과목개요
창의적문제해결과정은? 2
공학 ( Engineering ) 과학지식과축적된경험을통하여인류가문명생활을영위하는데 필요한모든것과관련된일련의설계, 제작, 생산, 관리, 유통, 운용 등에관한모든활동으로경제성, 안정성, 편의성, 효율성그리고 생활환경의쾌적성을개선하여인간의삶의질을높이는모든활동 이러한삶의질개선욕구해결에관련된문제가 공학적문제 ( Engineering Problems ) 공학은문제해결의학문 3
설계 ( Design ) : Art or Science? # 직관의중요성 : 개념정립단계에서어떤설계문제에대한 창의적해답을얻기위하여 전문설계기술자의직관력 = 설계수행시 (doing design) 많은경험에서얻어지는결과 각분야에서의경험의조합으로개념의정확한정립가능 # 설계는 설계수행 (doing design) 에의하여만학습가능 과학이라기보다는예술 Capstone Design ( 캡스톤설계, 관석 ( 罐石 ) 설계, 창의적종합설계 ) 4
공학설계란? # 요구되는필요성을만족시키기위한요소 (component), 시스템 (system), 공정 (process) 등을고안하는과정 # 기초과학, 수학, 응용과학 ( 또는공학 ) 등을응용하여주어진 목적을달성할수있도록자원및재료 (resource) 등을가공하여 변환시키는과정, 또는의사결정과정 5
공학설계란? ( 계속 ) 공학설계는 doing-design design 경험에서우러나는직관적판단 (intuitive judgment) 과과학적인구조적또는시스템적방법 (structured or systematic methods) 을이용하여완전한설계 도면 (design drawing) 과사양 (specification package; 규격 ) 을 제공하기위한균형있는과정 DESIGN = ART SCIENCE C E + 6
창의성 (Creativity ) # 창의성 (creativity) : 발명과혁신 ( 개혁 ) 의창의적욕구 타고난소질 (inherent personality trait) 인가? - 대부분의부모들의생각 : 같은환경에서자란동기간에서도차이가남 다년간학습에의한성과인가? - 60년대의학회들 (ASEE, NSF, US상공부주최의학회 ) : 공과대학에서가르칠수있지만그에맞는교육과정이부재임 => ABET (Accreditation Board for Engineering and technology) 탄생의배경 7
창의성 ( 계속 ) 수평적사고 (lateral thinking) <- 창의성 (1994, Edward de Bono) - 어떤문제에대하여다각적인해법을찾을수있도록지각 (perception) 과 개념 (concept) 의변화가있어야함 - 사고 (thinking) 는학습가능한기술 (skill) 이지만, 지적능력 (intelligence) 은타고난소질 지적능력은자동차의마력수 (potential) 자동차의능력은마력수보다차를운전하는운전수의기술 (skill) 에좌우 - 사고기술 (thinking skill) 을높이는툴 : PMI Tool (Plus, Minus, Interesting) 8
공학설계의기본요소 (Fundamental Elements) # 목표및판단기준의설정 (establishment of objectives and criteria) # 조합또는합성 (synthesis) # 해석또는분석 (analysis) # 구성 (construction) # 시험과평가 (testing and evaluation) 9
공학설계교과과정에반드시포함되어야할항목 # 학생의창의력개발 (development of student creativity) # 개방형문제 (open ended problems) # 현대설계이론및방법의이해 (understanding of modern design theory and methodology) # 설계문제의기술과사양의공식화 (formulation of design problem statements and specifications) 10
공학설계교과과정에반드시포함되어야할항목 ( 계속 ) # 선택적해법에대한고찰 (consideration i of alternative solutions) # 가능성고찰 (feasibility consideration) # 제조및생산과정 (production process) # 상세한시스템설명 (detailed system descriptions) # 다양한실제적인제한조건 : 경제성 (economic factors), 안전성 (safety), 신뢰성 (reliability), 미학 (ethics), 사회적파급효과 (social impact) 등 11
창의적문제해결과정 12
공학설계과정흐름도 1. 설계필요성인식 6. 설계과정계획계획단계 (planning stage) 7. 개념정립및다양성검토 개념화단계 (conceptual or system design stage) 2. 설계제한요소인식 8. 시스템완성또는파리미터레벨설계 파라미터레벨설계단계 (parameter level design stage) 3. 사용자요구인식 9. 상품에대한상세설계 상세설계단계 (detailed or tolerance level design stage) 4. 설계목표및사양정의 10. 시스템테스트또는상품설계 테스트단계 (test stage) 5. 설계문제및전후관계파악 11. 각단계목표에대한설계결과평가및분석 설계평가단계 (design review and assessment stage) 설계문제분석단계 12. 평가분석결과를상품개선단계 (design problem analysis stage) 바탕으로하는상품개선 (refinement and improvement stage) 13
강의내용 ( 주별 ) 1주 : 과목개요, 공학설계란? 2 주 : 문제정의 3주 : 아이디어창출 4주 : 아이디어다듬기및판정 5 주 : 발표기법 6주 : 설계계획서제출및발표 7주 : 팀웍, 중간평가 8 주 : 설계과정 9주 : 설계구조 10주 : 상세설계및 prototyping 11 주 : 중간보고서제출및발표 12주 : 비용분석및설계 13주 : 특허 14주 : 공학윤리 15주 : 결과보고서제출, 기말고사 16주 : 작품발표회및최종발표평가 : 보고서및발표 (60%) 중간 (15%), 기말 (15%), 출석 (10%) 14
설계작품활동 실습일정및내용 창의성을최대한강조 유사연구에대한충분한사전검토요구 1주설계팀구성 ( 개인발표 1-2분 ) 2주팀컬러에맞는설계예수집및분석 3주아이디어도출, 포트폴리오구성 4-5주설계계획서작성 6주설계계획서발표 ( 팀별 15분발표 ) 7주-10주설계작품활동 11주중간발표 ( 팀별 10분발표 ) 12 주-14 주설계작품활동 15주최종보고서제출및발표자료제작 16주작품발표회 ( 비용정산 ) 포트폴리오 조교의활용 실습에대한피드백 조별 Web 구성 내용 - 설계계획서 - 중간보고서 - 주간진도관련사항 - 최종보고서및작품사진 CD-Rom으로보관 공학설계작품경진대회 ( 각반별최우수작품 ) 15
뇌의 4분모델 (Brain Dominance Model) 16
HBD 모델 (Herrmann Brain Dominance Model) 좌뇌대뇌피질 ( Cerebral ) 우뇌 A 수학적 (mathemathical) 권위주의적 (authoritarian) 기질 (play) 진보개혁적 (charged-oriented) 정량적 (quantitative) 학구적 (academic) 공간적 (spatial) 동시다발적 (simultaneous) 분석적 (analytical) 합리적 (rational) 예술적 (artistic) 공상적 (imaginative) 재정적 (financial) 사실적 (factual) 시각적 (visual) 개념적 (conceptual) 현실적 (realistic) 모험적 (risk-taking) 비판적 (critical) 전략적 (strategic) 논리적 (logical) 전체적 (holistic) D 신뢰적 (reliable) 상징적 (symbolic) 지배적 (dominant) 직관적 (intuitove) 조직적 (organized) 예민한 (sensitive) 계획적 (scheduled) 희생적 (supportive) 연속적 (sequential) 상세한 (detailed) 감상적 (feeling) 표현적 (expressive) B 순차적 (procedural) 안정적 (risk-avoiding) 보수적 (conservative) 음악적 (musical) 행정적 (administrative) 정신적 (spiritual) 대뇌변연계 (Limbic) 추진력 (reaching-out) 대인관계 (interpersonal) 17 C
HBDI Profile Engineering Student: A+, AB, DC+, CD+, DA Single strong dominance: 7% Double dominance: 60% Triple dominance: 30% Square profile: 3% A+B: Aristotle, Henry Ford Margaret Thatcher B+C: Susan B. Anthony, Mother Theresa, Lech Walesa C+D: Shakespeare, Eleanor Roosevelt, Mozart D+A: Galileo, Madame Curie B+D: Sadam Hussein 18
전뇌사고 (whole-brain thinking) 할수있는팀의구성 19
두뇌와브랜드 ( Brain & Brand ) # 브랜드 고가 (high cost) 아이디어와창의력 (idea & creativity) # 자율성 : 아메바조직의기본개념 수행조직이자유롭게생성되고해체되는유연성 보고, 지시하는형태 에서 대화, 협력하는형태 로변화 인권이가장중요 경영권 통치권 ( 산업화시대 : 국력 ( 군사력 ) 이가장중요 기업 개인 ) # 창의성 : 창의 (creativity) 개혁 (innovation) 차이는독창성 (originality), 개혁은창의적아이디어위에서성립 창의 예술가 (artist) 개혁 기술자 (engineer) 20
패러다임의변환 ( Paradigm Shift ) # 사상, 제도, 기술그리고선호대상의물품등의가치평가와 선호도가바뀌어새로운것으로대체되는것. 철학적사고의변화, 미적기준의변천, 기술발전에따른새로운문물의출현을포함한모든문화및문물의발전현상이포함됨 # 문제해결수단으로써 S- 곡선의 Paradigm Life Cycle 새로운패러다임 C ( 쇠퇴기 ) B( 전성기 ) A ( 태동기 ) T i m e 21
사고방식의변화 22
창의적문제해결를위한과정 # 탐험가 (explorer) : 문제파악 # 탐정 (detective) : 정보수집, 분석등으로문제정의 # 예술가 (artist) : 발산적사고 (divergent thinking) 로엉뚱하고가공되지않은 idea 창출 # 기술자 (engineer) : 수렴적사고 (convergent thinking), 발산적사고를보다구체적, 현실적해법으로아이디어를수렴, 조합할수있게 idea 다듬기 # 판정관 (judge) : 최종아이디어를제약조건, 결점등을극복하여실현가능한최적아이디어로결정 # 생산자 (producer) : 발산적사고와수렴적사고를주기적으로이용하여창의적문제해결 Cycle 을반복수행 23