2015 공학교육학술대회

출처 : 공학교육정보센터 www.eeic.or.kr

창의적 학습에 따른 공학적 문제해결능력의 통계적 분석 이재경

*

*대진대학교 공학교육혁신센터

공학적 문제를 해결하기 위한 능력을 향상시키기 위하여 기존 많은 학습방법들이 제시되었다. 공학

적 문제해결 방법들은 문제를 인식하고 분석하여 어떠한 문제인지 확인하고 이를 해결할 수 있는 방

안을 선택하고 실행하여 최종적으로 평가하는 과정을 거치게 된다. 특히 문제를 해결함에 있어서 창

의적인 문제해결 방법론이 많이 활용되고 있으며, 이 방법은 공학교육인증 프로그램을 진행 중인 많

은 대학에서 진행 중에 있다. 본 연구에서는 창의적 문제해결 방법론 중 그 실용성과 현장 적용성에

서 검증이 되었으며, 실제 기업기술개발에서 활발히 적용되고 있는 TRIZ를 학생들에게 교육하고 직

접 문제를 해결함으로써 창의적 학습에 따른 공학적 문제해결 능력이 어느 정도 향상되는지를 통계

적으로 분석하였다. 본 연구에서의 통계적 분석은 A집단(36명)과 B집단(34명)을 대상으로 설문조사

방식과 학습결과를 바탕으로 진행되었다. 설문조사 방법은 TRIZ 이론별 습득 정도, 공학적 문제에

대한 TRIZ 이론 활용도 등의 내용으로 학생들이 TRIZ에 대하여 어느 정도 학습되었는지 5등급(매

우 나쁨, 나쁨, 보통, 좋음, 매우좋음)으로 나누어 조사하였다. 학습결과 분석은 각 집단간 과제를 통

하여 TRIZ 이론시험과 TRIZ를 활용한 문제해결능력을 수치화하였으며, 최종적으로 설문에 따른 학

업내용 습득 정도와 문제해결능력을 비교하였다. 우선 TRIZ 이론학습 정도를 비교하면, A와 B 집단

모두 보통 이상은 각각 60.7%, 60.3%으로 큰 차이가 나지는 않아 이론의 이해도는 비슷하다고 체감

하였으나, 실제 이론시험에서는 B집단이 A집단에 비해 약 25% 좋은 성적을 나타냈다. 이러한 결과

는 좋음 이상의 결과가 A와 B집단 각각 21.4%와 30.7%의 차이로서 B집단에 이론학습에 보다 적극

적인 학생들에 의한 것으로 판단된다. 다음으로 TRIZ를 이용한 창의적 문제해결에 있어서 TRIZ 이

론적 활용도에 대한 설문결과는 A와 B집단에서 보통 이상은 각각 80.9%, 78.1%, 좋음 이상은

35.4%, 32.9%로서 비슷한 결과를 나타냈다. 하지만 실제 문제해결능력 평가에서는 B집단이 A집단

에 비해 상대적으로 약 42% 정도 좋은 평가를 받았다. 이러한 결과는 실제 TRIZ 이론에서 활용된

기술적 모순과 물리적 모순 해결방법의 이론적 이해도에서 B집단이 A집단에 비해 약 8% 정도 이론

이해도가 높은 것으로 나타났다. 특히 B집단에서는 여러 학생들이 TRIZ를 활용한 수업과제를 교내

발명대회까지 연계하는 적극성을 나타냈다. 따라서 본 연구에서는 두 집단간의 비교를 통하여 학생

들의 창의적 학습능력을 향상시킨다면 보다 적극적이고 창의적인 문제해결 능력이 향상될 수 있음을

보였으며, 이에 관한 연구에 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

1

Statistical Analysis of the Engineering Problem-Solving Ability

by the Creative Learning

2015. 09. 17.

Jae-Kyoung LEE Daejin University

. Methodology 1. TRIZ Learning Curriculum2. Statistical Analysis

Contents

. Team Project Examples

. Research Objectives

. Conclusion

2

. Research Objectives

Creative Learning for the Problem-Solving Procedure

Problem Recognition

Problem Analysis

Suggestion and Selection

of Problem Solving Techniques

Performance

of Problem Solving Techniques

Evaluation

of Problem Solving Techniques

Brainstorming

Mind Map

SWOT

TRIZ

6 Sigma

3

Creative Learning for the Problem-Solving

Creative Learning for the Problem-Solving

Forbes (2013.03.07)

4

Objectives

Introduction to the TRIZ Learning Curriculum in this study

Statistical Analysis of Students Learning Outcomes through the TRIZ Learning

Analysis of the TRIZ Results in the Field Study

. Methodology

5

TRIZ!!

Definition of the Problems

Analysis Methods

Function Analysis

Process Analysis Device Analysis Root Cause

Analysis Feature Transfer

Triming

Problem Methods

Contradiction Su-F model Function Disadvantage Root Cause

Non-standard problem

Solution Methods

40 Principles Separation Rules

Standard Solution Evolution Trend

FOS ARIZ

Solution List Conceps Evaluation / Selection & Implementation

Define

Analyze

Problem

Model

Solution

Model

Verify

TRIZ Learning Curriculum in This Study

Define

Analyze

Problem Model

Problem Model

+ Solution Model

Verify in the Field Study

6

Methods of Research

2 groups : A group (36 students), B group (34 students)

Basic-level TRIZ

28-hours +

Questionnaires (5 levels, from very bad to very good)

: General, curriculum, usability

Final test

Team project : Problem solving with the TRIZ

Individual task : Idea suggestion

Description

Analysis Method

General

Questionnaire contents

1 ?

2 TRIZ ?

3 TRIZ ?

4 TRIZ ?

Usability

1 TRIZ ?

1-1

1-2

1-3

1-4 -

1-5 9

2 TRIZ ?

3 TRIZ ( ) ?

7

Curriculum

Questionnaire contents

TRIZ

1

2

3

4

5 39

6 40

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17 8

18 -

19 -

20 -

Statistical Analysis

A group

% 1 2 3 4 5

General 5.53 17.76 36.99 23.36 16.36

Curriculum 11.25 28.10 39.25 13.17 8.23

Usability 8.87 10.26 45.84 20.26 14.76

B group

% 1 2 3 4 5

General 8.62 12.93 40.52 33.62 4.31

Curriculum 15.86 23.87 34.56 19.36 6.34

Usability 15.69 6.20 40.14 30.10 7.90

Average

% 1 2 3 4 5

General 7.07 15.34 38.76 28.49 10.33

Curriculum 13.56 25.98 36.91 16.26 7.29

Usability 12.28 8.23 42.99 25.18 11.33

Task Team Final test

16.33 19.92 28.06

Task Team Final test

20.21 31.12 37.03

Task Team Final test

18.27 25.52 32.55

8

Statistical Analysis #1

Average

% 1 2 3 4 5

General 7.07 15.34 38.76 28.49 10.33

Curriculum 13.56 25.98 36.91 16.26 7.29

Usability 12.28 8.23 42.99 25.18 11.33

Task Team Final test

18.27 25.52 32.55

23.55 39.54 Unexperienced curriculum

Statistical Analysis #1

Average

% 1 2 3 4 5

General 7.07 15.34 38.76 28.49 10.33

Curriculum 13.56 25.98 36.91 16.26 7.29

Usability 12.28 8.23 42.99 25.18 11.33

Task Team Final test

18.27 25.52 32.55

Useful

Helpful

23.55 39.54

20.51 36.51

22.31 38.82

9

Statistical Analysis #2

A group

% 1 2 3 4 5

General 5.53 17.76 36.99 23.36 16.36

Curriculum 11.25 28.10 39.25 13.17 8.23

Usability 8.87 10.26 45.84 20.26 14.76

B group

% 1 2 3 4 5

General 8.62 12.93 40.52 33.62 4.31

Curriculum 15.86 23.87 34.56 19.36 6.34

Usability 15.69 6.20 40.14 30.10 7.90

Task Team Final test

16.33 19.92 28.06

Task Team Final test

20.21 31.12 37.03

60.7%

60.3%

Similar understanding Different results

From the 4 and 5 level, more students in B group concentrate on the curriculum In the qualitative evaluation, students in B group are more active in class

Statistical Analysis #2

A group

% 1 2 3 4 5

General 5.53 17.76 36.99 23.36 16.36

Curriculum 11.25 28.10 39.25 13.17 8.23

Usability 8.87 10.26 45.84 20.26 14.76

B group

% 1 2 3 4 5

General 8.62 12.93 40.52 33.62 4.31

Curriculum 15.86 23.87 34.56 19.36 6.34

Usability 15.69 11.23 40.14 25.15 7.79

Task Team Final test

16.33 19.92 28.06

Task Team Final test

20.21 31.12 37.03

80.9%

78.1%

Similar understanding Different results

10

Statistical Analysis #2

TRIZ A group B group

1 35.37 33.00

2 48.48 43.33

3 28.95 36.67

4 17.65 33.33

5 39 30.56 46.67

6 40 33.33 46.67

7 22.22 33.33

8 19.44 33.33

9 22.22 20.00

10 22.22 24.14

11 11.11 23.33

12 11.11 13.33

13 16.67 13.33

14 16.67 16.67

15 8.33 20.00

16

17 8

18 -

19 -

20 -

20.58 29.14

Problem Model

+ Solution Model

Problem: Need to improve the curriculum

TRIZ A group B group

1 35.37 33.00

2 48.48 43.33

3 28.95 36.67

4 17.65 33.33

5 39 30.56 46.67

6 40 33.33 46.67

7 22.22 33.33

8 19.44 33.33

9 22.22 20.00

10 22.22 24.14

11 11.11 23.33

12 11.11 13.33

13 16.67 13.33

14 16.67 16.67

15 8.33 20.00

16

17 8

18 -

19 -

20 -

Technical

contradiction solution

Physical

contradiction solution

Different results

11

. Team Project Examples

Example #1

12

Example #1

Problem Definition Problem Analysis

Example #1

Problem & Solution model

Solution #1

Solution #2

Solution #3

13

Example #2

Example #2

Problem Definition

Problem Analysis

Problem & Solution model

14

Example #2

Problem Definition

Problem Analysis

Problem & Solution model

. Conclusions

15

. Conclusions

in spite of the same TRIZ learning curriculum

understanding

The curriculum contents should be connected to the practice (project) Practice is able to improve the learning ability

16