I progetti interdisciplinari sono emersi come una pietra angolare della moderna formazione ingegneristica, offrendo agli studenti una piattaforma per integrare le conoscenze da più domini e affrontare le sfide complesse e reali. Questi progetti sono particolarmente efficaci nel dimostrare come gli studenti raggiungono i risultati specifici richiesti da ABET, il principale organismo di accreditamento per i programmi di ingegneria e tecnologia in tutto il mondo.

Capire gli obiettivi degli studenti ABET

L'accreditamento ABET è un segno distintivo della qualità nell'istruzione ingegneristica, assicurando che i programmi preparino i laureati per entrare nella forza lavoro globale con le competenze e le conoscenze necessarie. I criteri ABET per l'accreditamento dei programmi di ingegneria (2023-2024) definiscono sette risultati degli studenti (numero 1-7) che tutti i laureati devono dimostrare.

  • Estratto 1:] Una capacità di identificare, formulare e risolvere problemi di ingegneria complessi applicando principi di ingegneria, scienza e matematica.
  • Estratto 2:] Una capacità di applicare il design ingegneristico per produrre soluzioni che soddisfino esigenze specifiche in materia di salute pubblica, sicurezza e benessere, nonché fattori globali, culturali, sociali, ambientali ed economici.
  • Estratto 3:] Una capacità di comunicare efficacemente con una gamma di pubblico.
  • Esito 4:[] Una capacità di riconoscere le responsabilità etiche e professionali nelle situazioni ingegneristiche e di fare giudizi informati, che devono considerare l'impatto delle soluzioni ingegneristiche in contesti globali, economici, ambientali e sociali.
  • Outcome 5:[] Una capacità di funzionare efficacemente in un team i cui membri insieme forniscono leadership, creano un ambiente collaborativo e inclusivo, stabiliscono obiettivi, pianificano attività e soddisfano gli obiettivi.
  • Outcome 6:[] Una capacità di sviluppare e condurre una sperimentazione appropriata, analizzare e interpretare i dati, e utilizzare la sentenza ingegneristica per trarre conclusioni.
  • Estratto 7:[] Una capacità di acquisire e applicare nuove conoscenze secondo le necessità, utilizzando strategie di apprendimento appropriate.

Questi risultati formano la colonna portante della valutazione del programma durante le visite di accreditamento ABET. I programmi devono fornire prove che i loro curricula e valutazioni assicurano agli studenti di raggiungere ogni risultato. Progetti interdisciplinari, per loro natura, affrontare più risultati contemporaneamente, rendendoli uno strumento potente sia per l'istruzione che per la valutazione.

Per i criteri ufficiali di ABET, fare riferimento ai criteri di accreditamento ABET Engineering Accreditation Criteri[].

Il ruolo dei progetti interdisciplinari nel meeting ABET

I progetti interdisciplinari richiedono agli studenti di trarre conoscenza e competenze da due o più discipline ingegneristiche (o da ingegneria e altri settori come le imprese, le scienze umane o naturali), che rispecchiano la natura collaborativa della moderna pratica ingegneristica, dove soluzioni a problemi come il cambiamento climatico, la resilienza delle infrastrutture e l'innovazione dei dispositivi medici richiedono competenze in molti settori.

Risolvere i problemi di ingegneria complessi (risultato 1)

I problemi di ingegneria complessi sono quelli che coinvolgono componenti multipli, requisiti contrastanti, vincoli non tecnici, e la necessità di pensare innovativi. I progetti interdisciplinari presentano naturalmente tale complessità. Ad esempio, progettare un drone agricolo autonomo richiede la conoscenza dell'aerodinamica (meccanica), sistemi di controllo (elettrico), visione del computer (software), e anche l'agronomia per garantire che il drone sia utilizzabile.

Applicare Progettazione Ingegneria (Estratto 2)

Il design ingegneristico in un contesto interdisciplinare richiede che gli studenti considerino non solo le specifiche tecniche, ma anche i fattori sociali, ambientali ed economici più ampi. Un progetto per sviluppare un sistema di depurazione dell'acqua per le comunità sottoserve, ad esempio, costringe gli studenti a affrontare vincoli di costo, accettazione culturale, requisiti di manutenzione e impatto ambientale accanto al design chimico e idraulico.

Comunicazione efficace (Outcome 3)

I progetti interdisciplinari migliorano le capacità di comunicazione perché gli studenti devono spiegare i concetti dalla loro disciplina ai membri del team con diversi background. Un ingegnere meccanico che descrive un meccanismo di trasferimento termico a uno studente di informatica o un ingegnere civile che giustifica una scelta materiale a uno scienziato ambientale richiedono chiarezza, adattamento e consapevolezza del pubblico.

Responsabilità etiche e professionali (Outcome 4)

Quando gli studenti lavorano in discipline, considerazioni etiche spesso diventano più evidenti perché gli impatti delle decisioni ingegneristiche si estendono oltre un unico dominio tecnico. Ad esempio, un team che progetta un sistema di gestione del traffico smart city deve soddisfare le preoccupazioni della privacy ( raccolta dati), equità (che i quartieri ottengono la priorità), e sicurezza (insuccessi di sistema).

Lavoro di squadra e collaborazione (prossimo 5)

OutLT 5 sottolinea la capacità di funzionare efficacemente in team, tra cui leadership, collaborazione, goal-setting e task management. I progetti interdisciplinari creano esperienze di team autentici dove i membri portano competenze complementari. Un progetto per costruire una stazione di ricarica alimentata a energia solare potrebbe coinvolgere ingegneri elettrici (elettronica di potenza), ingegneri meccanici (design strutturale), e ingegneri civili (preparazione del sito).

Analisi dei dati e sperimentazione (Outcome 6)

I progetti interdisciplinari spesso comportano la progettazione e la conduzione di esperimenti che coprono più domini. Ad esempio, un team che testa un nuovo arti protesi deve progettare test meccanici (forza, stanchezza), test elettrici (accuratezza dei sensori), e prove degli utenti (fattori umani). Gli studenti devono decidere quali dati raccogliere, come analizzarlo statisticamente, e come trarre conclusioni che informano le iterations di progettazione.

Apprendimento permanente (Estratto 7)

I progetti interdisciplinari incoraggiano l'apprendimento lungo tutto l'arco della vita perché gli studenti incontrano inevitabilmente argomenti al di fuori della loro competenza principale. Essi devono imparare in modo indipendente nuovi concetti, strumenti software o metodologie per completare il progetto. Ad esempio, uno studente di ingegneria civile che lavora su un progetto di monitoraggio del ponte può avere bisogno di imparare rapidamente la programmazione di base per l'acquisizione dei dati dei sensori.

Progettazione di progetti interdisciplinari efficaci

Per massimizzare l'impatto dei progetti interdisciplinari sui risultati ABET, gli amministratori di docenti e programmi devono progettare con attenzione sia il progetto che il quadro di valutazione di supporto.

Integrazione del curricolo

Molti programmi utilizzano un corso di progettazione di capstone come il culmine di esperienza interdisciplinare, ma i corsi precedenti basati sul progetto nel corso del secondo anno e negli anni junior possono anche incorporare elementi interdisciplinari multipli. Ad esempio, un progetto “cornerstone” nel primo anno potrebbe introdurre gli studenti al lavoro di squadra e alla progettazione di ingegneria di base, mentre un progetto di base ABstone

Strategie di valutazione

La valutazione dei risultati di ABET tramite progetti interdisciplinari dovrebbe essere diretta, sistematica e integrata nei prodotti degli studenti di lavoro.

  • Rubric-scored report:[] Valutare i report finali contro i criteri collegati a ciascun risultato. Ad esempio, un report grade potrebbe includere un componente per l'analisi etica (Outcome 4) e un altro per l'interpretazione dei dati (Outcome 6).
  • Presentazioni orali con rubriche:[] Valutare le capacità di comunicazione (Outcome 3) e la capacità di rispondere alle domande sulle decisioni di progettazione (Outcome 2).
  • Le persone e le autovalutazioni:[ Raccogliere le prove del lavoro di squadra (Outcome 5) e dell'apprendimento permanente (Outcome 7).
  • Ricerche di progettazione:[] Utilizzare pannelli di facoltà per giudicare la qualità del design e la considerazione dei vincoli (Outcome 2).
  • Prototipi e dimostrazioni:[] Verificare che la soluzione funziona e soddisfa le specifiche (Estratti 1, 6).

I metodi indiretti come le indagini di uscita possono integrare ma non dovrebbero sostituire le prove dirette. I programmi dovrebbero archiviare i campioni di lavoro degli studenti da progetti interdisciplinari a presentare durante le visite di accreditamento ABET.

Collaborazione e supporto della Facoltà

I progetti interdisciplinari efficaci richiedono la collaborazione tra docenti di diversi dipartimenti, che possono essere impegnati a causa delle differenze nella filosofia dell'insegnamento, nell'assegnazione dei carichi di lavoro e nelle strutture amministrative. Le scuole dovrebbero fornire incentivi come i crediti didattici, gli appuntamenti congiunti o i finanziamenti per lo sviluppo del curriculum.

Case Studies dei progetti interdisciplinari di successo

Diverse università hanno implementato progetti interdisciplinari che dimostrano efficacemente i risultati ABET.

Esempio 1: Il progetto del veicolo a energia solare (Università del Michigan)

All'Università del Michigan, gli studenti di ingegneria meccanica, elettrica e informatica collaborano alla progettazione e costruzione di un veicolo passeggeri alimentato a energia solare per l'American Solar Challenge. Il progetto si estende su due semestri e include recensioni dettagliate di progettazione, produzione, test e concorrenza.

Esempio 2: Il corso di progettazione di tecnologia assistiva (Olin College of Engineering)

Il corso di Olin College “Engineering for Humanity” è composto da studenti di ingegneria con clienti di organizzazioni di servizi disabilità. Team di studenti di meccanica, elettrica e software di ingegneria affiancano terapisti e utenti finali per progettare e costruire dispositivi assistenziali personalizzati. La natura interdisciplinare degli studenti del progetto per comprendere i fattori umani, gli obblighi etici, come la convenienza e la semplicità.

Esempio 3: Il sistema di Agricoltura Urbana (Scuola di Colorado delle Mine)

In Colorado School of Mines, un progetto interdisciplinare di capstone, incentrato sulla progettazione e la costruzione di un sistema di agricoltura ambientale controllato per un tetto urbano. Il team comprende ingegneri civili (caricamento strutturale), ingegneri meccanici (HVAC e irrigazione), ingegneri elettrici (illuminazione e controlli), e ingegneri ambientali (qualità dell'acqua).

Superare le sfide nell'educazione interdisciplinare

Mentre i progetti interdisciplinari offrono benefici chiari, presentano anche sfide che i programmi devono affrontare per evitare di minare il valore educativo e la validità della valutazione.

Aspetti disciplinari sallineati

Per esempio, un ingegnere meccanico può dare priorità all'analisi approfondita prima della prototipazione, mentre un ingegnere informatico può preferire lo sviluppo iterativo. Queste differenze possono portare a conflitti e frustrazione. I programmi possono mitigare questo modello fornendo una formazione esplicita sui processi di progettazione integrati (ad esempio, approcci di ingegneria dei sistemi) e impalcando le interazioni del team presto nella lista dei chilometri di progetto.

Consistenza della valutazione

Poiché i progetti interdisciplinari coinvolgono più consulenti di facoltà, il grading può diventare incoerente se i rubrici non sono chiaramente definiti e calibrati. I programmi dovrebbero condurre sessioni di norming in cui la facoltà ha segnato il lavoro degli studenti e discutere le discrepanze. L'utilizzo di portafogli elettronici con rubriche incorporate può semplificare la raccolta di prove per i risultati ABET. Inoltre, avere un coordinatore di corso unico responsabile per la valutazione assicura un'applicazione uniforme dei criteri.

Risorse e Constrati Logistici

I progetti interdisciplinari richiedono spesso spazi, attrezzature e software di laboratorio specializzati in diversi reparti. Le istituzioni devono investire in strutture condivise e assegnare budget per i materiali di consumo. L’elaborazione di tempi comuni di incontro in diverse major è anche difficile. Le soluzioni includono il mantenimento di specifici pomeriggi ogni settimana per il lavoro di progetto, utilizzando strumenti di collaborazione online e l’adozione di una piattaforma di gestione comune del progetto.

Conclusioni

I progetti interdisciplinari non sono solo un'innovazione pedagogica, ma sono una necessità di dimostrare i risultati degli studenti ABET in modo olistico e autentico. Richiedendo agli studenti di integrare le conoscenze da più campi, comunicare attraverso i confini tecnici, considerare gli impatti etici e sociali e lavorare efficacemente in team diversi, questi progetti affrontano direttamente tutti i sette risultati ABET. Inoltre, preparano i laureati per la natura interdisciplinare della moderna pratica ingegneristica, dove i più pressabili