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스탠포드 ‘디자인 사고’의 접목, 창의적 미래 공학자 키운다

By 조주영

Published : Oct. 19, 2016 - 09:54

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글로벌 명문의 DNA, 한국의 대표 국제학교를 가다① 한국외국인학교(Korea International School)

성남시 분당에 위치한 한국외국인학교(이하 ‘KIS’, www.kis.or.kr)의 중학교 7학년과 8학년 학생들은 지난주, 4주에 걸쳐 설계한 다리와 분동(brass weights)에 대한 고된 작업을 마감했다. 이들은 실제 공학기술을 적용해 연구하고 디자인해 자신만의 다리를 만들어 냈다. 

교사 ‘Bycraft’과 ‘Nelson’이 담당하는 개별 공학 수업시간은 보기에는 단순한 과제로 시작됐다. 즉, 발사나무와 접착제를 이용한 40cm x 5cm x 4cm 크기의 다리를 만드는 것이다. 관건은 다리가 필요한 하중을 견딜 수 있도록 설계와 제작을 하는 것이다. 단순해보이만 이 과제는 사실 매우 복잡하고 섬세한 작업을 필요로 한다. 

이 프로젝트는 학생들에게 디자인 사고를 소개시키기 위해 시작됐다. KIS는 ‘Stanford Design Thinking Model’을 사용하고 있다. 학생들로 하여금 먼저 문제점을 정의하고 가능한 해결책을 실행하고 다른 사람으로부터의 조언이나 협력을 중요하게 생각하게 만든다. 

디자인 사고는 ‘공감하기’ ‘문제정의’ ‘아이디어 내기’ ‘시제품 제작’ 및 ‘시험하기’의 5단계로 구성되어 있다. 학생들은 우선 인간들이 왜 몇 세기 동안 다리를 만들어서 사용해왔는지 배웠다. 그리고 다양한 다리 디자인 및 적용 기술에 대해 학습했다.    

다음은 다양한 계획을 수립하고 비례척도를 이용하여 가능한 디자인을 설계했다. 학생들은 역각 센서를 이용하여 모은 데이터를 가지고 그래프를 그리고 분석하여 다리에 가해질 물리력을 계산해냈다. 

학생들은 CAD(Computer Aided Design)를 사용해 디지털 방식으로 다리를 재설계했고 디지털 시뮬레이션을 돌려 압력을 연구하고 보강이 필요한 곳을 찾아냈다. 

CAD 시뮬레이션에서 얻어낸 정보를 가지고 몇 주에 걸쳐 실제 다리를 만들어 냈다. 대칭적이고 완벽하게 맞아 떨어질 수 있도록 각도와 길이를 정확히 하는데 오랜 시간이 걸렸다. 

기존 다리 디자인을 연구하면서 학생들 자신의 예술적 솜씨와 장식을 더했다. 마지막으로 완성된 다리를 선보이는 날, 완성된 다리 모형은 200뉴턴의 무게와 압력을 견뎌야 한다.

테스트에 성공한 다리를 보며 느끼는 그들의 황홀감과 성취감은 이러한 학습법이 가진 힘을 증명한다. 앞으로도 학생들은 다리가 어떻게, 왜, 어디서 성공하는지 혹은 실패하는지를 상기할 것이다.  

이러한 프로젝트는 KIS가 집중하고 있는 응용학문의 필수적인 부분이다. 캠퍼스 내에서 학생들은 다양한 방식으로 배운 내용을 응용해 보는 것이다. 그 중 상당 부분은 모든 학년에 걸쳐 실제로 체험하는 공학 연구실에서 이루어진다. 

앞서 소개된 중학교 학생들의 활동 이외에도 KIS의 초등학교와 고등학교에서도 동일하게 학과 관련된 엔지니어링 프로젝트가 이루어진다. 판교캠퍼스 초등학교의 KoLAB 연구실에서는 학생들이 과학, 수학, 엔지니어링 개념들을 습득하고 이를 바탕으로 실제 제품들을 디자인하고 테스트해보는 것을 가능하게 한다. 

실제로 한 주 동안 학생들은 직접 디자인한 공기로 움직이는 자동차들을 학교 복도에서 테스트했다. 자동차의 성능과 효율성은 신중하게 측정되고 기록됐다. 서울캠퍼스 디자인 센터에서 유치원 학생들은 레고 도시를 성공적으로 돌아다니는 태양 에너지 자동차들을 만들었다. 

고등학교 STEM 공간에서는 학생들이 팀을 이루어 더욱 복잡한 작업을 할 수 있는 프로그램화된 로봇 장치를 만들어 내는 심층 로봇공학 과목들이 진행된다. 

KIS는 왜 이런 커리큘럼을 운영하는가?
KIS의 교사들은 학생들이 학문을 적용하고 실제로 체험하는 활동들 없이는 지식을 유지하거나 확실하게 이해하기 어렵다는 것을 알기 때문이다. 

전통적인 방식의 교육을 받은 학생들은 시간이 지남에 따라 배운 지식의 70% 이상을 잊어버린다. 반면, 응용하는 배움의 활동들을 통해 KIS 학생들은 심화되고 체득하는 교육을 받는다. 그리고 KIS는 그들이 어떤 분야에 있든지 성공할 수 있는 기술들과 능력들을 가지게 된다고 확신한다. 

KIS 학교장 ‘Steve Cathers’는 “우리는 학생들의 삶과 경력 안에서 빛날 수 있는 고등교육을 받은 학생들뿐만 아니라 창의력과 넓은 지식의 폭으로 세상을 긍정적으로 변화시킬 세계시민을 배출해 낼 것”이라고 강조했다.