자기주도학습능력개발을위한설계교육방법에관한연구 A Study on Design Education Method for Development of Self-Directed Learning Ability 한지영 *,, 이민영 **, 정보라 ** 인하대학교공학교육혁신센터 *, 인하대학교교육학과 ** Jiyoung Han *,, Minyoung Lee **, Bora Jung ** Innovation Center for Engineering Education, Inha Univ. * Department of Education, Inha Univ. ** 요 본연구는자기주도학습개념및구성요인과자기주도학습능력개발을위한교수 학습전략을살펴보고, 문제기반학습과프로젝트기반학습방법이적용되는설계교육의절차와의관계를분석하여자기주도학습능력개발을위한설계교육방법을제시하기위해수행되었다. 이를위해자기주도학습, 자기주도학습능력개발, 설계교육을주요어 (key word) 로하여 문헌연구 를수행하였다. 그결과설계교육절차및문제기반학습과프로젝트기반학습의공통되는항목을추출하여 5 단계를도출하였고, 학습자의자기주도학습능력수준차이를전제로하는 Grow(1991) 의수업모형을연결시켜총 9 단계의설계교육절차를제시하였다. 이는첫째, 선수학습준비, 둘째, 문제정의및필요성인식, 셋째, 팀구성, 넷째, 관련자료수집, 다섯째, 교사와함께실질적인문제에대한팀학습, 여섯째, 최적의해결책선택, 일곱째, 학생중심토의, 여덟째, 모형및제품제작, 아홉째, 시험및평가, 보완으로진행된다. 이러한모형을적용시킨설계교육을통해교수자는지속적인피드백을통한학습자의자기주도학습능력향상정도및학업성취를평가할수있을것이다. 또한학습자는이전보다높은수준의자기주도학습능력을가지게될것이고, 이는다른학습상황에도전이되어창의성과문제해결능력을필요로하는공학교육의효과를극대화할수있을것으로기대된다. 주제어 : 자기주도학습, 자기주도학습능력개발, 설계교육, 문제기반학습, 프로젝트기반학습 약 Abstract The purpose of this study was to suggest efficient method for development of learner's self-directed learning ability through literature review on self-directed learning, component of self-directed learning, development of self-directed learning ability, design education steps adopting problem based learning and project based learning. This study was conducted through literature review on self-directed learning and development of self-directed learning, design education. Design education and project based learning process and problem based learning to extract the items that are common to bring out five steps, and differences in levels of learners based on self-learning led to Grow(1991) model to connect the lessons of 9 steps present the design education steps, that is, the learners ready for learning, the definition of problem and recognition of necessity, team building, related data collection, team learning about real problem with the teacher, select optimal solution, student-centered discussion, models and product creation, testing and evaluation, complement. Keywords: self-directed learning, development of self-directed learning ability, design education, problem based learning, project based learning Ⅰ. 서론 논문접수일 : 2009 년 5 월 17 일최종수정일 : 2009 년 8 월 15 일논문완료일 : 2009 년 9 월 8 일이논문은 2008 년도정부재원 ( 교육인적자원부학술연구조성사업비 ) 으로한국학술진흥재단의지원을받아연구되었음 (KRF-2008-313-D00002). 교신저자 : 한지영 1. 연구의필요성및목적 현재공학교육분야에서가장중요하게인식되고있는것중의하나가설계교육이다. 한국공학교육인증원에서제시하고있는인증기준중교과영역에대 115
한국공학교육학회제 12 권제 4 호 2009.12 한기준을살펴보면전공 60 학점이상중설계학점을 18 학점이상이수하도록함으로써전체전공교육의약 30% 가량이설계교육으로이루어질수있도록요구하고있다. 이처럼설계교육이강조되고있는이유는공과대학학생들이졸업후산업체에나갔을때현장에서발생하는다양한예기치못한문제에적절하게대처할수있는능력을함양하기위함이다. 즉, 이미정해진절차와과정에따라진행되는기존의실험 실습위주의공학교육으로는급변하는세계와이와같은환경속에서발생하게되는새로운문제에제대로대처할수없기때문이다. 따라서 4 년간의교육만으로는더이상지속적으로급변하는세계에대응할수없어 12 가지프로그램학습성과항목중하나로 평생학습능력 이포함되게된것이다. 실제로평생학습은공학교육에서수십년간중요하게다루어졌다. 1968 년에작성된 Goals Committee on Engineering Education 의최종보고에는평생학습의중요성에대한논의가포함되어있으며, 1978 년에는 ASEE Annual Conference 의주제가 경력관리 - 평생학습 이될만큼평생학습의중요성이강조되어왔다. 이후수년동안많은연구들은평생학습활동의유형, 사용의빈도, 평생학습에서요구하는지원체계의유형, 평생학습의장애그리고개인엔지니어에대한평생학습의효과를조사해왔다 (Litzinger et al, 2003). 이처럼공학교육에서평생학습능력이강조되면서평생학습의중요개념이면서많은부분을내포하고있는자기주도학습준비도의측정에관한연구도함께이루어졌다. 자기주도학습이란학습문제의규명에서부터학습과정, 문제해결, 결과평가에이르기까지학습자가전략적 주도적으로학습해나아가는과정이라고할수있다. 그러나공학도들이평생학습자 (life-long learner) 가되기위해내실있게체계화된준비를어떻게해야하는지에대한논의는부족한실정이다 (Fellow et al, 2000). 즉, 대부분의공학프로그램의교육과정은성공적인평생학습능력을습득하게하지만, 학습자에게는평생학습능력을현재학습하고있는내용이나, 개인적관심에의해탐구하는주제에적용할기회가없으며, 공학교육자들은어떻게하는것이학생들을자기주도학습 ( 평생학습 ) 에열의를가지고참여하게할수있는최선의방법인지에대해고민하고있다 (Stolk et al., 2008). 이는공학교육에서자기주도학습에관한연구가실제강의상황에적용가능한교수 학습전략에관해고려되지않았기때문이다. 또 한공학인증체제의평가에대비하기위하여자기주도학습능력을단순히학습성과산출을위한도구로만사용하는등양적인측정에만의존하고있기때문이기도하다. 따라서본연구는국내외학술지및단행본등의문헌연구를통해자기주도학습의개념및구성요인과자기주도학습개발을위한교수 학습전략의이론적배경을살펴보고, 설계교육을효과적으로하기위해적용되는다양한문제해결방법론과의관계를분석하여궁극적으로는자기주도학습능력개발을위한설계교육에서의체계적인교수학습전략을제시하고자한다. Ⅱ. 이론적배경 1. 자기주도학습의개념 학습상황에서학습자의자기주도적인측면을강조하는용어는매우다양하다. 즉, 자기주도학습 (selfdirected learning), 자기교수 (self teaching), 개인학습 (individualized learning), 독립학습 (independent learning), 자기조절학습 (self-regulated learning) 등의다양한용어가사용되고있다 ( 심미자, 2001). 이처럼자기주도성을강조하는학습의정의는학자들의관점이상이하고, 학습에있어서강조하는부분이다르기때문에통합적인정의를내리기에는어려움이있다. 그중가장많이논의되고있는자기주도학습에대한기존학자들의정의를살펴보면다음과같다. Knowels(1975) 는자기주도학습을조력자의도움에상관없이학습자가스스로학습요구를진단하고, 학습목표를설정하고, 학습과관련하여인적 물적자원을선택하며, 적합한학습전략을수립하고, 학습을실행한후결과를평가하는과정이라고정의하였다. Brookfield(1985) 는자기주도학습을학습자가개인의자율성, 자유의지, 그리고역량을바탕으로학습경험의계획과관리에관련된다양한의사결정에대한통제권을유지하면서추진하는학습으로보았다. Garrison(1997) 은자기주도학습을논의하는데있어서인지적측면과맥락적측면이도외시되었다는것을지적하면서, 자기주도학습이란학습자가의미있고가치있는학습결과를구성하고확인하는인지적이고맥락적과정에대해학습자가책임을지고, 협력적인통제를하는데동기부여가되는것이라고하였다. 국내연구를살펴보면, 김지자외 (1996) 는자기주도학습의개념은교육학적인여러가지차원이 116
복합적으로함수관계를이루는역동적인개념으로누구의도움없이학습하는것을의미하는것이아님을지적하며, 자기주도학습이란학습자가학습활동에관여하고, 계획하고, 자료및자원을동원하며, 학습활동을수행해가며, 그결과를평가함에이르는학습과정속에서자유의지와자율적인통제에의해학습하는것이라고보았다. 홍기칠 (2004) 은자기주도학습에자기조절학습의개념을포함시켜자기주도학습이란개별학습자가학습에주도권을가지고자신의학습요구와동기를진단하고, 학습목표를설정하며, 학습에필요한인적, 물적자원을확보하고, 인지적, 행동적, 동기적학습전략을선택하여지식을구성하고, 성취한학습결과를스스로평가하는과정과활동이라고정의하였다. 이와같은많은연구자들의자기주도학습의개념을고찰해보았을때조력자의도움없이학습할수있다는개념에서부터개인의자율의지를강조하고, 그이후에는학습자의인지적 맥락적과정에대한학습자의책임을강조하는것으로발전되었으며, 가장최근에는여러요인들의복합적함수관계내의역동적개념과학습에의주도권을강조하는방향으로자기주도학습의개념이변화되고있음을알수있다. 2. 자기주도학습의구성요인 자기주도학습의개념정의에대한학자들의정의가다양한만큼, 자기주도학습의구성요인도학자들마다조금씩다른견해를보이고있다. Garrison(1997) 은자기주도학습은자기관리 ( 과업통제 ), 자기평가 ( 인지적책임 ), 동기 ( 진입과과업 ) 의 차원으로이루어져있다고하였으며, Stolk 외 (2008) 는 Zimmerman(2000), Pintrich(2000) 의자기조절학습구성요인을기반으로하여각영역 ( 인지적영역, 동기적영역, 행동적영역, 맥락적영역 ) 에목적, 고려및계획, 평가및통제, 반응및성찰단계가있으며, 그에따른영역에맞게자기주도학습의구성요인을정리하였다. Guglielmino(1977) 와 Oddi(1984) 는각각자기주도학습준비도측정도구 (SDLRS) 와계속학습측정도구 (OCLI) 를개발하였다. 측정도구의바탕이되는자기주도학습구성요인으로, Guglielmino(1977) 는학습기회에대한개방성, 효과적인학습자로서의자아개념, 학습에주도성과독립성, 자기자신의학습에대한책임수용, 학습에대한사랑, 창의성, 기본학습기능과문제해결기능을사용하는능력, 미래에대한긍정적지향을들었으며, Oddi(1984) 는적극적동인대반응적동인, 인지적개방성대폐쇄성, 학습열의대냉담혹은혐오를들었다. 국내연구에서김지자외 (1996) 는한국형 SDLRS (SDLRS-K-96) 을개발하면서자기주도학습의구성요소로독창적접근, 탐구적특성, 자발적인계획, 학습의책임성수용, 학습에대한사랑, 미래지향성, 학습자적신념을들고있다. 홍기칠 (2004) 은통합적인자기주도학습의개념에따라기존의자기주도학습과자기조절학습의구성요인통합의필요성을제시하면서자기주도학습을크게인지적영역, 행동적영역, 동기적영역으로구분하고, 인지적영역에는문제해결력과창의성, 행동적영역에는자율성과자기평가, 동기적영역에는개방성, 자아개념및자 학자 Garrison(1997) Stolk et al(2008) Guglielmino(1977) Oddi(1984) 김지자 (1996) 홍기칠 (2004) 한지영 (2008) < 표 1> 자기주도학습의구성요인 <Table 1> Component of self-direcrted learning 자기관리, 자기평가, 동기 구성요인 인지적영역, 동기적영역, 행동적영역, 맥락적영역 - 각영역에목적, 고려및계획, 평가및통제, 반응및성찰의단계가있음 학습기회에대한개방성, 효과적인학습자로서의자아개념, 학습에주도성과독립성, 자기자신의학습에대한책임수용, 학습에대한사랑, 창의성, 기본학습기능과문제해결기능을사용하는능력, 미래에대한긍정적지향적극적동인대반응적동인, 인지적개방성대폐쇄성, 학습열의대냉담혹은혐오 독창적접근, 탐구적특성, 자발적인계획, 학습의책임성수용, 학습에대한사랑, 미래지향성, 학습자적신념 인지적영역 ( 문제해결력과창의성 ), 행동적영역 ( 자율성과자기평가 ), 동기적영역 ( 개방성, 자아개념및자아효능감과내재적동기 ) 학습에대한사랑, 학습에대한개방성, 자아개념, 기본학습기능과독립성, 학습에대한책임수용, 주도성과미래지향성, 독창성과탐구적특성 117
한국공학교육학회제 12 권제 4 호 2009.12 아효능감과내재적동기를포함시켰다. 한지영 (2008) 은 SDLRS 는성인학습자를대상으로개발하였고, SDLRS-K-96 은우리말버전으로개발하였으나초등학교교사들을대상으로개발된것이어서이를공과대학학생들 ( 형식교육내에있는성인학습자 ) 을대상으로한자기주도학습측정도구의필요성에대해논하면서, 학습에대한사랑, 학습에대한개방성, 자아개념, 기본학습기능과독립성, 학습에대한책임수용, 주도성과미래지향성, 독창성과탐구적특성을자기주도학습의요인으로구성하였다. 이상의자기주도학습구성요인에대한여러학자들의주장을정리해보면 < 표 1> 과같다. 이를종합해보면, 학자들마다조금씩다른부분들이있었지만대부분의학자들이학습과정에초점을두고자기주도학습에서인지적영역, 동기적영역, 행동적영역을중요시하며그에따른하위구성요인을설정하고있음을알수있다. Ⅲ. 자기주도학습능력개발을위한교수 학습전략 자기주도학습의대표적인수업모형으로는 Knowles (1975) 의선형적모형, Brockett 과학습자의책임감을강조하는 Hiemstra(1991) 의개인적책임지향모형, 구성요소들의상호작용적측면을강조하는 Garrison(1997) 의자기주도학습차원모형, Grow (1991) 의단계적자기주도학습모형을들을수있다. Knowles(1975) 는자기주도학습의과정을 6 단계로제시하면서, 학습분위기조성, 학습요구진단, 학습목표설정, 학습을위한인적및물적자원파악, 적절한학습전략의선택및실행, 학습결과의평가가직선의과정으로구성된다고하였다. Brockett 과 Hiemstra(1991) 는개인적책임지향모형 (Personal Responsibility Orientation Model) 을개발하여, 교수방법으로서학습자들이학습과정에책임을지게하고교육자원이나교육자는촉진자의역할을수행해야한다고하였다. 또한학습자는자신의생각과행동에대한주인의식을지녀야하며, 교수방법과개별학습자의성격특성이부합될때자기주도학습이성공적으로이루어질수있다고보고있다. Garrison(1997) 은자기주도학습의구성요인인자기관리 ( 과업통제 ), 자기평가 ( 인지적책임 ), 동기 ( 진입과과업 ) 차원은다른차원에대한고려없이논의되기힘들기때문에, 상호작용적으로이해해야함을강조한모형을제시하였다. Garrison 의모형은자기주도학습과정에동기, 자기점검, 자기관리등의차원이관련되고이세가지차원은서로상호작용한다는점을보여주고있다. 또한학습자들은사회적맥락의영향을받게된다는점을보여주었다 ( 배을규, 2006). 구분 자기주도적학습자 열의있는학습자 흥미를가지고있는학습자 의존적학습자 자료 : Grow. 1991:143. < 표 2> Grow의단계적자기주도학습수업전략 <Table 2> Grow's phased instruction model for self-directed learning 권위자, 전문가 안내자 (salesperson) 촉진자 참여자 독립적프로젝트학생주도의토의발견학습전문가, 상담자, 충고자로서의교수자 내용의적용촉진된토의 ( 참여자로서의교수자 ) 교사와함께실제적인문제에대한팀학습비판적사고, 학습전략중간내용강의-토론 ( 교사주도 ) 촉진의과정으로기초를제공동기부여자로서의교수자내용소개강의, 연습 ( 훈련 ), 즉각적인지적 ( 피드백 ) 118
이상에서제시된모형들은자기주도학습을학습과정에초점을두고개발된모형이지만, 지나치게단순하고추상적이기때문에수업모형과전략을제시하기에는한계를지니고있다. 하지만 Grow(1991) 의모형은경험적접근을통해학습자의자기주도성의단계를제시하고수업과관련된구체적인절차와전략을제시하고있다. Grow(1991) 는학습자는자기주도성의단계에따라발전하고, 학습자의자기주도학습능력단계에따른수업이자기주도학습능력발달에큰영향을미친다고하였다. 또한자기주도성단계에따라학습자가지식, 기술, 동기부여와목적을획득할수있는구체적인수업과정의전략을 < 표 2> 와같이제시하였다. 각각의과정에따라요구하는자기주도성및강의에참여하는학습자의자기주도학습능력수준이다르기때문에전략은선형적이어서는안되며, 상황에따라적절한단계의수업전략을실시해야한다고하였다. 1 단계는의존적 (dependent) 학습자의단계로, 학습자는낮은정도의자기주도성을가지고있다. 이에교수자는권위자, 전문가또는동기부여자의역할을하며, 목표나방법을명확히제시할수있어야한다. 강의나연습이주로이루어지며, 즉각적인지적을통한피드백이이루어져야한다. 2 단계는흥미를가지고있는 (interested) 학습자의단계로, 학습자는흥미를가지고있거나, 흥미를가질가능성이있으며교수자는동기유발자의역할을한다. 대부분의교수자들이말하는 좋은 학습자가이단계에속한다. 교수자는기술의중요성에대해명백하게설명을하며그들이가르치는것에대한구체적인결과를보여준다. 2 단계는학생들이좀더자기주도적이되기때문에목표설정을위한기본적인기술훈련을시작하는것이중요하다. 강의와교수자주도의토론, 구조화된프로젝트, 전문가에의한증명등이주로이루어진다. 3 단계는열의있는 (involved) 학습자의단계로, 학습자는그들을교육의참여자로인식하며주제에대한모험의준비가되어있다. 교수자는촉진자의역할을하며, 학습자가기술을사용하는장면에서의촉진, 대화및지원을하는것에집중한다. 이전단계의학습자들보다공동활동을통해성취하는것이많으며, 교수가참여하는세미나, 학생그룹프로젝트, 개방형과제를통한학습이이루어진다. 4 단계는자기주도적 (self-directed) 학습자의단계로, 학습자는그들의목표와기준을세우며그들의학습을주도하고결과물에대한책임을질수있고스스로책임을지고싶어하는경향이있다. 학습자 는시간관리, 프로젝트관리, 목표설정, 자기평가, 동료평가및정보수집에관한기술을연마한다. 교수자의역할은교과를가르치는것이아니라학습자의학습능력을조성해주며, 학습자에게권한을부여해주는상담자, 위임자의역할을한다. 주로장기프로젝트, 개인연구, 논문, 학습자주도의토론등이이루어진다. 이처럼 Grow(1991) 는자기주도학습을학습과정에초점을두고수업모형및전략을제시하였다. 그리고학습자의자기주도학습능력을고정된것으로보지않고상황에따라변화할수있으며, 학습될수있다고보았다. 이수업전략은학습자의인지적, 동기적, 행동적이고맥락적인영역을고려하여자기주도학습의복합적인개념을수업전략에충실히반영하고있다고할수있다. 또한높은수준의자기주도학습능력을그룹프로젝트를통한수업운영으로보았기때문에문제기반학습및프로젝트기반학습이중심이되는설계교육의수업전략을세우는데중요한지침이될수있을것이다. Ⅳ. 설계교육의절차및방법 1. 설계교육의개념및절차 공학교육에서설계의중요성이강조되면서많은학자들이이에대한정의를내리고있다. Sadler 외 (2000) 는설계의역할은학생들이그들의관심수준을높이고, 어린나이에도과학이나기술경력을쌓을수있게도전의기회를제공해주는것이라고정의하였다. 또한미국 ABET(1997) 에서는 공학설계란필요한것을만들기위해시스템, 요소, 프로세스를고안하는과정이다. 즉, 기초과학과수학및공학을적용하여자원을목표에부합하도록가공하는의사결정과정이다 라고정의하고있다. Agogino 외 (2005) 는공학설계는설계자들이제한조건을만족시키는동시에고객목표와사용자요구를성취하게하는계획, 체계, 과정의개념을일반화하고평가하고확인하는체계적이고합리적인과정이라고정의하였다. 이러한여러학자들의설계에대한정의를종합해보면, 설계란목표에적합하고세부적인요건들을만족시키기위해시스템, 요소, 과정을고안하고확인해나가는합리적인체계라고정의할수있다. 일반적으로설계교육은문제인식 - 자료수집 - 해결책선택의단계로진행되는데, 개인이인식한문제를창의력을발휘하여해결해나가는과정인창의적문제해결모형을설계교육에적용해볼수있다. 119
한국공학교육학회제 12 권제 4 호 2009.12 많은학자들이창의적문제해결모형을제시하고있는데, Osborn(1963) 은사실찾기 ( 문제정의 ) - 아이디어찾기 ( 아이디어생산 ) - 해결안찾기 ( 평가와적용 ) 의 3 단계로구성된다고하였고, Pames(1967) 는사실발견 - 문제발견 - 아이디어발견 - 해결안의발견 - 수용안발견의 5 단계가연속적으로설정되어있다고하였다. Osborn 의세단계는다시 7 단계로나뉘는데, 해결방침을결정하는단계, 준비단계, 분석단계, 관념형성단계, 숙고단계, 종합단계, 평가단계로나뉜다. 또한설계교육의절차에대해제시한학자들을살펴보면, Fopue(1995) 는문제공식화로시작하여실현으로끝나는 6 단계모형을제안하였으며, 이는문제공식화 - 문제분석 - 개념정의 - 평가 - 의사결정 - 실현의단계로진행된다. Archer(1984) 는절차를세분화시켜 9 단계모형을제시하였는데, 개요 - 설계실험 - 자료수집 - 문제정의 - 분석 - 종합 - 가설 - 해결책 - 문제해결이다. 2. 설계교육의사례 설계교육에서효율적인교수학습방법으로문제기반학습과프로젝트기반학습을많이적용하고있다. 문제기반학습 (Barrows, 1985) 은학생에게실질적인문제를제시하여학생이공동으로문제해결방안을논의한후개별학습과협동학습을통해학습이이루어지는학습방법및학습환경을의미하고, 프로젝트기반학습 (Blumenfeld et al, 1991) 은학습자스스로질문을생성하고프로젝트중심의활동을통해학습결과물을작성하는방법이다. 이러한맥락에서두학습방법을실제설계교육에적용한사례를살펴보면다음과같다. 문제기반학습방법을적용한사례를제시해보면, Ohio Northern University 공과대학의모든전공에서는팀기반설계경험을통한문제해결능력향상을위하여공학설계교육과정을운영하고있다 (Bazlamit, 2003). 학생들은문제진술 - 관련정보수집 - 다양한해결책정리 - 실현가능한해결방안선택 - 수행모형의제작, 시험및검증의단계로이루어진문제해결과정에대해배우게된다. Lawanto(2007) 는중서부대학교중한곳의기계공학부에서진행되는캡스톤설계과목 (MIE 470) 을제시하였다. 다른엔지니어들처럼학생들은 6 단계로구성된설계전략을구상하는것으로수행일정을시작한다. 이설계전략은그들자신의사고활동에관한생각과인식의기본적모형을분석하는과정을통해구상, 평가되어진다. 팀은그들의설계활동을 6 개의 주요단계로구분한다. 이것은조사및문헌조사 - 사전컴퓨터분석 - 구성요소선택및평가 - 최종회로설계 - 프로토타입구성 - 평가및보완의 6 단계이다. 팀은문제에대한구성원들의이해와각자나름의전략을토대로설계전략을구성한다. 이처럼문제기반학습방법을적용한수업에서학생들은팀을조직하여일상생활과관련된설계문제를정의하고, 문제의해결책을도출하기위해다양한조사및관련자료들을리뷰한다. 최선의해결책을선택하고이를최종적으로수행, 변경하는과정을거친다. 또한과정마다보고서작성및구두발표를통해진행상황에대해서다른팀들과소통할수있는기회를마련한다. 프로젝트기반학습방법을적용한사례로, Anwar 와 Granlund(2003) 는펜실베니아주립대학교의앨투너캠퍼스공대신입생들을위한공학설계과정의입문과목인공학설계와그래픽 (Engineering Design and Graphics, ED&G 100) 을소개하였다. 이는 2002 년가을학기에 NYSCATE( 기술교육발전을위한뉴욕주협회 ) 에서개발한 Design for Manufacture 모델을적용하였다. 이모델은탁상용 CD 꽂이를제작해봄으로써설계에대한경험을할수있는기회제공을특징으로한다. 이설계과정은다음과같은단계로진행된다. 첫째, 3~4 명으로구성된학생팀은제시된조건에따라탁상용 CD 꽂이를설계한다. 둘째, 학생팀은시행착오를거치면서설계과정을진행한다. 이러한시행착오를방지하기위해서그들이현재무엇을알고있고설계과정및제작설계, 과정을완벽히수행하기위해서무엇을알아야하는지깨달아야한다. 셋째, 모든학생팀은설계과제를수행하기위해필요한정보를담은설계포트폴리오및설계잡지등을항상소지해야한다. 넷째, 모든학생팀은팀멤버들의수행업무가요약된최종설계보고서를준비해야한다. 다섯째, 학생팀은수기보고서에분석된스타일중한모형을만들어야한다. 여섯째, 모든팀은어떻게팀멤버들이설계과제를수행했는지를설명하는그룹발표를한다. 일곱번째, 모든학생팀은그들의업무수행질, 설계잡지및설계포트폴리오, 최종설계보고서, 모형, 그리고그룹발표를통해평가된다. 이러한과정을통해학생들은주어진문제에대한가능한해결책을이해하고조사하는능력, 설계에대한결정을진행하면서중요하게다루었던요인들을보여주는보고서를준비하는능력, 그들의설계가세부조건을만족시켰음을볼수있는능력, 설계결정을만족시키는설계모델 120
을제작하는데적당한도구와재료를사용할수있는능력, 설계를시험해보는데적절한방법을사용하고개발할줄아는능력, 분석과시험을토대로하여설계를개선시켜나갈수있는능력등을습득하게된다. 가나자와공과대학은 1996 년에공학설계교육과정을시작한선구적인대학교이다 (Masakatsu Matsuishi et al., 2004). 1996 년에도입된초기공학설계교육과정은 2 학년을대상으로한두개의수업 ( 공학설계 Ⅰ, 공학설계 Ⅱ) 으로구성되었다. 이교육과정은설계기회확인 - 설계프로젝트특징확인 - 설계개념정의 - 설계개념평가및선별 - 구체화된설계의 5 단계로진행된다. 그룹별프로젝트기반학습을특징으로하며, 목표는일상생활과관련된공학주제를가지고그룹별로논의하게하는기회를학생들에게제공하는것이다. 각그룹은일상생활과관련된공학주제를선택하여범위를정의하고, 여러가지해결책을지닐수있는문제를해결한다. 주제를선택한후, 그룹내학생들은브레인스토밍시간을가지고주제의범위에대해정의하며, 가장최선의해결책을모색한다. 그리고설계에대해정의하고수업시간에결과를발표하며, 동료평가를통해각그룹멤버의기여도에대해평가한다. 이처럼프로젝트기반학습은소규모로팀을이루어과제를수행하는점이문제기반학습과비슷하지만, 수행과정에있어서차이점을보인다. 학생들이실제수행해야하는프로젝트주제를제시해주고, 이를위해팀원들이아이디어를고안하고, 최적의해결책을선택하여적용한다. 이와같이설계교육절차및문제기반학습, 프로젝트기반학습은다음과같은공통적인단계를거쳐진행됨을알수있다. 첫째, 문제정의및필요성인식, 둘째, 관련자료수집, 셋째, 최적의해결책선택, 넷째, 모형및제품제작, 다섯째, 시험및평가, 보완의단계를거치게된다. 해결을하는과정으로서, 학습자의자기주도학습능력이전제가되어야한다. 하지만설계교육에서는획일적이고선형적인단계및절차를진행시키면서학습자의자기주도학습능력의행동적인영역에만초점을맞추고인지적, 동기적인영역에대해간과하고있다. 학습자의자기주도학습능력을향상시키고이를통해설계교육의효과를극대화하기위해서는자기주도학습의인지적, 행동적, 동기적영역을모두고려할수있는수업전략이필요하다. 따라서본연구에서는학습자의자기주도학습능력수준의정도를고려하고인지적, 동기적, 행동적영역을포괄하면서학습과정에서교수자의역할까지도제시할수있는 Grow(1991) 의수업모형을통해설계교육의방법을 9 단계로구체화시켜제시하고자한다. 첫째, 선수학습준비 : 설계교육에관한개념적정의고찰및준비사항에대한학습자스스로의고민이이루어진다. 둘째, 문제정의및필요성인식 : 제시된설계프로젝트수행에대한필요성을깨닫고주어진과제에관한문제점이무엇인지개인또는팀을이루어정의하게된다. 이때교수자는설계교육의전반적인 Ⅴ. 자기주도학습능력개발을위한설계교육방법 설계교육절차및문제기반학습과프로젝트기반학습의공통되는단계를추출하여문제정의및필요성인식 - 관련자료수집 - 최적의해결책선택 - 모형및제품제작 - 시험및평가, 보완의 5 단계를도출하였다. 이와같은과정은학습자가주도적인문제 [ 그림 1] 자기주도학습능력개발을위한설계교육모형 [Fig. 1] Design education model for development of self-directed learning 121
한국공학교육학회제 12 권제 4 호 2009.12 개념및강의진행에관해학습자에게간단한이론식수업및연습을진행하여학습자스스로동기를부여할수있게역할을수행해야한다. 셋째, 팀구성 : 교수자가임의로팀을정해줄수도있고, 학습자스스로학습성향이비슷한동료들로팀을구성할수도있다. 이때교수자는팀구성이활발히진행될수있도록촉진자의역할을해야한다. 넷째, 관련자료수집 : 제시된설계과제를해결하기위해다양한관련자료를수집하는단계로, 학습자가과제수행에대한필요성을인식하고좀더적극적으로학습에참여할수있게된다. 이단계에서의학습자의자기주도학습능력은전단계보다한층 향상되어있기는하지만여전히교수자의개입이필요한단계로, 지속적인교수자의지도및조언이필요하다. 다섯째, 교사와함께실질적인문제에대한팀학습 : 해결방안선택단계전, 교수자와함께토의를진행하면서교수자의조언을토대로어떤해결방안을선택할지고민하게된다. 여섯째, 최적의해결책선택 : 학습자는이전단계에서수집한관련자료들을검토, 논의하여설계과제를수행하는데가장최선의해결책을선택하게된다. 이전단계의학습자들보다공동활동을통해성취하는것이많으며, 이를통해학습자들은학습에더욱열의를가지게된다. 1 < 표 3> 설계교육단계별교수자, 학습자역할 <Table 3> Phased role of instructor and learner in design education course 단계교수자의역할학습자또는팀역할교육매체의범위 선수학습준비 강의계획서를통해교육과정및관련교재안내 2 문제정의및설계교육관련이론에대해강의, 이단계에서교수자는약 80% 의역할을필요성인식수행해야함 3 팀구성 4 5 6 7 8 9 관련자료수집 학습자스스로설계교육에관한사전지식탐색 교수자가사전에안내해준설계교육관련서적 이론습득및학습자스스로문제에설계교육관련서적의대한동기부여, 이단계에서학습자문제정의부분는약 20% 의역할을수행해야함 학습자들을임의로선정하여팀을구성하거나학습자들이자유롭게팀을조직교수자의지도에따라팀구성할수있도록촉진자역할수행 학습자들이자료를수집하는데필요한조언및지도수행, 이단계에서교수자는약 30% 의역할을수행해야함 문제정의후이를해결하기위한관련자료수집, 이단계에서부터학습자의자기주도학습능력이차츰향상되고학습자는약 70% 의역할을수행해야함 별도의교재가필요없음 문제해결을위해필요하다고생각되는모든관련자료 관련자료수집과팀논의를통해제실질적인학습자들이생각한여러가지대안들에학습자스스로작성한시된여러가지대안에대해교수자문제팀학습대해조언을해줌여러가지대안들의조언을들음 해결책선택은학습자역할이기때문에최적의이단계에서교수자는 0% 의역할을수해결책선택행해야함 학생중심토의 모형및제품제작 시험및평가, 보완 학습자들이중심이되어진행하는토론이므로이단계에서도교수자는 0% 의역할을수행해야함 팀별로모형제작에어려움은없는지관찰, 이단계에서교수자는약 20% 의역할을수행해야함 평가를위해팀구성원중자기주도성이가장높은학습자를촉진자로배치, 이때교수자는이론을가르치는것이아닌학습자에게권한을부여해주는상담자, 위임자의역할임 여러가지대안에대한조언을토대로문제해결을위한최적의해결책학습자스스로작성한선택, 이단계에서학습자는 100% 여러가지대안들의역할을수행해야함 최종적으로선택한해결책에대한전단계까지논의되었적용가능성및지금까지의수행과정던모든자료들에대해팀별로토론 최종해결책에맞게실제모형제작, 이단계에서학습자는약 80% 의역설계도및제작도할을수행해야함 자기평가및동료평가를통해전반적인설계과정수행에대해스스로실제제작모형및제품평가 122
일곱째, 학생중심토의 : 최종적으로선택한해결방안이제대로적용될수있는지, 지금까지의설계수행단계가올바르게진행되어왔는지학습자들이중심이되어토의를하게된다. 여덟째, 모형및제품제작 : 선택된해결책의순서에따라주어진설계과제에맞는모형을제작하게된다. 이단계에서는교수자의개입및참여를최소화시켜학습자의자기주도성을최대한발휘하여단계를수행할수있어야한다. 문제가발생할경우교수자에게조언을구하는것이아니라그동안찾은관련자료를토대로다른팀구성원들과상의하여어떻게해결할지논의하여야한다. 이때교수자는주변인으로서논의상황을지켜보다가팀이단계를수행하지못하고있는경우, 이유를물어문답과정에서학습자가스스로문제를깨우칠수있게한다. 아홉째, 시험및평가, 보완 : 최종적으로완성된설계과제모형을시험해보거나평가하여부족한부분을점검, 보완하는단계이다. 교수자는그룹구성원중자기주도성이가장높은학습자를촉진자로배치한다. 교수자의역할은교과를가르치는것이아니라학습자의학습능력을조성해주며, 학습자에게권한을부여해주는상담자, 위임자의역할을한다. 또한학습자는자기평가및동료평가를통해이전보다높은수준의학습에대한자기주도성을가지게된다. 각단계별교수자및학습자, 팀역할그리고교육매체의범위를정리하면 < 표 3> 과같다. 위와같은단계를진행하면서교수자는지속적인피드백을통해학습자의자기주도학습능력향상정도및학업성취를평가할수있으며, 상황에따라적절하게수업전략을실행할수있다. 학습자는강의가진행이되면서이전보다높은수준의자기주도학습능력을가지게될것이며, 이를통해향상된자기주도학습능력은다른학습상황에도전이되어궁극적으로창의력과문제해결능력을필요로하는공학설계교육의효과를극대화할수있을것이다. 위하여수행되었다. 문제기반학습과프로젝트기반학습을중심으로진행되는설계교육에서학습자의자기주도적인학습능력이필수적인요소임은틀림없다. 본연구에서제안하고자하는설계교육수업전략및연구결과를요약하면다음과같다. 첫째, 설계교육의첫단계에서교수자는학습자의자기주도학습능력을신장시키기위해사전지식에대한이론강의를먼저수행해야한다. 설계및프로젝트에관한아무런예비지식이없는학습자가자기주도적으로팀을구성하여과제를수행할수없기때문이다. 관련개념에대한충분한강의식수업이이루어지고나면학습자들이좀더적극적으로과제수행에임할수있을것이다. 둘째, 설계교육과정이진행되면서교수자는점차상담자및조언자의역할을수행해야한다. 첫단계에서강의식수업을진행하고난후, 교수자는학습자들이스스로문제를정의하고해결해나갈수있도록주변인으로머물러야한다. 학습자들이위기상황에처했을때약간의조언을해줄수는있지만, 교수자의지도아래학습자들이과제를수행해서는효율적인설계교육이이루어질수없다. 셋째, 학습자들이설계과제를수행했다는것으로설계교육이종료되는것이아니라이에대한평가및보완을통해계속적인피드백이이루어져야한다. 자기주도학습능력은비단설계교육에서뿐만아니라모든교육환경에서중요시되는요소이다. 학습자가어떤교육환경에서든자기주도적으로학습을수행하기위해서는학습내용및과제에대한평가, 보완을통해지속적인피드백을해야한다. 향후본연구에서제시한수업전략을토대로설계교육을진행해보고, 문제점및개선해야할사항에대한연구도수행되어야할것이다. 또한설계교육을통한학습자의자기주도학습능력의변화정도를평가하여성격특성, 학업성취도와같은변인들과관련된심층적인연구가수행되어야할것이다. Ⅵ. 결론및제언 참고문헌 이와같이본연구는공학교육에서학습자들의평생학습능력이강조되고있고, 이러한능력을신장시키기위해서는자기주도학습이활성화되어야한다는점에초점을맞추어자기주도학습개념및구성요인, 설계교육의절차및방법을살펴보고자기주도학습능력을향상시키기위한설계교육방법을제안하기 김지자외 (1996). 초등학교교사를위한자기주도학습준비도측정도구의개발과활용방안. 사회교육연구, 2(1) : 1-25. 배을규 (2006). 성인교육의실천적기초, 학지사. 심미자 (2001). 자기주도적학습의이해, 도서출판열린. 123
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저자소개 한지영 (Han, Jiyoung) 1993년인하대학교공과대학섬유공학과졸업 2000년서울대학교농산업교육과교육학석사 2004년동대학원동과교육학박사현재인하대학교공학교육혁신센터연구교수관심분야 : 공학교육, 교육평가, 평생학습, 창의적공학설계 Phone: 032-860-7294 Fax: 032-860-7293 E-mail: hjyoung@inha.ac.kr 정보라 (Jung, Bora) 2006년인하대학교문과대학일어일본학과졸업 2008년인하대학교대학원교육학과입학현재인하대학교대학원교육학과석사과정관심분야 : 경력개발, 계속교육, 직무만족, 조직몰입 Phone: 010-3826-2427 E-mail: jbl0918@hanmail.net 이민영 (Lee, Minyoung) 2008년인하대학교사범대학교육학과졸업 2008년인하대학교대학원교육학과입학현재인하대학교대학원교육학과석사과정관심분야 : 자기주도학습, 학습조직, 인적자원개발, 구조방정식모형 Phone: 010-5059-5142 E-mail: hrd21c@naver.com 125