창의성 공학교육 정착을 위한 설계교과목의 운영방법

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1 창의성 공학교육 정착을 위한 설계교과목의 운영방법
호남대학교 전기공학과 정 대 원 교수

2 발표 내용 창의적 공학교육의 필요성 창의적 공학교육의 본질 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 설계교과목의 운영 사례 맺음말

3 1. 창의적 공학교육의 필요성 현대 사회와 산업체가 요구하는 인재상 知識 < 能力, 資質

4 1. 창의적 공학교육의 필요성 산업체가 평가한 대학교육 만족도

5 새로운 아이디어와 구상  새로운 산물과 가치 창출
2. 창의적 공학설계교육의 본질 창의성(Creation) 새로운 아이디어와 구상  새로운 산물과 가치 창출

6 2. 창의적 공학설계교육의 본질 창의적 공학설계 요소 기능성 : 성능적, 기능적 가치 창출
- 정밀성, 속응성, 견실성, 신뢰성, 효율성 경제성 : 효용적 가치 창출 - 경제적 효용성, 경제적 가치 안전성 : 위험성 해방 가치 창출 - 편리성과 상반된 개념의 가치 미적 가치 : 상품의 미적 가치 창출 - 제품의 브랜드 가치를 결정 - 상품포장, 상표, BI,CI를 포함 창의적 설계교육은 어디까지 일까?

7 2. 창의적 공학설계교육의 본질 창의적 공학설계와 실험실습 교육은 어떻게 다른가? 창의적 공학설계 실험실습 교육
창의성이 뒷받침된 새로운 가치 창출  남의 것을 복제하거나 모방은 금물 미리 정해진 절차나 매뉴얼에 따라 과학적 현상과 이론을 확인하고 검증하는 과정 학생들이 스스로 문제를 찾고 해결해 나가는 과정이 매우 중요  지도교수의 역할 증대 특정한 주제와 과제가 주어져 교육자에 의해 주도되어 수행됨 유형 혹은 무형의 설계 결과물 요구 주로 동작시험 혹은 실험관찰 수준 Open Ended Problems의 주제를 다룸 Close Ended Problems의 주제를 다룸

8 2. 창의적 공학설계교육의 본질 공학분야별 공학설계 결과물 형태 공학 분야 설계 핵심요소 설계 결과물의 형태 타공학 분야와의
연계성 정도 전기, 전자 회로설계, 하드웨어 및 소프트웨어설계 부품형태의 시작품 강함 컴퓨터, 정보통신, 소프트웨어 등 프로그래밍 컴퓨터 그래픽 약함 임베디드 시스템 중간 기계공학, 메카트로닉스 기계해석, 제품설계, 소프트웨어설계 부품 혹은 전품 형태의 시작품 신소재, 재료 공학 재료분석, 실험적 분석, 실험 분석결과 혹은 논문 토목, 환경 구조해석, 실험분석 설계도면, 조형물 그래픽 건축, 도시계획 구조해석, 조사분석 산업 디자인 시각적 디자인 견본품, 그래픽 화공, 산업공학 해석, 모의실험 실험분석, 논문 <정대원, 창의성 공학교육 정착을 위한 설계교과목의 운영방안 개선에 관한 연구, 호남대 공학혁신센터 논문지 2호, 2009년>

9 3. 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 공학인증 기준 : KEC2005 (3장 교과영역)
설계 교과목 이수체계 준수 (기초설계  요소설계  종합설계) 설계학점의 구성 : 18학점 이상 설계주제 : Open ended problems 설계 구성요소 : 설계목표, 합성, 분석, 제작, 시험, 평가 설계 현실적 제한조건 : 경제성, 안전성, 신뢰성, 미적요소, 윤리성, 사회에 미치는 영향 등

10 3. 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 설계구성 요소
설계 목표 : 설계과제의 최종 목표 (예, 부품형태의 시작품, S/W구현) 합성(synthesis) : 계산서, 하드웨어와 소프트웨어 등 설계결과의 종합 분석(Analysis) : 설계결과의 분석, 시물레이션 등 제작(Fabrication) : 부품형태의 하드웨어 결합 및 가공 제작 시험(Test) : 제작결과의 동작시험 (신뢰성 시험 포함 가능) 평가(Evaluation) : 설계결과물의 평가 기초설계 요소설계 종합설계 구성요소 포함 정도 모든 요소 불필요 모든 요소 필요 전공분야 전공분야 배제 전공요소분야 강조 타전공분야 융합 강조

11 3. 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 현실적 제한조건 경제성 : 설계과정 및 작품제작에서 경제적 요소를 평가해야 하는 경우
부품(재료비) 원가 분석 여부 안전성 : 전기안전, 화재안전 등 특별히 안전성을 고려하여 수행해야 하는 경우 신뢰성 : 실 제품 결과물을 목표로 하는 경우 신뢰성 분석이 요구되는 경우 미적 요소 : 미적인 요소를 고려한 설계결과를 목표로 하는 경우 윤리성 : 설계 수행에서 복제, 모방 등 특별히 윤리성이 강조되는 경우 사회에 미치는 영향 : 설계결과가 사회적 관심을 끌 수 있는 경우

12 3. 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 설계 교과과정의 예 6학점 12학점  9학점 선택 3학점

13 3. 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 종합설계 결과  학습성과 측정 및 평가 수단제공

14 3. 공학인증제도의 설계교육 요건과 기준 공학인증 평가시 주요 부족사항

15 4. 설계교과목의 운영사례 설계 교과과정의 예

16 4. 설계교과목의 운영사례 기초설계(공학설계입문) 운영

17 4. 설계교과목의 운영사례 기초설계(공학설계입문) : 원격조정(RC) 카 제작 수행단계 수행내용 학습목표 1단계 부품상태 확인
- 모형자동차의 구성 부품 및 용도 이해 - 초기 엔진동작 및 예비 작동시험 2단계 부품/구조 조립 - 조립/분해도 스케치 및 요소별 명칭/기능 이해 - 부품이 실제 작동부분과 조립면의 숙지 - 부품의 유지상태와 정밀도 가공성 숙지 3단계 조립 및 작동실습 - 조립수순 및 조립방법 숙지 - 작동 성능구현을 위한 조립/체결 역할 - 올바른 작동시험 및 동력전달요소 이해 4단계 조종/동작 실습 - 무인조종 요령과 동작특성이해 - 성능 극대화를 위한 방안 모색

18 4. 설계교과목의 운영사례 요소설계(전공설계) : 디지털 회로설계 (2/1=3학점) 제 1주차 설계수행 계획 및 평가방법 설명
중간고사 이전 설계수행 계획서 접수 및 팀편성 제 8-13주차 설계수행 지도 및 문제점 협의 제 14주차 설계결과 발표평가 및 동작시연

19 4. 설계교과목의 운영사례 요소설계(전공설계) 운영 주요내용 이론 및 설계교육 병행 : 이론(2) + 설계(1)
교과목 진도진행에 어려움 : 설계과제는 과제물 형태로 진행 팀구성 : 3~5명 1팀 설계구성 요소 및 제한요소는 일부만 반영 과제물 수행 후 보고서 작성에 많은 부담을 가짐 보고서 양식은 홈페이지에 공고 성적평가 : 중간, 기말고사 : 40% 과제물 및 발표평가 : 40% 출결석 : 20% 반영

20 4. 설계교과목의 운영사례 요소설계(전공설계) 교과목 운영 개선사례(CQI) 순위 문제점 구분 주요 내용 개선방향 응답비율 1
창의성 주제 부족 - 창의성 개발의 어려움 - 창의성 주제설정 결여 - 창의성 교육개발 필요 - 전공분야 이해도 증진 28% 2 설계수행 이해 부족 - 무엇을 어떻게 해야 할지 잘 모르고 있다. - 전공분야 설계의 성공사례 워크샵 확산 25% 3 과다 설계과목 수행 부담 및 시간부족 - 강의와 설계 공동수행 어려움 (학생별 2~3개의 설계과목 수행) - 전공분야 설계수행 내용의 범위 축소 20% 4 설계 재료비 부족 - 재료비 부담이 많다 - 시물레이션 설계학습 확대 15% 5 기타 - 학생 스스로 수행이 어렵다. - 인터넷 자료를 베낀다. - 설계수행이 능력이 없다. - 컴퓨터 활용교육 확대 - 학생 개인별 창의성 주제 발표 강화 12%

21 4. 설계교과목의 운영사례 종합설계(Capstone Design) 주요내용
4학년 1,2학기 지도교수별 10명 이내 소그룹 편성 1학기에는 설계 및 작품제작에 주력 2학기에는 작품 부족사항 점검 및 보고서/발표자료 작성에 주력 과제 주제는 다양하게 발굴  학생 스스로 주제를 찾도록 지도 구분 산학협력 과제 경진대회 출품과제 학생 선정과제 합계 2008년도 12 19 15 46 26% 41% 33% 100% 2009년도 7 11 37 19% 30% 51% 2010년도 8 21 34 24% 57%

22 4. 설계교과목의 운영사례 종합설계(Capstone Design): 태양전지 구동 RC 자동차 설계
2009년도 지도 : 5명 1개 팀

23 4. 설계교과목의 운영사례 종합설계(Capstone Design) 운영개선사항(CQI) 사례 순위 문제점 사례 구분 주요 내용
개선방향 응답비율 1 작품의 창의성 부족 - 창의성 개발의 어려움 - 창의성 주제설정 결여 - 창의성 교육개발 필요 - 타전공분야 이해도 증진 23% 2 설계 재료비 부족 - 재료비 부담이 많다 - 고가재료비인 경우 미완성 제작 - 설계수행 지원펀드 개발 - 산학협력과제 발굴노력 22% 3 교육주체의 공감대 형성 부족 - 교수들의 공감대 형성이 어려움 -무엇을 어떻게 해야 할지 잘 모름 종합설계 우수사례 워크샵 참여 확산 - 적극 수행자 인센티브 17% 4 학생들의 노력과 작품성과의 심사 어려움 창의성, 작품제작(프로그램)의 난이도, 작품 완성도, 이론의 난이도 우선순위 설정 등 학생들의 정당한 노력평가기준설정 어려움 - 학과교수들의 공감대 형성 유도 - 우수 작품지도 및 수행자 인센티브 제공(재료비 차등배정) 15% 5 졸업 주제선정 방법 - 산학협력 과제 발굴이 적음 캡스톤 디자인 사업성과 홍보성 기획과제의 주제가 많다. - 산학협력과제 발굴 노력 12% 6 작품수준 기대치 상승 교수들의 기대치와 학생들의 성취와 갭(차이)이 크다. 학생지도에 방법 개선에 의한 수준 높은 작품개발 6% 7 기타 - 학생 스스로 수행이 어렵다. - 인터넷 자료를 베낀다. - 설계수행이 능력이 없다. - 컴퓨터 활용교육 확대 - 학생 개인별 창의성 발표 강화 5%

24 5. 맺음말 창의적 설계 교과목 중요성 인식제고 필요 학과 교수간에 공감대 형성이 매우 중요
학생들의 인식전환 필요  취업을 위한 자격증 공부, 영어시험 공부 회피경향 극복 필요 우리 스스로 공학인증제를 왜 하는지에 대한 이해와 공감대 형성이 중요