디자인적 사고를 적용한 일반화학 실험에서의 프로토타이핑 사례 연구 = A Study on Process of Manufacturing Prototypes with Design Thinking in General Chemistry Experiments

국문 초록 (Abstract)

이 연구는 학생들이 과학탐구 활동에서 프로토타입 과정을 경험했을 때 활동 과정 속에서 프로토타입 제작 유형을 분류하고, 제작 유형별 프로토타이핑의 흐름을 분석하였다.
연구를 위해 K대학교 1학년 학생인 22명을 대상으로 디자인적 사고 기반으로 한 과학 실험 활동을 8차시에 걸쳐 적용하였고, 연구자는 ‘관찰자로서의 참여자’로 활동하며 관찰일지, 대화 녹음, 면담, 활동지 수집, 산출물 수집의 방법으로 자료를 수집하였다. 수집한 자료는 개방 코딩, 축코딩 등의 방법을 적용해 분석하여 제작 유형과 흐름도로 정리하였다.
프로토타입 제작 유형에는 크게 3가지로 분류할 수 있으며, 그 유형은 ‘단순 프로토타입 제작형’, ‘다중 프로토타입 제작형’, ‘아이디어 즉각 프로토타입 제시형’ 등이 있다. 단순 프로토타입 제작 유형은 하나의 아이디어에 부분적으로 개선하여 발전시키는 유형이다. 전체 작업 프로세스를 살펴보면, ‘계획 - 아이디어공유 - 프로토타입 - 실험적용 - 원인분석 및 구현가능성 판단 - 산출물 완성’ 의 흐름을 보였고, 실험 적용 결과 개선해야할 점을 분석 후 다시 프로토타입 과정으로 돌아가 순환 반복하는 작업이 이루어졌다. ‘아이디어 공유 - 프로토타입’ 과정을 자세히 과정을 분석해보면, ‘아이디어제시 - 아이디어 탐색 - 아이디어 선택 - 아이디어구체화 - 프로토타입’ 이라는 과정을 알 수 있었다. 다중 프로토타입 제작 유형은 하나의 아이디어로 목적을 달리하는 프로토타입 2개 이상이 동시에 제작되었다. 예를 들어 디자인 요소를 보기위한 프로토타입과 실험 작동 가능성 판단을 위한 프로토타입을 동시에 만들어 최종 산출물에 반영하는 유형이다. 전체적인 작업 프로스세스를 살펴보면 ‘계획 - 아이디어공유 - 프로토타입Ⅰ & 프로토타입Ⅱ - 실험적용 - 원인분석 및 구현가능성판단 - 산출물 완성’ 의 흐름을 보였다. ‘아이디어공유 - 프로토타입’ 단계를 자세히 재분석하면 ‘아이디어제시 - 아이디어 탐색 - 아이디어 선택 - 아이디어 구체화 - 프로토타입Ⅰ & 프로토타입Ⅱ’ 으로 나타났다. 아이디어 즉각 프로토타입 제시 유형은 다양한 아이디어를 하나의 아이디어로 좁혀가기 위한 방법으로써 여러 아이디어를 모두 프로토타입으로 제작하여 그 중 하나의 아이디어를 선택하는 유형이다. 이 유형의 전체적인 작업 프로세스는 ‘계획 - 아이디어공유 & 프로토타입 - 실험적용 - 원인분석 및 구현가능성 판단 - 산출물 완성’ 으로 전체적은 흐름도가 나타났고, ‘아이디어 공유 & 프로토타입’ 단계를 재분석결과 ‘아이디어제시(1,2,3) - 프로토타입(1,2,3) & 아이디어탐색(1,2,3) - 아이디어 선택 - 실험적용’ 과정을 보였다.
본 연구가 디자인적 사고기반 교수·학습 모형이나 교수 전략을 개발 할 수 있는 기초를 마련하는 데에 도움을 줄 수 있을 것이며, 프로토타입 활용을 위한 기초 가이드 역할을 해줄 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 필요성 및 목적 1
• 2. 연구 문제 5
• 3. 용어의 정의 6
• 4. 연구의 제한점 6
• Ⅱ. 이론적 배경 7
• 1. 디자인적 사고 7
• 2. 프로토타이핑 12
• Ⅲ. 연구 방법 25
• 1. 연구 절차 25
• 2. 프로토타이핑 활동 프로그램 개발 26
• 3. 프로토타이핑 활동 적용 28
• 4. 자료 수집 31
• 5. 자료 분석 34
• Ⅳ. 연구 결과 및 논의 37
• 1. 프로토타이핑 유형과 조별 제작 유형 분류 37
• 2. 프로토타이핑 유형별 활동 프로세스 49
• 3. 각 조의 활동 내용 및 사례 55
• Ⅴ. 결론 및 제언 81
• 1. 결론 81
• 2. 제언 83
• 참고문헌 86
• ABSTRACT 91
• 부록 94