디자인 씽킹(Design Thinking)을 기계 수동 조립 과목에 적용하기 위해 앞에서 소개한 여러 모델에서 공통적이고 기본적인 요소들을 종합하여 5단계로 구성해 보 았다. 평소 기계 수동 조립의 조립부품준비(1503010113_16v4)와 기계부품조립 (1503010106_16v4)의 내용요소를 직접 경험할 수 있는 ‘바이스 모형 만들기’ 를 주제로 하여 각각의 단계를 구성하였다. 또한 1주 실습 수업량인 13차시의 시간 을 확보하여 수업을 실시하였다.
1단계 : 공감하기(학습자들에 대한 공감, 바이스 사용자의 입장 공감) 2단계 : 정의하기(바이스 사용자의 불편함 찾기)
3단계 : 아이디어 도출하기(확산적 사고기법을 통한 아이디어 도출) 4단계 : 프로토 타입(시제품을 통한 구체화 및 피드백을 통한 개선)
5단계 : 평가하기(바이스 모형 시운전과 발표 및 평가)
디자인 씽킹(Design Thinking)의 5단계 과정을 경험하며 실습수업 시간에 사용 했던 바이스에 대해 모양과 특징에 대한 생각을 나누고 불편한 점을 찾아 이를 개 선해 나갈 수 있는 제품의 모형을 제작하는 방향으로 실습수업을 진행해 나가려 한다.
이 수업에 참여함으로써 제품의 제작뿐만 아니라 학습자 간의 공감을 통한 유 대감 형성, 확산적 사고를 통한 창의력 향상, 그리고 수렴적 사고를 통한 의사결정 능력 향상과 함께 여러 공작기계를 활용하여 시제품을 생산함으로써 공작기계를 활용한 제품 가공 능력까지 함양할 수 있는 수업이 진행될 것으로 예상된다.
본 연구의 설계 과정에 대해 정리해보면 다음과 같다.
첫째, 디자인 씽킹(Design Thinking) 프로세스 5단계 과정인 공감하기-정의하 기-아이디어 정리하기-프로토타입-평가하기의 과정을 통해 수행한다.
둘째, 학생들의 상호 협력을 강조하기위해 협동학습 방식을 적용하였다.
셋째, 실생활과 연계되어 평상시 실습 수업시간에 사용한 ‘바이스’에 대해 불편 함을 개선할 수 있는 상황을 고등학교 기계 수동 조립 교과 수준에 맞게 설계하였 다.
넷째, 디자인 씽킹(Design Thinking) 프로세스에서 수렴적 사고와 확산적 사고 를 경험할 수 있는 문제해결활동으로 구성하였다.
다섯째, 디자인 씽킹(Design Thinking)의 평가하기 단계에서는 학생평가를 활 용하여 제품에 대한 교사평가의 신뢰성과 공정성을 높일 수 있도록 설계하였다.
여섯째, 디자인 씽킹(Design Thinking)과정에서 다양한 시각적인 표현 방법을 활용하여 발표할 수 있도록 설계하였다.
나. 디자인 씽킹(Design Thinking)을 활용한 단계별 수업 설정
디자인 씽킹(Design Thinking)의 5단계 수업에 앞서 16명의 학습자들을 4명당 1개의 모둠으로 하여 총 4개의 모둠에서 조별협동학습이 이루어지도록 설정하였 다. 이와 함께 디자인 씽킹(Design Thinking)의 5단계를 전남공업고등학교의 1주 실습 수업시간인 50분씩 13차시의 수업이 진행되도록 수업을 계획하였다.
차시별로 진행되는 교수·학습지도안을 통해 학습자에게 진행되는 교육활동을 이 해시키고 1,2학년 수업 시간에 이루어졌던 선반 가공, 밀링가공, 드릴링 가공에 대 한 수업을 상기시키며 디자인 씽킹(Design Thinking) 수업이 이 내용들의 연장선 임을 알게 하여 디자인 씽킹(Design Thinking)에 대한 거부감이 들지 않도록 진행 할 계획이다.
단계별 수업을 진행하기 전 학습자들이 디자인 씽킹(Design Thinking)에 대한 수업 경험이 없기 때문에 학습자들에게 디자인 씽킹(Design Thinking)의 개념과 단계별 수업 개요 및 학습 효과에 대해 전반적으로 설명을 한 후 수업을 진행 하 도록 계획하였다. 이를 위해 디자인 씽킹(Design Thinking) 사례에 관련된 동영상 시청을 통해 학생들에게 관심을 유도한다. 이 과정을 통해 학습자는 디자인 씽킹 (Design Thinking)에 대한 전반적인 이해와 함께 학습 동기유발 효과를 얻을 수 있을 것이라 기대된다.
(1) 1단계 : 공감하기
1단계인 공감단계는 13시간으로 계획된 수업의 첫 단계이다. 이 단계에서 학습 자는 주어진 문제 상황에 접근하여 문제의 대상에 공감하는 것이 중요하다. 이와 함께 디자인 씽킹(Design Thinking)에서는 개인보다 집단의 역할을 더욱 중요하게 여기므로 학습자들 사이의 공감 또한 중요시 한다. 따라서 이 단계의 활동에서는
‘학습자들에 대한 공감’ 과 함께 ‘바이스 사용자의 입장 공감’ 에 중점을 두었다.
‘학습자들에 대한 공감’ 을 위해 기계 수동 조립 수업에 사용되는 공작기계에 대 해 생각과 경험을 나눌 수 있는 시간을 갖도록 하였다. 학습자들에게 공작기계 활 용에 대한 본인 스스로의 능력을 체크할 수 있는 활동지를 제공하여 자신의 능력 을 각각 체크하도록 안내한다. 협동학습이 원활하게 이루어지도록 이 활동지를 종 합하여 각자 자신 있는 공작기계 분야에 대한 공유를 통해 모둠을 구성하도록 한 다. 공작기계 사용에 대한 공감대 형성은 학습자들 간에 서로 의지할 수 있는 밑 거름이 될 것으로 생각된다. 이 과정에서 기계 수동 조립에 사용되는 범용 선반, 범용 밀링, 드릴링 머신 등의 사용방법과 개인의 기계 활용 능력에 대해 생각을 공 유하며 추후 프로토 타입 단계에서 각자 자신 있는 공작기계를 선택하여 구성원들 의 역할을 나눌 수 있도록 계획하였다.
또한 디자인 씽킹은 개발자가 자발적으로 사용자의 경험을 바탕으로 제품과 서 비스를 만드는 과정이므로 ‘바이스 사용자의 입장 공감’을 위해 학습자가 기존 실 습 수업시간에 사용했던 바이스의 종류와 구조 및 이러한 바이스가 사용되는 분야 에 대해 생각을 나누어 보는 시간을 갖도록 계획하였다.
대부분의 3학년 학생들은 1,2학년 실습 시간동안 경험한 공작기계의 활용 능력 에대해 생각해보며 자신과 모둠원들의 자신 있는 기계 분야에 대해 알게 되고 과 제 해결을 위해 서로 의지해야 함을 생각해 나갈 것이다. 또한 평소 무의식적으로 사용하기만 했던 바이스의 구조에 대해 관심을 가지고 알아갈 수 있는 시간이 될 것으로 기대된다. 이와 함께 조별활동 시 학습자들에게 조별 내용을 기록할 수 있 는 조별 서기와 발표자를 정해 학습자들이 보다 책임감을 가지고 수업에 참여할 수 있도록 유도한다.
(2) 2단계 : 정의하기
1단계인 공감하기 단계를 통해 학습자들은 모둠을 구성하고 같은 모둠원들의 공 작기계 사용능력에 대해 파악할 수 있었다. 또한 이전에 바이스를 사용했던 기억을 상기하여 바이스의 구조에 대해서도 공감할 수 있는 시간을 갖도록 하였다.
2단계 정의하기에서는 각 모둠별로 학습자들이 실습수업 시간에 바이스 사용 시 의 불편한 점이 무엇이었는지 찾아 정리하도록 한다. 바이스를 사용한 고객을 학생 본인으로 여기고 사용자의 입장이 되어 불편했던 문제점을 생각해 내도록 한다.
대표적인 문제 확인 기법인 특성요인도(Fishbone Diagram)를 사용하거나 포스트 잇을 사용하여 수업시간 바이스 사용 시 개인적으로 불편했던 점과 그 원인에 대 해 조별 학습자들과 자유롭게 생각을 나누어 정리할 수 있도록 한다. 교사는 이 단 계에서 어떠한 불편함이든 조원들의 생각을 자유롭게 나누어 발언할 수 있도록 하 고 각 모둠별로 생각한 불편함에 대한 의견을 조별 서기를 통해 기록할 수 있도록 안내한다.
(3) 3단계 : 아이디어 도출하기
3단계인 아이디어 도출하기 단계에서는 바이스 사용 시 불편한 점을 해결할 수 있는 방법에 대해 자유롭게 이야기 하도록 유도한다. 이 단계에서는 학습자들에게
포스트잇을 사용하여 대표적인 확산적 사고 기법인 브레인스토밍을 사용하여 최 대한 자유롭고 허용적인 분위기에서 아이디어를 생각 해 낼 수 있도록 한다.
확산적 사고는 정답이 정해지지 않은 질문에 대하여 다양성을 추구하고 다른 방 향으로 생각하는 사고이다. 그러므로 브레인스토밍을 진행할 때에는 아래의 4가지 규칙(판단보류, 자유분방, 질보다 양, 결합개선)을 잘 지켜가며 진행하도록 안내한 다.[37]
첫째, 새로운 아이디어를 내놓는 것에만 전념하고 다른 사람의 아이디어에 대한 판단은 나중에 한다.[38]
둘째, 누구나 생각나는 대로 자유롭게 말하고 틀리는 것에 대한 두려움을 떨쳐내 는 자신감을 갖는다.[39]
셋째, 아이디어의 양이 많고 다양할수록 좋은 아이디어가 나오게 된다.[40]
넷째, 서로 다른 아이디어를 결합하거나 개선시켜 더 좋은 아이디어로 발전시킨 다.[41]
브레인스토밍에서는 어떠한 내용의 발언이라도 비판을 해서는 안되며, 오히려 자 유분방하고 엉뚱한 의견을 출발점으로 하여 자유롭게 발언해 나갈 수 있도록 안내 한다.
이 후, 수렴적 사고 기법을 통해 브레인스토밍에서 나온 불편한 점 중에서 가장 불편하고 개선할 점을 선정하도록 해야 한다. 수렴적 사고 기법이란 생성해 낸 아 이디어들을 심사 분류 평가하여 최선의 것을 선택하기 위한 방법이다. 수렴적 사고 기법을 통해 가장 개선해야 할 문제점을 선정하고, 이를 바탕으로 프로토 타입 (Prototype)에서 시제품을 생산할 수 있도록 아이디어를 다듬어 시각화 하도록 한 다.
학생들이 시각화 할 때는 필기구를 사용하여 그려 나갈 수 있도록 하고 도면의 형식에 얽매이지 않고 쉽고 자유롭게 스케치 형태로 그려 나갈 수 있도록 안내한 다. 여기에서는 스케치법을 통해 시제품의 조립도를 그리며, 가공을 위한 부품도는 정투상법의 도면배치를 사용해 대략적으로 표현하고 치수를 기입한다.
디자인 씽킹(Design Thinking)을 통한 수업 목적이 학생의 도면 작성법과는 큰 관계가 없으므로 간략하고 빠르게 치수 기입을 하여 도면 작성을 할 수 있도록 안 내한다.
(4) 4단계 : 프로토 타입
프로토 타입은 가장 오랜 시간이 소요되는 단계로 실제 실습수업이 함께 이루어 지는 단계이다. 이 단계에서는 3단계인 아이디어 도출하기 단계에서 얻은 아이디어 를 가지고 개선할 수 있는 시제품을 구체화하는 단계이다.
특히 1단계에서 ‘조원들에 대한 공감’을 통해 얻은 공작기계 사용 능력을 바탕으 로 범용선반, 범용밀링, 드릴링머신, 수공구 조립에 따른 부품을 개별적으로 분배하 여 모둠 학습자 모두 함께 시제품을 만들 수 있도록 역할을 분배하도록 한다. 협동 학습에 무임승차하는 학생이 발생하지 않도록 학생 개별적으로 가장 자신 있는 공 작기계로 만들 수 있는 부품을 선정하도록 유도하며 자신이 만든 제품이 조별 제 품에 중요한 영향을 미친다는 점을 강조해 모둠원들의 집단 목표와 개별적 책무성 을 높이도록 한다.
추후 학습자들이 디자인 씽킹 수업방법에 익숙해져 수업의 진행 속도가 빨라질 경우 직소(Jigsaw)방법을 통해 보다 높은 협동학습의 긍정적인 효과를 얻을 수도 있을 것이라 생각된다. 특히 직소II, 직소III의 협동학습 방법을 사용할 경우 과제에 대한 상호의존성과 모둠 내 개별적인 책무성을 더욱 높이고 성공기회의 균등을 통 한 평가를 통해 평소 성취수준이 낮은 학생들도 수업에 더욱 열심히 참여할 수 있 는 기회가 될 것이라 생각된다.
프로토 타입 단계에서 제품을 제작하게 되는데 좋은 품질을 완벽하게 만드는 것 이 아니라 최대한 빠른 시간 내에 주변에서 쉽게 구입하거나 얻을 수 있는 값싼 재료로 만드는 단계이다. 그 이유는 프로토 타입 제작 후 실패하면 다시 반복해서 시도하는 것이 디자인 씽킹(Design Thinking)의 중요한 요소이기 때문이다. 말로 표현하는 것 보다 시각화하여 눈으로 빠르게 보여주는 것이 중요하다. 하지만 기계 수동 조립의 특성상 공작기계를 활용해야하기 때문에 공작기계를 활용하여 학생들 이 의도한 제품의 모형을 그룹별로 제작하도록 한다. 단 이 단계에서는 학생들에게 모형의 정밀한 치수보다는 바이스의 기계 운동이 잘 되는가와 이에 따라 바이스의 역할을 해낼 수 있는가에 의미를 두고 제작하도록 안내한다.
부품의 제작을 마치고나면 모둠 내에서 만들어진 바이스의 시운전을 체크하여 기계 운동이 더욱 원활하게 이루어지고 사용자가 편리하게 사용할 수 있도록 피드