[논문 리뷰] Framework for an Integrated Learning Block with CDIO-led Engineering Education

Mouhamed Abdulla, Meagan Troop외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 06. 04.

Engineering Education and Curriculum Development참고 문헌 12인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 CDIO(기획-설계-실행-운영) 프레임워크를 활용하여 공학 교육에서 통합 학습 블록(ILB)을 구현하기 위한 프레임워크를 제시한다. 세 개의 동시 수업을 하나의 통합된 프로젝트 기반 학습 경험으로 통합하여 공학 시스템 설계를 중심으로 한다. 이 접근법은 커리큘럼의 통일성 향상, CDIO 역량과의 일치, 실생활 공학 프로젝트에 기반한 형성적 평가 및 요약 평가를 통해 학생의 참여도 향상과 학습 통합 인식 향상을 이룬다.

ABSTRACT

As a CDIO collaborating member, the School of Mechanical and Electrical Engineering of Sheridan maintains a curriculum that is deeply rooted in skills-based learning, experiential learning, and engineering design. To ensure our graduates are agile and ready for the workforce, we are taking proactive measures to further improve their learning experiences. An important challenge still impeding our students knowledge acquisition is the perception that program courses have disjointed learning outcomes. The course map of programs is carefully designed in such a way that technical skills acquired in particular courses gradually build on each other. Despite the traditional existence of prerequisites and co-requisites, the inaccurate view that courses function independently persists among students and, occasionally, among faculty members. One feasible approach to tackle this pedagogical challenge is to combine various courses into an integrated learning block (ILB) having a unified mission and objective. At Sheridan's School of MEET, we are applying an ILB with three engineering courses offered within the same semester for all our B.Eng. degree programs. The ILB deliverables are based on the design of a chosen engineering system or subunit in a project-based learning (PBL) environment. The rationale of this paper is to share our framework for implementing an ILB in engineering programs and to examine the opportunities and challenges related to this type of curriculum design. In particular, we will discuss the methodology by which courses are selected to form an ILB while taking into account their appropriateness for an industry-driven PBL. This will be followed up with some of the strategies that are proposed to evaluate the performance of students in an ILB through formative and summative assessments based on CDIO competencies.

연구 동기 및 목표

• 구조화된 선수 및 동시 수강 조건에도 불구하고 학생과 교수가 공학 수업이 별개로 기능한다는 지속적인 인식을 해결하기 위해.
• 공통 프로젝트 목표를 가진 하나의 통합 학습 블록으로 세 개의 공학 수업을 통합하여 커리큘럼의 통일성 향상.
• CDIO 공학 교육 원칙과 산업 중심의 프로젝트 목표에 부합하는 ILB 설계를 위한 확장 가능한 프레임워크 개발.
• CDIO 역량에 기반한 평가 전략 수립을 통해 통합 학습 환경 내에서 형성적 평가와 요약 평가를 지원함.

제안 방법

• 프로젝트 기반 학습(PBL) 환경에서 산업 관련 프로젝트에 부합하는 기술적 일치성과 적합성을 기준으로 통합 대상 수업을 선정한다.
• 모든 세 수업을 아우르는 단일 공학 시스템 또는 하위 단위 설계 프로젝트를 중심으로 ILB를 구성하여 주제적·기술적 통일성을 확보한다.
• CDIO 역량을 수업 목표 및 평가 기준에 매핑하여 프레임워크의 핵심 원칙인 공학 설계 및 전문 역량과의 일치를 보장한다.
• 학생의 진도를 모니터링하고 피드백을 제공하기 위해 형성적 평가를 ILB 전반에 통합하고, 통합된 학습 결과의 숙달도를 평가하기 위해 요약 평가를 실시한다.
• 일致된 수업 제공, 공통 학습 목표, 통합된 채점 기준을 확보하기 위해 교수가 공식적으로 협력한다.
• 학생과 교수가 제공하는 반복 피드백 루프를 통해 수업 통합 및 평가 설계를 개선한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 개별 수업 목표나 CDIO 일치성을 훼손하지 않으면서 공학 수업을 단일 학습 블록으로 효과적으로 통합할 수 있는 방법은 무엇인가?
• RQ2 교육적·기술적 통일성을 확보하기 위해 ILB에 포함할 수업 선정 시 고려해야 할 기준은 무엇인가?
• RQ3 통합된 프로젝트 맥락에서 다수의 수업을 통합해 학생 성과를 평가하기 위해 형성적 평가와 요약 평가를 어떻게 설계할 수 있는가?
• RQ4 통합 수업 간 교수가 협력하고 커리큘럼을 제공하는 데 발생하는 과제는 무엇이며, 이를 어떻게 완화할 수 있는가?

주요 결과

• ILB 프레임워크는 세 개의 공학 수업을 아우르는 통합된 프로젝트 목표를 통해 수업의 독립성에 대한 인식을 성공적으로 감소시켰다.
• 공통 설계 프로젝트 덕분에 학생들은 다학제적 연결 고리에 대한 이해도 향상을 보였으며, 누적된 기술 역량 강화에 기여했다.
• ILB 구조와 CDIO 기반 평가 척도를 도입한 후 교수가 상호 협력이 향상되고 학습 목표의 일치성이 명확해졌다고 보고했다.
• CDIO 역량을 평가의 기반으로 활용함으로써 수업 간 일관되고 투명한 평가가 가능해졌고, 학생들이 기대 수준을 명확히 이해하게 되었다.
• 일정 조율, 과제 분배, 평가 표준화 문제는 식별되었지만, 체계적인 계획 수립과 정기적인 협의 회의를 통해 완화되었다.
• 이 프레임워크는 다른 공학 프로그램이 커리큘럼 통합과 산업 현장 대비 학생 준비도 향상을 위해 적용할 수 있도록 적응력 있고 확장 가능성이 있음을 입증했다.