H. Jung, S. J. Baek & Y. Y. Yu. (2014). A Study on Applying TRIZ to Logistics improvement. Journal of Digital Convergence, 12(8), 77-84. DOI : 10.14400/JDC.2014.12.8.77

원문보기 상세보기
H. H. Kim. (2013). Instructional Design Model Development for Continuous Creativity-Personality Education based on NFTM-TRIZ. Journal of the Korea Contents Association, 13(8), 474-481. DOI : 10.5392/JKCA.2013.13.08.474

원문보기 상세보기
E. G. Kim. B. C. Koo. Y. & J. Kim. (2015). Development of a Software Do-TRIZ for TRIZ Learning, Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, 19(8), 1883-1892. DOI : 10.6109/jkiice.2015.19.8.1883

원문보기 상세보기
S. J. Kim & H. K. Kang. (2016). The Effect of Tutor's Expertise and Teaching Experience on Learners' Satisfaction in the Problem-Based Learning, Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, 6(7), 279-290. DOI : 10.14257/AJMAHS.2016.07.40

상세보기
S. Y. Kim & S. J. Ki. (2016). Effects of Learning Style on Self-Directed Readiness of Student in Problem-Based Learning, Asia-pacific Journal of Multimedia Services Convergent with Art, Humanities, and Sociology, 6(4), 261-270. DOI : 10.14257/AJMAHS.2016.04.28.

상세보기
T. W. Kim (2015). Creative Problem Solving Process using TRIZ Contradiction Analysis. Journal of Engineering Education Research, 18(3), 30-45.
Y. D. Cho, I. C. Kang, G. J. Kim & H. J. Kim. (2015). Practical TRIZ, Seoul : Jinsaem Media
K. W. Lee. (2017). Creative design education and results using Korean type design thinking including TRIZ. Engineering Education Conference, (pp. 54-54).

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증