104) 설계·제작 프로젝트 속 공학 요소의 범위와 명시성 — 연구 안내
기술 교과서 설계·제작 프로젝트에는 공학의 어떤 요소가, 얼마나 드러나게 들어 있는가
국제적으로 쓰이는 공학교육 질 지표(QEE) 12개로 프로젝트를 코딩해 어떤 공학 요소가 있는지, 명시적인지, 설계 단계는 얼마나 충실한지를 봅니다. 과학 교과서는 공학이 대부분 숨어 있다는 외국 연구와 비교합니다.
| 자료 | 2022 개정 중학교 기술·가정 20권 설계·제작 프로젝트(103과 같은 목록) |
|---|---|
| 분석 단위 | 프로젝트 1개 |
| 방법 | 있다/없다 + 명시/암시, 설계 3지표 수준 0–3 |
| 따라 할 선행연구 | Moore 외(2015), Zhang 외(2025), Ekiz-Kiran & Aydin-Gunbatar(2021) |
연구 문제
- QEE 12지표는 프로젝트에 얼마나 포함되는가?
- 각 지표는 명시적인가 암시적인가?
- 문제·배경, 계획·실행, 시험·평가 단계의 학생 결정 수준은 어떠한가?
1. 구체적인 연구 방법
- 지표 익히기 — 설계 과정(PB 문제·배경, PI 계획·실행, TE 시험·평가), SEM(과학·수학 적용), EThink(공학적 사고), CEE(공학 개념), ETool(도구·기법), ISI(쟁점·영향), Ethics(윤리), Team(팀워크), Comm-Engr(공학 의사소통).
- 판정 — 지표마다 있다/없다, 있으면 명시/암시. 설계 과정은 PB·PI·TE가 모두 있을 때만 '있다'.
- 수준 — PB·PI·TE마다 0 없음, 1 교과서 절차를 따름, 2 학생이 결정하나 근거 요구 없음, 3 학생이 결정하고 측정·비교 근거를 기록.
- 보정·본 코딩 — 연습 3개 → 보정 2회 → 전부 이중 코딩 → 지표별 κ.
- 분석 — 지표별 포함률·명시 비율, 출판사·학년 비교(χ²/Fisher), Zhang(2025) 과학 교과서 결과와 비교.
2. 누구의 방법을 쓰나논문마다 펼쳐 보세요 — 무엇을, 어떻게, 결과는
Moore, Tank, Glancy & Kersten (2015) — 공학 지표(QEE)의 출처
| 학술지 | Journal of Research in Science Teaching |
|---|---|
| 무엇을 분석했나 | 미국 50개 주 과학 교육과정 기준과 NGSS |
| 분석 단위 | 기준 진술 1개 |
| 분석 틀 | 공학교육 질 지표(QEE) 12개: 설계 과정(문제·배경, 계획·실행, 시험·평가), 과학·수학 적용, 공학적 사고, 공학 개념, 도구·기법, 쟁점·영향, 윤리, 팀워크, 공학 의사소통 등 |
| 코더·신뢰도 | 문서마다 2명, Krippendorff α .81 / .90 |
| 통계 | 기술통계 |
| 주요 결과 | 50개 주 중 공학을 명시한 주는 12개(24%), 12지표를 모두 갖춘 주는 3개 |
우리가 가져오는 것 — 12지표의 이름과 정의(코드북의 뼈대), 2인 코딩과 α 보고
우리가 다르게 하는 것 — 교육과정 기준 문서 대신 교과서 프로젝트
Zhang 외 (2025) — 공학 요소의 명시/암시 판정
| 학술지 | Science & Education, 35(1), 165–192 |
|---|---|
| 무엇을 분석했나 | 중국 중학교 물리 교과서 5종(각 제1권)의 공통 주제 5개 |
| 분석 단위 | 문단 |
| 분석 틀 | 공학교육 질 지표(QEE) 12개(Moore 외) + 명시/암시. "engineering", "design" 같은 공학 용어가 있으면 명시, 없으면 암시 |
| 코더·신뢰도 | 과학교육 박사과정 2명이 전체를 각자 코딩. 요소 κ = .823, 명시/암시 κ = .884 |
| 통계 | 빈도와 비율 |
| 주요 결과 | 5종 모두 공학 요소의 93.83–95.31%가 암시적. 명시적으로 다룬 요소는 CEE(공학 개념), SEM(과학·수학 적용), ETool(공학 도구) 세 가지뿐 |
우리가 가져오는 것 — 같은 12지표를 교과서에 적용한 절차, 명시/암시 판정, 지표별 결과 표 모양
우리가 다르게 하는 것 — 물리 교과서 문단 대신 기술 교과서 프로젝트 단위, 명시 판정을 '용어'가 아니라 '의식시키는 질문·기록'으로
Ekiz-Kiran & Aydin-Gunbatar (2021) — 같은 틀로 여러 나라 비교
| 학술지 | Science & Education |
|---|---|
| 무엇을 분석했나 | 7개국의 K-12 과학 교육과정 기준 |
| 분석 단위 | 기준 진술 |
| 분석 틀 | QEE 지표 |
| 코더·신뢰도 | 2명, 일치율(합의 수 ÷ 전체) |
| 통계 | 기술통계 |
| 주요 결과 | 원문 읽고 채우기 결과 표를 읽고 학생이 정리합니다(교수님 확인 전에는 숫자를 쓰지 않습니다) |
우리가 가져오는 것 — 여러 집단을 같은 틀로 비교해 보고하는 방식
우리가 다르게 하는 것 — 나라 대신 출판사·학년 비교, 다음 단계로 과학 교과서와의 교과 간 비교
원문에서 꼭 볼 곳: 방법 절의 ① 분석 대상 표 ② 코딩 틀(범주와 정의) 표 ③ 신뢰도 문장 ④ 결과 첫 번째 표. 이 네 곳을 6칸 정리표(대상·단위·틀·코더·통계·결과)에 옮기면 우리 연구의 방법 절이 그대로 설계됩니다.
3. 예상되는 결과와 결론연구 문제마다 — 표·그래프, 예상 결론, 논문 문장
가상 예시 아래 숫자는 결과 모양을 보여 주려고 만든 숫자입니다. 실제 결과가 아닙니다.
연구 문제 1. 어떤 지표가 얼마나 들어 있는가?
예상 결론 — 만들기와 도구 사용은 거의 모든 프로젝트에 있지만, 윤리와 팀워크는 적을 것이다.
논문에 쓸 문장 예: "Planning and implementation and engineering tools were present in nearly all projects, whereas ethics appeared in only 12%."
의미(시사점): 기술 교과서가 '만드는 기술'에 집중하고, 공학의 사회적 측면은 약하다는 근거가 됩니다.
연구 문제 2. 명시적인가 암시적인가?
| 기술 교과서(가상) | 과학 교과서(Zhang 2025, 실제) | |
|---|---|---|
| 암시적인 공학 요소 비율 | 약 45% | 93.83–95.31% |
예상 결론 — 기술 교과서는 과학 교과서보다 공학을 훨씬 분명하게 다루지만, 시험·평가와 윤리는 여전히 숨어 있을 것이다.
논문에 쓸 문장 예: "Compared with physics textbooks, in which over 90% of engineering elements were implicit, technology textbooks represented engineering more explicitly, except for testing and ethics."
의미(시사점): '공학은 어느 교과에서 분명하게 배우는가'라는 교과 간 역할 분담 논의로 이어집니다.
연구 문제 3. 설계 단계의 학생 결정 수준은?
| 단계 | 0 | 1 | 2 | 3 | 평균 |
|---|---|---|---|---|---|
| PB 문제·배경 | 15% | 50% | 28% | 7% | 1.27 |
| PI 계획·실행 | 5% | 45% | 38% | 12% | 1.57 |
| TE 시험·평가 | 38% | 40% | 15% | 7% | 0.91 |
예상 결론 — 세 단계 모두 '교과서 절차를 따르는' 1수준이 가장 많고, 시험·평가가 가장 낮을 것이다.
논문에 쓸 문장 예: "Across design stages, most projects remained at Level 1 (following textbook procedures), with testing and evaluation scoring lowest."
의미(시사점): 103 연구(시험 뒤 연결)의 결과와 함께 읽으면, 시험·평가가 기술 교과서 설계 활동에서 어떤 위치에 있는지 두 방향에서 말할 수 있습니다.
4. 할 일
- QEE 12지표 정의 익히기(Moore 2015, Zhang 2025 읽기)
- 따라 만들기형 연습 3개 → 보정 2회
- 본 코딩
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