복합.융합화 능력을 겸비한 인재를 양성해야 하는 시대적 요구에 부응하여 공학자의 창의적 문제해결 능력 함양은 공학교육의 중요한 새로운 교육목표이다. 이 연구는 공학교육에 있어 실험계획 및 분석을 고려한 교육과정이 창의적 문제해결 능력을 뒷받침 할 수 있는 중요한 요소임을 지적하고 이것을 효과적으로 도입할 수 있는 교육과정의 설계에 그 목적을 두고 있다. 이를 위하여, 먼저 실험계획 및 분석의 교육주제에서 기대되는 학습 성과와 공학자의 기본적인 공학능력과의 연관성을 알아보았다. 그리고 전통적으로 산업에서 큰 비중을 차지하고 있는 기계공학계열학과의 현재 공학 교육과정에서 운영중인 실험계획 및 분석의 교육내용에 대한 현황을 조사하였고, 또한 해당 공학 전문가들의 주요 활동분야들 중의 하나인 연구논문의 작성에서 나타난 실험계획 및 분석에 관련된 지식의 활용 실태를 분석하였다. 마지막으로, 이러한 실증적 사례를 근거로 공학자의 기본 자질인 창의적 문제해결 능력 향상을 위한 하나의 수단으로서 효과적인 실험계획 및 분석의 교과를 도입한 공학교육 과정의 모듈을 개발하였다.
본 연구의 목적은 공학교육에서의 창의성 증진을 위한 학습환경 설계모형을 탐색하는 것이다. 특히 창의적 문제해결 과정을 지원할 수 있는 웹 기반 학습환경에 주목하여, 공학교육에서의 창의성 증진을 위한 정보통신기술 기반의 이러닝 요소를 포함하는 종합적인 학습환경 설계모형을 개발하였다. 이를 위하여 공학교육과 창의성 관련 논문을 분석하여 공학교육에서의 창의성 증진을 위한 일반적인 설계 원리 일곱 가지를 도출하였다. 다음으로 도출된 일반적인 설계 원리들을 구조화할 수 있는 세 가지 이론적 구성 요소를 확인하여 모형화하였다. 마지막으로 일반적인 설계 원리의 구현 과정을 안내할 수 있는 상세 설계 지침을 제시하였다. 이러한 연구결과는 향후 실제적으로 학습환경을 구현하게 될 때 활용될 수 있는 기초적인 연구로서 의의가 있다.
본 연구는 주로 공과대학 대학생들을 중심으로, 대학생들의 창의성을 측정 평가하고, 이를 바탕으로 학생들의 창의성을 증진시키는 교육과정을 마련하기 위한 창의성의 공학적 응용 기반 연구의 일환으로 진행되었다. 본 연구의 목적은 창의적 문제해결 능력을 각 전공의 특성에 맞게 통합하여 교육하는 학과 통합적 프로그램(integrated program) 형식의 상상설계공학의 학습성과를 창의성과 성격유형적인 면에서 분석하는 것이다. 상상설계공학은 아이디어 창출, 특허출원, 설계, 제품 개발, 마케팅에 대한 정보를 습득하고 그 활용 방법에 대해 학습하였으며 이를 토대로 제품 개발을 위한 아이디어 창출능력을 기르고 문제해결 능력을 강화할 수 있도록 하였다. 본 연구의 학습성과는 창의성 측정도구인 TTCT 도형 검사와 성격유형검사인 MBTI를 이용하여 측정하였다. 그 결과, 첫째, 상상설계공학수업에 참여한 학생들의 TTCT 창의성 지수는 통계적으로 유의하게 상승하였고, 둘째, 상상설계공학수업에 참여한 학생들의 MBTI 성격 유형 선호지표 점수에 통계적으로 유의미한 변화가 있었으며, 그 방향은 보다 외향적(E)으로, 보다 감정적(F)으로, 보다 인식적(P)이었다. 이러한 결과를 바탕으로 분석해 볼 때, 상상설계공학 수업이 학생들의 창의성 계발에 도움이 된 것으로 판단된다.
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.
본 연구에서는 공학적 설계 과정을 강조한 STEAM 프로그램을 개발·적용하여 초등학생들의 창의적 공학문제해결 성향 및 자기주도적 학습 능력에 미치는 영향을 조사하고 성별에 따른 차이를 비교·분석하였다. 경인지역 초등학교 4학년 학생 141명을 대상으로, 개발된 프로그램을 5차시에 걸쳐 진행하고 창의적 공학문제해결 성향과 자기주도적 학습 능력에 대한 사전·사후 검사를 실시하였으며 프로그램에 대한 만족도 및 인식 검사도 진행하였다. 연구 결과, 공학적 설계 과정을 강조한 STEAM 프로그램은 초등학생들의 창의적 공학문제해결 성향 및 자기주도적 학습 능력 향상에 효과적이었으며, 특히 여학생에게 효과적인 것으로 나타났다. 성별에 따른 변화의 차이 분석 결과, 창의적 공학문제해결 성향의 하위요인인 '소통 및 협업능력'을 제외한 모든 요인에서 여학생들의 유의미한 향상이 나타났다. 남학생의 경우, '공학설계', '소통 및 협업능력' 요인에 대해 유의미한 효과가 있었다. 프로그램에 대한 학생 만족도와 인식을 분석하고 이에 대한 교육적 함의를 논의하였다.
졸업 연구작품 제작에 참여한 학생들과 참여하지 않은 학생들에게서 인식되는 창의적 능력, 창의적 성격, 창의적 리더십 및 융합적 사고와 관련된 역량을 파악하였다. 창의적 능력에서는 참여 학과 학생들에게서 다양한 전공 분야의 이해를 통한 아이디어 창출에 대한 부분의 교육에 더 많은 교육과정과 비교과 활동의 운영이 필요하나 전체적으로는 비참여 학생보다는 높은 긍정적 결과를 얻었다. 창의적 리더십 및 융합적 사고에서는 종합설계와 졸업작품을 진행한 학생이 더 긍정적인 면을 보여주었으며 미참여 학과 학생들은 고등사고, 복잡한 현상의 논리적 분석 및 전체적 파악 등에서 창의적 역량이 부족함을 나타내었다.
2000년대에 들어와 교육 현장에서는 국가발전의 주요한 원동력 중 하나인 국제경쟁력을 갖춘 기술인력을 양성하기 위한 공학교육 개선에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있고, 한국공학인증체계(ABEEK;Accreditation Board for Engineering Education of Korea)가 마련되어 생산 현장에서 필요로 하는 졸업생을 배출하기 위한 교육 프로그램의 자격기준을 제시하여 이를 충족하도록 하고 있다. 본 논문은 홍익대학교의 기계시스템디자인공학과의 사례를 중심으로 공학교육에서의 디자인 및 창의적 설계교육 체계와 그 수행방법을 다루고 있다. 디자인 및 창의적 설계 교육은 10여년전부터 홍익대학교 공학교육의 중심개념으로서 꾸준히 실행되어왔으며 본문에서는 이를 구현하기 위한 관련 교과목체계의 정립과 본교에서 지향하고자 하는 교육 특성화 목표를 소개한다.
본 연구는 디자인씽킹을 활용한 수업에서의 창의적 문제해결 경험을 살펴보기 위해 서울의 A대학에서 2018년 2학기 정규수업으로 개설된 공학제품 설계 수업에 등록한 1학년 학생 37명(남 27명, 여 10명)을 대상으로 실시되었다. 본 연구에서 창의적 문제해결력은 창의적 성향과 문제해결력으로 나누어 살펴보았으며, Hotelling's T-square test와 t-test를 통해 사전-사후의 창의적 문제해결력 차이를 살펴본 결과, 창의적 성향 중 인내와 열정, 유머, 호기심, 진취적 성향이, 문제해결력 중 문제해결 행동이 유의미하게 증가된 것으로 나타났다. 이어, 성찰일지를 통해 창의적 문제해결의 과정을 살펴본 결과, 디자인씽킹의 공감하기와 프로토타입 및 테스트 단계에서는 문제해결을 위한 활동이 보다 많이 나타나고, 정의하기/발상하기와 아이디어 내기 단계에서는 창의적 활동이 보다 많이 나타나는 것을 확인해 볼 수 있었다. 본 연구의 결과는 디자인씽킹을 통해 창의적 문제해결력이 항상될 수 있음을 나타내주며, 효과적인 디자인씽킹 활용 수업을 위한 교수적 지원이 뒷받침되어야 함을 시사해 준다.
본 연구에서는 창의적 문제 해결능력 향상에 필요한 기초 이론과 이를 응용하고 실습하기 위한 Chem-E-Car 교육 강의 모델을 개발하였다. 개발된 강의 모델은 "창의 설계 및 제어"라는 과목을 통하여 강의되었으며, 구체적 강의 내용은 학생들의 창의력을 향상시키기 위한 TRIZ 강의, Chem-E-Car 제작에 필요한 기초 지식인 공정제어 강의 그리고 실제 Chem-E-Car 제작 및 경연대회 등으로 구성되었다. 특히 Chem-E-Car제작을 위한 주요 장치인 연료 전지의 유로를 직접 설계 및 공정모사를 수행하였으며, 이를 바탕으로 Chem-E-Car 경연대회를 개최하여 학생들의 창의력 증진을 위한 의욕을 고취시켰다. 또한 Chem-E-Car대회의 수상자는 한국화학공학회에서 개최한 '전국 학생 창의설계 경진 대회'에 참가하여 수상하였으며, 이는 한국공학교육인증(ABEEK) 프로그램을 준비하거나 운영하고 있는 여러 대학의 창의설계 과목에 대한 이해를 증진 시켰다. 또한 무공해 연료전지 자동차 개발의 기본지식을 습득하고, 연료전지에 관한 저변 연구 인력 확보에 기여하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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