이 연구의 목적은 형식교육의 틀 밖에서 실현되는 공학 교육을 위하여 비형식 공학 교육 모형을 개발하여 모형의 실용적 가능성을 확인하는 데 있다. 이를 위하여 모형 개발 단계에서 문헌 연구, 기초 연구, FGI 조사(포커스그룹 인터뷰)를 통하여 성격, 교육 목적, 대상별 교육 목표로 구성된 비형식 공학 교육 모형을 구안하였다. 이를 바탕으로 30명의 비형식 교육, 공학 교육 전문가를 대상으로 3차에 걸쳐 수정 델파이 조사를 실시함으로써 비형식 공학 교육 모형을 타당화하였다. 구체적인 결과는 다음과 같다.
첫째, 비형식 공학 교육의 성격은 아동, 청소년 및 성인을 대상으로 대상별 공학 학습을 제공하기 위하여 정규 교육과정의 틀 밖에서 수행되는 교육 활동이다. 비형식 공학 교육의 목적은 비형식 교육 환경을 활용하여 학습자가 스스로 공학에 대한 관심을 가지고, 일상생활의 문제를 공학적 방법으로 해결할 수 있도록 실천적 경험을 제공하여 공학적 소양을 함양할 수 있도록 한다. 이 성격에 대한 내용 타당도의 평균은 4.77이고 CVI 값이 1.00으로 타당하였다. 다섯 가지 세부 성격은 다음과 같다.
1) 교육 참여 방법과 학습 단계를 학습자의 수준 및 흥미에 맞춰 선택할 수 있도록 다양한 공학 교육 프로그램을 제공하는 교육이다.
2) 학습자로 하여금 비형식 공학 교육 환경을 활용하여 공학적 지식, 기능, 태도를 바탕으로 하는 실천적 교육 내용을 체험할 수 있도록 하는 교육이다.
3) 실생활에서의 문제를 해결할 수 있도록 과학, 수학, 기술, 예술 등 다양한 지식의 융합 및 응용을 바탕으로 팀 기반의 공학 설계과정을 경험하는 교육 방법을 다양하게 안내하는 교육이다.
4) 사회적·교육적·제도적 요구에 따라 공학 관련 교육 내용 및 방법 등을 유연하게 제공하는 교육이다.
5) 학습자의 공학에 대한 호기심 및 탐구심이 지속 가능할 수 있도록 다양한 형태의 교육 환경을 제공하여 평생교육에 공헌할 수 있는 교육이다.
세부 성격은 총 다섯 가지로 내용 타당도의 평균은 4.63∼4.97, CVI 값은 0.97∼1.00로 타당하였다.
둘째, 비형식 공학 교육의 교육 목적은 비형식 교육 환경을 활용하여 공학에 대한 흥미를 가지고, 공학의 핵심 개념 및 공학자의 역할을 이해하여 공학 진로에 관심을 갖는다. 또한 공학 설계과정을 경험하여 비판적 사고 능력, 력, 창의적 사고 능력, 협동심, 의사소통 능력을 기르고, 공학적 소양을 함양하는 것이다. 내용 타당도 평균은 4.63이고 합의도 .80, 수렴도 .50으로 타당하였다. 비형식 공학 교육의 세부적 교육 목적은 총 다섯 가지로 그 내용은 다음과 같다.
1) 학습자의 생애 기간의 실생활과 관련된 공학 및 공학 설계과정에 대한 이해를 바탕으로 이에 대한 흥미를 가질 수 있다.
2) 공학과 관련된 직업 및 진로에 관심을 갖고, 공학자의 역할을 이해할 수 있다.
3) 과학, 기술, 수학, 예술 등 다양한 지식을 융합하고 응용하는 과정을 통하여 공학적 결과물로 활용되는 원리를 파악하고 실생활에 적용할 수 있다.
4) 공학 설계과정을 바탕으로 실생활에서 창의적으로 문제를 해결하는 활동을 경험하여 비판적 사고 능력, 력 및 창의적 사고 능력을 기를 수 있다.
5) 팀 활동을 기반으로 공학 문제를 해결하는 과정을 통해 협동심 및 의사소통 능력을 기를 수 있다.
세부적인 교육 목적 내용 타당도의 평균은 4.73∼4.90, CVI 값이 1.00으로 타당하였다.
셋째, 비형식 공학 교육의 초등, 중등, 일반 성인으로 나누어 교육 목표를 제시하였다. 초등 수준에서 세부 교육 목표는 다음과 같다.
1) 공학의 기초 개념 이해
2) 창의적 공학 문제해결 과정에 대한 개념 이해
3) 공학자가 하는 일에 대한 개념 이해
4) 과학, 수학, 기술, 예술 등의 다양한 지식이 공학적 결과물로 활용됨을 확인
5) 체험을 통하여 공학 결과물이 실생활과 연계됨을 이해
6) 실생활과 관련된 문제를 기초적인 재료 및 도구를 활용하여 창의적으로 해결
7) 공학 문제를 창의적으로 해결하기 위한 모둠 활동 기반의 공학 설계과정을 경험
초등 수준의 교육 목표는 내용 타당도 평균은 4.57∼4.97, CVI값이 1.00으로 타당하였다.
중등 수준에서 세부 교육 목표는 다음과 같다.
1) 공학의 핵심 개념 및 공학 설계과정의 원리를 이해
2) 공학 문제를 해결할 때 공학 설계과정을 적용
3) 공학 분야의 진로와 직업에 대한 탐색 및 설계
4) 과학, 수학, 기술, 예술 등의 지식이 공학적 결과물에 활용되는 원리를 이해
5) 실생활에서 쓰이는 공학 결과물의 활용도 및 원리를 이해
6) 실생활과 관련된 공학 문제를 창의적으로 해결하는 데 지식과 공학적 도구 활용 능력 적용
7) 팀 활동 기반의 공학 설계과정에서 협업 능력과 의사소통 능력을 활용하여 공학 문제를 해결
중등 수준의 교육 목표 내용 타당도 평균은 4.60∼4.97, CVI값이 1.00으로 타당하였다.
일반 성인 수준에서 세부 교육 목표는 다음과 같다.
1) 일상생활에서 활용하는 공학 기술에 대한 이해 및 활용
2) 실생활에서의 공학 설계과정 사례 분석 및 이해
3) 공학 관련 직업 및 공학자 역할에 대한 관심 증대
4) 실생활에서 적극적으로 공학 결과물 활용
5) 실생활에서 활용하는 공학 결과물과 공학 관련 정책 및 사회 현상에 대한 비판적 태도 및 윤리적 태도 함양
6) 개인과 사회의 문제를 해결할 때 공학 설계과정을 응용
7) 공학적 문제를 해결할 때 의사소통 능력 등 다양한 능력을 활용
일반 성인 수준의 교육 목표 내용 타당도 평균은 4.67∼4.83, CVI값이 1.00으로 타당하였다.

The purpose of this study is to develop a guideline that systematically presents the nature and educational goals of engineering education provided by informal educational institutions outside the framework of the formal curriculum. For this purpose, an informal engineering education model was developed through the process of model development, validation, and application. In the model development stage, an informal engineering education model was designed, which includes the nature, educational purpose, and educational goals by learner groups, through literature review, basic research, and FGI technique (Focus Group Interview). The results of this study are as follows:
First, the nature of informal engineering education is educational activities that are conducted outside the framework of the formal curriculum to provide children, adolescents, and adults with engineering education for each level. Utilizing the informal educational environment, it aims to encourage learners to take an interest in engineering by themselves and develop engineering literacy by providing practical experiences to solve everyday problems in an engineering way.
Second, the educational purpose of informal engineering education is to help students take an interest in engineering by using an informal education environment, which includes the career of engineering through the understanding of the key concepts, and the role of engineers. In addition, this study aims to help develop critical thinking, problem solving, creative thinking skills, team spirit, and communication skills as well as engineering literacy by providing an opportunity to experience the engineering design process.
Third, the educational goals of informal engineering education were presented by dividing student groups into primary students, secondary students, and adults. The educational contents related to the engineering design process, problem solving, daily life and engineering, and engineering outcomes have different levels of educational purposes for each student group. It aims to achieve the understanding of basics and concepts for the group of primary students, the understanding and application of principles for secondary students, and the application and utilization of education for the adult group.
Based on the results, the conclusions were as follows:
First, the nature of informal engineering education was developed based on the theory of constructivism by reflecting the characteristics of informal education and engineering education. Informal educational institutions need to provide learners with a learning environment based on objects related to real life for effective engineering education, and learners are required to make the most of the environment to experience engineering.
Second, since informal engineering education is carried out throughout lifetime, the purpose of informal engineering education should be established for learners to be able to develop engineering literacy required to live in this world.
Third, divided by student groups, educational goals were developed into seven goals. Educational content such as the engineering design process, problem solving, daily life and engineering, and engineering outcomes were presented for each student group to achieve the educational goals according to student level. It aims to achieve the understanding of basics and concepts for the group of primary students, the understanding and application of the principles for mid-level learners, i.e. middle and high school students, and the application and utilization of the education for adults. This should be taken into account when establishing educational goals according to the level of students for informal engineering education programs. In addition, it is required, for the on-the-ground application to further specify the student levels into lower and upper primary students and middle and high school students.
Fourth, the educational purpose and goals as well as the nature of informal engineering education were described in diagrams to facilitate a keyword-based understanding. Based on this model, the method of application was presented to specify the educational and operational directions. This can be helpful in developing and applying educational programs, enabling a more systematic education according to learners'' interests.