공학교육교수 학습법 1 좌장 : 황순희 ( 부산대 ) 1. Facebook 을활용한상시강의실의운영사례심현보 ( 영남대 ) 2. 융복합나노바이오시스템공학교과과정개발이수일 ( 서울시립대 ) 3. Merrill 의 FPI 를적용한수업설계사례 : 영남대학교공학입문설계김연순 ( 영남대 ) 4. 스피치수업에서학습자와교수자간상호작용양상연구 : 공학인대상수업사례를중심으로황순희 ( 부산대 )
IEEF 2013 Facebook 을활용한상시강의실의운영사례 심현보영남대학교기계공학부 Operation of Constant Open Class Room Using the Facebook on Engineering Education Hyun Bo Shim School of Mechanical Engineering, Yeungnam University 학생들이공학을공부할때기초개념의습득단계에서가장크게어려움을느끼고있으며, 기초개념이잘확립되어있으면학습내용이심화되더라도비교적쉽게따라오는경향이있다. 튼튼한기초개념은질문과답변을통해비로소확립되는것이지만, 실제로수업시간에서는질문을할준비가되어있지않은상태로수업에임하게되기때문에수업시간에질의응답이활발하게이루어지지못하는실정이다. 이때문에개념의정립이이루어지는과제의수행단계에서는교수에게질문을할수가없어지는문제점이있다. 이번에소개하는사례는 Facebook 의 closed group 을통한질문답변을통해한학기동안 24 시간상시강의실을운영한사례를소개하고자한다.
Facebook 을활용한 24 시간상시강의실운영사례 영남대학교기계공학부교수 심현보 24 시간강의실운영 도움이필요한시점에도와줄수있는방안강구 학생들이도움을요청할때항시답변할수있어야함 질문답변은수강생전원과공유할수있어야함 SNS 의활용 문자 Message / KaKaO Talk 즉각적인답변이가능하지만다른 Message 에묻힐가능성 강의 Café 운영 접속해야만확인가능 Facebook 의 Closed Group 운영 수강생으로 Group 을구성하되 Group Member 만정보공유 Smart Phone 의 Facebook 앱설정에서알림을활성상태로설정 강의 Café 나 Message 의문제점을보완가능 공학을공부하는학생이느끼는어려움 기초개념의습득단계에가장어려움을느끼는편 생소한전공용어등장및개념숙지 문제를인식하는방법등 기초개념이잘확립되어있으면학습내용이심화되더라도비교적쉽게따라오는경향 튼튼한기초개념은질문과답변을통해확립가능 질문을할준비가되어있지않은상태로참석하는경향 강의내용을받아적거나, 설명을청취하는정도 수업시간중질의응답은활발하지못한실정 복습이나, 과제를수행단계에서비로소의문이발생 도움이정작필요한단계에서는교수자가없음 Facebook 의활용방법 수강생전체를친구로등록 수강생이먼저친구요청을하도록한뒤승인처리 강제적또는당근제시 수강생으로 Closed Group 구성 질문답변은모든 Group Member 가공유할수있음 실제강의실과유사한환경 수강생에게약속 Smart Phone 이나 I-Pad 등에 Alarm 이뜨는즉시성실한답변 자고있거나, 다른일을하고있더라도 질문종류무관 답변이이해가되지않거나미진한경우추가질문권장 학기동안계속 24 시간운영 모든구성원이 Smart Phone 을항시휴대한다면 24 시간강의실이운영되는셈
IEEF 2013 활용사례 활용과정 과목선정 : 2012 년 1 학기 FEM : 3 학년, FEM 이론 + Ansys 기초활용 (31 명수강 ) 기계시스템제작 : 3 학년, 소성이론 + Dynaform 을이용한공정설계 (25 명수강 ) 각과목별수강생으로 Group 구성 Closed 로운영 해당과목수강생만질문답변공유 Facebook 을사용하지않는학생, 냉소적인학생도있음 수업초기에는가입상황을계속안내, 권장 보너스점수활용 가입권장기간에가입 좋은질문등 좋은질문은답변을마쳤더라도수업시간에다시소개 교수가적극적으로활용하는모습을보이면일정수이상의학생이확보되면나머지학생들은저절로전원가입이됨 https://www.facebook.com/groups/318163941574575/ 확인 적용결과결과정리 문제점 좋았던점 사생활침해 수업용계정이필요 이방식의수업을싫어하는학생도존재 24 시간강의실운영에드는노력이매우큰편 수강생이많으면많이힘들것으로판단됨 질문하나에여러번의질의응답이오고가면서, 당초질문하지않았던학생도관심을가지면서질문에참여함으로써활기찬수업이진행되었음 수강생만으로 Group 을구성하였으나, 질의응답이활성화되면서 Member 의초청에의해수강생이아닌학생, 심지어졸업생도질의응답을공유
24 시간강의실운영시주의사항 수강생이많으면강의 Load 가과도해질수있음 심야, 새벽의질문에도흔쾌히답변할수있는준비 적절한선을찾아야 질문을유도하기위한유인책을적절하게사용 보너스가과도할경우학생들의반발우려 사생활보호를위해개인계정과수업용계정을별도로운영 Closed Group 으로운영하더라고수강생이아닌학생도수업진행상황 Monitor 가능 Closed Group 강의지만 Open Course 로진행될수있음 교수의열정에비해냉소적인학생도분명히있음 강의평가시극단적으로부정적인평가할가능성있음 마음의상처를받을각오를하면됨
IEEF 2013 융복합나노바이오시스템공학교과목개발 이수일 *,, 최진희 **, 장서일 **, 이종범 *** * 서울시립대학교기계정보공학과 ** 환경공학부 *** 화학공학과 Development of an Interdisciplinary Course in Nano-Bio System Engineering Soo Il Lee *,, Jinhee Choi **, Seo Il Chang **, Jongbum Lee *** * Department of Mechanical and Information Engineering ** School of Environmental Engineering *** Department of Chemical Engineering, University of Seoul 서울시립대학교에서는학부생들에게도다가오는미래기술의중요성과융복합관련내용을소개하고학생들이의사소통및종합사고역량을키울수있도록하기위하여 2012 년부터 3 학점교과목인 나노바이오시스템공학 을개설하여운영하고있다. 이교과목은환경공학부, 기계정보공학과, 화학공학과의 3 개학부과에서학과간연합으로개발한융복합교과목을기반으로하고있다. 교과목의주요내용은 4 명의교수진이각자전공분야에서나노바이오시스템공학에맞는부분을선택하여전체교과내용을구성하였다. 교과목의주요목표는나노바이오현상을통합적인수준에서이해하기위해기계적인역학, 생화학및수학적인접근을통해정확한모델과수치적해석을진행하는것과나노바이오개념을공학적으로접근할수있는능력을배양하는것이다. 교과목에포함되는내용으로는환경공학, 화학공학, 기계정보공학에서새로운학제적융합기술분야인나노및바이오분야의최신연구동향을학습하고, 에너지환경시스템분야에생물학적현상을통합적인수준에서이해하기위해수학적인정확한모델과수치적해석을진행한다. 또한수강생들이생물학적개념을공학적으로접근할수있는능력을배양하기위하여, 수업의전반부는분자생물학의기초적인개념및세포내의여러현상들에대해주로강의하며, 후반부는그현상들의수학적접근및수치해석소프트웨어를통한시뮬레이션방법을소개한다. 2013 학년도에도 2 학기에과목을개설하여강의를진행중이며, 환경공학부, 기계정보공학과, 화학공학과뿐아니라환경원예학과, 건축공학전공학생들까지약 50 명의학생들이수강중이다. 향후이러한교과목을지속적으로개선하는작업과이과목수강을통한학생들의종합적인사고역량을강화할수있을것으로기대하고있다.
2013 공학교육학술대회 융복합나노바이오시스템공학교과목개발 이수일 * ( 서울시립대기계정보공학과 ) 최진희, 장서일 ( 서울시립대환경공학부 ) 이종범 ( 서울시립대화학공학과 ) * leesooil@uos.ac.kr 교재및참고문헌 Alberts 외공저, Essential Cell Biolgy, 3/e, Garland Science (2010) - 분자세포생물학의기초내용을학습 ( 전반부주교재 ). 첨부멀티미디어자료활용가능. 분자세포생물학의기초를다루고이를바탕으로나노바이오시스템에대한이해와최신연구동향을파악하는데도움이됨. Phillips 외공저, Physical Biology of the Cell, Garland Science (2009) - 생물학의물리학적고찰내용을포함 ( 후반부참고교재 ) Ellner & Guckenheimer, Dynamic Models in Biology, Princeton Univ. Press (2006) - 바이오시스템의동역학설명 ( 후반부참고교재 ) Voit, A First Course in Systems Biology, Garland Science (2013) 생물학계의수학적모델링및분석 ( 후반부참고교재 ) 기타수업담당교수별 Review 논문 ( 수업전자료제시예정 ) - 최신연구결과및 history 정리 교과목목표 빠르게변화하는기술트렌드를학부학생들에게도설명하여전공 에대한인식을확장 나노바이오현상을통합적인수준에서이해하기위해역학, 생화학 및수학적인접근을통해정확한모델링과수치적해석을진행 나노바이오개념을공학적으로접근할수있는능력을배양 학기전반기 학기후반기 기초세포분자생물학과나노바이오공학 역학적, 수학적모델링및해석 주차별수업내용 주차학습목표및내용 1 에너지환경시스템공학및나노바이오공학개요 2 세포와세포내분자이해 3 세포내에너지원, 자유에너지와촉매의원리 4 DNA 구조및기능이해및 DNA nanotechnology 5 Central Dogma 이해 (DNA 복제, 전사, 해독 ) 6 유전자발현의조절, 단백질구조와기능 7 나노환경독성학 8 중간평가 9 유전자모델링, 미분방정식개요 10 세포역학모델링, 세포및분자측정 (AFM) 11 AFM 측정실습 12 동역학계기초이론 13 수치해석도구 (MATLAB) 응용 14 나노바이오수학모델고찰 15 기말평가
IEEF 2013 결론 공학교육의질제고에기여측면 학과간융복합전공과목개발및개선 기계 + 환경 + 화공 바이오나노시스템 2012 년, 2013 년교과목개발 / 개선및강의개설 학생들에게새로운전공분야에대한소개 교수진의융합교육에대한정보교류및연구로확대 공학교육에대한인식변화및지원정착 공학교육혁신센터사업중대표적인융복합교과목개발 학부수준의나노바이오입문교재개발병행 교내우수교육개선시범사례
Merrill 의 FPI 를적용한수업설계사례 : 영남대학교공학입문설계 김연순 *, 송동주 **, * 영남대학교공학교육혁신센터 ** 영남대학교기계공학부 A Case Study of Instructional Design Applying Merrill s Frist Principles of Instruction: Introduction to Engineering Design at Yeungnam University Yeon-Soon Kim *, Dong Joo Song **, * Innovation Center for Engineering Education, Yeungnam University ** School of Mechanical Engineering, Yeungnam University 교육패러다임이객관주의에서구성주의로전환되면서학습자중심의교육이강조되고있다. 공학설계분야에서도교수자중심의이론기반교육에서벗어나학습자중심의프로젝트중심수업, 문제중심수업, 상황학습중심수업등다양한교수 - 학습방법이적용되고있다 ( 김인숙, 김동철, 2012). 학습자중심수업이학습자의자기주도학습능력, 협동학습능력, 문제해결능력등의효과를보고있다고하나, 교수자나학생들의어려움도지적되고있다. 교수자는복합적인자료를준비하고수업운영의어려움, 학습자는익숙하지않은수업방법과학생들의토론문화부재, 학생스스로결과에대한불안감등의어려움이있다. 특히, 대학신입생에게학습자스스로문제를해결하도록하는학습자중심수업방법은비효과적일수있다. 따라서, 본연구에서는학습자중심수업방법의대안으로 Merrill(2002, 2013) 이제시한수업기본원리 (First Principles of Instruction, 이하 FPI) 를적용한수업을제안하고자한다. Merrill 의 FPI 를적용한수업은실세계문제맥락에서학습내용을시범으로보여주고적용하도록하는것으로문제중심수업과직접수업을통합한형태라고할수있다 (Merrill, 2013). 먼저초보학습자를위해단순한문제를교수자가시범으로보여주고이후좀더복잡한문제를학습자스스로적용하도록하는것이다. 아직까지국내에서 FPI 를적용한수업사례는드물기때문에본연구에서는공과대학 1 학년수업가운데공학입문설계수업에 FPI 를적용한수업설계사례를제시하고자한다. 이를위해 FPI 를적용한수업설계모형절차에따라수업설계자 1 인과내용전문가 1 인이협의하여수업을설계하였다. 본연구의결과는새로운교수 - 학습방법의가능성을제시하고, 학생들의학습을촉진할것으로기대한다.
IEEF 2013 Merrill 의 FPI 를적용한수업설계사례 : 영남대학교공학입문설계 김연순, 송동주 * 영남대학교공학교육혁신센터 영남대학교기계공학부 * 2 이론적배경 Merrill 의 FPI 의개념 First Principles of Instruction 다양한수업설계이론과모형에서공통적으로기반하고있는원리 통합 (integration) 활성화 (activation) 문제 - 중심 (problem-centered) 적용 (application) 시범 (demonstration) 1 연구의필요성 학습자중심수업강조 교육패러다임이객관주의에서구성주의로전환되면서학습자중심수업강조. 의공학설계분야에서도 식 주와관련있는학습자과목은중심의물론교육프로젝트, 기술습득에이르기까지수십종의강습반과특중심수업, 문제중심수업, 상황학습강을중심수업통해주체적인등다양한시민으로서교수 - 학습살아갈방법이수적용있도록. 지원 학습자중심수업문제점 교수자는복합적인자료를준비하고수업운영의어려움. 의학습자는 식 주와익숙하지관련있는않은과목은수업방법과물론교육학생들의, 기술습득에이르기까지수십종의강습반과특토론문화부재, 학생스스로결과에강을대한통해불안감의주체적인어려움시민으로서. 살아갈수있도록지원 대학신입생의경우학습자중심수업이비효과적일수있음. 학습자중심수업대안 Merrill의수업기본원리 (First Principles of Instruction) 를적용한수업을제안. FPI 를적용한수업은실세계문제맥락내에서직접수업형태. 영남대학교 1 학년공학입문설계교과목에 FPI 를적용한수업설계사례제시. 2 이론적배경 FPI 의수업전략 문제중심 문제중심전략을사용하라. 문제는단순한것에서복잡한것으로계열화하라. 활성화 사전지식이나경험을회상및설명하도록하라. 새로운지식구조를회상하거나획득하도록하라. 학습자들이서로이전경험을공유하도록하라. 시범 학습내용과일치하는기술을시범하라. 시범에관련한안내를제공하라. 학습내용과관련된매체를관찰하도록하라. 학습자들이동료토론에참여하도록하라. 적용 학습내용과일치하는기술을적용하도록하라. 내재적이거나교정적피드백을제공하라. 코칭은점차소거하라. 학습자들이동료협력에참여하도록하라. 통합 학습내용을성찰하도록하라. 학습내용을적용하기위해개인적방법을탐색, 창조하도록하라. 학습내용을공개적으로시범하도록하라. 학습자들이동료비평하도록하라.
2 이론적배경 FPI 와학습자중심수업비교 Merrill 의 FPI Problem-Based Learning Project-Based Learning 도입 실세계문제제시 사전지식및사전경험활성화 문제상황제시 프로젝트과제제시 전개 학습내용제시 실세계문제해결 ( 교수자시범 ) 실세계문제제시 실세계문제해결 ( 학습자적용 ) 문제확인및이해 자료수집및탐색 해결안도출 정보수집하기 문제정의 설계 ( 개념설계, 대안선정, 상세설계 ) 제작 정리 학습내용통합 문제해결안발표 정리및평가 경진대회, 발표, 보고서 평가 2 이론적배경공학입문설계개요 교과목공학입문설계 1. 창의적문제해결방법을적용하여문제를해결할수있다. 2. 효율적으로의사소통할수있다. 학습목표 3. 팀원의역할을효과적으로수행할수있다. 4. 트리즈를공학적문제에적용할수있다. 교수 - 학습방법 강의, 토론, 발표, 프로젝트중심수업 평가방법 중간고사 / 설계보고서평가 / 발표평가 / 경진대회평가 팀구성및팀웍운영 / 실습결과발표평가 / 동료평가 공학입문설계개요 창의성을기르기위한방법 효율적인의사소통 효과적인발표방법학습내용 팀웍및그룹스킬 문제정의방법 아이디어창출법 아이디어수렴및평가방법 2 이론적배경 FPI 의수업전개과정 1 2 3 4 5 6 7 8 문제 1 제시하기 학습내용제시하기 문제 1 해결보여주기 문제 2 제시하기 문제 2 적용하기 추가학습내용제시하기 문제 2 해결보여주기 4-7 단계반복 a a a b b b c c c d d e e 3 연구방법 수업설계자 1 인과내용전문가 1 인이협의하여수업설계안개발 수업설계자 내용전문가 1. Merrill 의 FPI 를적용하여수업 1. 교육경력 23 년의공학입문설계 을설계한경험이있는교육공학박사소지자 1 인 교과대표저자이면서담당교수자 1인 2. FPI 의개념및특징, 수업전략, 수업설계모형및설계가이드자료를준비 2. 공학입문설계교과목의강의계획서, 교재및수업자료를준비 최종수업설계안개발
IEEF 2013 4 연구결과 수업설계사례결과 문제설계 문제계열화학습내용 문제 1 문제 2 문제 3 문제 4 문제정의시범적용적용적용 아이디어창출시범적용적용 아이디어평가시범적용 나는졸업후에새차를구입할생각이다. 자동차시장은매우다양한제품으로넘쳐나고 있고수입차의소비도높아지고있다. 나는연비를생각해서국내디젤 SUV 차종이어떨까 생각한다. 그런데, 친구녀석이한마디한다. 국내디젤 SUV 는소음이너무커... 디젤 SUV 차종의소음이그렇게큰가, 이유는무엇인가? 4 연구결과 수업설계사례결과 문제설계 문제계열화학습내용 문제 1 문제 2 문제 3 문제 4 문제정의시범적용적용적용 아이디어창출시범적용적용 아이디어평가시범적용 당신은 S 회사설계프로젝트팀장이다. 당신의설계팀에게다음과같은문제가주어졌다. 지하철이나버스에올라주변을둘러보면열에여덟은작은스마트폰화면을보고있는모습을쉽게발견할수있다. 이처럼이동시간중에많은사람들은스마트폰으로지루함을달래곤한다. 하지만잘못된자세로장시간작은화면을응시하고있다보면어깨나손목, 손가락의통증과더불어손목터널증후군및거북목증후군까지유발할수있다. 이러한증상을최소화할수있는방법은무엇이있을까? 4 연구결과 수업설계사례결과 문제설계 문제계열화학습내용 문제 1 문제 2 문제 3 문제 4 문제정의시범적용적용적용 아이디어창출시범적용적용 아이디어평가시범적용 당신은학교홈페이지에다음과같은공모전을보게되었다. 양초자동차경주대회 Y 대학공학교육혁신센터에서는공대학생들을대상으로양초자동차경주대회를개최하고자합니다. 양초에너지를이용하여자동차가빨리도착하는팀이승리하게된다 ( 이하생략 ). 당신은친구 3 명과함께참여해보려고한다. 먼저문제정의부터해볼까? 4 연구결과 수업설계사례결과 문제설계 문제계열화학습내용 문제 1 문제 2 문제 3 문제 4 문제정의시범적용적용적용 아이디어창출시범적용적용 아이디어평가시범적용 당신은아동장난감회사에서새로운제품개발을책임지게되었다. 지난수년간외국의경쟁기업들이저가의우수한제품들을지속적으로내놓으면서회사는어려운지경에놓여있다. 당신은어떤제품을개발해야할지고민중이다. 그러던중다음과같은뉴스를보게되었다. 최근시중에유통되고있는어린이장난감에서유해물질이기준을초과해엄마들의가슴을철렁내려앉게하고있다. 아이들은매일같이장난감을손에서놓지않으며물고빨고만지고껴안고잠을자기도한다. 보통아이들이가지고노는장난감은플라스틱으로되어있다. 그러나플라스틱은환경호르몬이검출된다는연구결과가발표되면서결코안전한소재가아님이밝혀졌다. 당신은플라스틱이나고무가아닌나무소재로장난감을개발하면좋겠다는생각을한다.
4 연구결과 수업설계사례결과 교수 - 학습지도안 : 총 3 차시로개발 수업내용수업목표 공학설계과정차시 1/3 - 문제정의 1. 문제정의를설명할수있다. 2. 문제정의문을작성할수있다. 소요시간 수업단계수업전략교수 - 학습활동 시간 ( 분 ) 문제상황도입제시 문제시나리오 1 를제시한다. 5 문제 1 과관련하여사전지식및경험을질문한다. 학습내용제시 문제정의의개념 바른문제정의와잘못된문제정의 35 문제정의과정 문제정의문작성 문제해결 ( 교수자전개시범 ) 문제시나리오 1 의해결책을교수자가시범으로보여 10 준다. 문제상황제시 문제시나리오 2 를제시한다. 5 문제해결 ( 학습자적용 ) 학습자는문제시나리오 2 를확인하고팀동료들과함께문제정의문을작성한다. 40 각팀의문제해결결과를발표한다. 학습내용정리 오늘배운학습내용을정리한다. 5 통합 Thank You 100 분 학습자료및유의점 5 결론및기대효과 Merrill 의 FPI 를적용한수업설계사례를제시 영남대학교공학입문설계교과목의한모듈을선정하여 3 차시의교수 - 학습지도안개발 새로운교수 - 학습의가능성을제시 학습자스스로정보를탐색하여문제를해결하는학습자중심의교수 - 학습과달 리, Merrill 의 FPI 를적용한수업은실세계문제맥락내에서교수자의시범을통해 학습내용을안내하고이후학습자스스로문제를해결 학습자의인지적부담을줄임 실제수업을운영하여수업의효과확인필요
IEEF 2013 스피치수업에서학습자와교수자간상호작용양상연구 : 공학인대상수업사례를중심으로 황순희부산대학교교육인증지원센터 A Pilot Study on the Aspects of Interaction between Engineering Students and Instructor in Speech Class Soonhee Hwang Center for Education Accreditation, Pusan National University 대학교양교육중스피치 (speech=public speaking) 수업에서학습자의수업참여는다른교과목에비해학습목표달성과교육의질적향상이라는측면에서보다중요하게다루어져야한다. 선행연구 ( 정은이, 2010, 2012) 에의하면학습자의적극적인수업참여에영향을미치는대표적변인으로교수자의학습자에대한자율성지지 (professor support) 가, 그리고좋은대학수업의대표적특성으로교수자와학습자간의원활한상호작용 (interaction) 이지적된바있다. 이러한연구결과를수용하면서본연구는학습자의수업참여가우선이되어야하는스피치수업, 이른바 좋은스피치수업 개발방안마련을위한예비연구 (pilot study) 로좋은스피치수업의제 1 조건중하나를 학습자와교수자간원활한상호작용 으로전제하였다. 따라서이연구의목적은좋은스피치수업에서학습자와교수자간상호작용양상을도출하고분석하여공학인대상전문교양교과목에주는시사점을탐색하는것이다. 이를위해공학인대상스피치능력신장을교수목표로공학교육인증제와연계하여부산대학교에개설된 프레젠테이션과토론 교과목수강생을대상으로이들의인식을알아보고자설문조사를실시하였다. 학습자 - 교수자간상호작용을분석하기위해주요변인으로 1 학습자의교수자에대한의사소통성향 (sociocommunicative orientation, SCO)(Richmond & McCroskey, 1990), 2 학습자의질의응답성향 (student propensity to ask questions)(cunconan, 2002), 3 학습자의교수자와의의사소통동기 (communication motives)(martin, Mottet & Myers, 2000) 를설정하고이에대한학습자의인식을검증하였다. 아울러이러한변인들이학습자자신의 a 의사소통불안 (communicative apprehension)(mccroskey, 1977), b 논쟁성향 (argumentativeness), c 언어적공격성향 (verbal aggressiveness)(infente & Rancer, 1982) 과는어떤상관성을보이는지분석하고유의미한시사점과향후응용가능한교육적처치를논의한다.
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