Transcript 캡스톤설계운영방안.

설계교육체계와
캡스톤설계 운영방안
2012년 3월 5일
전기공학과
이건영
설계교육체계와 캡스톤설계 운영사례
 설계교육체계
• 공학설계의 정의
• 설계구성요소와 현실적 제한조건
• 설계 교과목 구성과 운영
 캡스톤설계 운영방안
• 캡스톤설계의 중요성
• 강의일정
• 팀 구성 및 지도교수 배정
캡스톤설계는
홍길동이다
• 진도관리
• 평가 및 피드백
• 설계 포트폴리오
캡스톤설계를 정리한 포트폴리오는
좋은 대학을 가기 위해 고교 3년의 성적이 좋아야 하는 것 이상으로
목표로 한 사회진출(취업, 진학)을 위한 핵심 자료(제3의 이름)이다.
2
설계교육체계: 공학설계의 정의



설계는 목표하는 기능과 성능을 포함한 제반 요구조건을 만족하는 시스템이나 시스템의 일부를 고안
하는 전 과정을 포함한다. 다시 말하면, 이 과정은 수학, 기초과학, 전공 영역의 이론을 기초로 하여 설
정된 목표를 달성하기 위하여 사용 가능한 자원을 최적으로 활용될 수 있게 하는 반복적인 의사결정
과정이다.
설계과정을 구성하는 설계요소에는 목표와 기준의 설정, 합성, 분석, 제작, 시험, 평가 그리고 결과 도
출 등이 포함된다.
따라서 개별 설계 교과목에서는 다양한 방법(학생의 창의력 함양, 개방적 사고를 통한 문제 해결, 현
대적인 설계 이론과 방법의 개발, 설계 문제의 공식화, 설계서 작성 방법, 다양한 방식의 문제해결 고
찰, 가능성의 고찰, 구현 과정, 협업적 설계, 상세 시스템 명세작성 등)으로 설계요소를 선택적으로 교
육시킬 수 있어야 하며 여러 가지 현실적인 제한 조건 즉, 경제, 환경, 사회, 윤리, 미학, 보건 및 안전,
생산성과 내구성, 산업표준 등에 대한 요소를 아울러 포함하여야 한다.
An engineering design process is a process used by engineers to help develop products. The
engineering design is defined as
… the process of servicing a system, component or process to meet desired deeds. It is a decision-making
process (often iterative), in which the basic sciences, mathematics, and engineering sciences are applied to
convert resources optimally to meet a stated objective. Among the fundamental elements of the design
process are the establishment of objectives and criteria, synthesis, analysis, construction, testing, and
evaluation.
This process can be divided up into a ten-step process, which includes identifying a need,
defining the problem, conducting research, narrowing the research, analyzing set criteria, finding
alternative solutions, analyzing possible solutions, making a decision, presenting the product, and
communicating and selling the product.
3
설계교육체계: 설계구성요소와 현실적 제한조건
 학습성과 3: 현실적 제한조건을 반영하여 시스템, 요소, 공정을 설계할 수 있는 능력
공학분야에서 제한된 요구조건(원가, 안전성, 신뢰성, 미관, 윤리성, 사회에 미치는 영향 등) 하에서 구성요소와 시스
템, 공정을 설계하고 구현할 수 있는 능력은 학생들이 사회 진출 전에 갖추어야 할 핵심 사항이다. 따라서 설계목표
설정에서부터 합성, 분석, 제작, 시험 및 평가에 이르기까지 체계적인 설계교육이 이루어져야 한다. 또한 문제 해결 과
정에 주변 조건이 반드시 고려되어야 한다. 즉, 허용되는 기간, 비용, 주어진 자원 조건 등에 맞추어 설계하고 구현할
수 있는 능력을 갖추고 있어야 함을 의미한다.
 교과영역: 졸업생의 실무 적응력을 높이기 위하여 설계 관련 교과목을 체계적으로 편성하여야 한다. 특
히, 저학년에서는 공학설계의 일반적인 개념에 대한 이해와 창의력을 기르기 위한 기초설계(또는 설계
입문) 교과목과 고학년에서는 저학년에서 배운 지식과 기술을 기초로 하고 주요 설계경험을 아우르는
종합설계 교과목을 이수하여야 한다. 기초설계와 종합설계에서는 일련의 설계 구성요소와 현실적 제한
조건이 골고루 다루어져야 한다.
종합설계 교과목은 저학년에서 배운 지식과 기술을 기초로 하여 설계목표 설정, 합성, 분석, 제작, 시험, 평가와 같은
설계요소를 포함하고 경제, 환경, 사회, 윤리, 미학, 보건 및 안전, 생산성과 내구성, 산업표준 등 현실적 제한 조건을
대부분 다루어야 한다. 기초설계, 요소설계, 종합설계를 체계적으로 편성하여, 학생이 종합설계 교과목을 이수하기
전에 종합설계 교과목에서 다루는 설계 구성요소와 현실적 제한조건을 미리 경험할 수 있도록 운영하여야 한다. 이
러한 요소설계 교과목에서는 해당 전공분야의 주요 세부전공 내용을 주제로 적절히 설계교육을 할 수 있도록 구성하
여야 한다. 학생들은 이러한 요소설계 교과목을 다양한 세부전공분야에서 골고루 이수하여야 한다.
설계는 단순히 작품을 만드는 것이 아니라
목표로 한 요구조건이 만족되도록 하는 시스템이나 시스템 일부를
고안하는 반복적인 의사결정과정(결과보다 과정이 중요)이다.
4
설계교육체계: 기초설계-요소설계-종합설계
 설계전담과목: 3학점 – 장기 프로젝트 추진
 실험설계 융합과목: 2학점 – 단기 프로젝트 추진
 이론설계 융합과목: 1학점 – 문제해결 과제
과목명
설계구성요소
현실적 제한조건
학년 설계
생산 산업
/학기 학점 목표 합성 분석 제작 시험 평가 경제 환경 사회 윤리 미학 보건
안전 내구 표준
1-2
2-1
2-2
3
2
2
o
o
o
o
전기전자회로실험1
전기전자회로실험2
마이크로프로세서응용설계
2-2
1
o
o
회로해석및논리회로실험
전기설계공학
전력기기실험
3-1
2
o
3-1
1
o
3-2
2
o
실시간시스템설계
3-2
3
o
o
지능형로봇프로그래밍
전력전자시스템설계
에너지및발전시스템
4-1
4-1
4-1
1
1
1
o
o
캡스톤설계
4-1
3
아날로그시스템설계
4-2
1
공학도구와시스템설계
4-2
1
공학설계입문
o
o
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o
o
o
o
o
o
종합설계 이전에 한번 이상의 설계구성요소 및 현실적 제한조건에 대한
실전 경험을 해야만 원활한 과제추진이 가능하다.
그러나, 필수과목만 수강하면 마지막에 어려움을…(체계적 수강 필요)
5
캡스톤설계 운영방안: 캡스톤설계의 중요성
 수요자 중심 교육
 산업체가 요구하는 문제해결능력과 실무능력을 배양
 적절한 목표설정 및 현실적 제한조건을 반영한 설계경험 부여
 체계적인 설계교육 운영이 필수적임
 수요자 요구분석, 기능 및 성능 정의 등 명확한 목표 설정
 설계구성요소를 순차적으로 경험하는 체계적인 결과 도출
 캡스톤 설계를 통한 최종 점검 필요




그 동안 길러온 전공 및 설계 능력을 집대성
교육목표와 부합하는 종합적인 문제를 설정
팀 프로젝트를 통한 문제해결.
소규모의 팀 구성 및 지도교수의 밀착 지도
 불명확한 목표설정: 과제 추진에 따라 목표가 변함, 하고 싶은 것과 할 수 있는 것 혼재
 단순한 작품 제작 형태로 운영: 과정보다는 결과물에 대한 평가를 강조
 결과보고서의 충실도 미흡: 재현 불가
6
캡스톤설계 운영방안: 강의일정
예비
제안서
주차
본
제안서
진도
보고
진행내용
중간
진도
발표
보고
특기사항(과제물)
결과
발표
기말
시험
1
예비제안서 작성
자율적 조편성 (RFP 작성)
2
예비제안서 검토
주제 확정, 팀, 지도교수 확정, 평가기준 설명 (제안서 작성, 면담보고서)
3
본제안서 발표
핵심기술 정의 및 확보 여부, 개념설계 평가기준 설명
4
평가결과 피드백
본제안서 서면평가 (개념설계도, 면담보고서)
5
개념설계 발표(PDR)
PO 평가표 설명, 기술발전 에세이 작성요령 설명 (자료조사)
6
평가결과 피드백
중간발표 평가기준 설명 (기술발전 에세이 작성, 면담보고서)
7
상세설계 발표(CDR)
직업윤리에 작성요령 설명 (자료조사)
8
직업윤리 에세이 작성
진도보고1 평가기준 설명 (중간보고1, 면담보고서)
9
중간보고1 발표(FDR)
최종 결과물의 형상, 기능과 성능, 및 데모 시나리오
10
평가결과 피드백
진도보고2 평가기준 설명 (중간보고2, 면담보고서)
11
중간보고2 발표
기능 및 성능평가 방법
12
평가결과 피드백
결과발표 평가기준 설명 (결과보고서 작성)
13
자율진행
지도교수 면담을 통한 작품 제작 진행상황 점검 (면담보고서)
14
결과 발표
발표 평가, (전시회 준비)
15
기말고사
팀원 상호평가, 시연방안 및 시사논술 시험, 보고서 서면평가
제안서에는 기능과 성능을 명시,
3단계 디자인리뷰에서는 개념설계, 상세설계, 최종결과물에 대한 심층검토.
7
캡스톤설계 운영방안: 팀 구성 및 지도교수 배정
지도교
수A(1)
• 팀1
• 팀2
지도교
수B(1)
• 팀3
• 팀4
• 팀5
코디교수(3)
지도교
• 팀6
• 팀7





4인 1조 임시 구성: 예비제안서 내용에 따라 자율적 구성
수K(1)
종합설계로 부적절한 예비제안을 제외
4인 1조 확정 구성: 본 제안서 내용에 따라 일부 팀원 조정
잔여 학생은 임의 배정
인증과정과 일반과정을 분리 권장: 학습성과 평가 결과 분석 고려




지도교수 수요조사: 예비제안서 내용에 따라 자율적 지원
지도교수 신청: 본 제안서 내용에 따라 지도가능 교수 면담
지도 수락 우선순위 부여: 지도 가능한 분야에 따라 교수 재량의 순번 부여
지도교수 확정: 지도가능 분야와 지도 팀 수를 고려하여 우선순위에 따라 결정
팀 구성은 친분에 따른 구성 보다는
예비제안서(RFP)에 제시된 핵심기술이 보유되도록 구성
8
캡스톤설계 운영방안: 진도관리
코디교수(3)
 지도교수와의 면담 일정 준수의 어려움  제안서에
일정을 정례화로 해소
: 예약 문화에 익숙하지 않아 항상 자문을 받을 것이라 기대
: 지도교수의 바쁜 일정과 상충되는 경우 발생
 면담 지도 내용의 내실화가 어려움  면담일지 사전 제출로 해소
: 면담요청사항을 구두로 두서없이 설명
: 지도교수의 심도 있는 지도 준비 불가
 계획 일정 준수의 어려움  진도 보고 및 중간 발표 의무화
: 추진 항목에 대한 시간 예측을 잘못한 일정 계획
: 타 수업 부담을 고려하지 못한 일정 계획
: 언제라도 할 수 있으리란 착각





과제명
주요 진행사항 요약(진척율 표시)
면담 요청사항
직전 지도사항 반영 결과
향후 진행 예정사항 요약
설계구성요소를 대분류로 하는 일정 계획은
보여주기 위한 일정이 아니라, 팀 모두가 일정점검이 가능케 하도록 작성
9
캡스톤설계 운영방안: 평가 및 피드백(1/6)
제안서 발표 평가항목
가) 설계목표 설정의 타당성
배점
5
1. 교육목표와 부합한 설계인가?
3
2. 설계목표는 구체적이고 독창적인가?
3
3. 기존의 배운 내용을 종합하는 설계인가?
3
나) 추진체계의 적절성
핵심 평가항목
5
4. 과제추진에 필요한 전공능력은 충분한가?
3
5. 설계요소를 명확히 구분한 일정계획인가?
3
6. 조원의 역할분담은 적절한가?
3
7. 현실적 제한조건을 충분히 고려하였나?
3
다) 발표의 효율성
5
8. 발표자료의 내용정리를 잘 하였나?
3
핵심 평가항목
핵심 평가항목
9. 내용전달을 명료하게 하였나?
3
다) 제안서 작성의 적정성
10. 발표 시간을 준수했나?
3
8. 제안서 구성이 적절한가?
5
9. 제안서 내용이 적절한가?
3
10. 지도교수와의 면담 일정이 명확한가?
3
서면평가
3
10
캡스톤설계 운영방안: 평가 및 피드백(2/6)
평가항목
가) 설계목표 설정의 타당성
1. 교육목표와 부합한 설계인가?
2. 설계목표는 구체적이고 독창적인가?
3. 기존의 배운 내용을 종합하는 설계인가?
배점 12조 13조 14조
3
3
3
나) 추진체계의 적절성
4.
5.
6.
7.
과제추진에 필요한
요소설계를 명확히
조원의 역할분담은
현실적 제한조건을
전공능력은 충분한가?
구분한 일정계획인가?
적절한가?
충분히 고려하였나?
3
3
3
3
다) 발표의 효율성
8. 발표자료의 내용정리를 잘 하였나?
9. 내용전달을 명료하게 하였나?
10. 발표 시간을 준수했나?
2.1
1.9
1.9
1.9
2.1
2.7
2.3
2.0
2.1
2.1
2.1
2.1
2.2
1.8
1.8
2.0
1.8
1.9
1.9
2.3
1.5
2.1
2.1
2.0
2.7
2.8
2.8
2.1
1.9
1.9
1.8
2.0
2.1
2.4
2.2
2.1
2.1
2.1
2.0
1.8
1.9
2.0
1.9
1.7
1.8
2.0
1.9
1.7
1.7
1.8
2.1
2.0
1.9
2.0
2.1
2.0
2.1
2.0
2.5
2.6
2.5
2.1
2.1
1.3
2.1
1.8
2.6
2.1
2.3
2.1
2.1
1.9
1.9
1.8
1.7
1.8
1.7
2.4
2.3
2.1
2.0
2.4
2.2
3
2.0
0.0
3.0
2.0
3.0
2.2
2.2
: 학생 평가의 경우 3, 5, 7, 9가 미진함
: 조교 평가의 경우 7, 9, 10이 미진
: 개선이 필요한 팀(노랑색)
: 시급한 개선이 필요한 팀(핑크색)
2.1
3
3
 반 전체 관점에서 분석
 팀 개별 관점에서 분석
조교평가
15조 16조 평균
확정본 평가
평균
2.1
2.2
2.1
2.0
2.2
2.3
2.2
2.3
2.1
2.1
2.1
2.0
2.3
평가결과에 따라 제안서를 보완하도
록 지도.
보완된 제안서 확정본에 대한 서면평
가는 1인당 3개조씩 평가
11
캡스톤설계 운영방안: 평가 및 피드백(3/6)
중간발표 평가기준
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
예정일정과 진도를 한눈에 볼 수 있는가?
목표대비 진도 지연시 지연사유와 대책 제시가 되었는가?
주요 진행사항과 향후 추진내용이 정리되었는가?
직전 자문에 대한 처리결과를 검토 받았는가?
자문요청 사항을 명확히 정리하였는가?
추진 항목별 책임자는 명확한가?
발표자료의 내용정리를 잘 하였나?
내용전달을 명료하게 하였나?
9. 발표 시간을 준수했나?
배점
배점
33
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
9
10
11
12
13
14
15
16
평균
2.20
2.00
2.40
2.07
1.67
2.13
2.13
2.07
3.00
2.60
1.80
2.60
1.67
1.60
2.13
2.33
1.93
2.00
2.60
1.93
2.20
2.40
2.00
1.73
2.20
2.40
2.93
1.93
2.00
2.07
2.13
2.13
2.20
1.93
1.73
3.00
2.13
2.00
2.07
2.07
2.13
2.00
2.07
1.73
2.00
2.00
1.73
2.13
1.73
1.80
2.07
1.87
1.93
2.93
1.87
2.00
2.07
1.73
1.67
2.00
1.87
1.73
3.00
2.00
2.00
2.33
2.40
2.40
1.67
2.27
2.33
2.00
2.21
1.98
2.22
2.08
2.00
1.96
2.05
1.91
2.68
2.19
2.78
2.07
2.56
2.27
2.67
2.13
2.44
2.02
2.67
2.02
2.56
1.99
1.67
2.16 2.12
2.44 2.62
조교
 최초 발표는 모든 팀이 하며,
학생의 다면 평가
 차기 발표부터는 희망 팀을 선발하여 발표를 하게하되, 최우수 조를 선발하여
가산점 부여: 발표 자료는 모든 팀이 제시
12
캡스톤설계 운영방안: 평가 및 피드백(4/6)
결과보고 평가항목
가) 설계 추진 내용
배점
5
1. 일정추진의 적정성 분석
3
2. 팀원의 공헌도 분석
3
3. 주요기능, 핵심기술 요약
3
4. 첨단도구를 적절히 활용
3
나) 작품의 완성도
5
5. 작품의 완성도(목표성능 달성도)
3
6. 데모 시나리오 및 결과물에 대한 시연
3
7. 현실적제한조건의 충분한 고려
3
다) 발표의 효율성
핵심 평가항목
5
8. 발표자료의 내용정리를 잘 하였나?
3
9. 내용전달을 명료하게 하였나?
3
10. 발표 시간을 준수했나?
핵심 평가항목
다) 포트폴리오의 적정성
핵심 평가항목
3
서면평가
5
8. 설계의 제목,사진(or 개념도) 요약이 한 화면에 존재하는가?
3
9. 제안서 등은 오류 없이 잘 다운받을 수 있나?
3
10. 자료의 내용은 적절한가?
3
13
캡스톤설계 운영방안: 평가 및 피드백(5/6)
 설계목표 설정:
팀이 추진할 과제를 확정하기 위하여 비교 검토한 대상은 무엇이며, 목표를 정할
때 사용한 의사결정 방법을 간략히 기술하시오.
 일정 추진:
과제추진 과정에 본인이 투여한 총 시간(산출 근거와 함께 시간단위로) 기술하시오.
또한 제안서 제시한 추진항목 중 일정 변동이 가장 심했던 것이 무엇이며, 이를 보완한 방법을 간략히
기술하시오.
자기평가 및 상호평가(중도 포기자 포함)
 효과적인 결과 발표:
최종발표에서 보여준
시연내용(Demo)의 주요사항을
요약하고,
시연을 다시 한다면 그 내용을
어떻게 개선할 것인지에 대하여
간략히 기술하시오.
 시사 논술:
다음 사업 중
하나를 선택하여 정책 결정을
위한 검토 보고서를 간략히
작성하시오.
가) 태양광 및 풍력 사업
나) 4대강 개발 사업
(각 항목에 대하여 3, 2, 1 점으로 평가하여 동그라미를 그리시오)
과정명: 전문/일반 프로젝트:
팀원 (본인 포함)
지도교수명:
팀원 1
팀원 2
팀원 3
팀원 4
팀원 5
1. 출석
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
2. 참여 및 성실성
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3. 신뢰성
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
4. 진취성 및 능동성 3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
5. 팀 기여도
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
6. 효율성
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
3
2
1
7. 지식과 경험
3
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1
8. 리더쉽
3
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1
3
2
1
9. 통합 능력
3
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1
10. 추천 여부
3
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1
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2
1
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2
1
3
2
1
총점 (30점 만점) :
14
캡스톤설계 운영방안: 평가 및 피드백(6/6)
지도교수 평가항목
기술
자문
배점
1. 자문일정 준수
3
2. 자문요청 구체성
3
3. 자문결과 반영도
3
4. 목표기능 구현도
5
5. 목표성능 달성도
3
6. 형식의 적절성
3
7. 내용의 충실도
5
결과물
 제안서, 보고서 평가 등: 루브릭에 따른 다면평가
 중간발표: 최초 발표는 모든 팀이 하며 다면 평가;




보고서
차기 발표부터는 희망 팀(5개 이내)만 발표한 후
최우수 조를 선발하여 가산점 부여; 발표 자료는 모든 팀이 제출
교수평가: 과제추진을 위해 밀착지도를 한 지도교수 의견 반영
기말고사: 조별 활동을 점검하여 개별 성적 차등화에 활용
캡스톤설계 전시회 개최: 저학년을 포함한 학생들의 평가 결과에 따른 우수작품 선정 및 시상
CQI: 이번 학기 운영에서 부각된 문제로는 성능평가능력의 부족(기능구현 위주로 과제가 진행되어옴)
이며, 이를 개선하기 위하여 향후에는 예비제안서 작성 시 각 교수들이 지정공모 과제를 포함하도록
하는 방안을 도입할 예정이다.
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캡스톤설계 운영방안: 설계 포트폴리오
 교과목별 설계포트폴리오: 결과 입력 및 열람 기능
 개인별 포트폴리오: 대외적인 공신력 확보
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