Badania edukacji inżynierskiej - Engineering education research

Edukacja
Dyscypliny
Domeny programowe
Metody

Badania nad edukacją inżynierską ( EER ) to dziedzina badań, która tworzy wiedzę, która ma na celu zdefiniowanie, poinformowanie i poprawę edukacji inżynierów. Osiąga to poprzez badania na takie tematy, jak: epistemologia , polityka, ocena, pedagogika , różnorodność, między innymi w odniesieniu do inżynierii .

Historia i tło

Badania nad edukacją inżynierską zyskały na popularności w latach 80. XX wieku, chociaż formalna edukacja inżynierów w Stanach Zjednoczonych sięga roku 1802 wraz z utworzeniem Akademii Wojskowej Stanów Zjednoczonych w West Point w celu szkolenia korpusu inżynierów armii amerykańskiej. . Rensselaer School (obecnie Rensselaer Polytechnic Institute) została założona w 1824 roku i przyznała stopnie inżynierskie czterem studentom w 1835 roku.

Pod wpływem obaw o konkurencyjność krajową i niewystarczającą liczbę absolwentów inżynierów raport Neala wezwał do badań mających na celu poprawę nauczania i uczenia się w dziedzinach STEM (nauka, technologia, inżynieria i matematyka).

Podobnie jak w przypadku innych dyscyplin, lata 90-te przyniosły nacisk na naukę nauczania, jak pokazuje raport NRC z 1995 roku „Edukacja inżynierska: projektowanie systemu adaptacyjnego”, na który wpływ miał Ernst Boyer. Skupienie to było przede wszystkim motywowane potrzebą poprawy jakości inżynierów produkowanych przez uniwersytety w USA. Ponadto w 1993 r. ponownie uruchomiono Journal of Engineering Education , który służył jako centrum informacyjne dla badań naukowych.

Ponieważ obawy dotyczące globalizacji i potrzeby innowacji wzrosły w późnych latach 90. i 2000., na badania w zakresie edukacji inżynierskiej wpłynęły wezwania do reform, aby wytworzyć liczbę i różnorodność inżynierów potrzebnych do rozwiązywania problemów globalnych.

Kontynuując rozwój tej dziedziny, na początku XXI wieku pojawiły się ośrodki badań nad edukacją inżynierską. NAE utworzyła Komitet ds. Kształcenia Inżynierskiego (CEE) w 1999 r., NAE Centrum Rozwoju Stypendiów na Wykształcenie Inżynierskie (CASEE) zostało założone w 2002 r., a Centrum Rozwoju Inżynierii w 2003 r.

W połowie lat 2000. dedykowane fundusze, specjalistyczne publikacje, ośrodki badań, przygotowań akademickich i konferencje, które łączyły rozproszoną społeczność, dostarczyły infrastruktury niezbędnej dla rozwijającej się dziedziny badań.

Wpływowe raporty z historii edukacji inżynierskiej

  1. Mann, C. (1918). Studium Wykształcenia Inżynierskiego
  2. Raport Wickendena : Towarzystwo Promocji Kształcenia Inżynierskiego. (1930). „Sprawozdanie z Badania Wykształcenia Inżynierskiego 1923-1929”. Pittsburgh, PA.
  3. LE 1995. Raport Komisji ASEE ds. Oceny Kształcenia Inżynierskiego. Waszyngton, DC: Amerykańskie Towarzystwo Edukacji Inżynierskiej.
  4. „Zielony Raport”. 1995. Edukacja inżynierska dla zmieniającego się świata. Waszyngton, DC: Amerykańskie Towarzystwo Edukacji Inżynierskiej. Raport przygotowany przez Engineering Deans Council i Corporate Roundtable.

Główne obszary badawcze

Raport Komitetu Sterującego National Engineering Education Research Colloquies z 2006 r. nakreślił 5 kluczowych obszarów tematycznych badań nad edukacją inżynierską w następujący sposób:

  1. Epistemologie inżynieryjne: badania nad tym, co składa się na myślenie inżynierskie i wiedzę w kontekstach społecznych teraz i w przyszłości
  2. Inżynierskie mechanizmy uczenia się: Badania nad rozwojem wiedzy i kompetencji uczących się inżynierii w kontekście.
  3. Inżynierskie systemy uczenia się: badania nad kulturą nauczania , infrastrukturą instytucjonalną i epistemologią nauczycieli inżynierii.
  4. Inżynieria Różnorodność i integracja: Badanie, w jaki sposób różnorodne talenty ludzkie przyczyniają się do rozwiązywania problemów społecznych i globalnych oraz znaczenia naszego zawodu [inżynierskiego].
  5. Ocena inżynierska: badania i rozwój metod oceny, instrumentów i metryk w celu informowania o praktykach i uczeniu się w zakresie edukacji inżynierskiej .

Istnieją różne programy na poziomie doktoranckim ( doktoranckie ) w kształceniu inżynierskim, z podstawowymi badaniami prowadzonymi w wyżej wymienionych obszarach badawczych. Wydział Studencki ASEE stworzył przestrzeń roboczą typu open source z informacjami na temat inżynierii i edukacji STEM , która obejmuje stronę z zasobami dla absolwentów przyznających stopnie naukowe i/lub programów badawczych w kształceniu inżynierskim.

Inne obszary badawcze

Globalizacja

Według Borrego i Bernharda międzynarodowa współpraca rozwija się w celu stworzenia globalnych kompetencji studentów inżynierii. Kompetencja inżynierska na poziomie globalnym to posiadanie „wiedzy, umiejętności i predyspozycji do efektywnej pracy z ludźmi, którzy definiują i rozwiązują problemy inaczej niż oni”. Programy edukacyjne, które kładą nacisk na globalne kompetencje inżynierskie, badają rozwój i ocenę globalnych kompetencji w ramach praktyki inżynierskiej.

Przykłady programów w zakresie globalnej kompetencji inżynierskiej obejmują:

Więcej przykładów można znaleźć w Global Engineering Education . Działy badawczo-rozwojowe w firmach transnarodowych również wnoszą wkład w międzynarodowe badania edukacyjne. Istnieją różne metody oceny kompetencji i debaty na temat tego, jak szkolenie kompetencji globalnych i kulturowych wpływa na edukację inżynierską.

Globalne kultury inżynierskie

W 2008 roku NSF zatwierdził projekt zatytułowany „The Engineering Cultures Multimedia Project”. Dokonano tego dzięki połączeniu wysiłków „Virginia Tech i Colorado School of Mines”, aby stworzyć moduły na CD badające, jak to, co liczy się jako inżynier i wiedza inżynierska, różni się w zależności od kraju. https://globalhub.org/topics/AboutEngineeringCultures Głównym celem tego projektu było „Rozwijanie, rozpowszechnianie i ocena doświadczeń edukacyjnych, które pomogą uczniom identyfikować, rozumieć i doceniać perspektywy inne niż ich własne”.

Przeduniwersyteckie wykształcenie inżynierskie

Badania wskazują, że inżynierowie będą lepiej przygotowani do rygorystycznych studiów w naukach inżynierskich, jeśli będą mieli kontakt z koncepcjami inżynierskimi w latach poprzedzających studia uniwersyteckie. Poniższe zasoby zostały wymienione, aby zapewnić nauczycielom szkół podstawowych i średnich informacje i programy online, które pomogą im w przynoszeniu materiałów inżynierskich do ich klas.

Metodologia

„Rygorystyczne” badania w edukacji inżynierskiej są definiowane jako przestrzeganie sześciu zasad przewodnich National Research Council dla badań naukowych . Sześć zasad przewodnich badań naukowych to:

  1. Stawiaj ważne pytania, które można zbadać empirycznie.
  2. Połącz badania z odpowiednią teorią.
  3. Użyj metod, które pozwalają na bezpośrednie zbadanie pytania.
  4. Zapewnij wyraźny, spójny łańcuch rozumowania.
  5. Replikuj i uogólniaj w badaniach.
  6. Ujawniaj badania, aby zachęcić do profesjonalnej analizy i krytyki.

Połączenie z praktyką

Badania edukacji inżynierskiej są prowadzone w oparciu o wymagania i wzorce inżynierii w przemyśle, polityce i edukacji. Na całym świecie nacisk na badania koncentruje się na zastosowaniu edukacyjnym. Badania w przemyśle i praktyce nie zyskały jeszcze większej uwagi.

Polityka

W Stanach Zjednoczonych nastąpił większy nacisk na rozwój formalnej polityki kształcenia inżynierów. W 1918 roku Raport Manna odnotował zbliżający się brak wykwalifikowanych inżynierów, którzy mogliby szybko wejść na rynek pracy. Powinno być więcej praktycznego doświadczenia, nauczyciele inżynierii powinni mieć praktyczne doświadczenie zawodowe, a nauczanie powinno być bardziej widoczne, chociaż badania naukowe są również ważne. W 1955 r. raport Grintera szczegółowo przedstawiał studia inżynierskie na poziomie licencjackim i magisterskim. Od tego czasu niektóre z tych sugestii, w tym starszy kurs projektowania zwieńczeń, zostały wdrożone w publicznych i prywatnych instytucjach inżynierskich.

Polityka edukacji inżynierskiej stosowana do wymagań programowych i programów nauczania jest do pewnego stopnia uwarunkowana zewnętrznie. Akredytacja ABET uwzględniła wymagania przemysłu jako część procesu akredytacji programów uniwersyteckich i uniwersyteckich. ABET EC 2000 kładzie nacisk zarówno na umiejętności techniczne (projektowanie, rozwiązywanie problemów) jak i zawodowe (praca zespołowa, komunikacja, myślenie etyczne/globalne). W 2021 r. dziekani z Big Ten+ University Colleges of Engineering napisali list poparcia do ABET, aby zaapelować o bardziej szczegółowe kryteria w ogólnej ocenie związane z różnorodnością, równością i włączeniem (DEI).

P-12 Standardy edukacyjne:

Polityki krajowe, takie jak No Child Left Behind i Race to the Top , wpłynęły na rekrutację i utrzymanie przyszłych inżynierów.

W kwietniu 2013 r. wydano w Stanach Zjednoczonych standardy naukowe nowej generacji jako standardy naukowe dla nauczania przedmiotów ścisłych w szkołach podstawowych i średnich, które zastąpiły krajowe standardy edukacji naukowej . Obejmują one standardy inżynieryjne osadzone w standardach naukowych. Krajowa Rada Zarządzająca Oceniania stworzyła Ramy Technologii i Umiejętności czytania i pisania dla Krajowej Oceny Postępów w Nauce w 2014 roku. Będzie to test pilotażowy i może stać się stałym elementem przyszłych testów.

Edukacyjny

Istnieje rozbieżność między wynikami badań w zakresie edukacji inżynierskiej a ich wdrażaniem w klasie. Wyniki badań są publikowane w różnych czasopismach czytanych głównie przez innych badaczy, a nie przez nauczycieli klas P-12 czy wykładowców uniwersyteckich spoza dziedziny edukacji. Ten podział transferu między badaniami a praktyką uniemożliwia osiągnięcie pożądanych wyników w centrum badań

Pojawiły się propozycje połączenia praktyki kształcenia inżynierskiego z badaniami nad edukacją inżynierską. Cykliczny model transferu między nauką a praktyką zaproponowali Jesiek i in. (2010) oraz Borrego i Bernhard (2011). Model ten pozwala badaniom i praktyce stale wpływać na siebie i rozwijać się nawzajem.

Organizacje i publikacje

Istnieje kilka organizacji zawodowych zajmujących się edukacją inżynierską, w tym:

Zobacz też

Bibliografia