창의적공학설계입문 Week03: Problem-Based Learning & Design Thinking 토목안전환경공학과 옥승용
Class Schedule Week Topics Remarks 01 Introduction to Class: 설계구성요소 & 현실적제한조건 02 Team Building based on Brain Model Short Contest 03 Problem-Based Learning & Design Thinking PBL Practice 04 Principles of Technology Evolution Individual Report 05 Obstacles to Impede Creative Thinking TP1: Problem Proposal(Empathize-Define) 06 Creative Thinking(1): Brain Storming Method Brain Storming Practice 07 Creative Thinking(2): SCAMPER, Attributes-Listing Technique SCAMPER Practice 08 Creative Thinking(3): Morphological Analysis, Forced Relationship, etc. Selected Techniques Practice 09 Team Presentation: Ideation TP2: Interim Report 10 Creative Thinking(4): TRIZ(1)-Introduction TRIZ Practice 11 Creative Thinking(4): TRIZ(2) -Contradictions Matrix and 40 Principles TRIZ Practice 12 Creative Thinking(4): TRIZ(3)-Practical TRIZ TRIZ Practice 13 Solution Realization: Ideation Improvement & Prototype PBL & Design Thinking 14 Solution Realization: Test & Improvement PBL & Design Thinking 15 Team Presentation: Final Product TP3: Final Presentation 2 N.B. 강의진행일정은상황에따라변경될수있음
Problem-Based Learning & Design Thinking What are difference between PBL and Design Thinking? PBL( 문제중심학습법 ) 학습법 Between Facilitator/Mentor( 교수자 ) and Students( 학습자 ) 학습과정에서학생들의적극적참여유도 Design Thinking( 디자인적사고 ) 사고기법이자방법론 What do they have in common with each other? Hot issues in recent years Used for Education of Students Both are related to Smart PBL: For Being Smart Students Design Thinking: For Smart Idea and Product Team Activities Between Students 창의적아이디어를구현하는시제품 (Prototype) 을직접제작 3 Not necessarily related to Education
I Introduction to PBL
5 Problem-Based Learning (PBL)
6 Problem-Based Learning (PBL) I PBL 의특징 II PBL 의절차 III PBL 에서의역할
7 PBL 의특징 문제로부터학습시작 자기주도적학습 PBL 학습자중심학습환경 그룹활동중심학습진행
8 1. PBL 에서의문제란? ill-structured problem: 다양한대안및방법가능 unique solution
전통적학습방식 PBL 강의방식 9 2. 학습자중심의학습환경 Professor ( 강의, 문제풀이, etc) Student Problem1 Problem 2 Student Professor 문제제기 튜터링 정보수집 / 분석 / 처리종합정리문제해결학습내용습득 Professor
3. 그룹활동중심으로학습진행 Group 1 Student 1 Student 2 Individual activity 문제분석 역할분담에따른학습과제학습 학습과제발표토론 해결방안모색 Group 4 Professor Group 2 Group activity 문제분석 문제해결절차와방법토론 Achievements 다양한사람과의협업능력 Group 3 다양한시각과접근방법경험 복잡한문제해결에대한부담경감 실제전문가들이취하는방식경험 역할분담 10
11 4. 자기주도적학습 자기주도적학습 (Self-directed Learning) 병행 Group activity 실제전문가들이참여하는활동방식 스스로전문성및전문지식습득 Interaction Group 내정보및지식교환 자신의관점, 이해 ( 접근 ) 방식, 학습결과등토론, 비교, 논쟁 수정및보완 개별학습자의나태함방지 학습능력배가 전문학습, 평행학습기본역량배양
12 5. 교수의역할 기존 지식전달자 PBL 학습진행자, 촉진자 (tutor) 일방적인정답제시 질문제시
13 Problem-Based Learning (PBL) I PBL 의특징 II PBL 의절차 III PBL 에서의역할
PBL 의절차 문제제시 문제확인 No 자료수집 문제재확인및해결안도출 문제해결? Yes 발표 14 학습결과정리및평가
15 1. 문제제시 다양한형태가능 Text Video 모의실험 역할극 Computer Simulation 실제에서경험할수있는형태로제시 문제 문제해결에필요한모든 clue 제공 Theory Methodology Tool 최종적인 report 형식에대한안내제공 사전훈련제공
16 2. 문제확인 생각 (idea) 문제이해 ( 내용, 요구사항, 결과 etc) 가설설정 문제의원인, 결과, 가능한해결안에대한가설이나추측, 검토 사실 (facts) 문제에서제시된사실, 학습자가이미알고있는사실 Knowledge-based ( 개개인의지식정도에기반 ) Ex) 감기 문제에서제기된감기와관련된증상 학습자가이미알고있는감기와관련된증상 학습과제 (learning issues) 문제해결을위해알아야할학습내용이며강좌의학습내용에해당 Fact-driven learning issue ( 확인된사실에따라학습과제도출 ) 학습자의 Knowledge 수준에따라 Learning issue 의양이달라짐 Tutor 가도움제공필요 PBL 에서가장핵심적요소 실천계획 (action plan) 도출된학습과제에대한학습계획 역할분담 개별학습계획 자료검색방법 시간계획
문제확인사례 여러분은지역신문의기자입니다. 새편집장은여러분에게토요일신문의 1 면에실을기사를준비하고, 그기사를독자들에게매우호소력있게만들라고지시하였습니다. 편집장은가장중요한기사가 1 면을차지해야한다고말했고, 그기사들은자신의승인을받아야한다고했습니다. 여러분은어떤기사를써야할까요? 17 생각사실학습과제실천계획 토요일 1 면에실을기사작성 기사를선택하고승인하는기준 신문의특성, 독자 우리는지역신문기자다 토요일신문의 1 면기사를준비해야한다. 1 면은보다호소력이있어야한다. 가장중요한기사가 1 면에나와야한다. 우리는기사를작성하고편집장의승인을받아야한다. 누가이신문을읽는가? 예산은얼마인가? 일반적으로 1 면에는어떤종류의기사들이실리는가? 얼마나많은색상이사용될수있는가? 좋은기사와나쁜기사의기준은무엇인가? 기사의길이는얼마나길어야하는가? 1 면의공간은어느정도인가? 무엇이신문을호소력있게만드는가? 1 면을구성하는데 최선 의방법이있는가? 신문 1 면읽고특징파악하기 ( 다같이 ) 신문의호소력과관련된문헌및자료찾기 ( 정미, 은영 ) 좋은기사와나쁜기사의기준파악하기 문헌및인터넷검색 ( 동석, 준석 ) 편집장의기사선택기준파악하기 신문편집장면담 ( 다같이 ) 다음모임일정 :4 월 15 일 4:00 시
3. 자료수집 ( 개별학습, 자기주도학습 ) 개별학습, 자기주도학습에의하여이루어짐 이과정을통하여평생학습능력습득 기간 2~3 일또는 1~2 주등주어진문제의수준에따라달라질수있음 자료 전공서적, 인터넷, 학술지논문, 비디오, 동료 / 선배 / 전문가와면담 필요시 tutor 나교수에의한중재및훈련 참고자료의예제시 만남주선등 Feedback 제공 진행과정관찰 18
4. 문제재확인및해결안도출 이전단계에서의학습결과와비교및 update 발표를통한 다른 group 과의비교 5. 문제해결안발표 Group별발표 우수 2~3개 group 우선적발표 동기유발 학습의욕고취 19
20 6. 학습결과정리및평가 학습자 교수 해결안정리평가자료 (data) 발표성찰일지 주요개념요약및정리 Short lecture if necessary 성찰일지에대한 feedback 학습자 학습자의자가평가 교수평가 동료평가
21 Problem-Based Learning (PBL) I PBL 의특징 II PBL 의절차 III PBL 에서의역할
22 PBL 에서의역할 교수 설계자 학습촉진자 학습결과평가자 전문성 대인관계능력 인지적일치도 (cognitive congruence) ~ 눈높이맞춤교육 합당한해결안제시여부 Group 활동일지, 활동보고서 Group 토론내용 성찰일지, 개별학습보고서 학습자 : 학업성취도평가
23 PBL 에서의역할 문제해결자 문제해결능력 학습자 자기주도적학습자 스스로 협력적학습자 소통 (communication) 갈등해소방안안내 Positive interaction Synergy effect 그룹활동을위한사회적기능의종류 전문가에게요구되는능력 평생학습사회에서요구되는능력 학구욕 ( 애정 / 열정 ) 자신감 (self-confidence) 학습기회에의개방성 변화를두려워하지않는다. 적응력이높다. Self-control Responsibility 과제기능 관계기능 질문하기 명료화하기 지시따르기 시간지키기 청취하기 생각공유하기 모둠활동하기 과제에집중하기 동료의이해점검하기 동료의생각정교화하기 이해를위해요약하기 기여도알기 중재하기 감정나누기 감사표하기 동의확인하기 동료격려하기 지지표명하기 발표하게하기 정당하게반대하기 생각에반응하기 조용히하고긴장완화하기
Supp. 학습스타일 (Kolb(1985), Ferrett(2000)) 24
25 Team Organization 토론주도 참여유도 평가자 시간관리 계획 Leader ( 리더 ) Manager ( 관리자 ) Recorder ( 기록자 ) Presenter ( 발표자 ) 토론내용정리 기록및제출 전체토론에서 발표
26 Team Activity 자기소개 (ice breaking) 그룹이름짓기 ( 그룹구호 ) 그룹규칙정하기 일주일에 2 번이상만난다 주단위보고시간은매주화요일오후 2 시로한다 토론에불참시벌점 1 점, 벌금 1,000 원을부과한다 우리그룹의주요학습활동평가기준은출석률, 참여율, 과제해결에의기여도이다. 자료는구성원수만큼복사해온다. 자율적이고본격적인협동 구성원의자율성을존중하고구성원에게책임감을부여하는리더십필요 Performing Norming Storming Forming 안정화단계팀원간이해와신뢰형성 팀원간갈등발생시기 Leader 의적극적인리더십이필요
27 Example Problem for Warm-Up 최근정부는 2018 년까지안성시내에신규원자력발전소를건설할계획을발표하였습니다. 여러분은환경운동연합안성지부에근무하고있으며, 본부로부터안성시내원자력발전소건설반대에대한정당성을보여주는 ( 일간지게재목적의 ) 보도자료를준비하도록지시를받았습니다. 여러분은어떤보도자료를써야할까요? 생각 사실 학습과제 실천계획
28 Example Problem for Warm-Up 최근정부는 2018 년까지안성시내에신규원자력발전소를건설할계획을발표하였습니다. 여러분은원자력안전위원회의위원으로서근무하고있으며, 정부로부터안성시내원자력발전소건설부지에대한용역과제를수주하였습니다. 여러분은어떠한용역결과를보고서로작성할수있을까요? 단, 원자력발전소건설부지계획은제 2 경부고속도로건설노선 ( 대림산업제안노선또는 GS 건설제안노선 ) 도고려하여야합니다. 생각 사실 학습과제 실천계획
29 Example Problem for Warm-Up 여러분은메이저신문사의기자입니다. 최근사회적으로이슈가되고있는원자력발전소의기술적안전에대한기획기사를 3 회에걸쳐서연재하고자합니다. 기사의방향은특정한방향으로편향되지않도록하며, 원자력발전소의건설에대한장단점및찬반의견을최대한공정하게실을수있도록하여야합니다. 여러분은 3 회의기사를어떤내용으로써야할까요? 생각 사실 학습과제 실천계획
Team Activity: 조별잔혹사 30
II Design Thinking
Reference Book 32 스탠퍼드대학의디자인씽킹강의노트 송은진옮김, 인서트
33 Design Thinking ( 디자인적사고 ) I Design Thinking 이란? II Design Thinking 의실천모델 III Design Thinking 방법론
Design Thinking 이란? 디자인씽킹은지난 10 여년간미국을중심으로유행하고있는혁신적인비즈니스창출방법론을일컫는말로널리통용되고있다. [ 이상선 ] 학제간융합교육실천방법론, 한경대학교출판부, 2015. 스탠포드대학은 2005 년부터 IDEO 와함께 D.School 이라는급진적융합교육프로그램을운영하고있다. IDEO 는 1978 년부터 David M. Kelley 스탠포드대학제품디자인과교수에의해설립되어 22 년만에 3 천여디자인프로젝트를수행하였고전세계적으로 8 개의지사를운영하면서현재 600 여명의직원들로이루어진, 세계디자인을선도하는미국의대표적디자인컨설팅회사이다. [Wikipedia] Design Thinking stands for design-specific cognitive ( 경험적지식에입각한 ) activities that designers apply during the process of designing. [1] [1] Visser, W. 2006, The cognitive artifacts of designing, Lawrence Erlbaum Associates. 관찰과공감을통해특정이슈를인간 ( 사용자 ) 중심으로해석하여숨겨진니즈 (Needs) 를발견하고최적의임팩트를창조하는혁신방법론 김정태 : 사회혁신투자컨설팅 MYSC 이사 디자인기법을통한인간중심의세계관 34 Design Thinking is a human-centered approach to innovation that draws from the designer s toolkit to integrate the needs of people, the possibilities of technology and the requirements for business success. Tim Brown: president and CEO, IDEO
Design Thinking 이란? 디자인씽킹은분석적사고에기반을둔완벽한숙련과직관적사고에근거한창조성이역동적으로상호작용하면서균형을이루는것이다. [ 로저마틴저, 이건식역 ] 디자인씽킹, 엘도라도, 2010 디자인씽킹은주어진문제를창조적으로해결함으로써혁신적인디자인을가능케하는사고의과정및방법을의미한다. [ 강미정, 이수진 ] 가추법과디자인씽킹, 기호학연구, vol. 38, 2014. p.9. 디자인씽킹은 생각하는방법 이고혁신을이끌어내는 방법론 이며, 교육과경영의 새로운패러다임 이다. [ 팀브라운저, 고성연역 ] 디자인에집중하라, 김영사, 2010. 디자인씽킹이란? [ 리팅이외 ] 스탠퍼드대학의디자인씽킹강의노트 [ 일반론적정의 ] 디자이너가생각하는방식으로문제를해결하는방법 디자인씽킹은디자인에관한것이아니다 디자인씽킹은문제를해결하는방법이다. 사람을중심으로 하는 창의적인 생각하는태도 35
Design Thinking 이란? 36
Design Thinking 의특징 ( 주 : 이상선 ) 37 D.School Bootcamp Bootleg 에서설명하고있는디자인마인드셋
38 Design Thinking ( 디자인적사고 ) I Design Thinking 이란? II Design Thinking 의실천모델 III Design Thinking 방법론
39 Design Thinking 의실천모델 Stanford D. School
40 Design Thinking ( 디자인적사고 ) I Design Thinking 이란? II Design Thinking 의실천모델 III Design Thinking 방법론
41 Design Thinking 의실천모델 Stanford D. School
1 단계 : 공감 (Empathize) 42
1 단계 : 공감 (Empathize) 43
44 1 단계 : 공감 (Empathize) 개방형질문 ( 왜? 무엇이? 어떻게?): O/X 질문을버려라 Environment ( 환경 ) Interaction 상호작용 Objects 사물 A-E-I-O-U 관찰법 Activities ( 활동 ) User 사용자
45 Design Thinking 의실천모델 Stanford D. School
2 단계 : 정의 (Define) What would be really necessary for premature babies in Nepal? Baby Incubator 46 Problem Definition: How to develop cheaper baby incubator How to keep baby warm
진짜문제를찾기위한팁 바꾸어말하기 예 ) 무중력상태에서우주인들은볼펜을사용할수없다. (NASA 사례 ) 무중력상태에서우주인들이사용할수있는필기구를개발한다. 예 ) 달표면탐사차량에서사용되는백열전구가잘깨진다. ( 구소련사례 ) 달표면탐사차량의작업을위해서는불빛이필요하다. 반대로정의하기 예 ) 학생들이학과모임에많이참석하도록하는방법은무엇일까? 학생들이학과모임에참석하지못하도록하는방법은무엇이있을까? 초점을넓히고초점의방향을전환하기 왜 라고질문하기 47
48 Design Thinking 의실천모델 Stanford D. School
3 단계 : 아이디어도출 (Ideate) Methodology 5 분안에 100 개이상의해결방법을생각해낼것 떠오른아이디어는즉시노트에쓰거나그린후소리내어읽을것 실현가능성무시 아이디어편승 OK(Sharing and Feedback) Don t defend your ideas Generate alternatives Sketch radical ideas! Be visual, and go for quantity! Do not judge your ideas. It is similar to Brain Storming Method. Any other methods such as SCAMPER, TRIZ and so on can be applied. 49
50 4 단계 & 5 단계 : Prototype & Test Stanford D. School
Supp: Design Thinking Stanford Webinar Design Thinking = Method, Not Magic https://www.youtube.com/watch?v=vsuk2c89yja IBM Think Academy How it works: Design Thinking https://www.youtube.com/watch?v=pxtn4y3o35m TEDxCreativeCoast Design thinking for every endeavour https://www.youtube.com/watch?v=tpxrheqhtcs Stanford Design Thinking Virtual Crash Course https://www.youtube.com/watch?v=-fzfk3e5nxm 51