집단지성 기반의 학습환경 설계원리 및 모형개발

Abstract

지식기반사회에서 창의 인재 양성이 사회혁신의 원동력으로 대두됨에 따라 창의적 능력 신장을 위한 교육이 강조되고 있다. 그 중에서도 공학교육은 인간의 욕구를 충족시키기 위한 실용적인 학문을 위한 것으로서 창의적 설계능력이 핵심 역량으로서 요구되고 있다. 이러한 창의적 설계능력 신장을 위한 교수-학습방법으로 집단지성의 활용 가능성에 대한 논의가 활발하게 진행되고 있다. 집단지성은 다수의 학습자들이 서로 협력하거나 경쟁하는 과정을 통해서 얻게 되는 집단적 지적 능력으로서, 공동의 학습목표를 달성하기 위하여 협력, 상호의존, 토론 등의 활동을 수행하는 협력학습의 과정에 구현될 수 있다. 창의성이 한 개인의 정신적 작용을 통해 발생하는 것이 아니라 집단의 끊임없는 상호작용 과정을 통해서 나오는 결과물로서 집단 또는 사회적 과정이 창의성 습득에 중요한 요소라는 관점에서 볼 때, 협력학습 환경에서 개인학습자와 집단 간의 상호작용을 촉진시키는 집단지성의 활용은 교수-학습측면에서 많은 의미를 지니고 있다. 그럼에도 불구하고 창의성 신장을 위한 지금까지의 연구는 집단지성의 특성을 제대로 반영하지 못했고, 구체적으로 어떻게 적용될 수 있는지에 대한 논의는 미흡한 실정이었다. 따라서 본 연구는 집단지성 기반의 학습환경설계 원리 및 모형 개발과 함께, 개발된 원리 및 모형에 대한 전문가 및 교수설계자, 학생의 타당도 검증을 목적으로 설정하였다. 이러한 목적을 실현하기 위한 연구문제로 첫째, 공학교육에서 창의설계 능력 향상을 위해 집단지성 기반의 학습환경 설계원리 및 모형을 개발하고, 둘째, 창의설계 능력을 신장시키는데 집단지성을 활용한 학습환경 설계원리 및 모형이 타당한지를 규명하는 것이었다. 집단지성 기반의 학습환경 설계원리 및 모형을 개발은 공학에서의 창의설계, 집단지성, 학습환경 설계와 관련된 선행 연구 고찰을 통해 이루어졌다. 집단지성 기반의 학습환경 설계원리는 학습자원, 인지사고과정 및 지원도구, 학습방법, 그리고 학습공간의 네 가지의 이론적 구성요소를 바탕으로 여섯 개의 설계원리와 스물 두 개의 상세설계지침으로 개발되었다. 학습환경설계 원리는 1) 문제 맥락성의 원리와 관련하여 실제적 맥락 중심의 내용 및 과제선정과 비구조적이고, 해결책을 위한 경로의 다양성을 제공하기 위한 네 개의 상세설계지침, 2) 집단 공유성의 원리와 관련하여 문제해결과 관련된 구성원 개인의 지식, 경험, 정보를 공유할 수 있는 정신모델을 제공하기 위한 세 개의 상세설계지침, 3) 자원 다양성의 원리와 관련하여 개방적인 학습환경의 구축과 다양한 지식과 경험을 가진 독립적인 개체 중심의 학습환경을 제공하기 위한 네 개의 상세설계지침, 4) 인지사고 확산성의 원리와 관련하여 구성원간의 상호작용을 촉진시킬 수 있는 인지사고 과정 및 도구활용과 구성원 개인의 지식, 경험, 정보에 대한 의견을 교환하고 공유하는 과정을 제시하기 위한 다섯 개의 상세설계지침, 5) 집단적 지식창출의 원리와 관련하여 공동의 학습공간을 통한 집단적 협력활동 제공과 구성원 간이 의견을 교환할 수 있는 대화 중심의 협력활동을 제공하기 위한 세 개의 상세설계지침, 6) 사회 맥락적 공간성의 원리와 관련하여 개인 및 집단의 의견을 교환할 수 있는 공동의 학습공간 제공과 학습자 자발적으로 참여와 기여할 수 있는 학습공간 제공을 위한 세 개의 상세설계지침을 개발하였다. 또한 절차적 모형에서는 분석-설계-개발-적용-평가의 수업단계에 따른 아홉 단계의 학습환경 설계를 위한 절차를 개발하였다. 학습환경 설계를 위한 절차는 1) 학습자 분석, 2) 팀구성하기, 3) 문제정의하기, 4) 공동의 목표세우기, 5) 자료수집, 6) 해결안도출, 7) 현실적 제안요소 고려, 8) 동료평가, 9) 성찰저널 작성 단계로 공학문제를 분석하고, 해결안을 설계하는 일련의 절차를 체계적으로 접근하여 설계할 수 있도록 개발되었다. 다음으로, 개발된 학습환경 설계원리 및 모형에 대한 타당도를 검증하였다. 본 연구에서는 창의설계 능력 향상을 위한 집단지성 기반의 학습환경 설계원리 및 모형에 대한 전문가와 교수설계자의 내적 타당화 검증과 학습환경 설계원리 및 모형을 실제 학습상황에 적용하여 학습자의 반응을 확인하는 외적 타당화 검증을 통해 개발된 학습환경 설계원리 및 모형의 적절성을 검증하였다. 내적 타당화 검증 결과, 학습환경 설계원리 및 모형을 개발하기 위해 관련 문헌에 대한 고찰, 원리 및 모형 개발 과정, 일반적 설계원리, 이론적 구성요소, 설계원리 및 상세설계지침, 절차적 모형은 전반적으로 타당한 것으로 나타났으며, 심층면담을 통하여 일부 설계원리 및 모형을 수정 및 보완하였다. 또한 외적 타당화 검증 결과, 설계원리 및 모형을 반영한 학습과정 및 학습활동, 주요원리는 전반적으로 타당한 것으로 나타났으며, 개발된 설계원리 및 모형은 창의설계 능력을 향상시키는데 도움이 되는 것으로 나타났다. 결론적으로 본 연구는 공학교육에 있어서 학습기제로서의 집단지성에 주목하여 학습환경 설계원리뿐만 아니라 학습환경을 설계하기 위한 절차적 모형을 개발하고 타당도를 실증적으로 검증하였다는데 의의가 있다. 본 연구의 결과는 공학교육에서 창의설계 능력을 향상시키는데 유용한 교수-학습방법, 학습절차, 교수-학생의 단계별 업무 등을 종합적으로 아우르는 유용성을 제공하며, 추후 집단지성 기반의 학습환경 설계와 관련된 연구 분야에 다양한 시사점을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

Education for improving the ability to design creatively by emphasizing and fostering creative human resources is one of the important visions for the developing the nation. In particular, education in engineering emphasizes the creative design ability because its goal is to design effective solutions to meet the social needs. Also, creative design is widely considered to be the central and distinguishing activity of education in engineering. Therefore, creative design is emphasized as one of the core competencies in education engineering. Meanwhile, collective intelligence and its significance as teaching and learning mechanism for improving creativity has become the forefront in the field of education. Collective intelligence is based on the alternative premise that knowledge is not a static object acquired by atomic individuals but one that is actively constructed through ongoing social exchanges and collaborations, embedded in social networks. The creative design education in engineering deals with a sequence of processes involving designing a system, component, or process to develop a final product. This sequence requires an ability to think consecutively and universally, to solve problems and design creatively to make what is necessary. Although a variety of studies have been conducted on the development of creative design curriculum, little attention have been paid neither to the effective method for teaching and learning, nor to the comprehensive learning environment design principles constituting collective sharing and creating of knowledge. Also, previous studies to this day on how to design a learning environment to improve creativity and identifying the principles of teaching and learning are insufficient. Therefore, what is needed is to develop the learning environment design principles and model based on collective intelligence in order to improve the ability to design creatively in engineering education. The primary purpose of this study is to develop and validate the learning environment design principles and model based on collective intelligence. This study is grounded on the design and development research method. First, to develop the learning environment design principles and model, literature review on creative design, collective intelligence, and learning environment principles was conducted to develop its general principles. General principles was structured by the four theoretical components, and the six leaning environment design principles, detailed twenty two design strategies, and procedural model was developed by constructing the theoretical components. The design principles consists of six domains based upon the four theoretical components

1) design principle for problem context related to defining real context problem and task, 2) design principle for collective sharing related to problem solving with shared mental model, 3) design principle for variety of resources related to solution data as open-source, 4) design principle for cognitive thinking spread related to process and tools of sharing and exchanging learners knowledge, experience, and information, 5) design principle for collective knowledge creation related to interaction in learners-learners, conversation, and collective activities, and 6) design principle for social context space related to collective learning space. In addition, the detailed design strategies to each design principles are composed of twenty two. Developing procedural design model consists of nine steps by analysis, design, development, implementation, and evaluation lesson steps

1) learner analysis, 2) team building, 3) defining of problem, 4) communal goal setting, 5) data collecting, 6) solution deduction, 7) constraints or limitations, 8) peer evaluation, and 9) reflection. Secondly, based on the design and development research method, two main methods, one internal validation and other external validations, were used to validate the learning environment design principles and model. Validity and reliability of the principles and the model have been conducted. Specifically, to develop the learning environment design principles and model, industry experts have validated the literature review, its development process, and each entailed principles and strategies, followed by internal and external validation by instructional designers and participants, respectively. Therefore, based on collective intelligence, this study aims to develop the learning environment design principles and model by sharing the ideas and opinions of various people who have supported the idea of improving creative design ability in engineering education. In conclusion, the result of this study is that the learning environment design principles and model can be utilized as a valid, collaborative teaching-leaning method in engineering education. In addition, this study can provide many implications on subjects related to developing learning environment design principle and model, collective intelligence as a teaching and learning mechanism, and creative design ability in engineering education.