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2015 공학교육학술대회 출처 : 공학교육정보센터 www.eeic.or.kr 레고 마인드스톰 NXT를 활용한 기초설계 교과목에서의 효과적인 설계과제 선정방안 연구 신연순 * 손대근 * 이경호 * 홍성호 * 이강우 * 정진우 * * 동국대학교컴퓨터정보통신공학부컴퓨터공학전공 대학에서 기초설계 교과목은 주로 1학년을 대상으로 진행되는 것으로 전공 관련 지식이 거의 전무 한 상태에서 설계의 개념을 익히고 설계의 전 과정에 대한 체험이 이루어진다는 특징이 있다. 그럼 에도 불구하고 각 학과에서는 기초설계 교과목에서 해당 공학계열과 조금이라도 연관성이 높은 설 계 과제가 운영되기를 희망하고 있다. 이런 희망사항을 반영하듯 현재 기계공학, 전기전자공학, 컴 퓨터공학 등의 분야에서는 전공과의 연관성을 고려한 설계 과제를 운영하기 위해 레고 마인드스톰 NXT를 기초설계 교구로 널리 활용하고 있다. 레고 마인드스톰 NXT는 누구나 쉽게 이해할 수 있 고, C언어와 유사한 프로그래밍이 가능하며, 센서와 블록들을 활용해 다양한 구조물의 구현이 매우 간단하게 이루어진다는 장점이 크게 작용했다고 볼 수 있다. 또한 기초설계 교과목에서의 설계 과 제는 근본적으로 개방형 문제를 다루어야 하고, 창의적인 사고를 유발시킬 수 있어야 한다. 창의력 은 많은 경우 본인이 다양한 경험을 했거나 또는 관심과 호기심이 있는 주제들에서 보다 적극적으 로 발휘될 수 있다. 스포츠는 불특정 다수의 집단을 고려했을 때 일반적으로 가장 많은 관심을 얻 을 수 있는 분야 중 하나이므로, 창의성을 이끌어 낼 수 있는 좋은 주제군일 수 있다. 이에 본 논문 에서는 레고 마인드스톰 NXT와 스포츠라는 주제를 결합하여 기초설계 교과목에서 효과적으로 공 학계열을 고려한 설계과제를 선정할 수 있는 방안을 제시하고자 한다. 공학계열별 기초설계 교과과정에 맞는 프로젝트 주제를 선정할 수 있는 방안을 제시하기 위해 먼 저 대상인 스포츠의 범주를 올림픽 경기 종목으로 한정하고, 레고 로봇으로 경기를 구현할 것을 전 제로 유사한 종목을 묶어 전체를 몇 개의 종목군으로 분류하였다. 분류된 종목군에 대해 로봇이나 유사게임으로 구현된 사례를 조사 및 분석하여 설계 주제로 활용 가능한 경기의 후보군을 선정하 였다. 다음으로 종목군 간 비교를 통해 설계 과제를 선정하는데 활용 가능한 네 개의 비교 기준을 정하고, 선정된 비교기준의 의미와 세부 평가 루브릭을 정의하였다. 각 평가 기준의 명확성과 타당 성은 설문조사를 통해 1차 검증하고 분석하였는데, 이 단계에서는 각 공학계열별 기초설계 교과목 의 강의계획서 분석을 통해 선택한 비교기준이 각 공학계열별 교과목 교육목표에서의 차이점을 분 명히 드러낼 수 있는지를 검토하였다. 이렇게 선정된 비교기준에 근거해 학생 팀들이 각 공학계열 에 가장 적합한 스포츠 종목군을 결정하고 이들을 구현, 테스트, 분석, 촬영하는 모의 테스트를 반 복적으로 실시하여 비교기준이 명확하게 기능할 수 있는지를 검증하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 공학계열별 기초설계 교과목의 강의목표를 고려하여 전공과 연계된 설계 과제를 선정할 수 있는 방안을 제시하였고 실제 과제를 선정하여 구현하고 분석함으로써 주어진 교구와 주제로 공학 계열별 특성을 살린 설계과제의 선정이 가능함을 보였다. 1

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2015 공학교육학술대회

출처 : 공학교육정보센터 www.eeic.or.kr

레고 마인드스톰 NXT를 활용한 기초설계 교과목에서의

효과적인 설계과제 선정방안 연구 신연순

*․ 손대근

*․ 이경호

*․ 홍성호

*․ 이강우

*․ 정진우

*

*동국대학교 컴퓨터정보통신공학부 컴퓨터공학전공

대학에서 기초설계 교과목은 주로 1학년을 대상으로 진행되는 것으로 전공 관련 지식이 거의 전무

한 상태에서 설계의 개념을 익히고 설계의 전 과정에 대한 체험이 이루어진다는 특징이 있다. 그럼

에도 불구하고 각 학과에서는 기초설계 교과목에서 해당 공학계열과 조금이라도 연관성이 높은 설

계 과제가 운영되기를 희망하고 있다. 이런 희망사항을 반영하듯 현재 기계공학, 전기전자공학, 컴

퓨터공학 등의 분야에서는 전공과의 연관성을 고려한 설계 과제를 운영하기 위해 레고 마인드스톰

NXT를 기초설계 교구로 널리 활용하고 있다. 레고 마인드스톰 NXT는 누구나 쉽게 이해할 수 있

고, C언어와 유사한 프로그래밍이 가능하며, 센서와 블록들을 활용해 다양한 구조물의 구현이 매우

간단하게 이루어진다는 장점이 크게 작용했다고 볼 수 있다. 또한 기초설계 교과목에서의 설계 과

제는 근본적으로 개방형 문제를 다루어야 하고, 창의적인 사고를 유발시킬 수 있어야 한다. 창의력

은 많은 경우 본인이 다양한 경험을 했거나 또는 관심과 호기심이 있는 주제들에서 보다 적극적으

로 발휘될 수 있다. 스포츠는 불특정 다수의 집단을 고려했을 때 일반적으로 가장 많은 관심을 얻

을 수 있는 분야 중 하나이므로, 창의성을 이끌어 낼 수 있는 좋은 주제군일 수 있다. 이에 본 논문

에서는 레고 마인드스톰 NXT와 스포츠라는 주제를 결합하여 기초설계 교과목에서 효과적으로 공

학계열을 고려한 설계과제를 선정할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

공학계열별 기초설계 교과과정에 맞는 프로젝트 주제를 선정할 수 있는 방안을 제시하기 위해 먼

저 대상인 스포츠의 범주를 올림픽 경기 종목으로 한정하고, 레고 로봇으로 경기를 구현할 것을 전

제로 유사한 종목을 묶어 전체를 몇 개의 종목군으로 분류하였다. 분류된 종목군에 대해 로봇이나

유사게임으로 구현된 사례를 조사 및 분석하여 설계 주제로 활용 가능한 경기의 후보군을 선정하

였다. 다음으로 종목군 간 비교를 통해 설계 과제를 선정하는데 활용 가능한 네 개의 비교 기준을

정하고, 선정된 비교기준의 의미와 세부 평가 루브릭을 정의하였다. 각 평가 기준의 명확성과 타당

성은 설문조사를 통해 1차 검증하고 분석하였는데, 이 단계에서는 각 공학계열별 기초설계 교과목

의 강의계획서 분석을 통해 선택한 비교기준이 각 공학계열별 교과목 교육목표에서의 차이점을 분

명히 드러낼 수 있는지를 검토하였다. 이렇게 선정된 비교기준에 근거해 학생 팀들이 각 공학계열

에 가장 적합한 스포츠 종목군을 결정하고 이들을 구현, 테스트, 분석, 촬영하는 모의 테스트를 반

복적으로 실시하여 비교기준이 명확하게 기능할 수 있는지를 검증하였다. 결과적으로 본 연구를

통해 공학계열별 기초설계 교과목의 강의목표를 고려하여 전공과 연계된 설계 과제를 선정할 수

있는 방안을 제시하였고 실제 과제를 선정하여 구현하고 분석함으로써 주어진 교구와 주제로 공학

계열별 특성을 살린 설계과제의 선정이 가능함을 보였다.

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