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2008년도 대구대학교 공학설계교육 세미나

창의적 공학설계교육창의적 공학설계교육

2008. 2. 13

송동주송동주

영남대학교

공학교육혁신센터장

1


공학설계(Engineering Design) : 시장의 필요를 만족시키는 제품개발과 연결된 과정

왜 공학설계가 중요한가?

개방형문제(open problem)의 해를 찾기 위해서 다른개방형문제(open problem)의 해를 찾기 위해서 다른

모든 과목에서 배운 지식과 과학적 지식을 적용하며,

지적인 능력을 사용하는 교육적 경험을 제공지적인 능력을 사용하는 교육적 경험을 제공

2


공학설계의 정의: ABET

Definition( by the ABET) :Definition( by the ABET) :

The engineering designThe engineering design isis

the process of devising a system, component, or process the process of devising a system, component, or process g yg y

to meet desired need.to meet desired need.

ItIt is a decisionis a decision--making process (often iterative), in which making process (often iterative), in which

the basic sciences, mathematics, and the engineering sciences arethe basic sciences, mathematics, and the engineering sciences are

applied to convert resources optimally to meet these stated needs. applied to convert resources optimally to meet these stated needs.

3

33


내용

1 공학교육인증시 설계에 관한 요구사항1. 공학교육인증시 설계에 관한 요구사항

2. 공학설계교육에 관한 산업체 설문조사

3. 바람직한 공학설계 교육 체계

4. 다양한 입문공학설계 과목 교육 사례- 영남대, 서울대, 성균관대, 고려대, 연세대 등

5. 공학설계 과목 교육 사례- 영남대

6. Capstone Design 과목 교육p g

7. 맺는말

4


1. 공학교육인증시 설계에 관한 요구사항1. 공학 육인증시 설계에 관한 구사항

5


(캪스톤 설계)(캪스톤 설계)

6


ABEEK인증시 공학설계에 관한 요구사항 요약

설계구성요소 내용설계구성요소 내용

설계목표 합성법고객수요파악, 제품사양결정, 품질기능전개(QFD)

설계목표 합성법

합성 개념설계, 상세설계, 산업디자인

분석 예비분석(기술적, 경제적타당성), 스케치모델링, CAE, 경제성분석, 의사결정행렬

제작 모형(mockup)제작, 시제품(prototype)제작

시험평가 mockup 평가, 시제품성능시험

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현실적 제한요소 내 용

원가 제조원가분석, 개발경제성분석, 생산성설계

안전성 안전설계 강건설계(robust design)안전성 안전설계, 강건설계(robust design), 인간중심설계(ergonomic design)

신뢰성 신뢰설계, FEMA (failure effect and mode analysis)

미학 스타일링, 산업디자인

리성 엔지니어의 직업 리 시험 정행위 자율방지 선서윤리성 엔지니어의 직업윤리, 시험부정행위 자율방지 선서

사회에 미치는 영향 친환경설계, 제조물 책임법, 지적재산권, 정부규정사회에 미치는 영향 친환경설계, 제조물 책임법, 지적재산권, 정부규정

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2 공학설계교육에 관한 산업체 설문조사 내용

구구 분분 세부항목세부항목

•산업체 설문조사 현황

2. 공학설계교육에 관한 산업체 설문조사 내용

부족한 능력 실무활용능력(40%) 엔지니어링 분석력(29%) 창의력(14%)

중점재교육 분야회사고유기술(30%) CAD/CAE(24%) 메카트로닉스(20%) 생산기술(18%)

설계정보화 수준

<현 재> <가까운 장래>

2D CAD 활용 3D CAD/CAE + 사내통합 협동설계

•설계교육방향 설문조사 결과

구구 분분 세부항목세부항목

해결방안 산학 맞춤형 교육(51%) 현장실습강화(22%)

교육방향 종합설계 경험(26%) 실무활용기술(26%) 엔지니어링분석력(23%)

졸업작품전 매우많이(34%) 많이(35%) 보통(17%)

설계교과시스템설계(25%) 창의설계(22%) 설계사례(18%) 설계도구(18%)

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<전문교양 교육>

창의적 설계 엔지니어의 양성창의적 설계 엔지니어의 양성

<창의적 공학설계 이론교육><전문교양 교육>

● 의사소통능력: 대화, 협상, 설득력

● 학제적 팀에서 팀웤

<창의적 공학설계 이론교육>

● 문제정의, 개념설계● 학제적 팀에서 팀웤

● 현실적 제한요소 고려 : 환경

● 체계적 사고능력

● 체계적인 개념설계의 평가

● 창의적 아이디어 창출, 분석, 평가

<전공이론교육과 연계된 설계교육> <캡스톤 디자인 교육>

● 그래픽 장비 활용력

● 수학적 모델 제시와 해석

● Open Ended문제의 정의와 해법

● 시제품 아이디어의 창조● 다전공의 팀원으로 일하는 능력● 정보의 입수와 자원의 활용력● 종합을 위한 분석력● Open-Ended문제의 정의와 해법

● IT 도구 활용력

● 종합을 위한 분석력● 문제 해결법의 체계적 단계적 이용

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3. 바람직한 공학설계 교육 체계

• 체계적인 설계 교육 시스템 확립 (영남대 고려대 등)• 체계적인 설계 교육 시스템 확립 (영남대, 고려대 등)

• 공학입문설계교육: 영남대, 부산대, 서울대, 강릉대, 공주대, 성균관대,

고려대, 국민대, 연세대 등

• 공학설계 이론 및 방법 교육: 프로젝트를 통한 실습

• 전통 이론과목에 설계 사례 도입

C i j 교육• Capstone Design Project 교육

• 학제간 설계 프로젝트 교육: 성균관대, 동국대 등

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체계적인 설계과목 편성 : (예) 영남대학교 기계공학부: 인증필수 18학점

과목 내용 비고

공학입문설계

- 1학년 2학기 , 2시간 2학점: 공학계열 공통필수과목

- 공학에 대한 흥미 유발

기계공학부, 2004년 실시

2004.2 학기: 238명 2005. 2: 280명

체계적인 설계과목 편성 : (예) 영남대학교 기계공학부: 인증필수-18학점

공학입문설계 공학에 대한 흥미 유발

- 문제의 정의 및 해결방안 제시

- 아이디어 발상법, Team work

- 문서(보고서, 논문)작성, 의사소통기술

2004.2 학기 238명 2005. 2 280명수강

화학공학: 180명 수강

건축공학: 150명 수강

2007. 1학기: 건설환경, 전기, 화공

학년 학기 학점 시간

공학설계

- 2학년 2학기, 3학점 3시간

- 창의성 개발, 기초지식과 이론 적용

- 자료의 이해 및 분석 능력

- 문제의 정의, 개념설계, 구체화설계, 상세설계

- 설계능력 Team work

2006년부터 전공필수

설계 방법론의 체계적 교육과

프로젝트 수행

(커피갠카 수행)설계능력, Team work

- 문서(보고서, 논문)작성 및 의사소통기술

설계과목지정

기계요소설계(1),(2), 유체기계, 냉동 및 공기조화,

디 지 털 전 자 기 구 설 계 , 유 공 압 시 스 템 설 계 ,

재료강도설계, 기계시스템설계 FEM 및 실습, CFD 및

다양한 분야별 설계과목 지정일반 이론과목: 설계프로젝트의도입 필요

실습 등도입 필요

- 3학년 2학기, 4학년 1학기 : 각 2학점 씩

- 공학지식, 이론의 적용

기계공학부,2000년 확대실시

(capstone design project)

기계공학과제

(1, 2)

- 창의성, 해석능력, 설계종합화 능력

- Team Work

- 문서작성(보고서, 논문), 의사소통기술

- 결과물 전시 및 발표, 과제평가

보고서 및 졸업논문 작성

전공필수

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- 보고서 및 졸업논문 작성


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ABEEK 공학설계 구성요소의 종합설계과목에서의 구현 (고려대 예)ABEEK 공학설계 구성요소의 종합설계과목에서의 구현 (고려대 예)Capstone

Design Course

공학설계공학설계이론이론 및및 실습실습

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서울대학교 기계항공공학부 설계교육 시스템서울대학교 기계항공공학부 설계교육 시스템

Capstone designCapstone design과목과목에에 해당하는해당하는 과목과목

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과 목 개설학기 내 용

연세대학교: 창의력/종합설계/Team Project 활성화 (예)

과 목 개설학기 내 용

창의설계 2학년1학기( 학점)

기계공학의 필요성을 느끼게 하는설계개념 및 창의적인 아이디어를기계 학에 적용할 수 있프로젝트(1) (3학점) 기계공학에 적용할 수 있는 project 수행

기계공학설계에 필요한 계측, data 처리창의설계

프로젝트(2)

3학년2학기(3학점)

및 해석을 위한 과제 수행 및상용해석프로그램 수행, 시스템개선을위한 설계 및 제작

Capstone Design

창의설계 4학년1학기

아이디어를 기획하고 설계, 해석, 제작, 성능분석, 최적화 및 marketing 전략까지 수립할 수 있는 체계적이고

Design Project

프로젝트(3) (3학점) 종합적인 project를 수행함. 학과목에배운 이론을 종합적으로 실제 적용할 수있는 과제를 수행

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4 공학입문설계 교육 사례 영남대 서울대 성균관대4. 공학입문설계 교육 사례: 영남대, 서울대, 성균관대, 고려대,연세대 , 강릉대, 공주대, 국민대 등

(1) 영남대학교 기계공학부, 디스플레이 화학공학부, 건축공학과 , 전자 등

•문제정의, 개념설계, 제품설계 등 설계 전반에 요구되는 창의적 아이디어창출, 분석, 평가 과정을 소개

•팀별 과제 수행을 통하여 팀웤, 의사소통기술 교육

•팀별로 경쟁하며 제작하므로 서 창의성과 흥미 유발

•축제의 분위기로 운용: 1학년 학생들에게 공학에 대한 동기부여

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기계공학입문설계기계공학입문설계 과목과목 목표목표

•기계공학을 이해할 수 있는 종합적 입문설계 과목 교육•창의적 공학설계 소개•공학설계 교육전에 제품을 설계 제작 제어 함으로서 공학에 대한•공학설계 교육전에 제품을 설계, 제작, 제어 함으로서 공학에 대한흥미와 동기부여.

세부세부 목표목표

•비기술적 자질 교육: 팀 단위로 과제 수행-팀웤 교육, 의사소통 교육매 과제 마다 새로운 팀 구성

•간단한 제품 설계, 제작 및 제어 원칙으로 과제 구성 및 신규 item 발굴간단한 제품 설계, 제작 및 제어 원칙으로 과제 구성 및 신규 item 발굴2004년: 글라이더, 롤러코스터, 레고닥타, 브리지설계2005년: 물로켓, 롤러코스터, 브리지설계, 로보트설계, 글라이더 제공2006년: 브리지설계, 로보트설계, 라인트레이서, 연료전지자동차(혹은

글라이더), 물로켓 등2007년: 커피캔카, 로보트설계, Zomtool 을 이용한 브리지설계

•다양한 창의적 문제 해결능력 배양•제작방법, 평가방법을 사전에 Internet에 게시하여 학생이 스스로 준비•체계적인 과제수행 능력 교육 – 브레인스토밍, 팀웤, action plan, 보고서•다양한 평가방법 활용: 보고서 평가, 발표평가, 디자인평가, 경진대회 평가

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주별강의 계획

주간 강의내용 비고

제1주 설계기초에 대한 간단한 소개, 창의적 문제해결방법 소개

팀구성, 평가방법, 설계실소개, 스튜디오 배정,창의적 문제해결방법 개 개, 튜디 배정, 보고서 작성 요령 교육

제2주

창의적 문제 해결방법 소개

(visual thinking and drawing)

소그룹 프로젝트 #1

( mp3 개발) 및 과제

제3주

문제정의 방법 소개

문제정의에 도움이 되는 방법

품질기능전개 (QFD)

제4주 문제정의 방법 소개 및 실습 소그룹프로젝트 #2제4주 문제정의 방법 소개 및 실습 소그룹프로젝트 #2

(문제정의 실습)

제5주 아이디어 창출 방법

브레인스토밍 방법 소개 및 실습

소그룹프로젝트 #3

(브레인스토밍 실습)브레인스토밍 방법 소개 및 실습 (브레인스토밍 실습)

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주간 강의내용 비고

제6주 아이디어창출법교육 소그룹 프로젝트 #4

SCAMPER 기법 소개 및 실습

형태학적분석법, 연상법 소개 및실습

(SCAMPER 등 실습)

아이디어 분석 및 평가 방법 소개 소그룹프로젝트 #5

제7주

아이디어 분석 및 평가 방법 소개

의사결정행렬, 가중순위 결정법 등

소그룹프로젝트 #5

(의사결정 방법)

제8주 중간고사 휴강제8주 중간고사 휴강

제9주 의사소통 방법 과제

제10주 효과적인 팀웤 그룹스킬 향상을 위한실습실습

제11주-제14주

주 설계그룹 프로젝트 Action plan 2회

보고서 1회, 경쟁평가 1회

발표평가 1회

제15주 최종 경진대회, 발표평가, 설계노트평가

발표평가는 경진대회후에 실시

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창의적 아이디어 창출, 분석, 및 평가 방법 교육

1. Brainstorming 기법 : 발산적 사고 기법 훈련• 원리와 규칙 4S : Support, Silly, Speed, Synergy• 집단의 구성: 5-12명, 모든 아이디어 기록, 보고 검토, 참가자

전원 참여• 워밍업 연습 시행• 아이디어 생성: 표적문제 제시, 자유롭게 많은 아이디어를

말하도록 진행 기록말하도록 진행, 기록• 아이디어 평가단계: 사회자, 기록자-아이디어 분류평가

2. Brainwriting: 참가자들이 많거나 내성적일 때 사용, 많은아이디어를 빠르게 생성하고자 할때아이디어를 빠르게 생성하고자 할때• 소집단의 구성, 용지배포, 아이디어 기록, 전달, 아이디어 평가

3. SCAMPER: Osborne 의 checklist 방법4 유추 혹은 연상 강제 연결법4. 유추, 혹은 연상, 강제 연결법5. TRIZ (Theory of Inventive Problem Solving)

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6. Highlighting : 수렴적 사고기법 훈련, 아이디어 평가법, 의사결정행렬의사결정행렬

• 아이디어 나열하고 번호 매김

• 같은 부류로 결집시켜 적중영역 찾음같은 부류로 결집시켜 적중영역 찾음

• 각 적중영역 검토 무엇인지 재진술 히트 아이디어 함께 묶음

• 문제 요구에 가장 잘맞는 것 하나 선택문제 구에 가장 잘맞는 것 하나 선택

7. ALU : Advantage, Limitation, Unique Qualities

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공학입문설계 평가방법 (예)

– 개인과제물 20%,소그룹 프로젝트 20%– 소그룹 프로젝트 20%,

– 출석 10% (4회이상 결석시 성적 무효)주그룹 프로젝트 1회 50%(주간활동보고서– 주그룹 프로젝트 1회 50%(주간활동보고서2회 각 2.5%, 종합보고서 10%, 경쟁평가20% 발표평가 10% 설계노트 5%)20%, 발표평가 10%, 설계노트 5%)

– 경쟁평가-경진대회 개최, 순위별 점수 차등배분배분

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공학계열공학계열 공통공통 공학입문설계공학입문설계 (2007(2007학년도학년도 시행중시행중))

기계기계 전자공학프로그램전자공학프로그램 입문설계입문설계 화학공학프로그램화학공학프로그램 입문설계입문설계기계기계, , 전자공학프로그램전자공학프로그램 입문설계입문설계 화학공학프로그램화학공학프로그램 입문설계입문설계

기계공학프로그램기계공학프로그램 입문설계입문설계 건축건축, , 토목공학프로그램토목공학프로그램 입문설계입문설계

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라인트레이서 바디 작업 및 제어 (영남대 기계공학부, 전자공학프로그램 ): 1학년 공학입문설계

(2) (2) 공주대학교공주대학교 화학공학부화학공학부 입문설계입문설계화학공학화학공학: 5: 5명명 //팀팀,, 학기초에학기초에 구성구성화학공학화학공학: 5: 5명명 //팀팀, , 학기초에학기초에 구성구성설계실습과제설계실습과제 부여부여: : 기능성비누기능성비누 만들기만들기실험계획실험계획, , 수행능력수행능력: : 비누가비누가 갖추어야갖추어야 할할 조건조건, , 소비자소비자 요구사항요구사항, , 팀의팀의 개발전략개발전략, , 팀의팀의 개발전략개발전략,,요구된요구된 조건에조건에 맞추어맞추어 공학요소공학요소, , 시스템시스템, , 공정공정 설계능력설계능력: : 비누제작을비누제작을 위한위한 최적조건최적조건 확립확립, , 경제성검토경제성검토팀웤팀웤, , 의사전달능력의사전달능력, , 공학도구를공학도구를 사용할사용할 수수 있는있는 능력능력 교육교육

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(3) 부산대학교 창의적 공학설계 과목

26


(4) 성균관대학교 공대 1학년 창의적 공학설계 과목:

창의적 공학설계 교육목표:

(4) 성균관대학교 공대 1학년 창의적 공학설계 과목:

전공학분야 엔지니어의 Life-Long Learning의 기본이 되는

창의적인 문제해결능력•창의적인 문제해결능력,

•스케치 및 시각적 추론능력,

•팀을 이루어 문제해결하는 능력 및 팀원들과의 조화능력,

•사용자입장을고려하는능력,

•설계한내용을발표하고,

•이를 토론을 통하여 개선 할 수있는 능력 등

설계기본소양을 다양한팀-기반 설계과제를 통하여 교육공과대학 및 정보통신공학부 인증필수 과목으로 운용연간 1학년 학생 약1200명, 20개 분반, 약1.5억예산

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성균관대 공학계열1학년-설계기본소양 강의내용•Design Is …D i & Vi l Thi ki•Drawing & Visual Thinking

•제품개발과정•소비자위주의제품개발, Quality Function DeploymentC ti it & D i 창의성과 설계•Creativity & Design : 창의성과 설계

•Team Roles: 팀의 역할•Creative Design Methods: 창의적 설계방법•Rational Design Methods:•Rational Design Methods: •설계사례•설계보고서작성법, 프로젝트•프리젠테이션 기법•프리젠테이션 기법•개념설계 과제 및 발표/토의/평가•설계/제작과제 및 경연대회•개인과제+ 팀과제(3개팀경험)개인과제+ 팀과제(3개팀경험)

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(5) 고려대학교 기계공학부 창의설계과목

Design Project를수행하며 경쟁을

통한 평가:창의성

아이디어 창출법 통한 평가: 동기부여,

공학공부에 대한흥미 높임

아이디어 창출법

흥미

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(6) 서울대학교 기계항공공학부 창의공학설계 강의 내용(6) 서울대학교 기계항공공학부 창의공학설계 강의 내용

윤리, 팀웤 기술

설계 요소 설명

프로젝트 수행

Visual thinkingthinking

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(7) Introduction to Engineering (ENGR5): University of Pacific( ) g g ( ) y

•Introduction to the principles and practices of engineering. Engineers and engineering activities in a technological society. Measurement, analysis and presentation of engineering data Strength of materials andanalysis and presentation of engineering data. Strength of materials and their utilization in design. Demonstrations and laboratory exercises.

•Required for all first year engineering students

University of Pacific: Freshmen Engineering Design Project

Trebuchet (Catapult) Design Cardboard Vessel Project

31

Trebuchet (Catapult) Design Cardboard Vessel Project


5. 일반 이론과목에서의 공학설계 교육

•ABEEK 인증을 위하여 설계학점 18학점 요구: 공학입문설계, 공학설계, 및 capstone design project 외에도 약 9-10학점 설계학점 필요

•전통적인 이론.해석과목에서의 설계 프로젝트 도입 필요성 대두(예) 중요전공과목에서 이론 2: 설계 1 정도의 비율로 설계 교육open ended problem 제공: 1개 이상의 해가 존재하거나 주어진open-ended problem 제공: 1개 이상의 해가 존재하거나 주어진제약조건이 완전하지 않은 문제 제시, 실험과는 구별되는 개념

유체역학 유체기계 시스템 설계 파이프 시스템설계• 유체역학: 유체기계 시스템 설계, 파이프 시스템설계•공기조화 냉동공학: 건물 내부 냉방시스템설계•내연기관: 엔진설계•열시스템설계, 제어시스템설계, 구조설계, 로봇시스템설계

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2008년도 대구대학교 공학설계교육 세미나CreativeCreative Engineering DesignEngineering Design

••ABETABET definition of designdefinition of design••ABETABET definition of design definition of design

The engineering The engineering design component of a curriculum design component of a curriculum must include at least must include at least

some of the following features:some of the following features:some of the following features:some of the following features:

•• development of student creativity, development of student creativity, 창의성의창의성의 개발개발

•• use of openuse of open--ended problemsended problems 개방형문제의개방형문제의 사용사용use of openuse of open ended problems, ended problems, 개방형문제의개방형문제의 사용사용

•• development and use of design methodology, development and use of design methodology, 설계론의설계론의 개발개발, , 사용사용

•• formulation of design problem statements and specifications,formulation of design problem statements and specifications,g p p ,g p p ,

설계문제정의와설계문제정의와 설계사양의설계사양의 구성구성

•• consideration of alternate solutions, consideration of alternate solutions, 대체해결안의대체해결안의 고려고려

•• feasibility considerations, and feasibility considerations, and 가능성가능성 고려고려

•• detailed system description detailed system description 상세상세 시스템시스템 설명설명

•• realistic constraints, realistic constraints, 현실적현실적 제약조건제약조건

33••


문제중심 학습(Problem-Based Learning ) 방법

학습을 유도하기 위한 문제 사용학습을 유도하기 위한 문제 사용

학습 (Learning)

• 문제정의와 그 이슈

• 문제에 대한 심적 대처

• 해결과정과 진행에 대한 기술

• 문제 해결을 위한 자율학습, 자기계발

• 문제해결 정도 모니터링 및 평가

• 문제해결과 학습목표 성취

• 팀학습기술, 의사소통기술, 비판적 논리적 사고력

• 내적 동기부여, 전공에 대한 긍정적인 태도

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내적 동기부여, 전공에 대한 긍정적인 태도•


이론/설계과목에서의 문제중심학습방법(PBL)의 도입

문제중심(P bl B d )

주제중심(S bj t B d )

이론/설계과목에서의 문제중심학습방법(PBL)의 도입

(Problem-Based ) (Subject -Based )제시 문제 학습동기

아파트의 실내벽에 주택 벽 등의 단열을아파트의 실내벽에이슬이 발생한다.

주택 벽 등의 단열을위하여 벽면의 온도를 구하여야 한다.

목표 문제정의 학습목표목표 문제정의 학습목표

아파트의 실내벽에이슬이 결로를 방지하는 벽의 설계

다층벽의 내의 온도분포를 구할 수있다지하는 벽의 설계 있다.

심리

(출처: 전남대 정우남교수)

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6. 공학설계 교육 내용

아이디어아이디어 창출창출 분석분석 평가의평가의 반복적반복적 순환순환 과정과정아이디어아이디어 창출창출, , 분석분석, , 평가의평가의 반복적반복적 순환순환 과정과정

공학설계공학설계 이론이론 교육과교육과 프로젝트를프로젝트를 통한통한 실습실습 필요필요팀웤팀웤 의사소통의사소통 교육교육 그룹스킬그룹스킬 워크샵워크샵(1 )(1 ) 활동보고서활동보고서 종합보고서종합보고서 작성작성••팀웤팀웤, , 의사소통의사소통 교육교육: : 그룹스킬그룹스킬 워크샵워크샵(1wn), (1wn), 활동보고서활동보고서, , 종합보고서종합보고서 작성작성,,

••팀팀 단위단위 단순단순 프로젝트프로젝트--스파게티스파게티 누들누들 타워타워, , 캔티레버캔티레버 등등 제작제작 contest(1contest(1--22주주))••이론이론 교육후교육후 그룹프로젝트그룹프로젝트 실시실시:: 예예) 2006) 2006 학년도학년도 커피캔카커피캔카 ((약약 44주간주간))••이론이론 교육후교육후 그룹프로젝트그룹프로젝트 실시실시: : 예예) 2006 ) 2006 학년도학년도 커피캔카커피캔카 ((약약 44주간주간) , ) , 발표발표, contest, , contest, 설계프로젝트설계프로젝트 수행계획서수행계획서 작성작성 ((예예) ) 홈페이지홈페이지 참조참조••20072007학년도학년도 계단을계단을 오르는오르는 자동차자동차 제작제작

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주요 설계 방법론

문제정의

제1모델

(미국)

제2모델

(독일 VDI2221)

제3모델

(Ph l & B it )

제4모델

(기타 유럽)(미국) (독일 VDI2221) (Phal & Beitz) (기타 유럽)

개념설계 기능과 구조의 결정 개념설계 기초설계

해법의 원리 탐구

제품설계 실현가능한 모델로 분할 구체화설계 형식설계

전체적 배치완성전체적 배치완성

생산문서 준비 상세설계 상세설계

37


문제의 정의문제의 정의

모든 문제는 해결되기 위하여 먼저 정의되어야 한다• 모든 문제는 해결되기 위하여 먼저 정의되어야 한다

• 각 종류의 문제에는 각각의 지배변수와 구속조건이있음있음

• 설계과정 => 문제사양에서 고려되어야 할 설계변수를분명히 하는 것이 중요분명히 하는 것이 중요

• 설계변수(비용, 안전, 크기 등)는 설계팀에 주어진선택권에 구속조건을 부여선택권에 구속 건을 부여

• 설계변수에 의해 만들어진 기준은 개념설계에서만족시켜야 함

• 문제가 부정확하게 정의된다면 설계팀은 잘못된 문제에대한 해를 만들 것이다. => 설계사양의 확립 중요

38


요구사항목록 작성1. 요구사항을 규명 :

– 정량적 자료와 정성적 자료를 결정

– 질 문

• 해결안은 어떤 목표를 만족해야 하나 ?해결안은 어떤 목표를 만족해야 하나 ?

• 해결안은 어떤 특성을 가져야 하나 ?

• 어떤 특성을 가지면 안되나 ?

– 더 많은 정보 수집– 더 많은 정보 수집

– 필요사항과 희망사항을 명확히 명시

– 가능하면 희망사항을 대, 중, 소의 중요도로 등급을 분류

2 요구사항을 명확한 순서대로 배열2. 요구사항을 명확한 순서대로 배열

– 주요목적과 주특성을 정의

– 규정 가능한 가능한 부분시스템, 기능, 조립품으로, 또는 주안점에 따라분리분리

3. 요구사항을 표준양식으로 작성하고 관심 있는 부서에 회람

4. 반대사항이나 수정요구사항을 검토하고 필요하면 그것을 요구사항목록에 반영

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품질기능전개행렬(고객의 요구사항->설계사양)

3. 행렬의 상부에 고객의 요구조건을

만족시키는데 필요한 기업의 역할을 나열

1. 고객의 요구조건을

조사하고 품질기능전개행렬의

좌측에 열거4. 행렬의 수평축과 수직 축에 있는

항목사이의 관계를 결정하고 행렬의

적당한 교차점에 이 관계의 강도를

기 시 (약함 강함 )기호로 표시 (약함, 보통, 강함 등)

2. 인접한 행에 0에서 10까지의

5. 행렬의 상부에 있는 설계 요구조건을

조사하여 고객 요구조건을 만족시킬

수 있는 가장 바람직한 방법을 찾고

40

수치적인 척도로 각각의 요구조건의

상대적인 중요도를 기록

수 있는 가장 바람직한 방법을 찾고

이러한 평가수치를 행렬의 가장 하부의 행에 기록


개념설계개념설계

근본적인 문제 규명을 위한 요약화•근본적인 문제 규명을 위한 요약화•기능구조의 정립(전체기능, 부분기능)•작용원리의 탐색(각각의 부분기능)작용원리의 탐색(각각의 부분기능)•작용구조의 생성 (부분기능들의 적절한 조합)•원리적 해결안 변이의 결정•기술적 경제적 기준에 따른 변이안들의 평가

41


창의적 사고전략 12항목

개인이나 그룹을 위한 전략 그룹만을 위한 전략

• 복제

요소들의 조합브레인스토밍

개인이나 그룹을 위한 전략 그룹만을 위한 전략

• 요소들의 조합

• 역사적 진화

가설 시험

시넥틱스

• 가설-시험

• 유추

• 형태론• 형태론

• 감정이입

• 점검목록점검목록

• 생체모방학

• TRIZ

42

TRIZ


의사결정행렬을 이용한 개념설계안 평가

• 각 개념설계를 여러 평가기준에 대해 수치적으로 평가

매우 적합(3), 적합(2), 보통(1), 부적합(0)

• 설계안이 갖는 다양한 속성들을 설계사양에 나타난 변수들과 비교하여 속성을 수치

데이터로 변환한다.데이터 다

• 검토와 평가과정에 하나의 하부기반을 제공한다.

• 각 개념설계의 특성을 평가기준과 체계적으로 비교할 수 있도록 접근방법을 제공한다.

Evaluative CriteriaConceptual Designs (개념설계안)a b c d e f C I

평가기준

3 1 3 2 1 2 3 3Action require

Product costSize

3 1 3 2 1 2 3 33 0 1 1 2 3 2 32 … 1 3 1 2 2 33 … 2 3 2 2 3 3

Action requireSimplicity

Energy consumptionTotal

3 … 1 2 1 2 2 314 … 8 11 7 11 12 15

학생학생 설계프로젝트설계프로젝트 보고서보고서 샘플샘플 참조참조

43

학생학생 설계프로젝트설계프로젝트 보고서보고서 샘플샘플 참조참조


영남대 공학설계: coffee can car 프로젝트 사례

▶ 마찰력 증가 및 고정작업 출발시 발생하는 공회전과 전선의 꼬임▶ 마찰력 증가 및 고정작업 : 출발시 발생하는 공회전과 전선의 꼬임

현상 발생을 막기 위해 철사를 연결 차체를 지지 하는 동시에 선의

꼬임도 방지꼬임도 방지

44

2008년도 대구대학교 공학설계교육 세미나[[

2학년 공학설계 계단을 오르는 자동차 (2007년 2학기 수업)2학년 공학설계 계단을 오르는 자동차 (2007년 2학기 수업)

4545


제제 작작 후후 기기제품설계제품설계

구구 동동 영영 상상

작작

4646

464622학년학년 공학설계공학설계 과제과제 발표발표 동영상동영상: : 계단을계단을 오르는오르는 자동차자동차


7. Capstone Design 교육: 설계종합화 교육

창의적창의적 공학설계과목공학설계과목 목적목적 및및 필요성필요성: : 공학교육인증공학교육인증 학습성과학습성과

•산업체 혹은 사회에서 요구하는 졸업생 배출 필요

•공학교육인증 학습성과 평가/달성을 위한 효과적인 과목

•요구조건에 맞춰 시스템, 요소, 공정을 설계할 수 있는 능력

•전공지식과 이론을 종합적으로 응용할 수 있는 능력

•공학문제를 인식하고 이를 공식화하고 해결할 수 있는 능력공학문제를 인식하고 이를 공식화하고 해결할 수 있는 능력

•복합학제적 팀의 한 구성원의 역할을 수행할 수 있는 능력

•효과적인 의사전달 능력•효과적인 의사전달 능력

•설계교육 강화 및 종합화 필요

47


• 캡스톤디자인 교과목의 역할

– 다양한 학습성과 평가에 매우 중요한 도구 (기술적, 비기술적 자질)

– 캡스톤디자인을 이용하여 설계관련 요소를 평가캡스톤디자인을 이용하여 설계관련 요소를 평가

– 프로그램 학습성과란 4학년 졸업시점의 학생이 갖춰야 할 능력 평가

– 담당교수의 평가 공인원은 평가 결과를 평가(포트폴리오, 인터뷰)

• Capstone Design은 설계 학습성과를 평가하는 아주 효율적인평가도구이다.평가도구이다.

– Ref. Capstone Design Courses and Assessment: A National Study

– “캡스톤 프로젝트의 목적이 학습성과 3과 유사하다고 응답자의 87%가보고했다 ”Larry J McKenzie Michael S Trevisan Denny C Davis보고했다. Larry J. McKenzie, Michael S. Trevisan, Denny C. Davis, Steven W. Beyerlein, Duke Energy/Wasington State University/ University of Idaho

C t D i P j t t를 외부평가자에 의뢰 학습성과• Capstone Design Project report를 외부평가자에 의뢰 학습성과평가를 수행하므로서 프로그램의 학습성과 달성여부를 측정가능

48


Capstone Design Project와 학습성과 평가 (예)Capstone Design Project와 학습성과 평가 (예)

• 요구된 필요조건에 맞추어 시스템, 요소, 공정을 설계할 수구 필 에 맞추어 시 , , 공정을 설계할 수있는 능력– 수행준거: 설계요구사항과 제약사항을 고려한 설계사양을 수립하고

개념설계와 적절한 설계도구와 방법을 사용한 상세설계의 수행개념설계와 적절한 설계도구와 방법을 사용한 상세설계의 수행, 문서화

– 루브릭(평가기준): 루 릭(평가기 )

• R3(5): 설계에 필요한 조건과 방법의 선택이 적절하고, 결과나 절차가표준에 적합하도록 문서화하여 잘 발표할 수 있음

• R2(3): 설계에 필요한 조건과 방법의 선택이 적절하나 결과나 절차가• R2(3): 설계에 필요한 조건과 방법의 선택이 적절하나, 결과나 절차가표준에 적합하도록 문서화하여 잘 발표할 수 있는 능력 부족

• R1(1): 설계에 필요한 조건과 방법의 선택, 결과나 절차가 표준에적합하도록 문서화하여 잘 발표할 수 있는 능력 모두 부족적합하도록 문서화하여 잘 발표할 수 있는 능력 모두 부족

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• 복합학제적 팀의 한 구성원의 역할을 수행할 수 있는 능력– 수행준거: 책임과 의무의 분담, 학제적 팀에서 역할 담당하고

아이디어의 분석을 통해 필요한 협동전략 수립아이디어의 분석을 통해 필요한 협동전략 수립

– 루브릭(평가기준): • R3(5): 팀원의 의무와 역할분담을 이해하고 실행가능한 협동전략

수립하여 수행할 수 있다수립하여 수행할 수 있다.

• R2(3): 팀원의 의무와 역할분담을 이해하나 실행가능한 협동전략수립하여 수행하는 능력 부족.

• R1(1): 팀원의 의무와 역할분담에 대한 이해도 실행가능한 협동전략• R1(1): 팀원의 의무와 역할분담에 대한 이해도 실행가능한 협동전략수립하여 수행하는 능력도 부족

• 공학문제들을 인식하며 이를 공식화하고 해결할 수 있는능력능력– 수행준거: 공학적 문제의 제한조건을 설정하고 공식화하여

실험.해석.시뮬레이션을 통하여 해결할 수 있다

• 직업윤리, 의사전달능력, 공학적 해결방안의 영향 이해, 실무능력 등 평가가능

50

2008년도 대구대학교 공학설계교육 세미나학습성과 평가도구 비교 (영남대학교, 기계, 디스플레이화공)

구 분 기계공학 디스플레이화학공학구 분 기계공학 디스플레이화학공학

평가도구

① Exit Interview② 종합설계보고서③ 현장실습보고서 평가④ 외국어 성적 / 해외연수⑤ 직업에 대한 에세이

① Exit Interview② 공학과제 보고서③ 학생포트폴리오(어학능력)④ 학생포트폴리오(경시대회 학술대회)

1. 수학, 기초과학, 공학의 지식과 정보기술을 응용할 수 있는 능력 ① Exit Interview, ② 종합설계보고서 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

2. 자료를 이해하고 분석할 수 있는 능력 및 실험을 계획하고 수행할 수 있는 능력

① Exit Interview, ② 종합설계보고서 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

3. 현실적 제한 조건을 반영하여 시스템, 요소, 공정을 설계할 수 있① Exit Interview ② 종합설계보고서 ① Exit Interview ② 공학과제 보고서

는 능력① Exit Interview, ② 종합설계보고서 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

4. 공학 문제들을 인식하며, 이를 공식화하고 해결 할 수 있는 능력 ① Exit Interview, ② 종합설계보고서 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

5. 공학 실무에 필요한 기술, 방법, 도구들을 사용할 수 있는 능력 ① Exit Interview, ② 종합설계보고서 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

① Exit Interview ② 공학과제 보고서

학습성과별평

6. 복합 학제적 팀의 한 구성원의 역할을 해낼 수 있는 능력 ① Exit Interview, ② 종합설계보고서① Exit Interview, ② 공학과제 보고서, ④ 학생포트폴리오(경시대회 학술대회)

7. 효과적으로 의사를 전달할 수 있는 능력 ① Exit Interview, ② 종합설계보고서 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

8. 평생교육의 필요성에 대한 인식과 이에 능동적으로 참여할 수 있는 능력


평가도구

9. 공학적 해결방안이 세계적, 경제적, 환경적, 사회적 상황에 끼치는 영향을 이해할 수 있는 폭넓은 지식

① Exit Interview, ② 종합설계보고서, ③ 현장실습보고서 평가

① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

10. 시사적 논점들에 대한 기본지식① Exit Interview, ④ 외국어 성적 / 해외연수, ⑤ 직업에 대한 에세이


11 직업적 책임과 윤리적 책임에 대한 인식 ① Exit Interview ⑤ 직업에 대한 에세이 ① Exit Interview ② 공학과제 보고서11. 직업적 책임과 윤리적 책임에 대한 인식 ① Exit Interview, ⑤ 직업에 대한 에세이 ① Exit Interview, ② 공학과제 보고서

12. 세계문화에 대한 이해와 국제적으로 협동할 수 있는 능력① Exit Interview, ④ 외국어 성적 / 해외연수

① Exit Interview, ③ 학생포트폴리오(어학능력)

13. 실무관련지식과 인성을 바탕으로 하는 현장 적응력① Exit Interview, ② 종합설계보고서, ③ 현장실습보고서 평가


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14. 창의적문제해결: 전문지식을 바탕으로 문제를 해결할 수 있는창의적능력, 컴퓨터 활용능력: 산업현장문제의 해결과 정보처리를위한 컴퓨터 활용능력


2008년도 대구대학교 공학설계교육 세미나학습성과 1. 수학, 기초과학, 공학의 지식과 정보기술을 응용할 수 있는 능력

수행준거 1-1: 디스플레이화학공학에 적용되는 수학, 기초과학과 공학의 기본원리를 설명할 수 있다.

학습성과에 대한 수행준거(Performance Criteria) 및 채점기준(Rubric)

평가도구 졸업예정자 Exit Interview, 공학과제 보고서

채점기준

미분적분학, 선형대수 등의 수학과 일반물리, 일반화학 등의 기초과학 이론을 바탕으로 심화전공 분야에서 다루는 원리를설명할 수 있는 정도

(상) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 정확히 설명할 수 있다.(중) 디스플레이화학공학과 관련된 수학 과학 이론을 어느 정도 설명할 수 있다(중) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 어느 정도 설명할 수 있다.(하) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 설명할 수 없다.

• 목표: 졸업 시까지 프로그램에 속한 졸업예정자의 30% 이상이 상 등급이 되도록 하고, 40% 이상이 중 등급이 되도록 하며, 하 등급은 30% 미만이 되도록 한다.

• 실행: 전공 교과목에서 강의를 통해 동 분야에서 적용 가능한 기본적인 수학, 과학 지식과 이론의 교육과 예제문제의풀이를 통하여 그리고 필요한 경우 실험실습을 통하여 기본원리를 체험하도록 한다

Closetheloop

풀이를 통하여, 그리고 필요한 경우 실험실습을 통하여 기본원리를 체험하도록 한다.• 측정: 졸업예정자 Exit Interview와 공학과제 보고서 통해 정량적으로 측정한다.• 평가: 매년 교육평가 위원회에서 ABEEK Monitoring 그룹 또는 졸업예정자의 출구설문조사를 평가하여 목표 달성여부를

분석한다.• 개선: 목표 달성이 미흡한 경우 2년 주기로 강의를 개선한다. 또한, 교수와 학생간의 상담기회를 자주 갖고 학생 스스로

개선할 기회를 제공한다. 평가 결과를 프로그램 위원회에 보고하고, 평가결과 및 개선사항을 학부홈페이지, 학부, ,소개책자 등에 공개한다.

평가도구별 평가기준

1) 졸업예정자 Exit Interview• 평가대상: 졸업예정자평가대상: 졸업예정자• 평가시기: 졸업 시점• 평가방법: “공학적 문제를 해결하는데 필요한 수학, 기초과학, 공학지식 중 생각나는 것을 설명하시오” 질문을 통한 답변 평가• 평가기준: (상) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 2가지 이상 들어 설명하였다.

(중) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 1가지 이상 들어 설명하였다.(하) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 설명하지 못하였다.

달성목표: 졸업예정자의 30% 이상이 상 등급이 되도록 하고 40% 이상이 중 등급이 되도록 하며 하 등급은 30% 미만이 되도록 한다• 달성목표: 졸업예정자의 30% 이상이 상 등급이 되도록 하고, 40% 이상이 중 등급이 되도록 하며, 하 등급은 30% 미만이 되도록 한다.2) 공학과제 보고서• 평가대상: 졸업예정자• 평가시기: 졸업 시점• 평가방법: “공학과제 수행 시 적용한 수학, 기초과학, 공학지식 중 생각나는 것을 설명하시오” 질문을 통한 답변 평가• 평가기준: (상) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 2가지 이상 적용하였다.

52

(중) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 1가지 이상 적용하였다.(하) 디스플레이화학공학과 관련된 수학, 과학 이론을 적용하지 못하였다.

• 달성목표: 졸업예정자의 30% 이상이 상 등급이 되도록 하고, 중 등급은 40% 이상, 하 등급은 30% 미만이 되도록 한다.

2008년도 대구대학교 공학설계교육 세미나졸업예정자 인터뷰 평가

학 번 이 름

학습성과

평 가비고

Rubric수학, 기초과학, 공학지식을 2가

지 이상 들어 설명하였다.수학, 기초과학, 공학지식을 1가지 이상 들어 설

명하였다.수학, 기초과학, 공학지식을 설명하지 못했다.

평가등급 상 중 하PO1

평가등급 상 중 하

채점기준 3가지 이상 2가지 1가지1가지를 설명하

였으나 미흡설명하지 못함

평가점수 5 4 3 2 1

실험과목에서 자료를

PO2

Rubric실험과목에서 자료를 체계적으로분석하고 정리한 사례를 2가지 이

상 들어 설명하였다.

실험과목에서 자료를 체계적으로 분석하고 정리한 사례를 1가지 이상 들어 설명하였다.

실험과목에서 자료를체계적으로 분석하고정리한 사례를 설명하

지 못했다.


1가지를 설명하채점기준 3가지 이상 2가지 1가지

1가지를 설명하였으나 미흡

설명하지 못함

평가점수 5 4 3 2 1

Rubric설계사양 및 설계절차를 2가지 이

상 들어 설명하였다.설계사양 및 설계절차를 1가지 이상 들어 설명

하였다.설계사양 및 설계절차를 설명하지 못했다.

PO3평가등급 상 중 하



평가점수 5 4 3 2 1

PO4

Rubric공학문제를 인식하며, 이를 공식

화하고 해결할 수 있는 방법을 2가지 이상 들어 설명하였다.

공학문제를 인식하며, 이를 공식화하고 해결할수 있는 방법을 1가지 이상 들어 설명하였다.

공학문제를 인식하며, 이를 공식화하고 해결할 수 있는 방법을 설명

하지 못했다.


53



평가점수 5 4 3 2 1


종합설계보고서 평가종합설계보고서 평가학 번 이 름

학습성평 가 비 고

과평 가 비 고

PO1

Rubric수학, 과학 원리를 2가지 이상 적용

하여 문제를 해결하였다.수학, 과학 원리를 1가지 이상 적용하여

문제를 해결하였다.수학, 과학 원리를 적용하지 않

았다.


채점기준

평가점수 5 4 3 2 1

Rubric실험의 수행, 결과분석, 보고서 작성원리를 2가지 이상 적용하여 문제를

해결하였다.

실험의 수행, 결과분석, 보고서 작성원리를 1가지 이상 적용하여 문제를 해결하였

다.

실험의 수행, 결과분석, 보고서작성원리를 적용하지 않았다.

PO2 평가등급 상 중 하

채점기준

평가점수 5 4 3 2 1

공학이론과 정보를 적용하여 체계적 공학이론과 정보를 적용하여 체계적으로 공학이론과 정보를 적용하여 체

PO3

Rubric공학이론과 정보를 적용하여 체계적으로 설계할 수 있는 원리를 2가지이상 적용하여 문제를 해결하였다.

공학이론과 정보를 적용하여 체계적으로설계할 수 있는 원리를 1가지 이상 적용하

여 문제를 해결하였다.

공학이론과 정보를 적용하여 체계적으로 설계할 수 있는 원리를

적용하지 않았다.


채점기준

평가점수 5 4 3 2 1

PO4

Rubric공학문제를 인식하며, 이를 공식화하고 해결할 수 있는 원리를 2가지이상 적용하여 문제를 해결하였다.

공학문제를 인식하며, 이를 공식화하고 해결할 수 있는 원리를 1가지 이상 적용하여

문제를 해결하였다.

공학문제를 인식하며, 이를 공식화하고 해결할 수 있는 원리를

적용하지 않았다.


54


채점기준

평가점수 5 4 3 2 1


종합설계보고서를 활용한종합설계보고서를 활용한학습성과 평가Capstone design project과제 제출물과제 제출물•문제정의, 목표설정•계획고객요구사항 설계사양도출•고객요구사항, 설계사양도출

•개념설계•아이디어 창출, 분석, 평가구체화설계 상세설계•구체화설계, 상세설계

•제품제작•중간발표, 최종발표•중간보고서, 최종보고서•설계노트 등 평가

외부 산업체 고용간부를 활용하여보고서 평가 –분석적 평가기준적용

5555

적용

(Michigan(Michigan Tech ME:Tech ME:조벽교수조벽교수))


••Capstone Design Capstone Design 과제과제 운영운영 방법방법

•학생제안과제/산업체제안과제/교수제안과제/국제경연대회 과제

•학제간 설계 프로젝트 교육: 성균관대 동국대•학제간 설계 프로젝트 교육: 성균관대, 동국대

•엔터프라이즈 형 과제: Michigan Tech. Univ.

E t 형 과제 D l U i•Entrepreneur 형 과제: Drexel Univ.

•산업체 과제의 경우 현장실습과 병행

•과제제작 후 경진대회 및 전시회 개최

•Capstone Design project 와 공학교육인증 학습성과 평가

56


Capstone Design 과제수행 시 주요 고려 사항

•팀 조직, 의무, 권한의 명확한 정의문제의 정의: 고객의 요구사항을 설계사양으로의 체계적인 변환 품질기능전개•문제의 정의: 고객의 요구사항을 설계사양으로의 체계적인 변환- 품질기능전개(QFD)

•체계적인 설계과정 수행

개념설계: 창의적 사고전략의 적용 -창의적인 idea 창출법,brainstorming, SCAMPER, checklist, mind map, 강제연상법, TRIZ

수렴적 사고기법 교육-아이디어 평가법 의사결정 행렬에 의한수렴적 사고기법 교육 아이디어 평가법, 의사결정 행렬에 의한개념설계평가 / 수행

제품설계: 구체화설계 + 상세설계

•체계적, 주기적 발표 및 문서보고: team action plan 제출 (회의록) capstone design project 노트 작성 의무화 – 프로젝트 수행 전과정 기록

57


Capstone Design 과제수행 시 주요사항 (계속)p g

•문헌조사: 특허, 실용신안 등

•경제성 검토 시장조사•경제성 검토, 시장조사

•요소 기술검토•해석, 설계 도구 교육-활용: CAE / ANSYS, CMOLD, CFX, 등•제품 설계 CAD/CAM 활용•제품 설계 CAD/CAM 활용•재료 조달•제품 제작•수정 및 완성•수정 및 완성•발표 경진대회

58


다양한 capstone design project 소개

Michigan Technology University 프로그램 ( 조벽 교수) : 엔터프라이즈 프로그램 소개엔터프라이즈 프로그램 소개

Senior Design Program: 기업체 의무 $15 000 계약금 지원 엔지니어 1명Senior Design Program: 기업체 의무-$15,000 계약금 지원, 엔지니어 1명

선정 자문역할: 디자인 아이디어가 제품 제작으로 이어져야 함

엔터프라이즈: 약 30명 한 팀, 3년 참여 20학점까지 인정, 공대, 경영대, 문리과, 기술대 포함 엔터프라이즈 운영 – 비즈니스 조직 결성 다년간, 접학문적

방식의 공학설계를 경험하게 하는 학습중심 공학교육방식의 공학설계를 경험하게 하는 학습중심 공학교육

59


Drexel University Senior Design Project: (조영일교수)

B illi t id t id d l 1 t f 100• Brilliant ideas, great ideas succeed only 1 out of 100.

Why? not market based. (시장기반 제품개발)

• Age of entrepreneurship: (기업가정신의 시대)

a matter of survival for family, school, and nation

Digital Flow Meter Project 예 :g j– Market study: $900 millions/yr : www.frost.com

– IP study (US patent) : www.delphion.com

– During senior year, team completes prototype and validationDuring senior year, team completes prototype and validation. develop a business plan

– After graduation, the team starts a real company.

60


Senior Design Capstone Course: University of PacificSenior Design Capstone Course University of Pacific

Semester goals:– Fall semester – Initial analysis and preliminary drawings are y p y g

the main deliverables (the project is well thought-out at the paper level by the end of this semester).

– Spring Semester – Engineering analysis is finalized and p g g g ydetailed drawings are completed before raw material is acquired and manufacturing begins. The main deliverable is a working prototype.g p yp

Budgets for Projects: No formal budget allocatedNo formal budget allocatedDepartment fund and personal fundDepartment fund and personal fundDepartment fund and personal fundDepartment fund and personal fundEncourage Entrepreneurship Encourage Entrepreneurship $100 for individual projects$100 for individual projects$200 for group projects$200 for group projects$200 for group projects$200 for group projectsIndustry or other sponsors (e.g., Saudi ARAMCO)Industry or other sponsors (e.g., Saudi ARAMCO)

External Review: from industrial reps., future students, community

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Q d d R b tQ d d R b t H d V hi lQuadruped RobotQuadruped Robot Human Powered Vehicle

Objectives:Objectives:

FourFour--legged walking robot.legged walking robot.

Capable of moving in all directions.Capable of moving in all directions.

Objectives:Objectives:

To meet the design objectives of the annual ASME To meet the design objectives of the annual ASME HPV competition.HPV competition.

Incorporate IR sensors to sense objects in Incorporate IR sensors to sense objects in its path.its path.

Incorporates lightweight carbonIncorporates lightweight carbon--fiber frame fiber frame manufactured at a local company (Applied manufactured at a local company (Applied Aerospace).Aerospace).

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L L : 2004 ASME A l Uncle Ben:Uncle Ben: 2005 ASME Annual

국제경연대회 과제형 capstone design project (예)

Long Legs: 2004 ASME Annual Student Design Contest

Uncle Ben: Uncle Ben: 2005 ASME Annual Student Design Contest

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학제간 설계 프로젝트 교육: 성균관 대학교 기계공학부

Roles of New Kind of DesignersRoles of New Kind of Designers• Design various use of activities of products (제품의 다양한 용도

설계)• Integrate into a system (체계종합)g y (체계종합)• Provide individually customized use of experiences for users

(사용자경험에 따른 개개인에 개별화된 용도 제공)• Examples of new products: MP3 player, intelligent learning p p p y g g

companion, home service robots, conference room management system

Interdisciplinary Design for the Next Generation (차세대 학제적 설계)• Converging Disciplines for Designers of the future products:

(융합) Design Engineering + Information Technology + Art & (Design + Architecture + social sciences (psychology,

Economics)+ management

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국내.외 유사 학제적 공학설계 프로그램

•Product Design Program, Stanford Univ.

•Integrated Engineering & Industrial Design U of Illinois•Integrated Engineering & Industrial Design, U of Illinois

•Berkeley Institute of Design, U 0f California

•Inst of Design Engineering & Applications (IDEA) Northwestern•Inst of Design Engineering & Applications (IDEA), Northwestern

•Faculty of Industrial Design Engineering, Delft Univ. of Tech.

•Media Design Keio Univ Fujisawa Campus•Media Design, Keio Univ. Fujisawa Campus

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기타 설계능력 향상 교육 방법

•국제적 제품개발을 위한 global 설계 및 제작 교육: 서울대 기계공학부

•실험실습 강화: 인터넷 비디오 등 매체 이용•실험실습 강화: 인터넷, 비디오 등 매체 이용

•인터넷, 멀티미디어를 활용한 기계공학교육: 다양한 교육매체의 활용

수치해석 i MMFM수치해석, gui , MMFM

•비정규 교과과정을 통한 전공교육: 자작자동차 대회, 로봇경진대회 등

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SAE 2007SAE 2007 국제국제 대학생대학생 자작자작 자동차대회자동차대회((영남대학교영남대학교 주관주관))SAE 2007 SAE 2007 국제국제 대학생대학생 자작자작 자동차대회자동차대회((영남대학교영남대학교 주관주관))

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2007 Rock Crawling Competition (2007 Rock Crawling Competition (산기재단산기재단 주최주최, , 영남대영남대 주관주관))

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2007 2007 창의적창의적 종합설계종합설계 경진대회경진대회 참가참가 ((다학제다학제 간간 과제과제))

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(기계 + 섬유 패션)(기계 + 전기.전자 등)


영남대학교영남대학교 Capstone DesignCapstone Design ProjectProject 교내교내 경진대회경진대회

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8. 맺는말

• 공학교육인증에서 공학설계교육 강화(18학점 이수보장 요구)

• 공학설계교육의 체계화 필요/입문설계/공학설계/capstone design공학설계교육의 체계화 필요/입문설계/공학설계/capstone design

• 입문설계/capstone design project 등 종합설계과목의 필수화

전통적 이론과목에서의 설계교육 강화(요소설계)• 전통적 이론과목에서의 설계교육 강화(요소설계)

• Capstone design project는 학습성과 평가의 중요한 도구이다.

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감사합니다.감사합니다.

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