Introduzione: Laboratori di ingegneria e ABET Accreditamento

I laboratori di ingegneria sono molto più di camere riempite con strumenti e banchi di prova; servono come terreno di prova in cui i principi teorici incontrano la realtà empirica.Per le istituzioni che perseguono l'accreditamento dal Consiglio di Accreditamento per l'ingegneria e la tecnologia (ABET), la qualità e l'integrazione delle esperienze di laboratorio influenzano direttamente se un programma guadagna e mantiene lo status accreditato.

Comprensione dell'accreditamento ABET

L'accreditamento ABET è un processo volontario e peer-reviewed che valuta ingegneria, informatica, tecnologia e programmi applicati di scienza. Per i programmi di ingegneria, i criteri più comuni sono quelli definiti dalla Commissione di accreditamento di ingegneria (EAC) di ABET. Questi criteri coprono otto aree: studenti, obiettivi di programma educativo, risultati degli studenti, miglioramento continuo, facoltà, strutture e supporto istituzionale.

I risultati attuali degli studenti ABET, aggiornati nel ciclo di accreditamento 2019-2020, sono sette dichiarazioni (numero 1-7). Essi includono: (1) una capacità di identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria complessi; (2) una capacità di applicare progettazione ingegneristica; (3) una capacità di comunicare in modo efficace; (4) una capacità di riconoscere responsabilità etiche e professionali; (5) una capacità di funzionare su team multidisciplinari; (6) una capacità di condurre esperimenti e analizzare e interpretare i dati; e (7) una conoscenza nuova conoscenza.

Il processo di accreditamento richiede programmi per definire, documentare e valutare questi risultati su un ciclo di miglioramento continuo. La prova del raggiungimento degli studenti può derivare da esami, progetti di progettazione, prestazioni in corsi di laboratorio e altre misure dirette. I laboratori forniscono una ricca fonte di tali prove perché generano artefatti - rapporti di lastra, analisi dei dati, notebook di progettazione e osservazioni - che possono essere utilizzati per valutare contemporaneamente più risultati.

Il ruolo dei laboratori di ingegneria

I laboratori di ingegneria sono la base pratica di qualsiasi curriculum ingegneristico, che offre esperienze che non possono essere replicate in una sala conferenze, come la risoluzione di un circuito malfunzionante, la calibrazione di un sensore, o l'osservazione della curva di sforzo-strain di un materiale utilizzando una macchina di prova universale.

Applicazione delle conoscenze teoriche

I laboratori obbligano gli studenti a confrontarsi con il Messura dei sistemi reali, il rumore, la tolleranza, l’errore umano, le limitazioni delle attrezzature, e ad applicare modelli teorici per prevedere e spiegare i risultati. Ad esempio, in un laboratorio di meccanica dei fluidi, gli studenti devono conciliare i tassi di flusso con l’equazione di Bernoulli mentre si occupano di contabilità per le perdite di attrito, un compito che approfondisce la loro comprensione e costruisce.

Cicli di Design-Build-Test e ABET Outcome 2

Outcome 2 si concentra sulla capacità di applicare il design ingegneristico, tra cui lo sviluppo di soluzioni che soddisfano le esigenze specifiche con attenzione per la salute pubblica, la sicurezza e il benessere. I laboratori sono ideali per incorporare i cicli di progettazione-costruzione-test, dove gli studenti devono non solo pianificare una soluzione, ma anche costruire, testare e iterare in base ai dati di performance.

Competenze sperimentali e Interpretazione dei dati (Outcome 6)

Il risultato 6 indica esplicitamente la capacità di condurre esperimenti, analizzare e interpretare i dati e trarre conclusioni. Questo è il cuore della scienza tradizionale di laboratorio. I programmi di ingegneria devono dimostrare che gli studenti sono competenti nella progettazione sperimentale, raccolta dei dati, analisi statistica e valutazione dell'incertezza. I laboratori ad ogni livello, dai circuiti introduttivi ai progetti di capstone senior, contribuiscono a una progressione scaffolded di queste competenze.

Miglioramento continuo utilizzando i dati del laboratorio

I laboratori sono una ricca fonte di dati di valutazione che possono essere alimentati a miglioramento del programma. Le prestazioni degli studenti sulle assegnazioni di laboratorio, i tassi di errore nei rapporti finali, e anche le tendenze di guasto delle attrezzature possono rivelare lacune nell'istruzione, conoscenze prerequisiti o allocazione delle risorse.

Promuovere competenze professionali (proventi 3, 4 e 5)

Mentre le prodezze tecniche sono essenziali, ABET si aspetta anche che i laureati comunichino in modo efficace, comprendano le responsabilità etiche e funzionino sui team. I laboratori sono microcosmi di pratica professionale. Gli studenti spesso lavorano in coppie o piccoli gruppi, che richiedono loro di delegare i compiti, comunicare i risultati e risolvere i conflitti.

Sostenere i progetti senior Capstone e Design

Gli studenti devono integrare le conoscenze da più corsi, progettare una soluzione, costruirlo o simularlo, e testarlo. ABET richiede che questo capstone sia basato sulle conoscenze e sulle competenze acquisite in corsi precedenti e che include adeguati standard di ingegneria e vincoli realistici.

Migliori Pratiche per l'integrazione di laboratorio nei programmi accreditati ABET

Per massimizzare il contributo dei laboratori all’accreditamento ABET, i programmi dovrebbero adottare un approccio sistematico alla progettazione, al funzionamento e alla valutazione del laboratorio.Le seguenti best practice sono tratte da istituzioni che mantengono con successo l’accreditamento, così come da documenti di guida propri di ABET.

Allineare le attività del laboratorio Esplicitamente con i risultati degli studenti

Ogni esercizio dovrebbe avere una mappatura chiara a uno o più risultati degli studenti ABET. Questo allineamento dovrebbe essere documentato in corso syllabi, manuali di laboratorio e rubriche di valutazione. Ad esempio, un laboratorio sulla deflezione del fascio potrebbe target il risultato 1 ( formulazione del problema) e il risultato 6 (interpretazione dei dati).

Investire in attrezzature moderne e risorse virtuali

Il criterio delle strutture di ABET (Criterion 6) richiede che le aule, i laboratori e le attrezzature associate siano adeguate per sostenere gli obiettivi e i risultati educativi. Questo non significa che ogni laboratorio debba avere l’ultimo equipaggiamento commerciale; piuttosto, deve essere appropriato, sicuro e mantenuto. Tuttavia, dando agli studenti l’accesso alla simulazione moderna e al software (ad esempio, LabVIEW, MATLAB, programmi COMqui, o integratori di PLC industriali) meglio prepara

Formazione Assistenti di Facoltà e Insegnamento in Pedagogia di Laboratorio

L’istruzione di laboratorio efficace richiede più competenze tecniche; richiede competenze nell’apprendimento attivo, nella sicurezza e nella valutazione. La Facoltà dovrebbe ricevere formazione su come guidare l’apprendimento basato sulle indagini, come sviluppare rubriche che catturano il pensiero di ordine superiore, e come facilitare il lavoro di squadra senza dare via soluzioni.

Encourage Pratiche ad alto impatto: Laboratori aperti e basati su progetti

Mentre i laboratori di ricettario (dove gli studenti seguono una procedura fissa per verificare un risultato noto) hanno il loro posto, l'enfasi di ABET sul design e la risoluzione dei problemi incoraggia un cambiamento verso esperienze di laboratorio a risposta aperta o a progetto. In un laboratorio aperto, gli studenti sono dati un obiettivo (ad esempio, "progettare un circuito che amplifica un segnale di 1 mV di 100 mentre minimizza il rumore") ma non un passo-passo risultati della ricetta.

Assesss e esperimenti di laboratorio di aggiornamento regolarmente

Il ciclo di miglioramento continuo di ABET richiede programmi per chiudere il ciclo: raccogliere dati, valutare, implementare modifiche e rivalutare. Per i laboratori, questo potrebbe significare rivedere ogni due anni: gli esperimenti ancora insegnano le competenze attuali? Sono gli strumenti ancora funzionali?

Integrare la sicurezza, l'etica e la pratica professionale

ABET richiede che gli studenti siano preparati per la pratica ingegneristica, che include procedure di sicurezza e e etica professionale. I laboratori sono luoghi naturali per insegnare e valutare questi. Una migliore pratica è quella di richiedere a ogni studente di completare un orientamento di sicurezza (spesso online) prima di entrare in laboratorio, e poi avere una domanda di sicurezza o una lista di controllo come parte di ogni esperimento.

Industria delle materie prime e partenariati comunitari

I laboratori possono essere rafforzati attraverso partnership con industria, laboratori nazionali e altre istituzioni. Ad esempio, un laboratorio di sistemi di controllo potrebbe utilizzare attrezzature sponsorizzate da una società di produzione locale, o un programma di ingegneria civile potrebbe collaborare con un dipartimento di trasporto per analizzare i dati di deflettori del ponte reale. Tali partenariati spesso portano a conferenze degli ospiti, progetti di capstone e anche strutture condivise.

Conclusioni

I laboratori di ingegneria sono indispensabili per ottenere e mantenere l'accreditamento ABET. Essi forniscono la prova concreta che gli studenti possono applicare conoscenze teoriche, condurre esperimenti, soluzioni di progettazione e comunicare efficacemente.

Per ulteriori informazioni, vedere i criteri e le risorse ufficiali ABET sulla valutazione del laboratorio: [ABET Accreditation Criteria[]]. Ulteriori indicazioni sulla progettazione del laboratorio possono essere trovate attraverso la American Society of Mechanical Engineers (ASME) risorse educative e il I materiali di sostegno all'accreditamento [F]