디자인사고기반 캡스톤디자인 수업지원도구 개발 = The Development of Instructional Tool for Design Thinking Based Capstone Design

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The purpose of this study is to develop instructional support tools to help instructors at engineering colleges plan and operate capstone design lectures based on design thinking process. To that end, this study develops a capstone design instructional model based on design thinking process, and instructional support tools to help instructors prepare and operate in accordance with the developed model.
This study used the design and development research method, and consists of the following steps. Firstly, the researcher developed a draft instructional model based on a literature review, and improved on the model based on expert review results to develop the final instructional model. Then, the primary instructional support tools in the printout format were developed based on the findings of an additional literature review and an analysis of instructors’ needs, followed by a review of the instructional support tools by experts and users. The secondary instructional support tools were developed in the website format based on the review results, and the aids were reviewed by users to identify possible improvements. Based on the identified improvements, the researcher improved on the instructional support tools to complete the final versions of the instructional support tools.
The instructional model used for the development of the instructional support tools consisted of the following stages: preparation, orientation, definition of problems, ideating, solution development, final presentation, and follow-up activities. This instructional model provides for stage-specific activities and guidelines, and the roles of instructors and industrial experts. The design thinking activities included in the model include: empathizing and describing problems (definition of problems); developing creative ideas (ideation); and prototype development and repeated tests by prototype users.
The developed instructional support tools provide guidance on stage-specific activities and supporting elements for each activity to facilitate instructors’ preparation and operation of lectures in accordance with the instructional model. The supporting elements included in the instructional support tools include detailed description of each activity, activity forms, checklists, materials for distribution to industrial experts, materials for distribution to learners, and additional explanatory materials. The tools include websites to help instructors identify the supporting elements for the required activities. The website menus consist of a user guide, a guide on the instructional model, a guide on class preparation, and a guide on class operation. In addition, the features of this tool are three types of capstone design classes(the in-depth learning type, the practical problem solving type, and the free problem solving type), a summary of the roles of instructors and industry experts at each stage, and detailed guidance of learners' self-directed team learning activities, summarized guide materials for beginner professors. And, a strategy to induce participation motivation and a strategy to prevent free riders were suggested to help instructors operate capstone design lectures.
This study holds significance in that it proposed specific procedures for Capstone Design lectures based on the design thinking process and developed instructional support tools that provide for the roles of instructors and industrial experts, forms required for lectures, distributed materials, and additional materials, to provide instructors at engineering colleges looking for ways to apply design thinking to capstone design lectures.

국문 초록 (Abstract)

이 연구의 목적은 공과대학 교수자들이 디자인사고기반 캡스톤디자인 수업을 계획하고 운영할 수 있도록 지원하는 수업지원도구를 개발하는 것이다. 이를 위하여 디자인사고를 적용한 캡스톤디자인 수업모형을 개발하고, 수업모형에 따라 교수자의 수업 준비 및 운영 활동을 돕는 수업지원도구를 개발하였다.
연구목적을 달성하기 위해 설계·개발연구 방법을 활용하였으며 세부 연구단계는 다음과 같다. 먼저, 수업절차를 기술하는 수업모형 개발을 위해 문헌분석과 전문가 검토를 하였다. 다음으로 문헌분석 및 교수자 요구분석 결과를 반영한 인쇄물 형태의 1차 수업지원도구를 개발한 후 전문가 및 사용자 검토를 실시하였다. 이후 검토 결과를 반영하여 웹사이트 형태의 2차 수업지원도구를 개발하였으며, 이에 대한 사용자 검토 결과를 반영한 최종 수업지원도구를 완성하였다.
수업지원도구 개발을 위한 수업모형은 수업준비, 오리엔테이션, 문제정의, 해결안 발상, 해결안 개발, 발표 및 후속 활동 단계로 구성되며, 각 단계별 세부 활동 및 지침, 교수자와 산업체 전문가의 역할 등을 제시한다. 이 모형은 디자인사고의 요소를 반영하는데, 문제정의 단계의 공감과 문제기술서 작성, 해결안 발상 단계의 창의적 아이디어 도출, 프로토타입 개발 및 반복적인 프로토타입 사용자 테스트 활동 등을 포함한다.
개발된 수업지원도구는 교수자가 수업모형에 따라 수업준비 및 운영을 수월하게 수행할 수 있도록 수업단계별 활동을 상세하게 안내하고 수업활동별 지원요소를 제공한다. 도구는 활동별 상세 설명, 활동 양식, 체크리스트, 산업체 전문가 배포자료, 학습자 배포자료, 추가 설명자료 등을 지원요소로 포함한다. 이 도구는 교수자가 필요한 활동의 지원요소를 쉽게 찾아 볼 수 있도록 웹사이트 형태로 개발하였으며, 웹사이트는 사용안내, 수업모형, 수업준비 활동안내, 수업운영 메뉴로 구성된다. 이 도구는 특징적으로 캡스톤디자인 수업의 유형을 3가지로 분류하였으며, 각 유형별 수업계획서를 작성할 수 있도록 안내 및 지원한다. 또한, 각 단계별 교수자 및 산업체 전문가의 역할을 제시하고, 학습자의 자기주도적 팀 학습 활동을 안내하며, 참여동기 유발 전략과 무임승차자 방지 전략 등 수업에 필요한 여러 전략들을 제시한다.
이 연구의 의의는 디자인사고기반 캡스톤디자인 수업의 세부절차를 구체적으로 제시하고, 각 세부절차별 교수자 및 산업체 전문가의 역할, 수업 운영에 필요한 양식, 배포자료, 추가자료 등을 제공하는 수업지원도구를 개발함으로써 공과대학 교수자가 수업준비 및 운영 활동을 효율적으로 수행할 수 있도록 지원한다는 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성과 목적 1
• 2. 연구 내용 5
• 3. 용어 정의 6
• 4. 연구 범위와 제한점 7
• Ⅱ. 이론적 배경 8
• 1. 캡스톤디자인 수업 현황 8
• 가. 캡스톤디자인 교과목의 특징 8
• 나. 캡스톤디자인 수업의 문제점 9
• 다. 캡스톤디자인 수업모형 12
• 라. 캡스톤디자인 수업지원전략 29
• 2. 디자인사고기반 캡스톤디자인 수업 38
• 가. 디자인사고의 주요활동과 장점 38
• 나. 디자인사고기반 캡스톤디자인 수업사례 분석 41
• 3. 수업지원도구 개발 방법 47
• 가. 수업지원도구 개발 47
• 나. 수업지원도구 사례분석 51
• 4. 디자인사고기반 캡스톤디자인 수업활동 및 지원요소 도출 56
• Ⅲ. 연구방법 66
• 1. 연구방법 및 절차 66
• 2. 수업모형 개발 67
• 3. 수업지원도구 개발 73
• Ⅳ. 연구결과 79
• 1. 수업모형 79
• 2. 수업지원도구 91
• 가. 교수자 요구조사 91
• 나. 1차 수업지원도구 93
• 다. 2차 수업지원도구 101
• 라. 최종 수업지원도구 113
• Ⅴ. 논의 및 결론 143
• 1. 논의 143
• 2. 결론 및 제언 149
• 참고문헌 152
• [부 록] 160