목 차

(1)

기술교과에서의 문제해결력 접근의 학습전략(2)

3. 설계과정 모형의 탐색과 비교 4. 문제 중심 학습(PBL)의 탐색

기술교과 학습의 탐구

1. 사업 개요

2. 최종 사업목표 및 내용 추진체계 및 추진전략 최종 사업목표 및 추진실적

목 차

(2)

3. 설계과정 모형의 탐색과 비교

Baynes의 설계과정 모형

(3)

AATDS의 설계과정 모형

Eggeleston의 설계과정 모형

문제확인

통제변인의 확인

통제변인의 반영

계획 구체화

간단한 재료 로 기초작업

판단 및 결정

실행하기

, 데이터 기록, 아이디어 의사소통, 지식적용, 심동적 기 능,지적 기능, 사회적 기능

목표 성취의

수렴적 사고 수렴적 사고

(4)

창조적 인지과정의 이중사고 모형

발산적 비발산적/분석적

· 관심-비집중적

· 발산적 활동, 연상적 사고

· 1차적 과정 사고

· 의식이 약함

· 보상, 경쟁, 평가가 숨겨져 있음

· 과정에서 변경이 용이함

· 주로 내적 동기부여

· 관심- 집중적

· 비발산적, 분석적, 비평적 사고

· 2차적 과정사고

· 보다 의식적임

· 보상, 경쟁, 평가가 드러남

· 혼란을 줄여감

· 주로 외적 동기부여

설계 삼각형과 설계 절차 모형

(5)

Yarwood의 설계과정 모형

기능/형상과 모양/재료/다듬 기와 모양/만들기/접합/다듬 질/보강/표면다듬질/특별요

소/안전

Kimbell 등의 상호작용 설계과정

(6)

Gwyneth Own-Jackson 등의 상호작용 설 계과정

• 설계 과정 모형의 특징과 주요 과정의 종합비교

구분 모형개발자 특징 주요 과정

선형적 모형

Eggleston(1967) ·1950년대, 60년대 길포드의 이론 반영

·사고유형 강조 – 확산적 사고와 수렴적 사고

·탐색과 실험, 분석, 종합을 대 범주로 13개 과정

Baynes(1969) ·자료수집 때까지 수렴적 사고 강조

·자료수집 과정에서 기초구상, 재료상태, 처리와 재료, 인간공학을 외 적 요인으로 고려

6단계로 제시하고 외적 고려 과정으로 4요소 고려 – 전체 10단계

Jones(1970) ·Design Process, Elements and Product로 제시

·6개의 설계 요소를 상세히 다룸

·요구, 개요, 조사, 실행 계획, 실행, 평가의 6단계로 제시되 고 있으나, 조사단계에서 5단 계로 세분화하여 전체 10단계 AADTS(1972) ·Baynes(1969)의 모형 발전

·자료수집과 원형제작 단계에서 심미적, 윤리적 개념, 재료와 기법, 시간, 비용, 자원, 능력, 인간공학과 과학적 지식의 설계자에게 확산 과 수렴이 동시에 제안

·8단계로 제시하고 외적 고려 과정으로 4요소 고려 – 전체 14단계

Eggleston(1976) ·사고유형(확산적 사고와 수렴적 사고)에 의한 도식적 모형화 전체 8단계로 제시되고, 6개의 확산적 사고통제 변인 제시

(7)

• 설계 과정 모형의 특징과 주요 과정의 종합비교

상호 작용적 모형

Deere(1969) ·Design Triangle(재료선택, 해결책 결정, 성취절차) and Design Line으로 제시

·해결책의 결정을 상호작용적으로 제시

·해결책의 한계를 고려함

·10단계로 제시

Yarwood(1979) ·설계 조사과정을 특별히 고려

·전체 절차를 상호작용으로 모형화

·9단계로 제시

Kimbell 등(1987) ·Interactive Design process로 제시 ·9단계로 제시 GCSE(1986) ·interactive Design process로 제시

·각 단계를 상세화하여 가장 복잡하고 구체적 설계 과정

·지식을 고려

·7단계로 대범주화하고 있으나 각 단계의 구체적 단계를 포함하면 16 단계를 포함한 순환적 모형 Gwyneth Owen-

Jackson(2001)

·설계의 4단계에 초점을 둔 모형(문제 명료화, 개념 설계, 구상 설계, 상세 설계)

·9단계의 상호작용 모형

순환적 모형 Hutchinson(1991) ·상호작용적이고, Design Loop로 제시 ·11단계의 순환적 모형 Hutchinson &

Karsnitz(1994)

·상호작용적이고, Design Loop로 제시 ·9단계의 순환적 모형

• 2) 문제해결 모형의 탐색

I = 문제를 확인하고 정의하기

D = 이용 가능한 자원과 바람직한 목표를 설 정하기

E = 해결 가능한 대안의 탐색 A = 대안들을 평가하기 T = 가장 좋은 대안을 실행하기

E = 목표와 실행 결과의 부합성을 평가하기 I = 문제를 확인하기

D = 문제를 정의하고 제시하기 E = 대안적 접근들을 탐색하기 A = 계획대로 실행하기 L = 효과를 알아보기

(8)

1단계

• 문제를 정의 하기

• 한계의 확인

• 하위영역의 개발

2단계

• 문제를 재구 성 하기

• 서로 다른 가능한 해결 방법의 확인

• 자신의 말로 재진술

3단계

• 해결방안을 분리하기

• 작업과제의 구체화

• 작업계획의 개발

4단계

• 계획을 적용 하기

• 조직

• 해석

• 평가

5단계

• 계획을 재구 조화하기

• 설계의 변경

• 새로운 계획 의 설정

• 새로운 계획 의 수행

6단계

• 해결방안을 종합하기

• 작업이 해결 되었나?

• 문제의 답이 해결되었나?

• 지적 전략의 전이 확인

• Waetjen의 문제해결을 위한 상호작용 모형

• 기술적 문제해결 전략

기술적 문제해결 단계 문제해결 전략

문제인식 및 정의 · 질문 : 무엇이 문제인가?

· 질문 : 이 문제에서 제공된 정보는 무엇인가?

· 문제를 간략하게 한다.

· 문제의 요소를 제시하는 도표를 그린다.

· 계획을 고안한다.

관련정보의 연구 및 분석 · 질문 : 유사한 문제를 알고 있는가?

· 질문 : 문제의 일부를 해결할 수 있는가?

· 적절한 자원들은 활용한다

문제의 해결방안 모색 및 실행 · 질문 : 한가지 이상의 해결방안이 있는가?

· 해결방안을 개발한다

· 질문 : 최상의 해결방안은 무엇인가?

가장 최선의 해결방안 평가 및 수정 · 결과를 확인한다.

· 문제점을 수정 보완한다.

ㅇㅇㅇㅇㅇㅇ

(9)

김태훈(2007)의 기술적 문제해결 과정

문제해결 단계 문제해결 활동

문제 이해(Understanding) 문제 확인하기 문제 구체화하기

해결방안의 탐색(Exploring)

재료의 확인하기 사전 지식 활용하기 해결방안 모색하기 해결방안 스케치하기 해결방안 모형화하기 해결방안 가다듬기

실행(Trying out)

만들기 계획하기 만들기 문제점 확인하기 수정하기

평가(Evaluating)

해결방안 평가하기 모형 평가하기 문제 원인 평가하기 원형 평가하기 결과 평가하기

Savage & sterry(1990)

기술적 방법으로서 문제해결의 단계 제시

• 문제를 정의하기

• 문제를 해결하기 위한 대안을 개발하기

• 해결방안을 선정하기

• 문제해결의 방안을 실행하고 평가하기

• 문제해결 방안을 재구성하기

• 문제해결 방안을 해석하기

(10)

Dailber, Literland & Thode의 문제해결(1991)

Apply the best idea

Hook to other learning Positive

result Negative

result Retry idea

recycle

Change idea recycle State the

problem

Meys의 4단계 모형

★ 4단계 모형

· 문제를 찾기

· 문제를 해결하기 위하여 아이디어를 탐색하기

· 한가지 대안을 실행하기

· 평가하기

(11)

Meys의8단계 모형

TESTING

MAKIN

PLANNING

EXPLORING IDEAS

TYING DOWN THE PROBLEM DETECTIVE

WORK INDENTIFYING THE PROBLEM

FIXING

★ 8단계 모형

· 문제를 확인하기

· 탐색하기

· 문제해결 방법의 개략적 설계하기

· 아이디어를 탐색하기

· 계획하기

· 만들기

· 검사하기

· 적용하기

최유현(1995)의 문제해결 수업모형

◈◆▶문제확인 단계

◆▶문제의 확인

◆▶문제의 정의

◆▶문제의 구체화

◈계획 단계

▶문제해결 방안의 탐색

▶대안의 선택

▶대안의 구체화

◆문제해결을 위한 구상

◆대안의 선택

◆제품의 설계

◆공정표 작성

◈실행 단계

▶해결방안의 적용

▶결론의 도출

◆해결과제의 제작

◆제품의 완성

◈평가 단계

◆▶과정의 평가

◆▶결과의 평가

◈설계요소 경제성 시설 외관 기능 구조 재료

◈표는 구조화가 잘 된 문제의 해결 단계 : 문제해결 수업모형 A

◆표는 구조화가 잘 안된 제작활동을 위한 문제해결 단계 : 문제해결 수업모형 C

(12)

최유현(2001)의 실과교과를 위한 문제해결 수업모형

단계 탐구적 문제해결 활동 단계 공작적 문제해결 활동 단계 1단계

문제확인 단계

A : 문제를 이해하고 기록하기

2단계

정보수집 단계

B : 참고자료를 모으기

3단계 계획 단계

C : 해결방안을 생각해 보기 C1 : 문제해결을 생각하기

C2 : 좋은 방안을 고르기 C3 : 방안을 자세히 기록하기

Ca : 문제해결을 생각하기 Cb : 제품모양을 제도하기 Cc : 재료목록과 및 작업순서 를 기록하기

4단계 실행 단계

D : 생각한 대로 해보기 D : 생각한 대로 만들기

5단계 평가 단계

E : 각 단계와 결과를 평가하 고 바로잡기

E : 각 단계와 작품을 평가하 고 고치기

• 기술적 문제해결의 평가 수정단계에서의 순환적 모형

만들기 기능은?

가치

진단 판단은?

기능은?

Step

목표 포기

목표 축소

목표 고수

목표 개선

-

새로 만들 기 고장 해결

수리

바 꾸 기

판단?

끝

NO YES YES

YES YES

NO

(13)

Pierce & Karwatka(1999)의 창의적 사고를 위한 문제해결

1. 문제 확인하기(Identify the problem)

2. 해결하기를 원하는 것을 구체화하기(Established what you want to achieve) 3. 유사한 과거의 해결방안을 연구하기(Research past solutions to similar problems) 4. 가능한 해결방안을 탐색하기(Brainstorm possible solution)

5. 최적의 해결방안을 선정하기(Pick the best solution) 6. 작업모형을 구성하기(Build a working medel)

7. 필요하다면 해결방안을 적용하기(Adjust your solution if necessary)

문제해결 모형의 특징과 주요 과정의 종합비교

선형적 모형

Bransford & Stein(1984) · 간단한 IDEAL 5단계 모형 ·문제확인, 정의, 대안탐색, 실 행, 효과알기의 5개 단계 Todd(1990) · 간단한 IDEATE 6단계 모형 · 대안평가를 포함한 6단계로

제시함 Savage & Sterry(1990) · 기술과 교육의 개념적 구조의 기술적 방법으로

제시

· 6단계로 제시함

Pierce & Karwatka(1999) ·과거의 문제해결 경험연구 기회제공

·개발(developing)에 중점을 둠

· 7단계로 제시함

송현순 ·과정분석을 위한 모형 · 기본 4단계에서 12개 하위 과

정을 제시 상호

작용적 모형

Phipot & Sellwood(1987) · 정보수집 단계 포함

· 필요한 경우 수정 가능성 단계화

· 9단계로 구체적 과정을 제시 함

Waetjen(1989) · 상호작용 모형 제시

· 계획 재구조화 가능

· 6단계로 제시하지만 1개의 요 소를 포함하고 있음

(14)

문제해결 모형의 특징과 주요 과정의 종합비교

상호 작용적

모형

Daiber, Literland & Thode(1991)

·SEARCH 모형 제시

·문제해결을 한 후 그 성공 여부에 따라 문제를 다시 실행하거나 확인, 계획, 실행하는 절차를 갖 도록 구조화

·6단계로 제시하지만 다시 시 도하는 과정 제시

Hutchinson(1987)

·영국의 설계 과정의 통합적 시도

·표현, 과정, 의사소통으로 제시

·설계 과정과 유사한 모형

·11개의 단계로서 선형적, 원형 적 모형으로 이원화

Mioduser & Kipperman(2002) · 평가단계에서의 학생들의 목표달성을 위한 순 환적 모형을 제안

· 처방된 설계 과정보다 설계기능 및 기술 본질 적 범주를 강조함으로써 대화를 중시한 해결방 안(didactic solution)에 기초

·평가, 수정 단계로 제

순환적 모형

Mey 등(1992) · 순환적 모형을 제시 · 4단계형과 8단계형으로 제시

Missouri 주(1998) · 순환적 모형을 제시 · 8단계로 제시

최유현(1995) · 문제구조화 정도의 고려

· 지적활동, 제작활동으로 구분

· 기본 4단계, 세부 11~12단계 로 제시

최유현(2001) · 정보수집을 단계에 포험

· 탐구적, 공작적 활동을 구분

· 기본 5단계, 세부 7단계로 제 시

3)설계 과정과 문제해결 개념과 모형의 차이점의 비교

Design ↔ Problem Solving

(15)

Ω 설계과정 : 인간의 필요와 욕구를 충족시키거나 문제들을 해결하는 제품 혹은 시스템 으로 자원들을 전

환함으로써 계획들을 창출하는 상 호작용적인 의사결정 과정이다 Ω 설계과정 : 인간의 필요와 욕구를

충족시키거나 문제들을 해결하는 제품 혹은 시스템 으로 자원들을 전

환함으로써 계획들을 창출하는 상 호작용적인 의사결정 과정이다

Ω문제해결 : 인간의 필요와 욕구를 충족하거나 문제를 해결하기 위하 여 문제를이해하고, 계획을 고안하

며, 그 계획을실행하고, 계획을 평 가하는 과정

Ω문제해결 : 인간의 필요와 욕구를 충족하거나 문제를 해결하기 위하 여 문제를이해하고, 계획을 고안하

며, 그 계획을실행하고, 계획을 평 가하는 과정

문제해결이 구조화 정도에 따라서는 설 계 과정보다 구조화 정도가 낮은 문제를 다룸을 알 수 있다.

설계 과정은 학생들

에게 성찰이 없는

선형적 방법으로 가

르친다.

(16)

설계(design) 문제해결(problem solving)

필요또는기회를 확인하기 문제를정의하거나 명료화하기

창조적이고 대안적인설계 아이디어를 찾기 창조적이고 대안적인해결방안을 찾기

하나의 아이디어를 선택하고 만들거나모델링하기 최적의해결방안을 실행하기

만든제품을 평가하기 그 해결방안을 평가하기

[표 2-11] 설계와 문제해결의 개념절차 비교

Paulline의 설계활동

1. ‘ 설계활동＇ 은 의도적 활동을 포함하고, 적절한 결과를 이끌어내야 한다.

2. ‘설계활동’은 개인의 욕구와 기회에 대한 발명

적인 응답을 의미한다.

3. ‘ 설계활동’ 은 유목적적 이고 생산적 이다.

4. ‘설계활동’은 총체적, 통합적 활동이다.

설계활동

(17)

[표 2-12] 설계와 기술의 차이점

설계(design) 기술(technology)

설계 과정은 기능적, 과학적 특징 이외에 심미적 특징을 지닌다.

기술적 과정은 과학적, 인간적, 기능적 제한점에 영향을 받는다.

하드웨어의원형적 생산과 관련된다. 하드웨어가 관련되지만, 하드웨어에포함되지 않 는탐구 프로젝트도 포함된다.

새로운 작업요소와 재료를 대체하거나 제안하는 것이가끔발생된다.

빈번하게 하드웨어의 운전이나 작동방법이 새로 운 재료와 개발이 존재한다.

설계활동에서 응용과학이작은역할을 하는 데 거 친다.

응용과학은 기술적 개발에서중요한 영역을 차지 한다.

비교준거 설계 과정 문제해결 비고

태동 영국을 중심으로 미국을 중심으로

공

통

점

(19)

개방적 문제 로 확산적 사

고 유도

구성주의적 학습환 경

인지과정(수 렴,확산) 중심

사고와 활동

기술교과 교육의방법적 철학을 제공

인간의 잠재능력 확대를 위한발 명적, 혁신적전략의 구체적 사례

그렇기 때문에, 두 모형은 구체적 인증거이고전략인 셈이다.

(20)

다 . 설계 과정과 문제해결 과정을 통합한 기술적 문제해결 모형

1) 설계 과정에서의 기본원리의 추출

1 2 3

설계 과정의 몇 가지 모형에서 확산적 사고 수렴적 사고 등을 중심으 로 한 인지적 사고활동을 모형에 도식화하고 포함시켰다는 점이다.

설계 과정 모형은 대부분의 모형에서 설계와 계획과정을 매우 상세하 게 다루고 있음을 알 수 있다.

설계 과정의 대부분의 모형은 설계에 초점을 두는 이유로 여러 가지 기술적 설계요소를 고려하고 있다.

2) 문제해결 과정에서의 기본원리의 추출

1 2 3

문제해결 이론과 모형에서는 기술교과 교육의 지식활용 차원에서 ‘절 차적 지식의 활용‘ ‘통합적 지식활용‘ ‘실질적 맥락 강조＇

문제해결은 기본적으로 문제확인, 계획, 실행, 평가의 절차적 과정을 모든 모형에서 포함하고 있다.

설계 과정과 마찬가지로 문제해결도 ‘인지과정 중심 사고와 활동‘ ‘개 방적 문제로 확산적 사고유도‘ ‘구성주의적 학습환경‘ 이라는 특성을 갖는다.

(21)

3) 설계 과정과 문제해결 과정에서의 공통적 원리의 추출

설계 과정과 문제해결 과정의 상호작용 모형에서 공통적으로 단계 간의 피드백에 기초한 수정과 개선, 재수행의 기회를 주고 있다.

기술교과 교육의 교과교육적 차원에서 설계 과정과 문제해결은

‘ 기술교과 교육의 방법적 철학＇ 을 제공하고 기술의 본질적 활 동인 인간의 잠재능력을 확대하기 위한 발명적 혁신적 전략의

구체적인 사례로 강조되고 있다.

1

2 4) 기술적 문제해결 모형의 구안

인지적 사고 활동을 반영하였다. 문제해결 과정에서 확산적 사고 수렴적 사고 비평적 사고를 고려한 인지적 사고활동을 기본 절차에서 관련지었다.

순환적인 피드백을 통하여 수정 개선을 가능하게 하였다.

기술적 요소를 반영하였다. 특별히 기술교과 교육을 위하여 구안된 모형이다.

기술적 문제해결 모형에서 가장 핵심적인 내용이라고 할 수 있는 기본절차는 8단계로 제시하였다.

연구에서 구안된 기술적 문제해결 모형은 기본적으로 ‘기본절차, 기술적 요소, 사고 활동, 순환 과정 네 가지 구조의 다차원적 모형이라는 점이다

(22)

4. 문제 중심 학습의 개념

가. 문제 중심 학습의 개념

경험적 학습

구성주의적 학습환경

• 실생활적 맥락에 기초를 둔 문제해결적 수업전략

교육과정 설계전략

• 하나의 수업전략을 넘어섬

(23)

PBL에서 학습자와 교사의 역할

나. PBL 모형

PBL 교육 과정 설계 과정 PBL의 학습 과정 1. 내용과 기능의 선택

2. 활용 가능한 자료의 선택 3. 문제진술하기

4. 동기부여 활동의 선택 5. 핵심질문의 개발 6. 평가전략의 결정

7. 문제와 연결하기 8. 문제 구조화하기 9. 문제로의 초대 10.문제의 재정의

11.제품제작 또는 수행하기 12.문제수행의 편가

Delisle의 PBL전략

(24)

나. PBL 모형

교수 학습 안 만들기 PBL 학습

전략 개발 가치있는

문제선택

핵심적인 교수 학습 조력하기

평가와 수 업의 통합

• 구상

• 현재사건으로부 터 생각 구성

• 교육과정에서 화제 주제 중심 이 되는 문제

• 학생들의 흥미 와 학습 특성

• 지식이 필요한 직관

• 결정

• 학생의 역할과 상황결정

• 결과 문제 범위 결정

• 개발

• 문서개발 문제 진술 수행평가 개발

• 결정

• 학생의 역할과 상황결정

• 결과 문제 범위 결정

• 개발

• 문서개발 문제 진술 수행평가 개발

• 문제를 만나기

• 우리들이 알고 있는것, 알필요 가 있는 것,아이 디어 확인하기

• 문제진술 정의 하기

• 정보를 모으고 공유하기

• 가능한 해결책 을 결정하기

• 최적의 해결책 을 결정하기

• 주기적인 평가

• 적용된 수업문 제의 과정에 필 요한것

• 문제진술 정의 하기

• 정보를 모으고 공유하기

• 가능한 해결책 을 결정하기

• 최적의 해결책 을 결정하기 학생

들

준비 시키 기

학생 들 Torp & Sage 전략

문제 설계 문제 적용

다. 기술교과 교육을 위한 PBL의 모형

1. 학습 주제의 분석 2. 활용가능한 자료 선택 3. 핵심 문제 개발 4. 동기 부여 활동 선택 5. 문제 상황 구조화 6. 평가 전략 결정

1. 문제 정의 2. 정보 수집

3. 해결방안의 탐색과 창안 4. 해결방안의 선정 5. 해결방안의 구체화 6. 실행

7. 발표와 평가 8. 적용과 성찰

교수자의 ‘문제 구성하기＇ 학습자의 ‘문제 해결하기＇

(25)

1) PBL과정 – 교수자의 문제 설계 단계

순환과정 설계 요소 기본 절차

교과과정 고려 학습 주제의 분석

핵심문제개발

문제가 학습자들과 관련있고, 의미있고, 중요한 것임을 인

식할 수 있도록 함

동기 부여 활동 선택

문제의 타당성을 체크리스트

로 검토한 후 문제 작성 문제 상황 구조화 평가 전략 결정 현실상황과 근접한 형태 제시 활용가능한 자료 선택 문제의 재개발

문제의 재개발

2) PBL과정 – 학습자의 문제 해결 단계

순환과정 기술적 요소 기본 절차 사고활동

문제정의 정보 수집 해결방안의 탐색과 창안

확산적/창의 적 사고 활동

설계 요소의 고려

해결방안의 선정

수렴적/분석 적 사고활동 자원 및 한계 요소

의 고려

구체적 계획 활동 해결방안의 구체화

실행 평가적/비판

팀구성하기

계획의 수정 대안의 재탐색

방안의 재선정

(26)

라. 기술교과 교육을 위한 PBL의 모형의 실제

PBL의 모형의 제일 중요한 일은 좋은 문제를 만드는 일!!

교수자의 문제설계 양식과 학생들의 문제해결 보고서 양식은 P.121 참고

기출문제 09년도

(27)