공학설계교과목의문제중심학습설계원리 - 환경기기분석학중심 (Problem Based Learning for Engineering Design Course : Instrumental Analysis of Environmental Samples) 2008. 7. 16 환경공학과 Company 신현상 LOGO
말씀순서 1. 왜공학설계교육이중요한가? 2. 문제중심학습 (PBL) 이란? 3. PBL 에서의문제유형 4. PBL 에기반한수업설계 : 환경기기분석 5. 설계수업양식개발
21 세기기업이원하는인재상 21C 전문가능력 = 전문지식 x ( ) 디지털시대 - 분석, 종합, 평가등고차원적인지능력 융 / 복합시대 - 팀웍, 네트워킹, 의사소통등 글로벌시대 - 가치, 윤리 창의적문제해결능력고차원적상호작용인지능력능력 기본능력 - 전공지식, 실무, 문제해결능력 < 종합적역량, 품질 >
공학교육인증에서요구하는학습성과중 Soft Skill 6. 복합학제적팀의한구성원의역할을해낼수있는능력 7. 효과적으로의사를전달할수있는능력 8. 평생교육의필요성에대한인식과이에능동적으로참여할수있는능력 9. 공학적해결방안이세계적, 경제적, 환경적, 사회적상황에끼치는영향을이해할수있는폭넓은지식 10. 시사적논점에대한기본지식 11. 직업적책임과윤리적책임에대한인식 12. 세계문화에대한이해와국제적으로협동할수있는능력
학습자중심교육필요 student-centered t t d learning Old Paradigm New Paradigm Student Student Professor Student Student Professor information Class Student Student Internet Student Library
왜공학설계 (Engineering design) 인가? 공학설계 개방형문제 (open problem) 의해를찾기위해서다른모든과목에서배운지식과과학적지식을적용하며, 지적인능력을사용하는교육적경험을제공. Definition (by the ABET) The engineering design is the process of devising a system, components, or process to meet desired need. It is a decision-making process (often iterative), in which the basic sciences, mathematics, and the engineering i sciences are applied to convert resources optimally to meet these stated needs
공학설계의정의 (ABET) ABET definition of design The engineering design component of a curriculum must include at least some of the following features: - development of student creativity: 창의성개발 - use of open-ended ended problems, 개방형문제사용 - development and use of design methodology, 설계론의개발, 사용 - formulation of design problem statements and specifications, 문제의정의와사양의공식화 ( 계통적서술화 ) - consideration of alternative solutions, 대체해결안의고려 - feasibility considerations, 실행가능성고려 - detailed system description, 상세시스템설명 - realistic constraints, 현실적제약조건
설계교육에서추구하는기본소양 - 창의적인문제해결능력 - 스케치및시각적추론능력 - 사용자입장을고려하는능력 - 팀을이루어문제를해결하는능력및팀원들과의조화능력 - 설계한내용을발표하고, 이를토론을통하여개선할수있는능력 Creation of ideas Conceptual Design Product Design Evaluation of ideas Analysis of ideas 아이디어창출, 분석, 평가의반복적순환과정
ABEEK 의설계과목요구조건 - Open-end question - Team work - Communication - 설계구성요소 ( 목표, 합성, 분석, 제작, 평가 ) - 현실적제한요소 ( 원가, 안전성, 미학, 사회성등 )
문제중심학습 (Problem Based Learning)?
PBL 이란? 어디서출발하였는가? 강의자중심의설명식강의방법에서탈피 학습자중심의문제해결식학습형태로이동 미국의의과대학에서의학교육혁신을위해 Case Western Reserve University (1950) McMaster University in Canada ada (1960)
PBL 이란? 정의 학습자들에게실제적인 (authentic) 문제를제시하고, 그제시된 문제를해결하기위해학습자들상호간에공동으로문제해결방안 을강구하고, 개별학습과협동합습을통해공동의해결 ( 안 ) 을마련 하는일련의과정에서학습이이루어지게되는학습방법이다 (Barrows, 1985) Key Words : 문제중심 (Problem-based learning) 학습자중심 (student-centered learning) 교수자역할변화
PBL 의필요성 : Why PBL 문제중심학습을통해배양되는능력 창의적문제해결력 지식의습득, 전이와활용 - 분석력, 종합력, 평가력, 적용력 전략적과제해결능력 자기주도학습능력신장 협동학습능력습득 (source: 조연순, 문제중심학습의이론과실제, 학지사, 2008)
PBL 수업과정 PBL 수업은어떤과정을거치나? 1. 문제만나기 1) 동기유발 2) 문제제시 3) 문제파악 2. 문제해결계획세우기 3. 탐색및재탐색하기 1) 알고있는것 2) 알아야할것 3) 알아내는방법 4. 해결책고안하기 5. 발표및평가하기 Source: 조연순, 문제중심학습의이론과실제, 학지사, 2008; Schwartz et. al., 1999
PBL 의실천 교수자역할 교수자역할 개방형문제개발 학습안내자 학습촉진자 정보제공자 평가 학습자역할 문제파악 / 정의 자료조사 자기주도적 / 협동학습 문제해결안고안 발표및평가
PBL 의실천 ( 구체적으로 교수자 ) 교수전략 : 학습환경설계지침 비구조화된실제적인문제를개발한다. 다양한학습정보및안내를제공한다. 협력적상호작용과정을촉진한다. 조언자가된다.
PBL 의평가 평가방식 - 과정중심적인평가방법활용 - 1. 학습결과물 ( 수행계획서, 문제해결안, 문제해결의정당성설명 ) 과더불어학습과정에대한평가 2. 학습자가평가에참여 ( 성찰일기, 그룹평가, 동료평가 )
PBL 핵심 : 문제개발? PBL 문제의특징 비구조화된문제이어야하며 실생활의경험, 상황을반영해야하며 다양한학습자원을활용해야하는문제이다. 구조화된문제비구조화된문제 - 문제파악이쉽고분명 - 문제해석및해결방법이다양 vs. -정답존재 - 정답이없음 - 고려해야할조건, 제한점이단순 - 문제해결과정에서새로운조건, 제한점발견
문제제시 ( 안 ) 어느외딴마을주민들이이와머리카락이빠지는현상과함께농작물 수확량이갑자기줄어드는사건이발생한보도가있었다. (i) 이러한사건의발생원인은무엇일까? 생물학자로구성된정부조사팀이이마을을 1 차방문하여조사한 결과에따르면, 이문제는주민들의유전전인병에의한것이아니며 환경오염에의한가능성을보고하였다. 이에정부는새롭게 환경분석전문가를파견하기로하였고, 여러분은새롭게파견될조사팀에 속하였다. 여러분에게정확한오염물질및오염원을파악해야하는 임무가주어졌다. (ii) 당신은어떤분석방법을적용하여이문제를해결하겠는가? (iii) 질병의원인을어떻게찾아내겠는가? 문제해결방안을 11 월 28 일까지조사보고서형태로작성하여제출하시오
교수자역할 팀구성 5~6 팀 ( 각 5 명 ) 정도로구성 문제에대한개략적설명 - 가능한접근법, 문제설정, 목표설정예제등 환경분석기기소개자료제공 - 기기원리와기능에대한이론및매뉴얼등핵심사항 정기적미팅 - 진행상황체크, 문제해결접근방법조언, 학생활동관찰 팀별평가 보고서, 발표력평가 개별평가 동료평가, 자기평가, 성찰일기등