오토마타 제작 기반 IT융합공학교육 프로그램 개발 연구

Abstract

최근 공학의 역할과 영향력은 산업화, 정보화를 넘어 4차산업혁명 시대로 변화하고 있다. 4차산업혁명시대의 가장 중요한 특징은 융 복합 학문을 기초로 한 창의적 사고와 융합적으로 문제를 해결하는 창의적인 융합형 인재를 필요로 한다는 것이다. IT융합공학교육을 통해서 과학적 지식과 기술을 융합 적으로 적용할 수 있는 그리고 인간의 감성을 이용해 문제를 해결하는 능력을 가진 융합적인 인재를 키워야 한다. 이러한 시대적인 요구에 따라 여러 학문의 분야별 협력과 융합을 통한 새로운 지식과 창의적 문제 해결 능력을 갖춘 인재를 양성하기 위한 교육의 필요성이 강조되고 있다. 공학 분야도 연구 및 적용 대상이 확대되고 더욱더 복잡한 융합 형 시스템을 적용하게 되면서 다양한 분야와, 복잡한 환경 그리고 각 분야별로 발휘되는 영향력 등을 고려해 적용할 수 있는 복합적 능력을 가진 엔지니어를 요구하게 되었다. 그리고 사회에서도 융합적 지식을 갖춘 기술의 공유 및 소통 능력이 높은 인재를 필요로 하게 되었다. 산업체를 대상으로 융합 신기술에 대한 요구의 조사 결과 또한 융합 역량 및 융합 신기술에 대한 교육적 요구가 상당히 높은 것으로 나타났다[1]. 융합(convergence)은 여러 가지의 개념을 합쳐서 한 가지의 개념으로 만드는 것을 말한다. 분야별로 ‘크로스오버’, 퓨전,‘콜라보레이션’이라는 단어를 사용하기도 하며 복합, 통합 이라는 단어를 사용하기도 한다. 학문 별로 서로 다른 관점에서 해석이 있지만, 앞으로 융합교육이 가야 할 방향은 한 분야가 다른 분야에 종속되는 융합이 아닌, 서로 다른 분야가 만나 하나로 합하여 지는 ‘화학적 결합’ 으로의 융합이다. 무한 경쟁 시대의 급격히 변화하는 사회에서는 융합공학교육을 통해서 과학적 지식과 기술의 적용할 수 있는 그리고 인간의 감성을 이용해 문제를 해결하는 융합적 인재를 키워야 한다. 이것은 학생들이 급격히 변화하는 시대에 적응하기 위한 요구되는 기술과 개인의 역량에도 변화가 필요하기 때문이다. 최근 국내대학에서도 창의적으로 융합된 그리고 통찰력이 있는 인재의 필요성을 인식하고 개별적 학문의 문을 열어 보다 종합적이고 창의적 관점에서 사고할 수 있는 새로운 융합 형 교육을 실시하고 있다. 2000년대 후반부터 대부분의 공과대학에서는 공학교육인증을 실행하며 다양한 융합과목을 시도하고 운영하고 있으며, 2014년부터 추진된 CK(university of Creative Korea)사업으로 각 대학마다 특화된 분야의 새로운 융합 과목으로 학과 과정을 개설하여 운영하는 대학도 있다. 이렇게 만들어진 융합 교육을 통해 학생들은 기존에 제시된 학습 경로 이외에 다양한 학습 경로를 설정하여 다양한 학습활동을 통해 타 전공자들과 교류하는 것으로 의사소통 능력을 기르고 여러 전공을 통합하는 관점이 생기는 것으로 나타났다[2]. 그러나 아직은 융합적 교육의 이해와 교육 현장에서 직면하고 있는 다양한 현실 문제로 인해 혁신적인 융합공학교육의 발전은 계속적으로 지연되고 있다. 우리나라 대학의 융합교육의 문제점과 개선방안에 있어서 융합교육 발전을 어렵게 만드는 이유는 융합 교양교육과 융합 전공 교육의 대부분이 인재상과 교육목적이 명확하지 않거나 교양교육에서의 융합 교육이 단순한 교과과정 개발에 그치고 있고, 융합 교육의 편성 방식에서 교과목 중심과 단순 통합 방식을 채택하고 있기 때문이다. 지금까지의 융합교육의 일반적인 방법은 지정된 융합수업 시간을 나누어 교수가 정해진 강의시간을 분담하는 팀티칭 방식을 적용하는 것이었다. 이러한 방법들은 교수와 학생 간의 긴밀한 상호작용을 부족하게 한다고 비판되었다[3]. 앞으로의 학문분야에서의 융합은 분야별로 구분 되어있는 영역을 서로 통합해서 새로운 지식 영역을 만들어 내야 한다. 본 연구는 지금까지의 융합교육에서는 융합학문 체계가 철저하게 구분됨으로 분야별로만 이해를 도울 뿐 제대로 통합적 의미를 파악하는데 한계가 있다는 문제의식에서 시작되었다. 융합공학수업의 효과를 극대화하기 위해서는, 스스로 가치를 창출 해야 하며 각 전공분야의 전문성과 연계된 창의적인 생각을 도출해야 한다. 이러한 능력을 키우기 위해 학생들이 스스로가 실험 과정에서 보다 다양한 상황을 직면하고, 그 속에서 해결해야 할 문제를 능동적으로 해결하는 경험을 다양하게 해 봐야 한다. 이 경험들은 사회적 경험과도 자연스럽게 이어지게 된다[4]. 본 연구에서는 이를 위하여 IT융합 공학교육 프로그램을 개발하여 보다 창의적인 융합 형 인재교육에서의 기술 역량을 발휘하게 하고자 한다. 본 연구에서 계발하고자 하는 교육프로그램은 ‘오토마타 제작기반의IT융합 공학교육 프로그램’ 이다. 이 교육 프로그램에서는 오토마타의 설계/제작 과정과 임베디드 보드(아두이노적용)을 활용하여 프로그래밍한다. 그 과정에서 제안된 움직임 조건에 맞게 각종 입출력장치를 선정하고 회로를 구성하고 케이블로 연결하게 된다. 이 교육 프로그램을 통하여 여러 분야의 전공교과들이 자연스럽게 융합하며 발전할 수 있기를 기대하며, 또한 IT융합 오토마타제작 과정을 통해서 학생들의 자기주도적 학습능력 향상과 창의적 사고능력을 향상시켜 창의융합공학인재 교육에 기여하고자 한다.