The Korean Society Fishries And Sciences Education

[ Article ]

The Journal of the Korean Society for Fisheries and Marine Sciences Education - Vol. 31, No. 3, pp.856-876

ISSN: 1229-8999 (Print) 2288-2049 (Online)

Print publication date 30 Jun 2019

Received 09 May 2019 Revised 30 May 2019 Accepted 10 Jun 2019

DOI: https://doi.org/10.13000/JFMSE.2019.6.31.3.856

창의적문제해결(CPS)을 적용한 메이커교육 프로그램 개발

조영재^†

경남대학교(교수)

Development of Maker Education Program with Creative Problem Solving(CPS)

Young-Jae JO^†

kyungnam University(professor)

Correspondence to: ^†055-249-6431, sikmul79@kyungnam.ac.kr

Abstract

The purpose of this study is to enhance student's creativity and collaborative practice by developing a maker education program that applies CPS. The research method applied the development research method based on the ADDIE model and the procedure was first, the core value of the program, the core activity process was derived through literature and case study, the supporting structure needed for the process was found, and the on/off-line blending strategy was developed and the draft program was completed. Second, the draft of the program was modified and supplemented through expert formation assessment to complete the final improved program. Third, to verify the validity of the completed program, a feasibility test was conducted from a group of experts and members. The literature and case analysis results are as follows. The core values of the program were derived from purpose, content, method, evaluation, and strategy. The manufacturer training process was derived in nine steps from applying CPS to TMSI. The supporting structure drew support elements from three learning guidelines, related information and tools and supported them at each stage of the activity, while blending developed a blending strategy according to learning environment, method, strategy, media and contents, and completed the draft program. Through the expert formation assessment, the goals of CPS were added and supplemented to complete the improved program. This study proposed program guidelines to promote high-level thinking and practice to enhance creative problem resolution, and allowed implementation and implementation strategies through interaction to be shared, accumulated and sustained. It will also help learners improve their self-directed learning and problem-solving skills by supporting various performance support strategies that promote awareness, emotion and behavior.

Keywords:

Creative problem solving, Maker education, Performance support system

Ⅰ. 서 론

최근 4차 산업혁명은 교육의 패러다임을 바꾸고 있다. 기술 테크놀로지의 발달은 교육의 내용과 방법을 변화시키고 있으며, 교수자와 학습자의 역할도 바꾸어 놓고 있다. 학제 간의 융복합 교육으로 전공 간의 다양한 협업과 교류가 확대되고 있으며, 실제적 문제를 기반으로 한 실천학습이 강조되고 있다. 특히 4차 산업혁명을 통한 초연결 네트워크 사회에서 학습자의 역할은 기존의 교육 콘텐츠를 소비하는 수동적 소비자가 아니라, 스스로 지식을 생산하고 창작하는 크리에이터(Creator)로 바뀌고 있다. 이미 BYOD(Bring Your Own Device)라 하여 테블릿, 스마트 폰 등의 모바일 디바이스를 활용한 자생적 네트워크는 유튜브와 라이브 V앱 등에서 다양한 콘텐츠를 생산하고 전 세계적으로 공유하고 있다. 따라서 창의적인 아이디어를 실제적으로 구현하고 공유하는 상업 생태계를 맞이하여 이제는 그 변화에 적응할 수 있는 실제적 교육이 필요한 시점이다(Kang et al., 2017).

이에 최근 4차 산업혁명의 핵심가치로 주목받고 있는 메이커 운동(Maker movement)이 미국을 중심으로 유럽과 일본 등 전 세계에서 사회문화적 현상으로 활성화되고 있다(Lindstrom et al., 2017). 한국 정부도 2014년에 이미 1천만 명의 메이커 육성을 목적으로 3D프린터 보급 및 셀프 제작소 구축 계획을 발표하며 메이커 운동의 활성화를 위해 노력하고 있다.

메이커 운동이란 메이커스페이스(makerspace)라는 활동 공간을 전제로 ‘매우 다양한’ 분야와 배경을 지닌 사람들이 ‘매우 다양한’ 재료와 도구들을 활용하여, ‘매우 다양한’ 목적을 지니고, 메이킹이라는 하나의 공통된 기치 아래, 자발적으로 메이커 커뮤니티를 구성, 참여하며, 거기서 만들어진 생산물(제품)의 공유(sharing)와 개방(openness) 활동을 전개해가는 문화적 트랜드를 의미한다(Kang, 2018; Lindstrom et al., 2017). 현재 추세는 공동체적 특성을 담은 ‘서로 함께하기(Do-It-Together)’로 변화되고 있다(Lee, 2018).

4차 산업혁명시대에 발맞춰 대학교육에서도 메이커운동에 대한 관심이 높아지고 있다. 이는 메이커운동이 강조하는 자기주도적 목표 설정, 창의적 문제해결, 참여와 협업, 실패를 통한 교훈, 제작 과정에서의 논리적 사고, 개방과 공유 등의 가치가 현재 대학이 추구하는 융복합적 인재양성의 가치와 부합하기 때문이다.

메이커교육에 대한 국내·외의 높아진 관심에 비해 현재 국내대학의 메이커교육 환경은 제도와 시설, 교과과정, 교수학습방법, 필요성에 대한 공감적 인식 등의 다양한 측면에서 시행기에 있다. 또한 국내 메이커교육 보급이 2~3년으로 비교적 초기단계라는 점과 메이커교육에 대한 교수자의 지식부족, 새로운 학습과 사전준비에 대한 부담, 메이커교육을 위한 학습공간과 장비지원의 한계, 강의와 실습의 연계성 등으로 메이커교육에 대한 교육과정 개발과 운영사례에 대한 연구도 미비한 실정이다(Kim, 2019).

메이커교육의 효과에 대한 선행연구를 살펴보면 메이커교육은 협업과 창의적 문제해결력, 융복합적 주제인식, 스토리텔링 능력과 자존감을 향상시키고(Noh et al., 2015), 도구 및 기술 활용과 지식 및 기술 함양 등에도 높은 학습효과를 나타내었다(Clapp et al., 2016). 이처럼 메이커교육은 협력과 소통 능력뿐만 아니라 자기효능감과 도구활용 능력에도 기여되고 있음이 다양하게 보고되고 있다. 그러나 현재 국내 대학의 메이커교육 현장은 여전히 주요한 문제점을 가지고 있다. 우선 국내대학의 메이커교육은 국가주도의 Top down식으로 진행되어 메이커교육에 대한 필요성과 교육적 활용방법에 대한 충분한 공감적 인식과 이해가 부족하다(Kim, 2019). 따라서 현재 메이커교육은 장소, 재료, 도구, 장비 등을 활용한 물리적 활동중심에 머무르고 있는 실정이다(Kang, 2018). 메이커교육을 공간과 장비 구축에 치중한다거나, ‘메이킹’ 활동이나 ‘테크놀로지’ 활용에만 초점을 둔다면 메이킹 ‘활동 과정’에서 생성되는 비판적 사고력, 창의력, 문제해결능력, 협업능력 등의 교육적 가치가 간과될 수 있다(Kapur, 2016). 메이커교육의 본질은 활동 자체보다 학습자가 문제해결의 주체로 문제를 해결하고, 그 과정에서의 실패도 배움의 과정으로 삼아 지속적인 도전과 기회를 경험하는 사회문화적 가치에 있다(Kang et al., 2017). 따라서 메이커교육은 물리적 활동의 차원을 넘어 인지적 사고과정과 공유·협업이라는 사회문화적 차원의 접근이 필요하다. 이러한 차원에서 창의적문제해결(이하 CPS)은 문제해결을 위한 창의적 사고과정과 협업적 상호작용이라는 사회문화적 가치를 통해 메이커교육의 정신을 드러내는데 적합한 방법이라고 볼 수 있다. 특히 CPS는 확산과 수렴의 다양한 사고도구를 통해 사고를 촉진하고 다양한 인지전략을 수립하는데 도움을 줌으로써(Treffinger et al., 2000; Kim, 2014), 메이커정신이 추구하는 실패에 대한 반성적 성찰과 개선전략을 지원하고 계속적인 도전을 가능하게 한다는 장점이 있다. 따라서 CPS의 창의적 사고기법과 프로세스별 지원전략은 메이커교육에서의 도전과 실패, 극복의 과정을 지속적으로 지원하고, 창의적 메이커로 양성하는데 있어 효과적인 방안이 될 것이다. 또한 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램은 ‘메이커스페이스’와 ‘제작’이라는 물리적 활동에서 더 나아가, 활동과정에서 경험하는 창의적 사고와 실천, 개방, 공감, 나눔 중심의 사회·문화적 가치를 구현하는데 도움이 될 것이다.

이에 본 연구는 메이커교육에 CPS프로세스를 적용한 프로그램 개발을 목적으로 하고 있으며, 본 연구문제는 다음과 같다. 첫째, 문헌과 사례분석을 통하여 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램의 핵심가치를 도출한다. 둘째, 도출된 핵심가치에 근거하여 핵심활동 프로세스와 프로세스별 지원구조를 도출하고 블렌딩 전략에 기초하여 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램을 개발한다. 셋째, 개발된 프로그램에 전문가 형성평가를 실시하고, 개선점을 중심으로 프로그램 초안을 수정하고 보완한다. 넷째, 전문가 집단으로부터 타당도를 검증받고 프로그램을 최종 완성한다.

Ⅱ. 이론적 배경

1. 창의적문제해결(CPS)과 메이커교육

창의적문제해결(이하 CPS)이란 창의성과 문제해결력을 분리하는 관점과 창의성과 문제해결력을 동일하게 보는 관점으로 나뉜다. 최근에는 창의적 사고과정을 문제해결의 한 형태로 봄으로써 창의적 문제해결력을 동일하게 정의한다(Jung, 2016). Feldhusen(1987)은 창의성을 이루는 하위요소인 유창성, 융통성, 독창성 등이 복잡한 문제해결에 꼭 필요한 구성요소들임을 밝히며 창의성과 문제해결을 같은 의미로 사용하고 있다. Kim(2013) 또한 창의적 문제해결력은 새로운 문제를 발견하여 유용한 해결대안을 생성하고, 과제 수행을 혁신적으로 수행할 수 있는 능력으로 창의성과 문제해결력을 같은 범주로 보았다. 따라서 CPS란 다양한 창의적 아이디어를 생성하고 해결안을 도출하여 문제를 해결해가는 과정이라 할 수 있다(Treffinger et al., 2000).

Kim(2007)이 제시한 CPS의 학습효과는 다음과 같다. 첫째, 기회, 도전 및 관심사를 인식하는 능력, 둘째, 중요한 상황에 필요한 자료를 수집하는 능력, 셋째, 다양한 방식으로 문제를 진술해 보고, 구체적인 문제 진술로 정리하는 능력, 넷째, 보다 많은, 다양한, 새로운 아이디어를 발산하는 능력, 다섯째, 아이디어의 수렴과 분석 및 적정 도구 선택 능력, 여섯째, 가능한 해결책과 실행계획 수립 능력, 일곱째, 구체적인 행위 계획 설계 및 실행하는 능력이다.

즉, CPS란 창의적, 비판적 사고와 문제해결 능력을 조직화하도록 도와주고, 필요한 도구가 가까이 있어 쉽게 사용할 수 있게 해놓은 일종의 도구함이라 할 수 있다. CPS의 학습효과는 메이커교육이 강조하는 아이디어 도출과 협력적 활동학습, 적절한 자료와 도구를 활용한 실제적 창작물 구현 등의 공통된 학습효과를 가지고 있다.

메이커 정신은 창의적 문제해결력, 자기주도학습, 생산적 실패를 통한 학습지속성 및 인내력, 다양한 도구와 자료 활용 능력 등의 교육가치를 내포한다(Kang and Kim, 2017). 또한 메이커교육은 실생활과 연관된 비구조적인 문제를 창의적인 문제해결능력을 바탕으로 해결하며, 문제해결을 위한 지속적인 실행과 상호협력을 통해 다양한 도구와 사고전략을 활용한다는 차원에서 CPS와 공통된 특성을 가진다.

메이커교육의 장인 메이커스페이스는 다양한 활동과 영역이 공존하는 곳으로(Barba, 2015) 커뮤니티 안에서 다양한 사람들의 창의적인 사고와 공유가 이루어진다. 즉 메이커스페이스는 물리적인 활동뿐만 아니라 활동에 따른 다양한 창의적 사고과정이 함께 이루어지는 공간으로 상호 동기화되고, 문제해결과정을 배울 수 있는 기회를 제공하고 공유와 개방을 활성화시킨다(Kang, 2018).

2. 메이커교육의 이론과 특성

메이커교육은 최근 국내외에서 대두되고 있는 메이커 운동(maker movement)에 기반을 두고 있는 교육으로, 학습자가 다양한 재료를 활용하여 물리적 혹은 디지털 형태의 산출물을 설계, 제작하고 이러한 과정과 산출물을 공유하는 형태로 이루어진다(Kang and Kim, 2017; sylvia and Gary, 2015). 메이커 운동은 참여 주체로서의 메이커(maker), 활동으로서의 메이킹(making), 공간으로서의 메이커스페이스(makerspace)라는 세 가지 구성요소를 가지고 있다(Halverson and Sheridan, 2014).

메이커교육은 4차 산업혁명시대에 필요한 새로운 교육방법으로 사회적 이슈나 문제를 실질적이고 구체적인 구현물을 통해 해결하는 과정이다. 학습자가 주체가 된 자발적 참여와 제작과정에서의 상호작용, 아이디어의 수정과 보완을 통한 반복적 실행은 전문적인 지식과 창의성을 증진시키는데 도움을 준다(Lee, 2018). 메이커스페이스는 제작 도구들에 접근할 수 있는 개방 공간으로, 물리적 공간이자 메이커들의 경험과 기술을 공유하고 상호협력 하는 커뮤니티의 공간이 되어 공유와 개방을 활성화시킨다.

선행연구를 통해 정리한 메이커교육의 특징은 다음과 같다.

첫째, 메이커교육은 학습자중심의 교육환경을 기반으로 학습자가 활동 전 과정에 걸쳐 자기주도적이고 능동적으로 학습에 참여하는 교육이다(Kang, 2018). 둘째, 메이커교육은 학습과정에서의 실패와 실수도 새로운 학습기회로 인식하여 보완작업을 통해 새로운 성찰과 개선사항을 발견하는 교육이다(Kang, 2018; Lee 2018; Sylvia and Gary, 2015). 셋째, 메이커교육은 메이커스페이스라는 활동공간을 전제한다. 이 공간에서 활동에 필요한 다양한 재료와 도구, 최신 ICT 도구들이 제공된다. 여기서 메이커스페이스란 도구적 지원의 차원에서 한정되는 것이 아니라, 제작을 위한 구성원 간의 다양한 사고와 상호작용이 일어날 수 있는 사회적 장으로서의 역할이 더 중요하다. 넷째, 메이커교육은 팀 중심 학습과정과 성과물 전체에 대한 개방과 공유를 강조한다.

메이커교육 이론은 Dewey(1938)의 경험적 학습(Learning by doing)에 토대를 두고 있다. 경험적 학습에서 학습자는 학습에 대한 적극적 참여를 통해 자기주도성을 발휘하고, 동시에 학습자와 자신을 둘러싼 환경과의 상호작용, 혹은 ‘유기적인 연결’을 강조한다(Kang, 2018). 특히 학습활동에 대한 적극적 참여를 ‘경험’이라 규정하고, 이를 통해 개개인 학습자는 인지적 발달만이 아니라 감성적 측면(호기심, 목적의식, 솔선수범, 공감, 성찰 등)과 사회적 측면(공동체와의 관계, 사회적 발달과 성장)의 발달에까지 이를 수 있다고 한다(Dougherthy, 2013).

메이커교육을 체계적으로 접근하기 위하여 제시된 연구들 중 대표적인 모형으로 uTEC 모형과 TMI 모형을 들 수 있다. uTEC 모형은 Using(사용하기), Tinkering(개조하기), Experimenting(실험하기), Creating(창작하기)의 단계가 있다. TMI 모형은 Thinking(생각하기), Making(제작하기), mproving (개선하기)의 과정을 가지고 있다. Kang(2018)은 TMI에 공유(Sharing)가 포함된 TMSI 모형을 제시함으로 개방과 공유를 강조하였다. TMSI모형은 개조하기(Tinkering), 제작하기(Making), 공유하기(Sharing), 개선하기(Improving)의 단계로 이루어지며, 전체의 교수학습 과정이 마무리 되었을 때는 메이커 경험으로 확장될 수 있다. TMSI 과정 안에서 사고활동 및 창작 경험은 또 다른 새로운 프로젝트를 도전하고 수행하게 한다. 본 연구는 메이킹교육의 TMSI 모형에 창의적문제해결의 CPS 프로세스를 적용한 교육프로그램을 제시하였다.

Ⅲ. 연구 방법

본 연구는 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램 개발을 위해 ADDIE 모형 절차에 개발연구(development research)방법을 적용하였다. 개발연구는 모형이나 수업의 실제과정을 개발하고 개선하는데 활용되며, 설계, 개발, 평가의 과정을 진행하면서 일련의 교수설계 과정을 연구하고 모형과 원리를 밝히는데 목적이 있다(Richey and Klein, 2007).

연구과제의 절차는 ADDIE 모형에서의 분석, 설계 개발, 실행, 평가의 과정에 따라 다음과 같이 실시하였다. 첫째, 문헌 및 사례연구를 통해 프로그램 개발을 위한 핵심가치를 도출하고, 활동 프로세스와 지원요소를 찾고 블렌딩 전략을 수립하여 프로그램의 초안을 완성하였다. 둘째, 개발된 프로그램의 초안을 교수설계전문가 2인, 내용전문가, 현장전문가 각 1인을 대상으로 전문가 형성평가인 포커스그룹 인터뷰(FGI)를 시행하고 개선점을 수정, 보완한 후 개선된 프로그램을 완성하였다. 셋째, 완성된 프로그램의 타당성 검증을 위해 전문가 집단으로부터 다각검증(triangulation)과 구성원 검토를 실시하고, 타당화검사로 CVI를 실시하였다. 본 연구는 2018년 11월 5일부터 2019년 3월 15일까지 약 4개월에 걸쳐 진행되었으며, 연구단계에 따른 목적과 연구기간은 다음 <Table 1>과 같다. 연구과제에 따른 연구과제별 연구 절차는 다음 <Table 2>와 같다.

Research Period

Research Procedure by Research Task

1. 문헌 및 사례연구

본 연구는 Richey and Klein(2007)의 개발연구 절차에 따라 진행하였으며, 핵심가치와 핵심활동 프로세스, 지원구조를 도출하기 위해 내용분석 방법에 따른 문헌 및 사례분석을 실시하였다. 내용분석이란 텍스트로부터 타당한 추론을 이끌어내기 위해 일단의 절차를 사용하는 연구방법(Weber, 1990)으로 구체적으로 기술된 메시지의 특성을 객관적이고도 체계적으로 파악함으로써 결과적 추론을 내리는데 사용되는 기법이다(Holsti, 1969). 본 연구는 Kim and Choi(2007)의 내용분석절차에 따라 첫째 연구과제에 대한 내용분석의 적절성을 검토하고, 둘째, 전집의 모집단을 정의하고 표본을 선정하였다. 셋째, 유목화를 통한 분석범주를 설정하고, 넷째, 분석 범주에 따라 자료를 부호화하여 구체적인 분석단위를 설정하였다. 다섯째, 개념의 모호성을 잡기 위해 평정자간 신뢰도를 실시하여 신뢰도를 점검하였고, 여섯째, 누적된 자료를 질적·양적으로 분석하는 과정을 통해 내용분석을 실시하였다. 사례연구에서의 자료분석은 문헌연구와 사례연구 결과를 패턴매칭법으로 일치도를 분석하였다.

이에 본 연구는 창의적문제해결(CPS)과 관련한 문헌 및 사례연구(Feldhusen, 1987; Jo et al., 2008; Jung, 2016; Kim, 2007, 2014; Lee and Lee, 2007; Treffinger et al., 2000), 메이커교육과 관련한 문헌 및 사례연구(Barba, 2015; Bullock and Sator, 2015; Halverson and Sheridan, 2014; Kang, 2018; Kang and Kim, 2017; Kang et al., 2017; Lindstrom et al., 2017; Sylvia and Gary, 2015)를 분석함으로써 CPS, 메이커교육의 속성과 핵심가치를 파악하고 핵심활동 프로세스를 도출한 후 지원요소와 블렌딩 전략을 수립하였다.

2. 전문가 형성평가

본 연구는 전문가 형성펑가를 위해 포커스 그룹 인터뷰(이하: FGI)를 실시하였다. 개발연구에서 전문가를 통한 형성평가는 프로그램 초안을 검토하는데 있어 적합한 방법으로 타당성을 담보하는데 자주 사용된다(Richey and Klein, 2007).

이에 본 연구에서는 교수설계전문가 2인, 내용전문가 1인과 현장전문가 1인을 대상으로 FGI를 실시하였고, 인터뷰 결과를 교차 검증하여 타당도 확보 방안을 높였다. FGI 참여자 명단은 <Table 3>과 같다. 본 연구에서 프로그램 초안에 대한 전문가 평가 항목은 <Table 4>와 같다

List of FGI participants

FGI Interview Content

3. 신뢰도 및 타당도 확보방안

본 연구는 프로그램 개발 과정의 신뢰도 확보를 위해 구성원 검토(member checking)와 다각검증법(triangulation)을 사용하였다.

FGI의 의견을 수렴한 개선된 프로그램의 타당도 확보를 위해 타당도 검증(Content Validity Index: 이하 CVI)을 사용하였다. FGI 인터뷰 분석 결과는 참여자 의견이 정확히 반영되었는지를 인터뷰 참가자들에게 전달한 후 교차 검증하는 구성원 검토를 실시하였다. 또한, 다각검증법을 적용하기 위해 문헌 및 사례분석, 인터뷰 등을 활용한 복합적 자료 출처와 연구방법을 사용하고, 교수설계전문가, 내용전문가 등 다양한 연구자를 참여시켜 연구를 진행하였다. 마지막으로, 개발된 최종 프로그램에 대한 전문가 검증을 위해 교수설계전문가 2명, 내용전문가 1명, 현장전문가 1명으로 총 4명의 전문가에게 타당도 검증을 위한 CVI 검사를 실시하였다. 타당도 검사도구인 CVI 문항은 타당성, 설명력, 유용성, 보편성, 이해도의 다섯 범주에서 연구자가 재구성하였다.

Ⅳ. 연구 결과

1. 프로그램 초안 도출

본 연구는 프로그램의 핵심가치, 핵심활동 프로세스, 프로세스별 핵심 지원요소, 블렌딩 전략을 도출하기 위해 내용분석 방법에 따라 문헌 및 사례분석을 실시하였다. 내용분석이란 적어도 세 가지 요소를 핵심적으로 포함하는데, 첫째, 어떤 방식으로든 텍스트를 분석 대상으로 삼고, 둘째, 표면적 정보의 단순한 기술이 아닌 그 이면의 심층 내용을 추론해내고자 하며, 셋째, 이 추론의 정당성을 확보하기 위하여 체계적이고 객관적인 절차와 과정을 거친다(Park and Woo, 2012). 본 연구는 Kim and Choi(2007)의 내용분석절차 6단계에 따라 내용분석을 실시하였으며, [Fig 1]로 도식화하였다. 내용분석 방법과 절차에 따라 연구과제를 확인하고 관련 문헌자료를 탐색하여 분석범주와 단위를 설정하였다. 이어서 문헌 및 사례를 연구하고, 관련 전문가와 구성원 검토를 실시한 내용분석의 결과를 프로그램 초안으로 도출하였다.

[Fig. 1]

Content Analysis Process of Kim and Choi (2007)

가. 핵심가치 도출

본 연구에서는 개발연구방법에 근거하여 창의적문제해결(CPS), 메이커교육에 대한 문헌 및 사례연구를 실시하여 이를 종합하여 핵심가치를 도출하였다. 우선 창의적문제해결, 메이커교육과 관련한 문헌 및 사례연구를 질적 내용분석 방법을 통해 분석하였다. 질적 내용분석의 방법은 맥락 속에서 유사 의미를 추출하여 범주화하고 목록화, 제거, 원자료에서의 확인 작업을 거친 후 구성원 검토를 통해 최종 선정하였으며, 도출된 문헌 및 사례 분석의 결과는 다음과 같다.

창의적문제해결과 관련된 문헌 및 사례(Feldhusen, 1987; Jo et al., 2008; Jung, 2016; Kim, 2007, 2014; Lee and Lee, 2007; Treffinger et al., 2000)를 분석한 결과 핵심가치로 확산적 사고, 비판적 사고, 문제인식 및 문제해결, 문제분석과 탐구력, 능동성, 실행력, 평가로 도출되었다. 메이커교육과 관련한 문헌 및 사례(Barba, 2015; Bullock and Sator, 2015; Halverson and Sheridan, 2014; Kang, 2018; Kang and Kim, 2017; Kang et al., 2017; Lee, 2018; Lindstrom et al., 2017; Sylvia and Gary, 2015)를 분석한 결과 핵심가치는 자기주도성(자발성), 창의성, 다양성, 지속성과 인내력, 생산적 실패, 도구활용 능력, 협업, 공유와 개방, 공감과 소통, 변화로 도출되었다. 이상의 핵심가치를 종합하여 최종적으로 도출한 프로그램의 핵심가치는 활용의 목적, 내용, 방법, 평가, 전략으로 제시하였고, 그 내용은 다음 <Table 5>와 같다.

Derived Final Core Value

나. 핵심활동 프로세스 도출

본 연구에서는 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램의 핵심활동 프로세스를 도출하였다. 이를 위해 CPS의 주요 선행연구(Jung, 2016; Kim, 2014; Treffinger et al., 2000)와 메이커교육의 주요 선행연구(Kang and Kim, 2017)를 분석하여 메이커교육 프로세스에 CPS의 창의적 사고와 팀 협업활동을 적용한 프로세스를 도출하였다.

CPS를 적용한 메이커교육 프로세스는 협업과 공유의 단계를 추가한 Kang and Kim(2017)의 TMSI 프로세스로 선정하였고, 이 프로세스에 Jung(2016)이 제시한 CPS 프로세스를 결합하여 창의적 사고과정과 실행계획, 문제해결과정을 활동 단계에 담아내었다. 이를 정리한 표는 <Table 6>과 같다.

The Integrated Process of CPS and Maker Education

본 연구의 프로세스는 크게 준비, 본 활동, 마무리 단계로 나누었으며, 도입 단계에서는 팀 빌딩과 관계형성 및 동기부여하기, 문제발견하기, 실제적 문제 규명하기, 제작 아이디어 생성하기를 거친다. 본 활동 단계에서는 해결방안 도출하기, 실행계획 작성 및 제작하기, 발표 및 평가/ 성과물 공유하기를 거치게 된다. 마무리 단계에서는 변화관리로 종합성찰하기와 실천점검, 지속적 관리하기를 거치게 된다.

교수자는 퍼실리테이터로서 학습자의 사고와 활동 촉진을 지원한다. 문제해결방안 전략과 구현물은 온·오프라인 지원시스템을 통해 지속적으로 공유하고 보완하도록 관리한다. 이상의 문헌 및 사례분석을 통해 도출된 프로세스는 다음<Table 7>과 같이 나타내었다.

Core Learning Activity Process for CPS Maker Education

준비단계는 메이커교육을 위한 팀 빌딩과 제작활동을 위한 실제적 문제 발견 및 아이디어 생성과정으로 팀 빌딩과 동기부여하기, 문제발견하기, 실제적 문제 규명하기 제작 아이디어 생성하기로 총 4단계가 있다. 첫째, 팀 빌딩 및 동기 부여하기는 팀 빌딩을 통한 역할과 규칙을 인지하는 과정이다. 팀 빌딩을 위한 사전분석과 검사를 통해 팀을 구성하고 팀원 간의 의사소통 유형을 이해함으로 팀이 나아가야 할 목표와 규칙, 역할 등을 정한다. 그리고 팀 빌딩 결과와 앞으로의 계획을 발표한다. 둘째, 문제 발견하기는 제작을 위한 실제적 문제를 탐색하고 그에 따른 자료를 수집하는 과정이다. 문제와 관련된 모든 자료는 다양한 방법으로 수집하고 수렴적 사고를 통해 실제적 문제의 범위를 설정한다. 실제 제작을 위한 현실적인 필요성과 가치를 토론하여 실제적 문제의 범위를 설정한다.

셋째, 실제적 문제 규명하기는 탐색된 문제를 초점화 하여 보다 명료한 문제를 설정하고 이를 해결하기 위한 근본원인을 이해하는 과정이다. 이렇게 선정된 문제는 팀 간에 공유하고 피드백을 받음으로 더욱 구체화한다. 넷째, 제작 아이디어 생성하기는 문제해결을 위한 새롭고 다양한 창의적 아이디어를 생산하는 과정으로 창의적 사고기법과 도구를 활용해 다양한 문제해결 아이디어를 생성한다. 상호토론을 통해 도출된 아이디어는 그 유용성과 실현가능성을 검토한다.

본 활동 단계는 창의적 사고를 통해 생성된 다양한 아이디어로 문제에 대한 해결방안을 도출하고 실행계획을 작성하여 실제 제작하고 그 성과를 공유하는 과정으로 해결방안 도출하기, 실행계획 작성 및 제작하기, 발표 및 평가, 성과물 공유하기의 3단계 과정이 있다.

첫째, 해결방안 도출하기는 확산적 사고를 통해 생성한 다양한 아이디어를 수렴적 사고를 통해 선별하고 최선의 해결 아이디어를 선정하는 단계이다. 생성된 아이디어는 구성원 간 토론과 교수자의 코칭을 통해 최종 선정을 하고 다양한 사고 및 평가 도구를 이용하여 우선순위를 결정한다. 그리고 제작을 위해 구현된 아이디어는 상호 토론을 통해 실제 적용 가능성을 검토한다.

둘째, 실행계획 작성 및 제작하기는 제작을 위한 실행계획을 체계적으로 작성하고, 이를 프로토타입으로 제작하고 적용하는 과정이다. 제작 수행을 위한 단기, 중기, 장기 계획을 수립하고 구체적인 실행계획의 초안을 작성한다. 팀 협업으로 초안에 대한 수정보완 과정을 거친 후 프로토타입을 제작하고 실행 범위 안에서 직접 적용하고 실천한다. 이를 통한 성과물을 공유하여 실행과정에 대한 교수자 피드백과 팀 내 상호평가를 통해 결과보고서를 웹커뮤니티에 탑재한다.

셋째, 발표 및 평가는 해결과제의 성과물을 발표하는 과정이다.

실행 결과물뿐만 아니라 실행과정에 대해서도 상호작용 평가를 실시하고 성과물 제작 노하우를 공유하는 과정을 가진다. 평가는 개인과 팀원 간, 팀 간 활동을 평가하고 평가보고서를 작성한다.

마무리 단계는 지금까지의 학습과정에 대한 종합성찰과 향후 지속적인 개발과 관리를 위한 단계로 종합성찰하기, 실천점검, 지속적 관리하기가 있다. 이 과정에서 학습자와 교수자 모두 수업과정에서의 활동을 반추하고 자기성찰의 시간을 갖는다. 그리고 제작과정에서의 협업과 도구활용, CPS 기법의 적용 여부를 종합적으로 성찰하고 습득한 전략을 다음 과정으로 심화하고 적용할 수 있도록 공유하고 지속적으로 관리한다.

다. 지원요소 도출

CPS를 적용한 메이커교육 프로그램이 원활하게 진행되기 위해서는 학습자의 자발적 참여와 협업을 도울 수 있는 다양한 정보와 도구 및 지침이 필요하다. 본 프로그램의 지원요소를 정리하면 <Table 8>과 같다. 본 프로그램은 CPS 적용을 통해 협업과 창의성, 문제해결력을 증진하는데 초점을 두고 있기에 재료, 장비 등의 물질적 지원보다 사고 기법과 콘텐츠 도구 지원을 위한 활동촉진 지원에 초점을 두어 지원한다. 이를 지원하기 위한 즉시적이고 적절한 지원요소가 필요하다. 지원요소는 프로세스의 각 단계별 제작활동에 대한 충분한 역할인식과 사전안내, 도구의 활용 등이 지원되어야 하며, 제작과정이 팀 상호작용과 상호 활동이 가능한 환경에서 유기적으로 협업이 일어날 수 있도록 지원되어야 한다. 본 연구에서 적용한 수행지원체제는 Kim and Park(2014)의 지원요소인 교수지침(Instruction), 관련정보(Infobase), 지원도구(Tools)를 구성된다. 교수지침은 수행과 정보 분석, 의사결정하는 것을 돕는 상호작용적인 지침이고, 관련정보는 문제의 해결을 위하여 관련 있는 정보를 제공하는 다양한 정보베이스이며, 도구는 교수자의 수행을 효과적으로 지원하기 위한 실제적 도구를 의미한다.

Support Element for CPS Maker Education

라. 블렌딩 전략

본 연구는 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램으로 과제해결을 위한 창의적 사고과정과 제작 및 공유활동이 온·오프라인에서 유기적으로 진행될 수 있도록 다양한 블렌딩 형식을 지원한다. 따라서 온라인 환경에서의 정보수집 및 자료탐색을 통해 오프라인 강의실 환경에서의 팀 상호작용과 심화학습을 돕는다. 블렌디드 러닝에 대한 기존 연구들(Jung, 2007; Kim and Park, 2014; Lee, 2007)에 기초하여 블렌딩 설계원리에 따른 블렌딩 전략을 다음과 같이 수립하였다.

첫째, 상호작용의 확대이다. 온·오프라인 환경에서의 유기적인 연계는 상호작용을 확대시켜 준다. 이는 온라인 환경에서의 다양한 정보와 지식을 기반으로 풍부한 학습자원을 얻을 수 있으며(Dabbagh and Ritilan, 2004), 오프라인 환경에서 정교한 의사소통과 집중적 상호작용을 높일 수 있다. 둘째, 상호작용의 공유와 정교화이다. 이는 온라인에서 다양한 SNS 도구와 웹을 활용하여 여러 가지 정보를 쉽게 공유하고 실시간 소통이 가능하며, 오프라인에서 공유된 의견을 이해하고 집중적인 논의를 통해 소통의 정교화가 일어날 수 있다. 셋째, 상호작용의 평등화와 분산이다. 이는 온라인에서 학습활동이 익명화되어 객관적 비판이 가능하고 평등한 의사소통을 높일 수 있으며, 오프라인에서 팀 역할에 대한 책임 및 규칙과 협업을 통한 상호작용을 높일 수 있다(Lee, 2007).

이상과 같은 블렌딩 원리를 기반으로 본 연구에서는 온라인과 오프라인을 통합한 all-line 학습 환경을 구축하고, 교수·학습의 학습 환경, 학습방법, 학습전략, 학습매체, 학습내용, 학습장소에서의 블렌딩 지원요소를 블렌딩 전략요소로 구성하였다. 학습환경 차원에서 학습환경은 온라인, 오프라인으로 결정하고, 학습방법은 강의식, 협동학습, 토론학습, 발견학습, 제작, 자기주도학습 등을 블렌딩 하였으며, 학습전략은 질의 및 경청, 피드백, 사고촉진, 동기유발, 상호작용 및 평가 등을 블렌딩하였다. 학습매체는 웹 커뮤니티, SNS, 프레젠테이션, 텍스트, ICT 교수매체 등을 블렌딩하였고, 학습내용은 이론중심과 활동중심, 학습내용의 구조화와 비구조화로 진행하였다. 각 전략들은 핵심활동 프로세스별로 핵심 학습활동을 수행하기에 적합하도록 결합하였고 이를 <Table 9>로 나타내었다.

Blending Strategy for CPS Maker Education

2. CPS를 적용한 메이커교육 프로그램 개선안 도출

이상에서 도출된 핵심가치, 핵심활동 프로세스, 지원요소, 블렌딩 전략에 기초하여 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램의 초안을 완성하였고, 전문가 형성평가를 통해 최종 수정·보완한 모형의 개선결과는 다음과 같다.

가. 전문가 형성평가 결과

전문가 형성평가는 교수설계전문가 2인, 내용전문가 1인, 현장전문가 1인으로 총 4명을 대상으로 포커스그룹 인터뷰(FGI)를 실시하였고, 프로그램 초안의 구성과 타당성에 대한 심층인터뷰를 실시한 후, 교차 검증을 통해 수정·보완점을 정리하여 프로그램의 개선안에 반영하였다. 그 결과를 종합한 프로그램 초안에 대한 개선점은 다음과 같다. 첫째, 본 연구는 CPS를 적용한 메이커교육인데 CPS가 프로그램에 어떻게 적용되었는지에 대한 개입방법이 분명하게 나타나고 있지 않다. 따라서 CPS에 대한 핵심가치를 활동프로세스에 제시하고 CPS의 다양한 사고기법을 지원요소와 블렌딩에 명확히 표현해 줄 필요가 있다.

둘째, 메이커교육 프로그램은 활동과정도 중요하지만 메이커교육을 위한 공간과 도구의 지원 환경, 각종 매체 환경 등에 대한 사전 준비와 확인이 필요한 교육이다. 하지만 본 연구는 사전준비단계가 없이 바로 ‘준비단계’로 팀 빌딩 활동을 제시하고 있다. 따라서 준비단계 이전에 ‘사전준비단계’를 추가하여 메이커교육에 필요한 활동공간과 도구지원 환경을 검토하고 팀의 특성에 대한 이해를 돕는 과정을 기입할 필요가 있다. 또한 교수자에게 필요한 준비사항과 학습자에게 필요한 준비사항을 각각 온·오프라인 환경에서 어떻게 준비하고 지원해야 할지에 대한 사전준비단계도 함께 기술해 줄 필요가 있다. 셋째, 메이커교육에서 각 팀이 어떤 특성이 있고, 어떤 역할을 할 수 있는지에 대한 내용을 교수자는 팀 빌딩 과정에 상세히 설명하고 지침과 역할안내를 해 줄 필요가 있다. 메이커 팀은 전략적 목적을 따라 실행하고 공유하는 목적지향적 성격을 가졌기 때문에 팀 역할과 규칙을 보다 명확히 하고, 활동과정에서 교수자의 피드백과 모니터링이 성찰단계에 지속적으로 일어나야 한다. 넷째, 학습활동 프로세스에 활동의 목표가 제시되어야 한다. 교수자는 현재 활동이 어떤 목표 아래 진행되고 있는지를 확인하여 각 팀에 피드백해주고 활동을 촉진시켜줄 필요가 있기 때문에 활동프로세스와 목표를 함께 제시해 줄 필요가 있다. 다섯째, 지원구조는 단순히 정보나 도구를 지원하는 차원으로 머물러서는 안되며, 학습자의 사고와 상호활동을 촉진할 수 있는 목적으로 제시되어야 한다. 이를 위해서 인지적 차원에서의 사고촉진, 정서적 차원에서의 동기부여 촉진, 행동적 차원에서의 실천과 상호작용을 위한 지원구조가 뒷받침되어야 한다.

위와 같은 전문가 형성평가 결과를 토대로 본 연구에서는 수정·보완한 개선된 프로그램을 위해 다음과 같이 수정하였고 그 결과는 <Table 10>과 같다. 첫째, CPS에 대한 문헌 및 사례분석을 통해 도출한 CPS의 핵심가치를 기반으로, 각 단계별 활동에 필요한 CPS의 수행목표를 제시하고, 지원구조에 CPS 기법을 보다 명확히 표시하였다. 둘째, 활동프로세스에 ‘교수자를 위한 사전준비단계’를 기입하여 공간과 도구, 매체 환경에 대한 교수자의 사전준비 과정을 기입하였고, 온·오프라인 환경에서 교수자와 학습자의 준비와 역할이 무엇인지에 대한 지침과 안내를 추가하였다. 셋째, 팀 빌딩 과정에서 팀의 특성과 역할에 대한 교수자의 안내와 사전교육을 추가하고, 각 활동단계에서 팀의 전략적 목표가 달성되고 있는지를 확인할 수 있도록 지속적인 모니터링과 피드백 지원을 추가하였다. 넷째, 핵심활동 프로세스에 각 수업별 활동목표를 제시하였다. 활동목표를 제시함으로 교수자와 학습자 모두 현재 활동이 어떤 목표 아래 진행되고 있는지를 확인할 수 있도록 하였고, 팀 활동 촉진을 위한 교수자의 피드백 개입전략을 추가하였다. 다섯째, 지원구조를 제도와 행정 차원, 테크놀로지 차원, 수업내용 및 방법적 차원으로 제시하여 인지, 정서, 행동에서의 수행촉진 방향성을 제시하였다.

Inproved CPS Maker Education program

수정한 프로그램의 타당성을 검증하기 위해 교수설계전문가와 내용전문가로 구성된 4명의 전문가로부터 CVI 타당화 검사를 실시하였다. CVI의 문항은 설명력, 유용성, 타당성, 이해도, 보편성으로 총 다섯 가지로 5점 척도에서 평균 4.01, 표준편차 0.25, CVI 평균은 0.87로 나타났다. CVI는 문항이 0.80 이상일 경우 타당성이 인정되는 것으로 간주되어(Fehring, 1987), 전반적으로 본 모형의 설명력, 유용성, 타당도, 이해도, 보편성은 양호하게 나타났다. 응답자 간 의견일치지수 평균은 0.72, 표준편차는 0.18로 의견일치지수가 평균 0.6 이상일 때 신뢰성을 인정하므로(Sung, 1989), 모든 항목에서 신뢰성이 있는 것으로 평가되었다.

나. 프로그램 최종안 도출

전문가 형성평가 결과를 바탕으로 본 연구에서 구안하는 프로그램의 최종안을 완성하였다. 본 프로그램은 CPS를 적용한 팀 기반의 메이커교육 프로그램을 통해 문제해결과정에 확산적 사고와 수렴적 사고, 평가적 사고로 제작과 실행의 모든 과정을 평가·공유한다. 이를 위해 각 단계별 지원구조를 학습지침과 관련정보, 도구로 지원하였다. 또한 수업환경과 수업방법, 수업전략, 수업매체, 수업내용, 수업장소 간의 블렌딩을 통해 수행지원체제에 필요한 수행촉진과 전략을 제시하였다. 본 프로그램의 최종안은 다음 <Table 10>과 같으며 이를 래피드 프로토타입으로 P대학에 시범 적용한 활동 장면은 [Fig. 2]와 같다. 또한 매뉴얼 일부를 [Fig. 3]에 예시로 제시하였다.

[Fig. 2]

Maker Education Activity

[Fig. 3]

Manual Book Example

Ⅴ. 논의 및 결론

본 연구는 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램으로 메이커교육이 공간, 도구, 장비 등의 물리적 활동에서 더 나아가 메이커정신을 구현할 수 있는 창의적 사고와 문제해결중심의 사고과정 활동까지 접근하기 위한 프로그램을 제시하였다. 기존의 메이커교육 연구들은 메이커교육이 지닌 의미와 특징(Barba, 2015; Dougherty, 2013; Kang, 2018; Kang and Kim, 2017; Lee at al., 2017), 초중등 교육현장 프로그램 개발 및 적용(Cha and Park, 2018; Lee and Kim, 2018; Jang et al., 2019; Yoon et al., 2018), 메이커교육 테크놀로지 활용 및 효과(Kang, 2018; Sylvia and Gary, 2015), 메이커스페이스 효과(Bullock and Sator, 2015; Lee, 2018)에 초점을 둔 연구들 위주로 이루어져 왔다. 이에 비하여 메이커교육에서 강조하는 활동과정에서의 사고과정과 상호작용, 성찰을 통한 도전 등의 사회문화적 효과에 관한 연구는 미흡하였다. 따라서 본 연구를 통해 활동중심의 메이커교육에 CPS를 적용함으로 사고과정과 성찰을 지원하는 프로그램을 개발하고자 하였다.

연구결과를 토대로 CPS를 적용한 메이커교육 프로그램의 논의점은 다음과 같다.

첫째, 본 프로그램은 교수자와 학습자 모두를 위한 다양한 도구활용 전략과 안내지침이 전체 수행을 위해 체제적으로 지원되어야 하며, 도구지원과 전략은 지속적으로 개선되고 보완되어야 한다. 본 프로그램이 제시한 수행지원체제는 교수지침과 도구, 정보라는 방법적 차원에서 방향성을 제시하고 있지만, 그 구성요소는 기술적 변화에 맞게 지속적으로 보완·개선되어야 한다. 메이커의 활동범위는 하드웨어적인 물리적 도구에서부터 ICT, 사고, 협업 도구 등과 같은 소프트웨어적 도구까지 그 종류와 활용범위가 넓고 다양하다. 또한 ICT 기술 발달속도는 나날이 빨라지고 있으며, 사용하는 도구에 따라 수행목표와 협업전략이 달라지고, 문제해결의 방식이 달라질 수 있다(Jo, 2019). 이는 수행환경이나 도구의 특성이 특정한 인간 행동을 유발한다는 행동유도성 이론(Norman, 1999)을 통해서도 알 수 있다. 본 연구에서 사용되는 CPS 사고도구도 이미 교육용 앱으로 개발되어 많이 보급되고 있으며, 구글독스와 같은 협업도구들로 온·오프라인 환경에서 동시작업이 가능한 환경이다. 따라서 본 프로그램이 효과를 거두기 위해서는 기술 테크놀로지의 변화에 따른 메이커교육 프로그램의 지원방식과 체제를 지속적으로 개선하는 방안을 모색할 필요가 있다.

둘째, CPS를 적용한 메이커교육을 다양한 교과교육 과정에 접목할 수 있는 방안이 필요하다. 본 연구는 수업현장에서 적용될 수 있도록 차시별 프로세스와 교수자의 활동 매뉴얼을 제시하고 있다. 하지만 교과목마다 수업목표와 특성이 다르므로 메이커교육이 교과목의 수행목표에 어떠한 효과가 있으며, 어떠한 개입전략이 적용될 수 있는지를 고려한 사전분석과 안내가 필요하다(Lee, 2018). 메이커교육은 그 특성상 제작과 활동에 기반을 둔 상호작용 학습이자 성과물과 전략을 공유하는 개방의 장으로서 의미가 있다(Kang, 2018). 개방과 공유를 통한 지식의 확장과 성찰 경험을 위해 물리적 제작활동과 인지적·상호협력적 사고활동의 영역을 CPS를 적용한 메이커교육 해당 교과목의 사전단계에 분명히 제시해야 한다. 이에 CPS를 적용한 메이커교육을 다양한 전공과 교과 성격에 맞는 교육과정에 담아내기 위해서는 보다 정교하고 체계적인 교수설계 전략이 필요하다. 또한 학생들의 자발적인 참여와 상호작용을 이끌 수 있도록 학습자중심의 프로젝트 기반 학습 설계와 추후관리를 위한 제도적 지원도 실행되어야 한다(Jo, 2019).

셋째, 교수자의 피드백과 퍼실리테이션이 적극적으로 이루어져야 한다. 본 연구는 교수자의 퍼실리테이션 역할과 지침을 제시하고 있지만, 교수자는 학습성취과정에 맞는 보다 정교한 퍼실리테이션 전략을 수립해야 하고, 학습자를 위한 비계설정과 유도된 참여를 이끌도록 분명한 목표제시와 정서적 유대, 상호작용의 분위기 형성 등에 노력해야 한다(Treffinger et al., 2000). 이를 위해 온·오프라인 환경에서도 학습자들이 상호작용하며 피드백을 공유할 수 있는 환경지원이 필요하다. 또한 교수자는 테크놀로지 내용교수지식(Angeli and Valanides, 2009; Mishra and Koehler, 2006)을 통해 문제해결을 위한 다양한 접근방법을 촉진시켜 주어야 한다. 그리고 교수자는 퍼실리테이터로서 CPS를 적용한 메이커교육 활동이 분명한 교육목적과 수행목표에 따라 진행될 수 있도록 지도하고, 도구사용에만 집중되지 않도록 지속적인 모니터링과 전략 수립을 지원해주어야 한다(Lee, 2007).

다음으로 본 연구의 의의는 다음과 같다.

첫째, 본 메이커교육 프로그램은 물리적 활동뿐만 아니라 사회문화적 활동에 중점을 두었다. 이는 기존 메이커교육이 제작환경과 실행에 중점을 두었던 한계를 보완하고, 메이커교육이 일차원적 창작활동에 그치는 것이 아니라 창의적 문제해결력이라는 고차원적·실천적 역량 함양으로 이어지도록 프로그램과 지침을 제안하였다. 즉, 제작활동과 구현물이라는 아웃풋(out-put)을 넘어서 사고과정과 문제해결력이라는 아웃컴(out-come)에 보다 초점을 두고 개발하였다.

메이커교육의 기본은 학습자중심의 교육으로 학습자 스스로 관심주제를 발견하고 제작하며, 개방하고 공유하는 특성을 가지고 있다. 따라서 메이커교육은 참여자의 자발적 참여와 공유를 지속가능하게 할 수 있는 전략적 설계가 필요하다. 이에 본 프로그램은 새로운 아이디어와 문제해결 방안이 도출될 수 있도록 활동 단계별 CPS 사고기법과 정보 및 도구를 지원한다. 또한 메이커교육의 최적화된 환경을 지원하기 위해 온·오프라인의 연계학습을 지원하고 활동 프로세스의 단계별 피드백과 성찰과정을 온·오프라인 환경에서 지속적으로 제시함으로 상호작용과 성찰을 촉진할 수 있게 설계하였다.

둘째, CPS를 적용한 메이커교육 프로세스를 제시하여, 인지적 차원의 사고과정이 행동적 차원에서의 실천학습으로 연결될 수 있도록 설계하였다. 이를 위한 CPS 사고기법과 관련정보 및 지침을 단계별로 제시하였다. 도구와 정보활용에 있어 이러한 연계과정에는 교수자의 퍼실리테이터 역할이 결정적으로 중요하다. 이에 교수자가 학습자의 창의적 사고와 상호작용 활동을 지원할 수 있도록 학습단계별 모니터링과 피드백을 지원하고, 창의적 문제해결을 위한 최종 지식과 전략이 공유되고 축적될 수 있도록 안내하는 역할을 <Table 10>의 프로그램과 [Fig. 3]의 매뉴얼에 제시하였다

셋째, 본 연구의 지원구조는 CPS를 적용한 메이커교육이 인지, 정서, 행동의 촉진을 유도하기 위한 수행지원체제로 지원된다. 이러한 수행지원은 단순히 정보전달과 도구지원의 차원에 한정되기 보다는 체제적 관점에서 인지적 사고의 촉진, 정서적 동기부여, 행동의 구체적 전략수립과 실천을 촉진하는데 그 목적이 있다. 따라서 본 수행지원체제는 즉시적이고, 종합적인 체제로서 역동적 상호작용을 촉진하는 지원시스템이다. 다만 이러한 지원시스템이 역동적으로 지원될 수 있도록 지속적인 최신화(updatable) 과정과 유연성 있는 수행활동 및 도구지원이 필요하다.

본 연구와 관련한 제언은 다음과 같다.

첫째, 메이커운동은 본래 메이커스페이스라는 활동공간에 다양한 관심사를 가진 주체들의 자발적 참여를 전제로 한다. 하지만 메이커교육의 수업현장은 정해진 교과과정, 수강신청 제한, 장비와 도구, 공간 활용의 제약 등으로 참여자의 자발성과 활동성을 이끌어 내는데 한계가 많다. 메이커교육은 주제와 목적에 따라 매우 다양한 재료와 도구가 필요하며, 자발적 메이커 커뮤니티를 구성하기 위한 공유와 개방의 문화적 공감대가 형성되어야 한다. 따라서 메이커교육을 위한 중심 주제의 범위를 미리 선정하고, 다양한 사전 요구조사를 통해 메이커스페이스를 구축하는 환경이 필요하다. 이를 위해서는 대학의 시설과 장비에 대한 도구적 지원과 자유롭게 활동할 수 있는 공간적 지원이 함께 필요하다. 또한 메이커스페이스가 단순히 물리적 공간으로서의 의미가 아니라, 커뮤니티를 위한 만남의 장이자, 창의적 사고를 발산할 수 있는 소통과 발견의 장이 될 수 있도록 상호작용의 질을 관리해주는 공간이 되어야한다. 이를 위해 팀 별로 메이커 활동 전반에 걸쳐 지속적인 상호작용과 제작과정을 모니터링하고 피드백해주는 퍼실리테이터의 지원이 함께 병행되어야 한다.

둘째, 본 연구인 메이커교육 프로그램은 교수자의 수업운영에 필요한 활동 프로세스와 지원구조를 제시하였다. 메이커활동은 학습자를 중심으로 이루어지며, 교수자는 학습자의 사고와 협업을 촉진하는 퍼실리테이터이다. 따라서 후속연구에서는 교수자의 활동과 학습자의 활동 프로세스를 함께 제시하여, 각 활동 단계에 따른 교수자의 안내와 지침, 활동현황 분석 및 피드백 과정이 원활하게 지원될 수 있도록 보완하여 설계할 필요가 있다. 이를 위해 메이커교육에 대한 교수자의 사전준비와 역할, 매체활용에 대한 사전교육이 지속적으로 이루어져야 한다.

메이커교육은 학습자 중심의 학습환경을 제공함으로써 4차 산업혁명시대에 필요한 창의적 사고와 문제해결력, 협업능력을 높이는데 충분한 가치를 지니고 있다. 그러므로 CPS를 적용한 메이커교육은 학습자를 창의적 지식생산자로 양성하고 대학의 교육혁신을 도모하는데 기여할 것으로 기대한다.

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Research stage	Purpose of research	Research period
Literature and case studies/analysis	Derivation of a research task	2018. 11. 05∼12. 10
Program design and development	Deriving core values, processes, and support factors	2018. 12. 11∼2019. 01. 30
Expert formation evaluation (FGI)	Program draft validation	2019. 02. 04
Modifying and supplementing programs	Deriving program revisions	2019. 02. 05∼02. 30
Final program multiple verification test	Confidence and validation	2019. 03. 01∼03. 15

Research process	Research task	Detailed procedure	Research method
Analysis	Research task 1. Draft a program.	① Deriving the core value of a program through literature analysis and case analysis.	literature research Case analysis
Design		② Derivation of core activity processes based on core values ③ Developing support structure and blending strategy by process	literature research Case analysis
Development		④ Program draft scheme	Expert evaluation
Evaluation	Research task 2. Conduct validation of the validity of the improved model after revising and supplementing drafts of the program.	⑤ Produce strengths and improvements through expert formation evaluation and review of members	Expert evaluation Member review
Final plan development		⑥ Development of an improved program by amending and supplementing draft programs that reflect the results of the review	-
Validation of validity		⑦ Final program validity check	Feasibility test

No.	Name	Affiliation	Career(year)	Field
1	Park 00	00 University Professor(Dr. in Education technology)	17	professor design expert
2	Jung 00	00 University Professor(Dr. in Education technology)	11	professor design expert
3	Kim 00	00 University Professor(Dr. in Education Psychology)	6	subject matter expert
4	Hong 00	00 University Professor(Dr. in Education technology)	8	Field expert

Evaluation item	Evaluation element
Conceptual Composition	- Objective concatenation of steps and activities - Key Value and Support Strategy Conformity - Feasibility of the core activity process - Adequacy of step-by-step layout - Circularity and Accessibility of Support System
Procedural Configuration	- Program Availability - Suitability of step-by-step processes and content - Organic linkage between processes and supporting elements - Unnecessary support elements/systems circulation - Field applicability and modifications

Core value
Goal	Applying CPS to creatively resolve (produce) team challenges and transform them through openness and sharing
Content	Collaborative execution and performance sharing for implementations through creative thinking and troubleshooting
Method	Teams-based problem-solving learning through self-directed participation and practice
Evaluation	Evaluation of the interaction between the production process and the implementation through sharing and opening/Variety and Change Process
Strategy	Applying thought techniques and tools (resources) to solve creative problems/percilitator techniques

Maker education process	CPS process	Integration process
Tinkering -To arouse interest and motivating -To acquire tools, material functions -Generating and converging ideas	Introduction (team building/relationship building) Diagnose (Problem Recognition/ Checking/ Discovering data /Troubleshooting)	Introduction	Team building/Sync To discover a problem To identify practical problems Generate Production Ideas
	Creating creative ideas Gathering and Discussing Ideas	Introduction
Making -Design and materials preparation -To create/activate.	Drawing and presenting solutions/ Establishing an action plan through collaboration/ To execute and apply	activity	Extract solutions To create/create an action plan Presentation and assessment/ performance sharing
Sharing -To share knowledge, methods, results, and online and offline in the manufacturing process	To evaluate and share	activity
Improving -Analyze results based on feedback -Study/Execute improvement methods -Discuss new make-up activities	Comprehensive reflection	Finish	Comprehensive reflection Practical inspection/sustaining management

	Activity process	Learning activity	Learning activity contents
Introduction	Team building/ Motivation	Teaming and team Building/ Motivation through relationships	- Team building reflecting learners' propensity test - Promote the formation of relationships among team members - Understanding the types of communication between members - To set team goals, rules, and roles - Announcement by team on team building results
	To discover a problem	Explore practical problems collect data	- Set and navigate the actual problem range - Identify the context of the problem from a variety of perspectives. - Collects, visits and surveys all data related to the problem
	To identify practical problems	Problem initialization/ Understanding the root cause of the problem/ Statement of the problem	- Clarify key issues for practical issues - Promote root cause search for clear and practical problems - Sharing and feedback between selected problem teams
	Generate production Ideas	Generate new and diverse ideas for problem resolution	- Generate problem-solving ideas using creative thinking techniques and tools - Find new relationships between ideas through analogy, connection and imagine - Review the usefulness and feasibility of each team's solutions - Re-inspection of the ideas and receive a facilitator check
activity	Extract solutions	Selecting the best solution Idea	- Final review of ideas generated through convergent thinking - Determining and checking priorities - Listening priorities using various tools - Discuss/release the reasons for selecting the priority - Review of the actual applicability of the idea
	Creating/ Creating an action plan	Creating an action plan/ Produce and apply prototypes Product registration	- Planning single, medium, and long-term plans for production - Discuss/review the plan members - Fill out and share a detailed plan - To draft an execution plan - Produce and register a prototype - Apply for immediately applicable tasks and register results - Receive in-team feedback on the execution process - Extended results report online
	Share presentations and evaluations/ Performance	Announcement of outcome of solution task/ Interaction evaluation (execution process/results)/ Sharing know-how (results, activities)	- Announcement of learning courses and final results - Exchanging feedback between performance teams - Sharing and accumulating online web for achievements - Evaluation of individual/team/team activities - Prepare evaluation report - Total assessment of classes
Finish	Comprehensive reflection Practical inspection/ sustaining management	Self-reflection on the course of a class/ Comprehensive test of maker education process/ Deepen application of acquired strategy/ Continuous data collection/ sharing of ideas	- Self-reflection of learners' awareness of problems and processes/ final results - Establishing a plan for continuous management - Share reflection and assessment results - Continuous data collection and ideas sharing for new solutions

	Activity process	Learning activity	Learning activity support structure
	Activity process	Learning activity	Learning guidelines	Related information	Tools
Introduction	Team building/ Motivation	Teaming and team Building/ Motivation through relationships	- Team building/Roles guidance - Interaction facilitation guidelines - Promotion guidelines	- Team building info - Team interaction info - Team organization cases	- Learning propensity test report - Team activity plan /Evaluation sheet - Ice breaking tools
	To discover a problem	Explore practical problems collect data	- Learner's workbook - Topic range/difficulty level selection guideline - Actual problem(task) - Sharing and feedback Instructions	- Issues internet/ articles DB info - CPS, Maker theory - Problem status info - Example data/data CPS Tools info	- Question checklist - Learning report - Diffuse thinking(NGT) - Convergence thinking - (storyboarding) - Audiovisual media - Activity Record Report
	To identify practical problems	Problem initialization/ Understanding the root cause of the problem/ Statement of the problem	- practical problem (task) - Sharing/Feedback Instructions	- Excellent problem selection data - Issues internet/ Articles DB info - Share/ feedback info	- CPS convergence thinking tools - Videos and various media tools - Web community
	Generate production Ideas	Generate new and diverse ideas for problem resolution	- Problem initialization guidance - Idea promotion guideline - Troubleshooting Instructions	- Good sample of problem clarity - Idea-promoting good sample	- CPS Diffusion thinking tools - Audiovisual media - Interaction Tools
activity	Extract solutions	Selecting the best solution Idea	- Information aggregation, classification and analysis guidance - Value list	- Priority decision info	- Decision metrics and value list
	Creating/Creating an action plan	Creating an action plan/ Produce and apply prototypes product registration	- Action plan guidelines - Action Instructions - Implementation strategy presentation guidelines	- Action plan - PT info	- Diffuse thinking tools - Role division table - Action template - Audiovisual media
	Share presentations and evaluations/Performance	Announcement of outcome of solution task/ Interaction evaluation (execution process/results)/ Sharing know-how (results, activities)	- Announcement info guidelines - Guidelines for creating Presentation Environment - Feedback Instructions - Activity Course Evaluation Guideline - Mutual discussion facilitation guidelines - Web community sharing guidelines - Guidelines for establishing solutions	- Excellent PT sample materials - Info/ with learning outcomes - Problem solving info/ - Announcement info data - Mutual feedback info	- Task Resolution Grid - Solution derived worksheet (loters, etc.)/ - Task resolution activity log - Task resolution evaluation log - Mutual feedback checklist
Finish	Comprehensive reflection Practical inspection/ sustaining management	Self-reflection on the course of a class/ Comprehensive test of process/ Deepen application of acquired strategy/ Data collection and sharing of ideas	- guidance on individual - team/ team reflective activities - Step-by-step assessment - review instructions - Guidelines for planning management	- stepwise reflection info - Web community reflection sharing info - reflective journal and post-production info - Best practices for management	- Reflection Activity sheet/ table - a self-capacity/ self-assessment table - Continued management planner

	Activity Process	Learning activity	Blending strategy
			Envir.		Learning method	Learning strategy	Learning medium	content
			On	Off	Learning method	Learning strategy	Learning medium	Theory	Activity
Introduction	Team building/ Motivation	Teaming and team Building/ Motivation through relationships		○	Lecture/ Coaching / Cooperative learning	Motivation/ Interaction	Team building/ Activity tools	○	○
	To discover a problem	Explore practical problems collect data	○	○	Coaching/ Collaboration/ Discussion/ Discovering self-directed learning	Questions/ Listening/ Attraction/ Motivation/ Interaction	Internet/ text/ SNS/ Video/ Web/ ICT	○	○
	To identify practical problems	Problem initialization/ Understanding the root cause of the problem/ Statement of the problem		○	Cooperative /Discussion Study Discovering Self-Leading Learning	Question/ Listening/feedback /Thinking /Interaction /Evaluation	Internet/ SNS/ Blending Media/ Web		○
	Generate production Ideas	Generate new and diverse ideas for problem resolution	○	○	Coaching/ Cooperative/ Discussion/ CPS study/ Self -directed learning	Question/ Listening/Feedback /Thinking /Interaction	Internet/ Text/ Thinking tools/ SNS/ Presentation		○
activity	Extract solutions	Selecting the best solution Idea		○	Collaborative/ Discussion/Self-directed learning/ CPS study	Question/ Listening/Feedback /Thinking /Evaluation	Activity tools/ SNS/ ICT Presentation/ Web		○
	Creating/ Creating an action plan	Creating an action plan/ Produce and apply prototypes Product registration		○	Coaching/ Cooperative/ Discussion/ Production	Question/ Listening/Feedback /Thinking /Motivation	Text/ Web/ Writing tools/ Presentations		○
	Share presentations and evaluations/ Performance	Announcement of outcome of solution task/ Interaction evaluation (execution process/results)/ Sharing know-how (results, activities)	○	○	Lecture/ Coaching / Discussion/ Self-directed learning	Question/ Listening/ Feedback/ Interaction	Web/ SNS/ Video/ Presentation/ Blending media		○
Finish	Comprehensive reflection Practical inspection/ sustaining management	Self-reflection on the course of a class/ Comprehensive test of process/ Deepen application of acquired strategy/ Data collection and sharing of ideas	○	○	Coaching/ Self-directed learning	Feedback/ Thinking	Web/ SNS/ Text		○