Les projets interdisciplinaires sont apparus comme une pierre angulaire de l'enseignement moderne de l'ingénierie, offrant aux étudiants une plateforme pour intégrer les connaissances de multiples domaines et relever des défis complexes et réels.Ces projets sont particulièrement efficaces pour démontrer comment les étudiants atteignent les résultats spécifiques requis par ABET, l'organisme d'accréditation leader pour les programmes d'ingénierie et de technologie dans le monde entier.En combinant des disciplines telles que la mécanique, l'électricité, l'informatique et le génie civil, les étudiants apprennent à synthétiser diverses perspectives, à communiquer au-delà des frontières techniques et à développer des solutions innovantes qui reflètent la pratique professionnelle.

Comprendre les résultats des étudiants ABET

L'accréditation ABET est une caractéristique de la qualité de l'enseignement en génie, assurant que les programmes préparent les diplômés à entrer dans la population active mondiale avec les compétences et les connaissances nécessaires. Les critères ABET pour l'accréditation des programmes d'ingénierie (2023-2024) définissent sept résultats étudiants (numérotés 1 à 7) que tous les diplômés doivent démontrer. Ces résultats ont remplacé les critères précédents a) à k) et reflètent un cadre plus concis et axé sur le rendement.

  • Résultat 1: Capacité d'identifier, de formuler et de résoudre des problèmes complexes d'ingénierie en appliquant les principes de l'ingénierie, des sciences et des mathématiques.
  • Résultat 2: Capacité d'appliquer la conception technique pour produire des solutions qui répondent à des besoins précis en tenant compte de la santé publique, de la sécurité et du bien-être, ainsi que des facteurs mondiaux, culturels, sociaux, environnementaux et économiques.
  • Résultat 3: Capacité de communiquer efficacement avec un éventail d'auditoires.
  • Résultat 4: Capacité de reconnaître les responsabilités éthiques et professionnelles dans les situations d'ingénierie et de faire des jugements éclairés, qui doivent tenir compte de l'impact des solutions d'ingénierie dans les contextes mondial, économique, environnemental et sociétal.
  • Résultat 5 : Capacité de fonctionner efficacement au sein d'une équipe dont les membres assurent ensemble le leadership, créent un environnement collaboratif et inclusif, établissent des buts, planifient les tâches et atteignent les objectifs.
  • Résultat 6: Capacité de développer et de mener des expériences appropriées, d'analyser et d'interpréter des données et d'utiliser le jugement technique pour tirer des conclusions.
  • Résultat 7: Capacité d'acquérir et d'appliquer de nouvelles connaissances au besoin, en utilisant des stratégies d'apprentissage appropriées.

Ces résultats constituent l'épine dorsale de l'évaluation des programmes au cours des visites d'accréditation de l'ABET. Les programmes doivent fournir la preuve que leurs programmes et évaluations garantissent l'atteinte de chaque résultat.

Pour les critères officiels de l'ABET, veuillez consulter les Critères d'agrément technique de l'ABET.

Le rôle des projets interdisciplinaires dans la réalisation des résultats de l'ETAB

Les projets interdisciplinaires exigent des étudiants qu'ils tirent parti des connaissances et des compétences de deux ou plusieurs disciplines d'ingénierie (ou d'ingénierie et d'autres domaines comme les affaires, les sciences humaines ou les sciences naturelles). Cette intégration reflète la nature collaborative des pratiques modernes d'ingénierie, où les solutions aux problèmes comme le changement climatique, la résilience des infrastructures et l'innovation en matière de dispositifs médicaux exigent une expertise dans de nombreux domaines.

Résoudre les problèmes complexes d'ingénierie (résultat 1)

Les projets interdisciplinaires présentent naturellement une telle complexité. Par exemple, la conception d'un drone agricole autonome nécessite une connaissance de l'aérodynamique (mécanique), des systèmes de commande (électrique), de la vision de l'ordinateur (logiciel), et même de l'agronomie pour s'assurer que le drone est utilisable. Les étudiants doivent formuler le problème de façon holistique, modéliser les interactions entre les sous-systèmes et l'itérer par des solutions.Ce processus s'harmonise directement avec le résultat 1. L'évaluation peut se faire par le biais de produits livrables tels que des rapports de conception, des résultats de simulation et des démonstrations prototypes qui saisissent la nature multiforme du processus de résolution de problèmes.

Application de la conception technique (résultat 2)

Un projet visant à développer un système de purification de l'eau pour les communautés mal desservies, par exemple, oblige les étudiants à s'attaquer aux contraintes de coûts, à l'acceptation culturelle, aux exigences d'entretien et à l'impact environnemental en plus de la conception chimique et hydraulique. En travaillant dans les disciplines, les étudiants apprennent à peser les compromis et à produire des solutions efficaces et responsables.

Communication efficace (Résultat 3)

Un ingénieur mécanique décrivant un mécanisme de transfert de chaleur à un étudiant en informatique ou à un ingénieur civil justifiant un choix matériel à un spécialiste de l'environnement exige de la clarté, de l'adaptation et de la sensibilisation du public. Les étudiants produisent également des rapports écrits, des dessins techniques et des présentations orales qui doivent être compréhensibles pour divers intervenants. Les rubriques qui évaluent la clarté de la communication, l'organisation et la réactivité aux besoins du public fournissent des preuves du résultat 3. Pour des conseils sur l'enseignement de la communication en génie, voir les ressources de la Société américaine pour l'éducation en génie (ASEE).

Responsabilités éthiques et professionnelles (résultats 4)

Par exemple, une équipe qui conçoit un système de gestion intelligente du trafic urbain doit composer avec des préoccupations liées à la vie privée (collecte de données), à l'équité (quels quartiers obtiennent la priorité) et à la sécurité (échecs du système). Les équipes interdisciplinaires apportent diverses perspectives éthiques, obligeant les étudiants à articuler et à défendre leurs jugements professionnels. Les affectations qui nécessitent une analyse éthique, comme la rédaction d'un document de position sur les compromis ou la participation à un exercice structuré de raisonnement éthique, peuvent générer des preuves pour le résultat 4.

Travail d'équipe et collaboration (Résultat 5)

Les projets interdisciplinaires créent des expériences d'équipe authentiques où les membres apportent une expertise complémentaire.Un projet visant à construire une borne de recharge à énergie solaire peut impliquer des ingénieurs en électricité (électronique de puissance), des ingénieurs mécaniques (conception structurelle) et des ingénieurs civils (préparation du site).Les étudiants doivent apprendre à déléguer des tâches, planifier des activités interdépendantes et résoudre des conflits découlant de différentes normes disciplinaires.Les évaluations par les pairs, les chartes d'équipe et les essais d'autoréflexion sont des outils d'évaluation communs.Les programmes devraient également fournir une formation sur les compétences en travail d'équipe au début du projet afin de maximiser l'apprentissage.

Expérimentation et analyse des données (Résultat 6)

Les projets interdisciplinaires comprennent souvent la conception et la réalisation d'expériences couvrant plusieurs domaines. Par exemple, une équipe qui teste un nouveau membre prothétique doit concevoir des tests mécaniques (résistance, fatigue), des tests électriques (exactitude du capteur) et des essais d'utilisateurs (facteurs humains).Les étudiants doivent décider quelles données recueillir, comment les analyser statistiquement et comment tirer des conclusions qui éclairent les itérations de conception.

Éducation et formation tout au long de la vie (Résultat 7)

Les projets interdisciplinaires encouragent l'apprentissage tout au long de la vie parce que les étudiants rencontrent inévitablement des sujets hors de leur expertise fondamentale. Ils doivent apprendre de nouveaux concepts, outils logiciels ou méthodologies de façon indépendante pour terminer le projet. Par exemple, un étudiant en génie civil travaillant sur un projet de surveillance de passerelle peut devoir apprendre rapidement la programmation de base pour l'acquisition de données de capteurs.

Conception de projets interdisciplinaires efficaces

Pour maximiser l'impact des projets interdisciplinaires sur les résultats de l'ETAB, les administrateurs de corps professoraux et de programmes doivent concevoir avec soin le projet et le cadre d'évaluation à l'appui.

Intégration des programmes

De nombreux programmes utilisent un cours de conception de capstone comme expérience interdisciplinaire, mais des cours plus anciens basés sur des projets dans les années de deuxième et de premier cycle peuvent aussi intégrer des éléments transdisciplinaires. Par exemple, un projet -cornerstone , au cours de la première année, pourrait présenter aux étudiants un travail d'équipe et un design de base en génie, tandis qu'un projet -keystone au cours de la première année ajoute de la complexité et de l'intégration disciplinaire.

Stratégies d'évaluation

L'évaluation des résultats de l'ETAB par le biais de projets interdisciplinaires devrait être directe, systématique et intégrée dans les travaux que produisent les étudiants.

  • Rapports corrigés des variations de la valeur:[ Évaluer les rapports finaux en fonction des critères liés à chaque résultat. Par exemple, une note de rapport pourrait inclure un élément pour l'analyse éthique (Résultat 4) et un autre pour l'interprétation des données (Résultat 6).
  • Présentations orales avec rubriques:[ Évaluer les compétences en communication (Résultat 3) et la capacité de répondre aux questions sur les décisions de conception (Résultat 2).
  • Peer et auto-évaluations:[ Recueillir des preuves de travail d'équipe (Résultat 5) et d'apprentissage tout au long de la vie (Résultat 7).
  • Examens de conception :[ Utiliser des panels de professeurs pour juger de la qualité de la conception et de l'examen des contraintes (Résultat 2).
  • Prototypes et démonstrations: Vérifier que la solution fonctionne et répond aux spécifications (Résultat 1, 6).

Les programmes devraient archiver des échantillons de travail étudiant des projets interdisciplinaires à présenter lors des visites d'accréditation de l'ABET.

Collaboration et soutien des professeurs

Les écoles devraient offrir des incitations telles que des crédits d'enseignement, des rendez-vous conjoints ou le financement pour l'élaboration de programmes d'études. Les ateliers sur la pédagogie interdisciplinaire peuvent aider les professeurs à apprendre les meilleures pratiques. De plus, avoir un coordonnateur de projet dédié ou un centre d'enseignement en ingénierie peut rationaliser la logistique et assurer la cohérence.

Études de cas de projets interdisciplinaires réussis

Plusieurs universités ont mis en oeuvre des projets interdisciplinaires qui démontrent efficacement les résultats de l'ETAB. Voici trois exemples illustrant différentes approches.

Exemple 1 : Projet de véhicule à énergie solaire (Université du Michigan)

À l'Université du Michigan, des étudiants en génie mécanique, électrique et informatique collaborent à la conception et à la construction d'un véhicule de tourisme à propulsion solaire pour le Défi solaire américain. Le projet s'étend sur deux semestres et comprend des examens de conception détaillés, la fabrication, les essais et la concurrence.Les membres de l'équipe doivent intégrer la thermodynamique, l'électronique de puissance, l'aérodynamique et les systèmes intégrés.Le projet fournit des preuves pour les sept résultats de l'ABET, en particulier le résultat 2 (conception avec durabilité) et le résultat 5 (travail d'équipe multidisciplinaire).

Exemple 2 : Cours de conception de la technologie d'aide (Olin College of Engineering)

Les équipes d'étudiants de l'ingénierie mécanique, électrique et logicielle travaillent avec les ergothérapeutes et les utilisateurs finaux pour concevoir et construire des appareils d'assistance personnalisés. La nature interdisciplinaire du projet oblige les étudiants à comprendre les facteurs humains, les obligations éthiques et les contraintes telles que l'accessibilité et la simplicité. Les résultats évalués comprennent le raisonnement éthique (Résultat 4), le travail d'équipe (Résultat 5) et l'apprentissage tout au long de la vie, car les étudiants ont souvent besoin d'apprendre de nouvelles techniques de fabrication. Le projet culmine par une démonstration prototype et un rapport de conception.

Exemple 3: Le système d'agriculture urbaine (École des mines de Colorado)

À l'École des mines du Colorado, un projet de capstone interdisciplinaire a été mis sur pied pour concevoir et construire un système d'agriculture contrôlée pour un toit urbain. L'équipe comprend des ingénieurs civils (chargement structurel), des ingénieurs mécaniques (CVAC et irrigation), des ingénieurs électriques (éclairage et contrôle) et des ingénieurs environnementaux (qualité de l'eau).Les étudiants doivent intégrer les connaissances dans ces domaines tout en tenant compte de la faisabilité économique et de l'impact communautaire.

Surmonter les défis de l'éducation interdisciplinaire

Bien que les projets interdisciplinaires offrent des avantages évidents, ils présentent aussi des défis que les programmes doivent relever pour éviter de compromettre la valeur éducative et la validité de l'évaluation.

Attentes disciplinaires mal alignées

Par exemple, un ingénieur mécanique peut prioriser une analyse approfondie avant le prototypage, tandis qu'un ingénieur informatique peut préférer le développement itératif.Ces différences peuvent entraîner des conflits et des frustrations.Les programmes peuvent atténuer cette situation en offrant une formation explicite sur les processus de conception intégrée (p. ex., les approches de génie des systèmes) et en échafaudant les interactions entre les équipes au début du projet.

Cohérence de l'évaluation

Les programmes devraient organiser des séances de normalisation où les élèves obtiennent des notes de professeurs et discutent des divergences. L'utilisation de portefeuilles électroniques comportant des rubriques intégrées peut simplifier la collecte de données probantes pour les résultats de l'ETAB. De plus, le fait de disposer d'un seul coordonnateur des cours chargé de l'évaluation assure l'application uniforme des critères.

Contraintes en matière de ressources et de logistique

Les projets interdisciplinaires nécessitent souvent des espaces de laboratoire spécialisés, du matériel et des logiciels dans tous les ministères. Les institutions doivent investir dans des installations partagées et allouer des budgets pour les consommables. Il est également difficile de fixer des horaires de réunion communs à différentes grandes villes.

Conclusion

En exigeant des étudiants qu'ils intègrent des connaissances provenant de multiples domaines, communiquent au-delà des frontières techniques, prennent en compte les impacts éthiques et sociétaux et travaillent efficacement dans diverses équipes, ces projets abordent directement les sept résultats de l'ABET. De plus, ils préparent les diplômés à la nature interdisciplinaire de la pratique moderne du génie, où les problèmes les plus pressants – énergie durable, accessibilité des soins de santé, infrastructure résiliente – exigent une collaboration entre disciplines. Les programmes d'ingénierie qui investissent dans des projets interdisciplinaires bien conçus, associés à des stratégies d'évaluation solides, non seulement répondront aux exigences d'accréditation, mais produiront également des ingénieurs adaptables, innovateurs et prêts à diriger.