한국컴퓨터정보학회 동계학술대회 논문집 제21권 제1호 (2013. 1)
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트리즈기법을 활용한 창의적 프로그래밍 교육방안
박재형○, 최정원*, 이영준*
○*한국교원대학교 컴퓨터 교육학과
e-mail: [email protected]○, [email protected]*, [email protected]*
Creative programming education plan using TRIZ techniques
Jaehyeong Park○, JeongWon Choi*, YoungJun Lee*
○*Dept. of Computer Education, Korea-National University of Education
● 요 약 ●
트리즈는 처음에는 기술 분야에서 사용되었으나 현재는 창의적으로 문제를 해결하기위해 교육, 문화 등 비 기술적인 부분에서도 많이 연구되고 있다. 프로그래밍 교육방법에서도 가능한 대안을 생각해보고 오류를 검증 및 수정하는 과정에서 창의적인 사고 과정이 포함되어 있다. 따라서 프로그램밍 교육에도 트리즈의 원리를 사용한다면 확산적 사고를 증진시키는 프로그래밍을 교육 할 수 있을 것이다. 이에 본 연구에서는 트리즈의 40가지 발명원리를 활용한 프로그래밍 교육을 제안하였다. 프로그래밍 교육에 트리즈의 발명원리를 적용하여 프로그래밍에 다양한 방법을 시도하는 창의적인 프로그램 교육이 가능할 것이다. 추후에 프로그 래밍 교육을 위한 더 다양한 트리즈의 원리를 활용하는 교육방법 연구가 필요하다.
키워드: 프로그래밍 교육(programming edcation), 트리즈(triz)
I. 서 론
21세기 미래사회는 창의성의 시대라고 해도 과언이 아닐 것이 다. 그에 따라 학교교육에서도 단편적인 지식 전달과 습득을 목표 로 하는 것보다는 고차원적인 사고 기능의 함양, 즉 창의적 사고 능력 습득에 중점을 두고 있다. 새로운 것에 대한 도전과 개발, 그 리고 발전시켜 나갈 수 있는 창의적 역량 향상이 단기적이며 장기 적인 교육목표가 되고 있다. 이렇듯 창의성의 중요성이 점점 확대 되는 가운데 창의적 문제해결 이론인 트리즈 이론이 유입되면서 트리즈 관련 도서 및 논문들도 늘어나고 있는 추세이며 트리즈에 서 파생된 여러 가지 이론들도 많이 연구되고 있다. 트리즈 이론에 의하면 창의성은 소수 특정인들만 선천적으로 타고나는 것이 아니 라 창의성 계발 방법을 익힌다면 누구나 자신의 창의성을 계발할 수 있는 것으로 보고 있다. 최근에는 트리즈 연구가 비기술 영역으 로 확대되어 나가면서 교육 및 경영 비즈니스에서 응용될 수 있다 는 연구들이 이루어지고 있다[1]. 따라서 트리즈 이론을 프로그래 밍 교육과 접목시킨다면 다양한 방법을 적용한 창의적인 프로그램 을 작성하는데 도움이 될 수 있을 것이라 생각한다.
이에 본 연구에서는 트리즈기법을 활용한 창의적인 프로그래밍 교육 방안을 제안하고자 한다.
II. 관련 연구
1. TRIZ 기법 1.1 트리즈의 기본 개념
트리즈(TRIZ)란 ‘문제를 창의적으로 해결하기 위한 이론’이란 의미의 러시아어의 머리글자를 영어식으로 읽은 것이다. 트리즈는 러시아의 알트슐러에 의해 연구되기 시작한 것으로 수백만 건 이 상의 전 세계 특허 중에서 창의적이라고 인정되는 특허들을 분석 하여 발명문제해결에 쓰이는 공통된 원리를 제시한 이론이다. 일 반적인 문제를 시행착오를 통해서 해결책을 찾아내는 것이 아니라 표준 문제로 바꾸고 이 문제의 표준해결책을 트리즈의 도구를 통 해서 찾아낸 다음 일반적인 해결책으로 도출하는 것이다[2].
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표 1. 트리즈의 발명원리 40가지 Table 1. Triz principles of the invention 40 kinds
번호 내용
1 분할(Segmentation) 2 추출(Extracting) 3 국소적 성질(Local Quality) 4 비대칭(Asymmetry) 5 통합(Consolidation) 6 범용성(Multifunction) 7 포개기(Nesting) 8 평형추(Counterweight)
9 선행 반대조치(Prior Counteraction) 10 선행 조치(Prior Action)
11 사전예방(Cushion in Advance)
12 높이 맞추기(Equipotentiality) 13 반대로 하기(Do it in Reverse) 14 구형화(Spheroidality) 15 역동성(Dynamicity)
16 과부족 조치(Partial or Excessive Action) 17 차원바꾸기(Transition into a new dimension) 18 기계적 진동(Mechanical Vibration) 19 주기적 작동(Periodic Action)
20 유용한 작용의 지속 (Continuity of useful Action) 21 고속 처리(Rushing Through)
22 해로움을 이로움으로(Convert Harm into Benefit) 23 피드백(Feedback)
24 매개체(Mediator) 25 셀프서비스(Self Service) 26 복제(copying) 27 일회용품(Dispose)
28 기계시스템의 대체(Replacement of Mechanical System) 29 공기압 또는 수압구조물(Pneumatic/Hydraulic Construction) 30 유연한 막과 얇은 필름(Flexible Membranes and Thin Film) 31 다공질 재료(Porous Material)
32 색상 변경(Changing the Color) 33 동질성(Homogeneity)
34 폐기 및 재생(Rejecting and Regenerating Parts) 35 속성 변환(Transformation of Property) 36 상전이(Phase Transition)
37 열팽창(Thermal Expansion)
38 강한 산화제의 사용(Accelerated Oxidation) 39 비활성 환경(inert Environment)
40 복합재료(Composite Material) 그림 1. 트리즈에서의 문제해결 방법
Fig 1. How to solve the problem from the Triz
이것은 마치 2차 방정식의 해를 시행착오를 통해 구하는 것이 아닌 근의 공식으로부터 구하는 것과 동일한 원리이다.
트리즈를 활용하게 될 때 가장 큰 장점은 아이디어 발상의 고착 현상을 방지할 수 있다. 기존의 문제해결 방법에서는 발상의 고착 현상이 일어났을 때 억지 끼워 맞춤이나 역발상등의 방법을 유도 하지만 트리즈는 표준해, 발명원리, 진화법칙등 과학적인 방법을 제시한다[3].
1.2 트리즈의 발명 원리
트리즈를 이용해서 문제를 해결할 때 가장 많이 사용되면서 실 용적인 해결방법이 40가지 발명원리이다. 창의적인 아이디어를
‘미처 생각하지 못한 아이디어’라고 정의 한다면 일반적인 사람들 이 미처 생각하지 못하는 공통적인 부분들을 모아 놓은 것이 40가 지 발명원리인 것이다. 트리즈의 발명 원리 40가지를 살펴보면 [표1]과 같다[4].
40가지 발명 원리는 누구나가 가지고 있는 생각의 틀을 모아 놓 은 것으로 40가지 발명원리를 기술분야가 아닌 정치, 경제, 금융, 문화등 비 기술 분야에서도 적용될 수 있다.
III. 본 론
1. 교육분야에 적용
최근에는 트리즈 연구가 비 기술 영역으로 확대되어 나가면서 교육상황 및 교육과정에서 응용될 수 있다는 연구들이 이루어지고 있다. 트리즈의 40가지 원리 중 교육에 적용된 예를 몇 가지 살펴 보면 [표 2]과 같다[5].
표 2 트리즈의 원리를 교육에 적용 Table 2. Triz principles apply in Education
원리 교육에서의 적용방법
분리 • 학생 개별 프로그램을 제공 추출 • 가르칠 핵심내용을 확인한다.
국소적 성질
• 다양한 수준에 따라 다양한 내용을 가르치는 교육단위를 만든다
비대칭 • 유연성 있는 자리 배치 통합 • 협동학습, 교실에 컴퓨터를 배치 범용성 • 공동 교과 요소를 이용한다.
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트리즈
원리 사진 및 설명
분할
청소할 구역을 9개의 구역으로 나누어 차례대로 하나의 구역을 청소하고 다음 구역을 청소한다.
유용한 작용의 지속
작은 구역내 가구가 없을 경우 벽을 따라가면서 “ㄹ"자 형태로 청소한다.
국소적 성질
가구를 만났을 경우 랜덤으로 움직이면서 청소한다.
선행 조치
가구나 벽에 부딪힐 경우 피할 수 있는 선행조치를 한 후 프로그램 함
그림 3. 트리즈의 원리를 적용한 프로그램 Fig 3. Program that apply the principles of Triz 사진 및 설명
벽과 가구를 피해서 왼쪽 상단에서부터 하단까지 청소하고 점차 오른쪽 방향으로 이동하면서 청소하는 프로그램
그림 2. 트리즈의 원리를 적용하지 않은 프로그램 Fig 2. Programs that don't apply the principles of Triz 2. 프로그래밍에 적용
트리즈의 원리가 교육 분야에 적용 가능한 것처럼 프로그래밍 교육에도 충분히 적용이 가능하다. 예를 들어 스크래치를 이용하 여 청소로봇 프로그램을 구현한다면 트리즈의 원리를 적용하지 않 은 프로그램의 경우 그림2와 같이 단순한 방법으로 프로그램을 구 현할 것이다.
그에 비해 청소로봇을 구현하는 프로그래밍에 트리즈의 원리를 적용하여 본다면 그림 3과 같이 다양한 방법으로 창의적인 프로그
램을 구현할 수 있을 것이다. 두 프로그램을 비교해 보면 트리즈의 원리를 적용하지 않은 프 로그램은 가구가 고정되어야만 청소를 할 수 있는 제한사항이 포 함되어 있었다. 하지만 두 번째의 경우에는 가구의 배치와 상관없 이 청소를 완벽하게 할 수 있는 로봇을 구현할 수 있었다. 이상에 서 두 프로그래밍 기법을 살펴본 결과 트리즈의 원리를 프로그램 교육방법에 도입한다면 학생들이 프로그래밍 기법에 트리즈의 원 리를 이용한 다양한 대안들을 시도하는 더 창의적인 프로그램 교 육이 이루어 질 수 있을 것이라 생각한다.
IV. 결 론
트리즈기법은 교육, 문화등 다양한 분야에서 창의성을 높이기 위한 방법으로 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이에 본 연구에서 는 트리즈 기법을 활용한 창의적인 프로그래밍 교육방법을 제안하 였다. 연구에 서 시도한 프로그래밍 기법에 트리즈의 원리를 적용 한 것은 몇 가지가 되지 않지만 청소로봇을 구현하는 프로그래밍 에 많은 도움이 되었다. 이 결과를 토대로 프로그래밍 교육 분야에 서도 트리즈 기법을 활용한다면 학생들의 창의성을 높이고 다양한 시도를 하는 더 창의적인 프로그램을 작성할 수 있을 것이라 생각 한다. 하지만 트리즈의 원리중 많은 원리들이 사용되지 않은 한계 가 있었다. 추후에 더 다양한 트리즈 원리들을 활용한 프로그래밍 에 관한 연구와 더불어 효율적인 컴퓨터 프로그래밍 교육방법에 연구가 필요하다.
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참고문헌
[1] Mann, D. “Systematic Win-Win Problem Solving In A Business Environment” The TRIZ Journal, May.
[2] G. W. Baek, “The Effect of The Creative Problem-Solving Program On Elementary School student Creativity”, M.A.
thesis, Chungbuk National University, 2008.
[3] K. S. Jung, “The Effect of Programming education Using TRIZ on creative Ability” M.A. thesis, Korea National University of Education. 2011.
[4] R. Kalevi, “Simplified TRIZ : new problem-solving applications for engineers and manufacturing professionals” InterVision, Seoul.
[5] D. H. Yoo, “A Study on the Improvement of Instructional Design using TRIZ” D.O. thesis, Kyungpook National University. 2011.
